DE3022712C2 - Vorrichtung zur Entlüftung von Räumen und Schornsteinzügen - Google Patents
Vorrichtung zur Entlüftung von Räumen und SchornsteinzügenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlüftung
von Räumen oder Schornsteinzügen.
Bei der Suche nach derartigen Entlüftungsvorrichtungen sind ver
schiedene Lösungen vorgeschlagen worden: statische, deren Wirkung
nur auf dem Unterdruck beruht, der durch Windzug durch die Vor
richtung selbst hervorgerufen wird, sowie dynamische, bei denen
der Unterdruck mittels einer Drehvorrichtung erzeugt wird, die von
einer Energiequelle, die der Wind selbst oder eine äußere Energie
quelle sein kann, angetrieben wird. Bei weiteren Lösungen schließ
lich werden beide Systeme miteinander kombiniert.
Bei näherem Studium zeigt sich, daß die Leistung der statischen
Vorrichtungen ausschließlich von der Form der vom Wind bestriche
nen Elemente abhängt, die dazu bestimmt sind, den notwendigen
Unterdruck in Höhe der Entlüftungsöffnung oder des Schornsteins
hervorzurufen. Bei Untersuchungen erreichen die verschiedenen vor
geschlagenen Formen das gewünschte Resultat mit unterschiedlichen
Leistungen. Aber sie haben vor allen Dingen den Nachteil, bei
schwachem Wind wenig oder gar nicht wirksam zu sein und umgekehrt
manchmal Stauungen bei starken Windstößen hervorzurufen. Die dyna
mischen Vorrichtungen haben natürlich den Nachteil, sofern sie vom
Wind selbst angetrieben werden, bei Windstille nicht mehr wirksam
zu sein. Bei starkem Wind dagegen haben sie den Nachteil, durchzu
gehen. Wenn sie von einem elektrischen Motor angetrieben werden,
muß wiederum eine besonders wirksame Form entwickelt werden, um
durch Verringerung der notwendigen Kraft einen guten Wirkungsgrad
zu erreichen.
Außerdem haben die bekannten dynamischen Vorrichtungen besonders
bei Schornsteinzügen den Nachteil, stark von den angesaugten hei
ßen Gasen umhüllt zu sein, wodurch sie übermäßig erhitzt werden.
Zum Stand der Technik wird auf die DE-OS 28 01 368 aufmerksam ge
macht.
Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, diese Nachteile
durch die Entwicklung besonderer Formen statischer Elemente zu
vermeiden, die selber einen genügenden Unterdruck bei sehr ver
schiedenen Windgeschwindigkeiten und -richtungen garantieren; die
ser Unterdruck kann gesteigert und reguliert werden durch Verbin
dung dieser statischen Elemente mit dynamischen Drehelementen, die
nur wenig oder gar nicht mit den angesaugten heißen Gasen in Kon
takt kommen und auf jeden Fall gründlich mit frischer Luft
belüftet werden, so daß sie bei niedriger Temperatur gehalten wer
den können, was eine lange Lebensdauer gewährleistet.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung nach dem
Oberbegriff ein an der oberen Öffnung eines Entlüftungs- oder
Schornsteinrohrs dieses Rohr umgebendes und von ihm durchdrungenes
Ringelement aufweist, dessen obere, den gleichen Durchmesser wie
das Rohr aufweisende Öffnung bezüglich der Vertikalen in einer
asymptotischen Kurve an das Ringelement angepaßt ist, und daß ein
mit dem Ringelement verbundenes Strömungsführungselement zur Er
zeugung einer das Ringelement tangierenden Luftströmung ohne Stau
ungen in Form eines Unterdruckkegels, in dessen Innerem unabhängig
von der Richtung der Luftströmung die obere Öffnung des Ringele
ments angeordnet ist, vorhanden ist.
Die statischen Elemente sind dabei mit einer solchen Form verse
hen, daß die Winde, denen sie ausgesetzt sind, sie umhüllen, ohne
Windstöße zu verursachen, was unterhalb der Vorderseite der dem
Wind ausgesetzten Vorrichtung die Schaffung einer im wesentlichen
konstanten Unterdruckzone ermöglicht, unabhängig von der Windrich
tung und der Anordnung des bestückten Entlüftungs- oder Schorn
steinrohrs. Was die dynamischen Elemente angeht, so haben diese
den Zweck, die von ihnen geschaffene Luftströmung durch einen Wind
mit bestimmter Richtung zu ersetzen, der fähig ist, den notwendi
gen Unterdruck zusammen mit den genannten statischen Elementen
laut oben beschriebenem Vorgang zu erzeugen, derart, daß der ange
strebte Unterdruck, mit dem das Entlüftungs- oder Schornsteinrohr
beaufschlagt werden soll, nicht direkt durch die genannten mecha
nischen Organe geschaffen wird, sondern durch Einwirkung des von
den mechanischen Elementen produzierten Luftstroms auf die oben
genannten statischen Elemente erzeugt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung unter
Hervorhebung der statischen Elemente;
Fig. 2 eine schematische Ansicht mit den statischen verbunde
ner, dynamischer Elemente, und zwar in einer ersten
Ausführungsform teilweise im Längsschnitt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht mit den statischen verbunde
ner, dynamischer Elemente in einer weiteren Ausfüh
rungsform im Längsschnitt;
Fig. 4 eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Ansicht einer
dritten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungs
form unter Hervorhebung von solchen Elementen, die
sich auf einen Mehrrohrschornstein montieren lassen;
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf das obere statische
Element;
Fig. 7 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht ei
nes Flügels mit einer Spiralturbine als dynamischem
Element.
Gemäß Fig. 1 besteht das statische Hauptelement aus einem hohlen
Ringelement 1, das sich am oberen Teil des zu bestückenden Rohrs 2
befindet und von ihm durchdrungen wird. Die obere, den gleichen
Durchmesser wie das Rohr 2 aufweisende Öffnung des Ringelements 1
ist bezüglich der Vertikalen in einer asymptotischen Kurve 3 an
das Ringelement 1 angepaßt. Ferner ist ein mit dem Ringelement 1
verbundenes Strömungsführungselement zur Erzeugung einer das Rang
element 1 tangierenden Luftströmung ohne Stauungen in Form eines
Unterdruckkegels vorgesehen, in dessen Innerem unabhängig von der
Richtung der Luftströmung die obere Öffnung des Ringelements ange
ordnet ist.
Das mit dem Ringelement 1 verbundene Stromführungselement ist vor
teilhaft eine Ablenkscheibe 4 mit einem Durchmesser, der geringfü
gig über demjenigen der oberen Öffnung des Ringelements 1 liegt.
Die Ablenkscheibe 4, ist an ihrer Oberseite mit einer konzentri
schen Kuppel 5 versehen. Die Ablenkscheibe 4 weist einen solchen
Abstand von der oberen Öffnung des Ringelementes 1 auf, daß die
ringförmige Austrittsfläche zwischen der Ablenkscheibe 4 und dem Rand
der oberen Öffnung des Ringelementes 1 gleich groß ist
wie die Fläche dieser Öffnung, wobei
die Ablenkscheibe 4 von einer sphärischen Kuppel 5 geringer Höhe
überdeckt ist.
Bei einer derart ausgestatteten Vorrichtung stellt man fest, daß
ihre aerodynamische Durchschnittsleistung, d. h. ihr Verhalten bei
ganz verschiedenen Windgeschwindigkeiten und -richtungen, der Lei
stung bekannter statischer Vorrichtungen, besonders der der ge
wöhnlich verwendeten Kegel, überlegen ist.
Aufgrund dieser Verbindung der Ablenkscheibe 4 mit dem
Ringelement 1, das mit einer asymptotischen Kurve 3 abschließt
wird der die Vorrichtung beaufschlagende Wind abgelenkt, unab
hängig von seiner Richtung, die steigend oder fallend sein kann,
siehe Pfeile A und B, um das Ringelement 1 praktisch gleichmäßig
zu umgeben, indem an seiner Öffnung der gewünschte Unterdruck er
zeugt wird. Dies gilt auch bei horizontalem Wind, der die Vorrich
tung parallel zur Ablenkscheibe 4 im bekannten Zwischenraum zwi
schen dieser und der Öffnung des Ringelements 1 gemäß Pfeil C durchquert.
Man stellt ferner fest, daß man den besten Unterdruck bei abwärts
gerichtetem Wind gemäß Pfeil B (Fig. 1) hat. Es ist daher vorge
sehen, künstlich eine solche Luftströmung (Fig. 2) zu erzeugen,
indem man die oben beschriebene Vorrichtung mit einem Ventila
tionsorgan versieht, das in der Lage ist, eine abwärtsgerichtete,
die Vorrichtung umhüllende Luftströmung hervorzurufen. Zu diesem
Zweck befindet sich oberhalb der Ablenkscheibe 4 ein von einem
darüberliegenden elektrischen Motor 7 angetriebener Propeller 6 als
Ventilator zur Erzeugung der Luftströmung und des Unterdruck
kegels. Man sieht, daß die Drehung dieses Propellers 6 eine ab
wärtsgerichtete Luftströmung erzeugt, die die Ablenkscheibe 4 ge
mäß den Pfeilen D1 und D2 umhüllt, das Ringelement 1 tangential
beaufschlagt und seine Öffnung somit in einer konischen Unter
druckzone umschließt. Man entnimmt, daß die heißen Gase gemäß den
Pfeilen E1 und E2 angesaugt werden, ohne jemals mit dem Propel
ler 6 in Berührung zu kommen. Außerdem bekommt die Ablenkschei
be 4, die mit den heißen Blasen in Berührung kommt, an ihrer oberen
Seite ständig einen frischen Luftstrom vom Propeller 6 zugeführt.
Um den Wirkungsgrad des Systems zu verbessern und um es unab
hängiger von den Außenwinden zu machen, wird der Propeller 6 fer
ner innerhalb einer, einen offenen aerodynamischen Durchgang bil
denden, Manschette 8 angetrieben, wobei sich die Ablenkscheibe 4
in der Ausgangshöhe der Manschette 8 befindet. Das Ganze ist von
einer Kuppel 9 überdeckt, die einen größeren Durchmesser als die
Manschette 8 hat, und die die vom Propeller 6 angesaugte frische
Umgebungsluft durch einen freigelassenen Raum zwischen dieser Kup
pel 9 und der Manschette 8 eindringen läßt. Dies garantiert eine kon
stante Belüftung des Motors 7.
Die vom Propeller 6 erzeugte, abwärtsgerichtete Luftströmung er
zeugt an der Unterseite der Ablenkscheibe 4 eine Unterdruckzone,
mit der das Rohr 2 beaufschlagt wird, das von der Vorrichtung
überdeckt ist, ohne daß jemals die auf diese Weise angesaugten
heißen Gase mit dem Propeller 6 oder mit dem Motor 7, der ihn an
treibt, in Berührung kommen können, da der erhaltene Unterdruck
nicht durch den Propeller 6 selbst, sondern durch die Luftströmung,
die dieser erzeugt, hervorgerufen wird.
Um den Wirkungsgrad dieser Vorrichtung noch weiter zu steigern,
ist die Ablenkscheibe 4 vom Ringelement 1 (Fig. 3) getrennt und
mit dem Propeller 6 in einem bestimmten Abstand verbunden, wodurch
sie gleichzeitig mit ihm, durch den Motor 7 angetrieben, rotieren
kann. Außerdem ist die Unterfläche dieser selben Ablenkscheibe 4
mit kleinen Schaufeln versehen, die die Halbzylinderform einer Re
genrinne annehmen können und somit eine Zentrifugalturbine 10 bil
den, wobei die relative Position der Ablenkscheibe 4 gegenüber der
oberen Öffnung des Ringelements 1 unverändert bleibt. Daraus
folgt, daß man bei Inrotationsetzen dieser beweglichen Einheit in
dem zwischen dem Ausgang des aerodynamischen Durchgangs 8 und der
oberen Öffnung des Ringelements 1 eingeschlossenen Bereich eine
Luftströmung gemäß Pfeilen F1 und F2 feststellt, hervorgerufen
durch die dynamischen Elemente 4 und 6, die die Resultierende der
senkrecht abwärtsgerichteten, durch den Propeller 6 erzeugten und
der durch die Zentrifugalturbine 10 erzeugten horizontalen Luft
strömung ist. Man versteht daher, daß diese sich ergebende Luft
strömung F1 und F2, die die obere Öffnung des Ringelements 1 und
dieses selber umstreicht, in ihrem Inneren und im Rohr 2 den ge
wünschten Unterdruck erzeugt, der aufgrund der Turbine 10 nur bes
ser als der vorher vorhandene sein kann. Außerdem stellt man hier
fest, daß der Propeller 6 und der Motor 7 von den heißen Gasen
nicht erreicht werden können und außerdem ständig innerhalb der
Kuppel 9 belüftet werden. Die Turbine 10, die als einziges Element
mit den heißen Gasen in Berührung kommt, wird stark durch den obe
ren Luftstrom belüftet.
Der Wirkungsgrad kann noch gesteigert werden, indem man die
Zentrifugalturbine 10 mit einer Windbremse in Form eines Käfig
ankers 11 verbindet, der an die Ablenkscheibe 4 montiert ist und
von außen, ohne sie zu berühren, die obere Öffnung des Ring
elements 1 (Fig. 4) frei umgibt. Die Schaufeln des Käfigankers 11 wei
sen einen kleinen Durchmesser und Halbzylinderform auf. Es ver
steht sich, daß die durch das Zusammenwirken der Turbine 10 und
des Käfigankers 11 erzeugte Horizontalkomponente des Luftstroms größer
als im vorhergehenden Fall ist. In diesem Fall kann ferner der
Propeller 6 eine größere Leistung bringen, so daß der produzierte
Luftstrom auch bei größerer Ausströmungsmenge die notwendige Ab
lenkung bewahrt, um den erstrebten Unterdruck im Rohr 2 zu garan
tieren. Außerdem kommt in diesem Fall zu dem durch auf diese Weise
geschaffene senkrechte Luftströme induzierten Unterdruck der durch
die Windbremse in Form des Käfigankers 11 geschaffene indirekte
Unterdruck hinzu, der dank
der Turbine 10 im Inneren derselben in einem beträchtlichen Ver
hältnis bis zu ihrem obersten Flansch gesteigert ist.
In jedem Fall ist die Ablenkscheibe 4 mechanisch mit dem
Propeller 6 über eine hohle, horizontal geöffnete Na
be 12 verbunden, die die Ablenkscheibe 4 trägt und antreibt und welche
die thermische Brücke, die zwischen der Ablenk
scheibe 4 und dem Motor 7 entstehen könnte, beseitigt.
Gleichzeitig wird durch diese Konstruktion
ein Maximum an Ventilation dieser Nabe 12 garantiert.
Zu weiterer Verbesserung des Wirkungsgrades ist vorgesehen, daß
die Schaufeln des Propellers 6 (Fig. 7) an ihrer Austrittskante
mit einer Umbördelung 13 versehen werden können, mit dem Resultat,
am Propeller 6 eine gewisse Zentrifugalwirkung zu schaffen, die
dazu beiträgt, den von dem genannten Propeller 6 erzeugten verti
kalen Luftstrom abzulenken.
Eine solche Vorrichtung wird, unabhängig von ihrer Ausführungs
weise, um in verbundene Mehrrohrschornsteine eingebaut werden zu
können, durch Zwischenmanschetten 14 ergänzt, die zur Mittelebene
der Schornsteine versetzt sind, um eine Überlagerung bei zu eng
nebeneinander verlaufenden verschiedenen, von jedem von ihnen ver
ursachten Luftströme zu vermeiden, die das gewünschte Ergebnis
stören würde (Fig. 5).
Schließlich, um die Instandhaltung solcher Vorrichtungen, beson
ders das Schornsteinfegen, zu erleichtern, ist die Ablenkscheibe 4
im Falle einer statischen Vorrichtung mit einer Öse 15 versehen,
die eine freie Drehung der Scheibe 4 um eine ihrer Stützen 16 er
möglicht, ohne daß man die Schraube, die sie hält, ganz entfernen
muß (Fig. 6).
Die Erfindung kann außer zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen
Zuges von Schornsteinen auch zur beschleunigten Entlüftung von
Haus- oder Industrieräumen einschließlich des Ablassens von ätzen
den Gasen, die ebenfalls nicht mit den dynamischen Elementen der
Vorrichtung in Berührung kommen sollen, verwendet werden.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Entlüftung von Räumen oder Schornsteinzügen,
gekennzeichnet durch ein an der oberen Öffnung eines
Entlüftungs- oder Schornsteinrohrs (2) dieses Rohr umgebendes
und von ihm durchdrungenes Ringelement (1), dessen obere, den
gleichen Durchmesser wie das Rohr (2) aufweisende Öffnung
bezüglich der Vertikalen in einer asymptotischen Kurve (3) an
das Ringelement (1) angepaßt ist, und durch ein mit dem
Ringelement (1) verbundenes Strömungsführungselement (4) zur
Erzeugung einer das Ringelement (1) tangierenden Luftströmung
ohne Stauungen in Form eines Unterdruckkegels, in dessen Innerem
unabhängig von der Richtung der Luftströmung die obere Öffnung
des Ringelements (1) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit
dem Ringelement (1) verbundene Strömungsführungselement eine
Ablenkscheibe (4) mit einem Durchmesser ist, der geringfügig
über demjenigen der oberen Öffnung des Ringelements (1) liegt,
wobei die Ablenkscheibe (4) einen solchen Abstand von dieser
Öffnung aufweist, daß die ringförmige Austrittsfläche zwischen
der Ablenkscheibe (4) und dem Rand der oberen Öffnung des Ring
elementes (1) wenigstens gleich
groß ist wie die Fläche dieser Öffnung, und daß die Ablenkscheibe
(4) von einer sphärischen Kuppel (5) geringer Höhe überdeckt
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
oberhalb der Ablenkscheibe (4) ein von einem darüberliegenden
elektrischen Motor (7) angetriebener Propeller (6) zur Erzeugung
der Luftströmung und des Unterdruckkegels als Ventilations
element angeordnet ist, daß sich das Ventilationselement
innerhalb einer, einen offenen aerodynamischen Durchgang
bildenden, Manschette (8) befindet, wobei sich die Ablenkscheibe
(4) in der Ausgangshöhe der Manschette (8) befindet, und alles
zusammen von einer die Zufuhr frischer Umgebungsluft
ermöglichenden Kuppel (9) überdeckt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ablenkscheibe (4) gegenüber dem Ringelement (1) zur Drehung um
ihre Achse beweglich ist, indem sie mit dem Propeller (6)
verbunden und an ihrer unteren Seite in Form einer
Zentrifugalturbine (10) mit Schaufeln versehen ist, wobei ihre
relative Position gegenüber der oberen Öffnung des Ringelements
(1) unverändert bleibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit
dem Propeller (6) verbundene, an der unteren Seite entsprechend
Zentrifugalturbine (10) mit Schaufeln versehene Ablenkscheibe
(4) an ihrer Außenseite die Schaufeln einer Windbremse in Form
eines Käfigankers (11) trägt, der die obere Öffnung des Ringelements
(1) frei umgibt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Käfigankers (11)
einen kleinen Durchmesser und Halbzylinderform aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Propeller (6) zur Sicherstellung seiner
eigenen Ventilation und zur Unterbrechung der thermischen Brücke
zwischen der Ablenkscheibe (4), die sie trägt, und der
elektrischen Antriebswelle, mit der sie verbunden ist, eine
horizontal geöffnete, hohle Nabe (12) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Propellers (6) an ihrer
Austrittskante zur Erzeugung eines Zentrifugalventilations
effekts mit einer Umbördelung (13) versehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in
bezug auf das Ringelement (1) statische Ablenkscheibe (4) um
eine ihrer Stützen (16) drehbar und in Höhe der anderen Stütze
oder Stützen mit einer Öse (15) versehen ist, die nach einem
Losschrauben den Durchtritt der Befestigungsschraube erlaubt, um
das Entlüftungsrohr (2) zu öffnen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Montage
auf einer Mehrzahl von in Reihe angeordneter Schornsteinen,
dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer entsprechenden Anzahl
mittels röhrenförmiger, zur Mittelebene der Schornsteine
versetzter Manschetten (14) auf die mehrere, aneinander
angrenzende Rohre aufweisenden Schornsteine montiert ist.
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