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Schornstein mit Abströmplatte Die Erfindung betrifft einen Schornstein,
an dessen oder nahe dessen oberem Ende .eine Abströmplatte für die Rauchgase angeordnet
ist. Bei Kesselhäusern, Kraftwerken, Heizkraftwerken, Industrieanlag;n u. d-1.,
die ohne heson--'°rs hohe Schornsteine Abgase in die Atmosphäre abströmen lassen.
muß, vor allem weinii sie in eiineni dichtbesi-edelten Gebiet liehen, dafür gesorgt
werden, daß durch die abströmenden Gase auch für die nächste Umgebung keine 13e.lästi@guir,en
auftreten. Bisher versuchte man, dies durch liolie Schornsteine und eine mehr oder
minder wirksame Entstaubung zu erreichen. Die bekannten Schornsteine haben aber
den Nachteil, d@aß sie sowohl unschön wirken als auch an ihren oberen Teilen durch
die Ablösungswirbel bei niederdrückenden @@'in<l@n deutlich sichtbar geschwärzt
und verunstaltet werden. Das letzte ist ein Zeichen für das Niedergehen der Gase.
Einstellen 'hoher Rauchgasgesc'hwindigkei-ten verhindern dies nach vorliegenden
Erfahrungen nicht, weil es an einer klaren Führung der Gase fehlt.
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Es sind auch bereits vor Jahren Kesselhäuser und Kraftwerke ohne sichtbaren
Schornstein gebaut worden, hci denen die Gase in nur 50 in Höhe in die Atmosphäre
ausgeblasen werden. Dabei wurden die Ausblasöffnungen nach einer @höchstinöglichen
Entstaubung d°r Gase in eine größere, ebne Fläche bündig eingeführt und so den Gasen
eine bessere Abströmung aufgezwungen. Das Dach des Hochhauses war dabei als Fläche
ausgebildet. Diese Anordnung war durchaus erfolgreich, ließ aber bei größeren C;asnieiigcn
und bei Errichtung inmitten von Häusern noch Wünsche offen.
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Durch die Erfindung sollen die vorstehend genannten Nachteile verini,edcii
werden. An einem Schornstein, an dessen oder nahe dessen oberem Ende eine Abströmplatte
für die Rauchgase angeordnet ist. ist erfindtingsgeniiiß zwecks Aufrechterhaltung
einer waagerechten Luftströmung unterhalb der abströmenden Rauchgase in einiger
Entfernung unterhalb der Abströniplatte eine Wiudfü'hrungsplatte vorgesehen, die
annähernd die gleichen Abmessungen wie die Abströmplatte besitzt.
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Der Abstand der genannten Platten wird je nach der Größe d(cr Anordnung
gewählt, uni die strömungstechnisch günstigsten Verhältnisse zu schaffen.
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Durch die genannten Platten wird den in Höhe der Schornsteinöffnung
am Schornstein. vorbeiströmenden Luftmassen eine Führung aufgezwungen. Es entsteht
dadurch eine horizontal strömende Trennschicht, durch die ein Vermischen der S6hornsteinöffnungsablösungswirbel
mit den le,eseitigen Ablösungswirbeln des Schornsteines behindert wird.
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Vorteilhaft ist es hierbei, die Wirkung durch Hinzublasen von Luft
in Windrichtung zu verstärken. Etwa im Gebiet zwischen den Platten auftretende stör
en:@1:e Wirbel können durch die Anordnung von Ströniungsleitvorrichtungen unterdrückt
werden.
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Für mehrere Schornsteine sieht man zweckmäßig g:m:nsame Abström- und
Windführungsplatte vor. .
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Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich mit l.csond,:rein Vorteil
auch bei niedrigen Schornsteinen v erwend@°n.
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Ausfüh rungsb eispiele dies Schornsteines nach der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. 1 bis 4 und 6 erläutern die Strömungsverhältnisse bei Schornsteinen
nach dem Stande der Technik, Fig. 5 und 7 bis 10 beim Schornstein nach der Er-findung.
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In Fig. 1 ist schematisch das Stromlinienbild des oberen Teiles eins
Schornsteines 1 dargestellt. Man erkennt, daß - in Stromrichtung gesehen - vor dem
Schornstein an der Oberseite die Strömung etwas ansteigt. Bei dein Vorbeiströmen
an der Schornsteinöffnung bilden sich bei entsprechenden Windgeschwindigkeiten Wirbel
2 aus. Diese Wirbel 2 lösen sich ab und werden hinter dem Schornstein etwas nach
unten gezogen.
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In Fig.2 ist weiter ein Horizontalschnitt des Stroinlinienbildes,
der sich beim Umströmen eines Schornsteines 1 in dessen mittlerem Teil bei entsprechender
Windgeschwindigkeit ausbildet, schematisch dargestellt.
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Aus den Fig. 1 und 2 ist ohne weiteres ersichtlich, daß leicht ein
Hineinziehen der sich an der Schornsteinöffiiung ausbildenden Ablösungswirbel 2
in das sich hinter dem Schornstein befindliche leeseitige S`:'irlielgebiet 3 und
damit ein Herabziehen der aus dein Schornstein abströmenden Gase auf die Erdoberfläche
erfolgen kann.
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Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem an einem Schornstein
eine Abströmplatte 4 vorgesehen
ist. Man entnimmt dein dort dargestellten
Stromlinienhild, daß der sich an der Schornsteinöffnung ausbildende Ablösungswirbel
2 durch die bei der Umströmung des Schornsteinoberteile:> auftreteti.d,- Strömung
nicht mehr nach unten gezogen w:rd@°n kann, da diese in Schornsteinhöhe horizontal
verläuft. Ein Zusammentreffen der Schornsteitiöfftiutigsalylösewirl>el mit dein
hinter dem Schornstein eintstehenden Wirbeln 3 unterhalb der Platte wird dadurch
he.ltinciert. Der Abstand der Abströmplatte 4 ist jedoch bei diesem Beispiel zu
groß gewählt worden, so daß eine Durchmischung des leeseitigen Wirbelgebietes 3
ol:ei'-halb und unterhalb der Platte noch möglich ist. In einer weiteren Ausführungsform
wird daher (zweckmäßig), wie in Fig. d dargestellt, die Abströmplatte 4 am oberen
Rande des Schornsteines 1 angeord=n,t. Dieses hat jedoch noch zum Nachteil, daß
die von unten aufsteigenden Wirbel eine Beeinlatisung d-L-r Strömung hervorrufen
können.
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Diese Nachteile sollen durch die Erfindung weitgehendst vermieden
«-erden. Fig. 5 zeigt nun ein Beispiel gemäß der Erfindung. Hierbei ist im oberen
Teil des Schornsteines 1 eine Abströmplatte vorgesehen, und zur Verbesserung der
Führung der den Schorn-
stein 1 umströmenden Luftmassen ist eine weitere Platte
5 unterhalb der Abströmplatte 4 angeordnet. Durch die Platte 5 und die Abströmplatte
4 erhalten die den oberen Teil des Schornsteines 1 umströmenden Luftmassen eine
horizontale Führung, und es entsteht eine Trennschicht, die ein Herabziehen der
Wirbel in das leeseitige Wirbelgebiet verhindert.
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Man kann jedoch auch durch eine entsprechende Wahl der Plattenabmessungen
erreichen, daß sich das leeseitige Wirbelgebiet zwischen den Platten praktisch bereits
aufgelöst hat, wenn die Strömung das zwischen den Platten gelegene Gebiet verlälit.
Nachdem das Prinzip des Erfindungsgegenstandes am Beispiel eines Schornsteins näher
erläutert worden ist, soll im folgenden die Anwendung der Erfindung zur unschädlichen
Abführung der Abgase bei Kessel- bzw. Kraftwerksbauten in Hochhausform beschrieben
werden.
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Erfindtingsgeinäßwird bei Kessel- oder Kraftwerkshochbauten über der
Dachabdeckung des Hochhauses in einem entsprechenden Abstand eine Abströmplatte
größeren Ausmaßes angeordnet. Die Dachabdeckung des Hochhauses wird derart gestaltet,
daß sie in ihrer Wirkung der vorstehend genannten, in Fig. 5 beispielsweise näher
erläuterten unteren Platte 5 entspricht. Die Ausblasrohre werden vorteilhaft in
die genannte Platte bündig eingeführt. Dadurch wird gegenüber bekannten Kraftwerken
ohne sichtbaren Schornstein eine viel bessere Abführung der Gase erzielt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die vorstehend genannte
Abströniplatte je nach Anlagengröße in einem zweckmäßigen Abstand vom Hochhausdach
entfernt angeordnet. Die Wahl dieses Abstandes ist vor allein für die Ausbildung
einer Trennschicht zwischen den abströmenden Gasen und dem Wirbelgebiet hinter dem
Kessel- oder Kraftwerkshochhausbau von Bedeutung und wird so gewählt, daß man die
strömungstechnisch günstigsten Verhältnisse erhält. Die Ausbildung der Trennschicht
ist dabei unabhängig von der Windrichtung; denn von welcher Seite der Wind auch
kommen mag, er dringt stets in den Raum zwischen dem Hochhausdach und der genannten
Abströmplatte ein und wird dort horizontal gerichtet. Etwa noch abwärts strömende
Abgase werden von dieser Trennschicht erfaßt und horizontal weitergeführt. Es wird
also sowohl eine unschädliche Abführung der Abgase als auch eine llerabsetzung der
Konzentration der genannten Abgase gewährleistet.
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Bei Kessel- oder Kraftwerkshochhausbauten, bei denen der Grundriß
des Hochhausgebäudes in Höhe der Dachabdeckung zu klein ist, uni im Zusammenwirken
mit der über der Dachabdeckung angeordneten Platte eine gute Führung der vorbeiströmenden
Luftinassen und damit die Ausbildung einer Trennschicht zu gewährleisten, wird vorteilhaft
eine zweite mit der Dachabdeckung abschließende Platte größeren Ausmaßes angeordnet.
Die Abmessungen der Platten werden zweckinäi.lig so groß gewählt, daß das sich hinter
den Schornsteinen etwa ausbildende Wirbelgebiet praktisch abgeklungen ist. wenn
die durch die Platten geführten Luftmassen das Gebiet zwischen den Platten verlassen.
Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in dein Raum zwischen Hochhausdach
und der Abströmplatte Luft, insbesondere die aus dem Hochhausdach abgesaugte Ventilationsluft,
einzublasen. Dieses Einblasen erfolgt stets in Windrichtung.
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Zur Vermeidung einer Turbulenz in der Trennschicht «-erden in dein
Raum z«-i@clieii Hochhausdach und Platte Strömungsleitanordnungen, zweckmäßig Strömungsleitbleche,
vorgesehen. Es ist günstig, die genannten Strömungsleitanordnungen einstellbar,
insbesondere mit selbsttätiger Einstellung, auszuführen. In einer vorteilhaften
Ausführungsform werden die genannten Ströniungsleitanordnungen spiegelsymmetrisch
zu einer Ebene durch die Schornsteinachse angeordnet. Dabei kann es zweckmäßig sein,
eine selbsttätige Einstellung durch eine drehbare Anordnung der vorstehend genannten
Strömungsleitanordnungen um die Schornsteinachse erfolgen zu lassen.
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Die Ausbildung eines Kessel- oder Kraftwerkshochhauses im Sinne der
Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen im folgenden in den Fig.6 bis 10
näher erläutert werden.
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In Fig. 6 ist schematisch ein Hochhausbau 20 mit Schornsteinen 21
dargestellt. Die von links kommende Luftströmung führt - in Richtung der Strömungslinien
gesehen - vor dein Hochhausbau zu einem Ansteigen der Strömung. Außerdem bildet
sich ein Wirbelgebiet 22 aus. Bei dein Uniströmen des Hochhausbaues bildet sich
weiter ein großes @Virbelgebiet 23 hinter dem Hochhausbau aus. In dieses Wirbelgebiet
23 werden - wie in der Figur schematisch dargestellt ist - die sich an den Schornsteinen
21 ausbildenden Schornsteinöffnungsablösungswirbel24hineingezogen, so daß die aus
der Schornsteinöffnung abströmenden schädlichen Gase auf die Erdoberfläche gelangen.
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In Fig. % ist gegenüber Fig. 6 in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ein Kraftwerkhochhaus mit Strömungsleitanordnungen - beispielsweise einer Abströmplatte
25, in die die Schornsteine 21 bündig, eingeführt sind - dargestellt. Durch diese
Abströmplatte 25 wird die Luftströmung beim Vorbeiströmen an der genannten Platte
horizontal gerichtet, und ein Herabziehen der Schornsteinöffnungsablösungswirbel
in das leeseitige Wirbelgebiet 23 wird dadurch vermieden. Außerdem werden infolge
des bündigen Einführens der Schornsteine 21 in die Platte 25 die sich ausbildenden
Ablösungswirbel geringer. Die Luftströmung zwischen dem Hochhausdach und der Platte
25 hat die Ausbildung einer Trennschicht 26 zwischen dem Wirbelgebiet 23 und den
abströmenden Luftmassen 2'T zur Folge.
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Durch die Wahl eines günstigsten Abstandes 23 zwischen Abströmplatte
25 und dem Hochhaus 20 läßt sich eine vorteilhafte Ausbildung der Trennschicht 26
erreichen.
Die aus dem Hochhausbau 20 abgesaugte Ventilationsluft
des Kraftwerkes oder Kesselhauses wird, wie hier nicht näher dargestellt, zweckmäßig
in den Raum zwischen Platte 25 und Hochhaus 20 eingeblasen. Das Einblasen erfolgt
dabei stets in Strömungsrichtung.
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In Fig. 8 ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Ilochhausbau
20 mit einem Schornstein 21 dargestellt. Zur @"erbesserung der Führung der vorbeiströmenden
Luftnassen und insbesondere zur Sicherstellung der Ausbildung einer Trennschicht
ist außer der Abströmplatte 25 eine mit der Dachabdeckung des Hochhauses abschließende
Platte 29 vorgesehen. Die Platten 25 und 29 haben die gleichen Abmessungen und sind
vorteilhaft so bemessen, daß ein etwa auf der Leeseite des Schornsteines 21 ausgebildetes
Wirbelgebiet zwischen den Platten rasch zum Abklingen gebracht wird.
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In Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie A-h' des in Fig. 7 schematisch
dargestellten Hochhausbaues wiedergegeben. Bei einem Schornsteindurchmesser von
3 m beträgt die Länge und die Breite der Abströmplatte etwa 20 in. Zur völligen
Unterdrückung einer etwa störenden turbulenten Strömung der Trennschicht 26 können
in dein Raum zwischen Platte 25 und Hochhaus 20 Strömungsleitanordnungen 30, zweckmäßig
Strömungsleitbleche, angeordnet werden. Die Anordnung wird dabei so ausgeführt,
daß die Strömungsleitanordnungen 30 sich je nach Windrichtung selbsttätig einstellen
können und somit in jedem Fall die Gefahr des Auftretens einer turbulenten Strömung
vermindern.
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In Fig. 10 ist für einen Schornstein 21 eine Ausführungsform der Ströntungsleitanordnungen
30 wiedergegeben. Die Strömungsleitanordnungen 30 sind derart angeordnet, daß sie
längs eines Kreises 31 um den Schornstein 21 drehbar sind. Durch die dort dargestellte
Anordnung der Strömungsleitanordnungen wird erreicht, daß sich diese stets - in
Strömungsrichtung gesehen - infolge des Winddruckes hinter dem Schornstein 21 einstellen
und durch ihre aus der Zeichnung zu entnehmende Anordnung dafür sorgen. daß das
hinter dein Schornstein 21 auftretende Wirbelgebiet zumindest sehr schnell abklingt
und sich somit hinter den Strömungsleitanordnungen 30 in der Strömung nicht mehr
bemerkbar machen kann.
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Es ist zweckmäßig, für die Ausströmgeschwindigkeit der aus den Schornsteinen
ausgeblasenen Gase eine Geschwindigkeit von mehr als 15 m/sec zu wählen. Weiter
kann es zweckmäßig sein, die aus dem Hochhaus abgesaugte Ventilationsluft mit den
Abgasen auszublasen und dabei eine derartige Anordnung zu wählen, daß die Ausblaseöffnungen
für die Ventilationsluft die Schornsteinöffnungen ringförmig umgeben. Die vorstehend
genannten Abströmplatten werden zweckmäßig in einer strömungstechnisch günstigen
Form ausgeführt. Erhebungen, insbesondere kantige Erhebungen, die zur Wirbelbildung
Anlaß geben könnten, werden auch am Rand der Abströmplatte vermieden. Ebenfalls
wird für das Dach des Hochhauses eine strömungstechnisch günstige Form gewählt,
und dementsprechend werden auf dem Hochhausdach auch Erhebungen, sogar Brüstungen
am Rand des Hochhausdaches vermieden.