DE2257788A1

DE2257788A1 - Schornstein

Info

Publication number: DE2257788A1
Application number: DE2257788A
Authority: DE
Inventors: Randolph Wilbur Snook
Original assignee: Pullman Inc
Current assignee: Pullman Inc
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1973-10-18
Also published as: GB1368018A; IT966260B; FR2174488A5; ES407147A1; US3782266A; CA966630A

Description

PAI-'¹T AMWALT

REICHENBACHSTR. 51 . Z Z O / / ö ö

TEL. 203ÄSI

B 24 281

US 241,952

R/Sch . " , ■

Pullman Incorporated, Chicago» Illinois, USA

Schornstein

Die vorliegende Erfindung betrifft Schornsteine mit einem
Putter und insbesondere dehnbare Verbindungen in dem Stahlfutter von Sohörnsteinen, insbesondere Fabrikschornsteinen.

Die Notwendigkeit, Schornsteine und insbesondere solche für den Abzug von Verbrennungsgasen, in denen die Temperatur in weiten Grenzen schwanken kann, mit dehnbaren Verbindungsteilen zu versehen, ist bekannt. Beispielsweise sind aus den
US-PS 3 3&3 591 und J 368 506 Mittel zum Auffangen von Dehnungen in aus einzelnen Abschnitten bestehenden Schornsteinen bekannt. Außerdem ist es bekannt, verschiedene Arten dehnbarer Verbindungen zu verwenden, um Änderungen der Abmessungen des Schornsteinmaterials zufolge thermischer Ausdehnungen und Kontraktionen zu Oberwinden,

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Obwohl grundsätzlich dehnbare Verbindungen für Schornsteine bekannt sind, ergeben sich noch beträchtliche Schwierigkeiten, wenn mehrere Füchse für einen einzelnen Schornstein verwendet werden. Wenn bei einem Schornstein mehrere Füchse oder Eintrittsöffnungen für Abgase vorgesehen sind, treten die Gase oft in einander diametral entgegengesetzten Richtungen in das Putter des Schornsteins ein* wobei sie sehr oft beträchtlich unterschiedliche Temperatur aufweisen. Unter solchen Umständen ist die Temperaturverteilung in dem Schornstein oft sehr ungleichmäßig, und es kann zu Aufwerfungen des Futters kommen, so daß der Schornstein nicht mehr zufriedenstellend arbeitet. Außerdem variieren auch die Zustrotngeschwindigkelten jedes Gases beträchtlich, wodurch weitere Schwankungen der Temperaturverteilung verursacht werden können,

Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung dieser Schwierigkeiten dadurch, daß an dem Futter des Schornsteins Mittel vorgesehen sind, die im unteren Abschnitt des Schornsteins sowohl eine vertikale als auch eine,horizontale Ausdehnung zulassen und damit die Möglichkeit eines Aufwerfens zufolge der Beanspruchungen durch die Gesamtausdehnung durch Wärme oder eine ungleichmäßige Ausdehnung zufolge von Temperaturschwankungen im Schornsteinfutter weitgehend oder vollständig ausschalten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schornstein mit einem aus oberem und unterem Abschnitt bestehenden Futter, wenigstens einem Fuchs in wenigstens einem dieser Abschnitte des Futters und Trägern zur Abstützung dieser Abschnitte in dem Schornstein, der ge« kennzeichnet ist durch wenigstens eine Zwischentrommel zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt, die Über dehnbare Verbindungen an diesen befestigt ist, wobei, wenn mehr als eine solche Zwischentrommel vorgesehen ist, dehnbare Verbindungen zwischen benachbarten Zwischentrommein vorgesehen sind, und durch dehn-

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bare oder kompressible Abstützungen für die ZwischentrommelCn), die am oberen oder unteren Abschnitt des Futters befestigt sind_o

Das Putter des Schornsteins ist an Stellen über und unter den dehnbaren Verbindungen abgestützt. Die Zwischentrommel wird gewöhnlich von dehnbaren Hängern, die an dem oberen, abgestützten Abschnitt des Futters und der Zwischentrommel befestigt sind, oder, durch kompressible.Hänger, die an dem unteren, abgestützter· Abschnitt des Putters und an der Zwischentrommel befestigt sind, abgestützte Es können mehr als zwei dehnbare Verbindungen und mehr als eine Zwischentrommel vorgesehen sein, wenn die Größe des Schornsteins dies erfordert? jedoch muß wenigstens ein Satz dehnbarer oder kompressibler Hänger, vorzugsweise für jede Zwischentrommel einer, vorgesehen sein.

Zn den Zeichnungen ist:

Figur 1 ein Aufriß eines Schornsteins gemäß der Erfindung,

Figur 2 ein ausgeschnittener TeiA einer dehnbaren Verbindung, bei dem Einzelheiten fortgelassen sind und der dehnbare Hänger, wie sie in einer Ausführungsform des Schornsteins gemäß der Erfindung verwendet werden, zeigt,

Figur 3 eine detaillierte Darstellung einer Eckstruktur in einer dehnbaren Verbindung, wie sie in einem Schorn·= stein gemäß der· Erfindung verwendet werden kann, und

Figur 4 ein ausgeschnittener Teil einer dehnbaren Verbindung mit einem kompressiblen Hänger„

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Der in Figur ί gezeigte Schornstein 1 weist ein Futter 2, einen gewöhnlich aus Beton bestehenden FuB 3 und eine Anzahl Füchse 4 auf. Der Schornstein kann aus Beton, Ziegeln oder einem anderen üblichen Material bestehen« und auch das Futter kann aus Üblichen Materialien, beispielsweise Stahl, Ziegeln, Beton, keramischem Material usw., bestehen, besteht jedoch vorzugsweise aus Stahl. Gemäß der Erfindung ist im unteren Teil des Schornsteins eine Abstützung 5 für das Futter unmittelbar über den Füchsen 4 vorgesehen und am unteren Abschnitt 6 des Futters befestigt« Diese Abstützung 5 ist am Schornstein befestigt und dient der Befestigung des Teiles 9 des unteren Abschnitte 6 des Futters durch Befestigungsmittel 8, beispielsweise durch einen sowohl an das Futter als auch an die Abstützung angeschweißten Gürtel. Eine obere Abstützung 10 für das Futter des Schornsteins, die ebenso oder anders ausgebildet sein kann als die Abstützung 5, weist Befestigungsmittel 11 für den Abschnitt 12 des Futters sowie den Rest 2 des Futters auf. Solche Befestigungsmittel sind bekannt. Das Futter des in Figur 1 gezeigten Schornsteins weist zwei dehnbare Verbindungen 13 und 14 auf. Wie erwähnt, können aber auch mehr als zwei solche dehnbare Verbindungen vorgesehen sein, wobei zwischen den dehnbaren Verbindungen Zwischentrommeln vorgesehen sind. D.h. bei Verwendung von drei dehnbaren Verbindungen werden zwei Zwischentrommeln, bei Verwendung von vier dehnbaren Verbindungen drei Zwischentrommeln usw. verwendet. Die Anzahl dehnbarer Verbindungen und Zwischentrommeln hängt hauptsächlich von den Abmessungen des Schornsteins sowie von den zu erwartenden Beanspruchungen durch die durch die Füchse 4 eintretenden Gase ab. Da jedoch durch die Verwendung von mehr als zwei dehnbaren Verbindungen komplexere Beanspruchungsprobleme auftreten können, werden vorzugsweise nur zwei dehnbare Verbindungen verwendet.

Zwischen den beiden dehnbaren Verbindungen jedes Paares solcher

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Verbindungen befindet eich eine Zwischentrommel 15, die der Aufnahme der Verschiebungs* und Dehnungsbeanspruchung dient. Neben der oberen dehnbaren Verbindung 15 sind dehnbare Hänger 16 angeordnet. Solche Hänger können aber auch an jeder anderen dehnbaren Verbindung vorgesehen sein. Jedoch müssen entweder dehnbare oder !compressible Hänger vorgesehen sein, um wenigstens eine Zwischentrommel für sich abzustützen.

Diese Abstutzungen bilden das wesentliche Merkmal des Schornsteins gemäß der Erfindung. Die Zahl und Anordnung der Zwischentrommeln hängt jedoch von der jeweiligen Ausbildung dee Schornsteins ab. Auch wenn die dehnbaren Verbindungen.in nerkftnnllcfter Weise ausgebildet sind« wird durch die Abstützungen der Zwischentrommel sowohl eine vertikale als auch eine horizontale BeWe-. gung in der Zwischentrommel erleichtert. Die Abstützungen der Zwlschentronmeln werden so ausgebildet und ihre Zahl wird so gewählt, dad sie nach Beendigung des Baus des Schornsteine und bei seiner Verwendung innerhalb des Bereiches ihrer Bewegungsmöglichkeit in dem MaSe gedehnt oder kontrahiert sind« daß sie durch die zu erwartenden Schwankungen der Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit der Gase in dem. Schornstein sieh nicht bis Über die Grenzen Ihrer Bewegungsmöglichkeiten ausdehnen oder zusammenziehen. Dadurch wird bewirkt, dafl die Zwischentrommel eioh zufolge einer Dehnung oder Kontraktion an dem nioht-abgestütxten Ende horizontal und vertikal bewegen kann. D.h. sowohl der relative Bewegungsweg einzelner Zwischentromme!abstützungen als auch die Beziehung zwischen dem nicht-abgestützten Ende der Zwlschentrommel und dem angrenzenden fixierten Abschnitt dee Putters können variieren. Die zulässige Bewegung der Zwlschentrommel kenn als Umschreibung eines konischen Abschnittes betrachtet werden. Hinsichtlich der Kosten wäre es optimal» die Abstützungen so anzuordnen« daS sie bei den Bedingungen eines normalen Betriebs

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auf 50% ihres Bewegungsbereiches eingestellt sind. Jedoch sind Abweichungen bis zu etwa 20£ von diesen Stellungen zulässig» d.h. die Hänger vermögen Ihrem Zweck noch leicht zu dienen, wenn sie zwischen etwa jSO und 70^ des Bereiches ihrer Bewegungsinöglichkeit belastet sind. Wenn die Abstützungen der Zwischentrommel an oberen Teil dea Putters des Schornsteins befestigt sind, so "hängen" sie an diesem Teil* während sie« wenn sie an dem unteren Teil des Putters befestigt sind, von diesem getragen werden. D.h. obwohl die dehnbaren Verbindungen an den Abschnitten dea Putters so befestigt sind, daß sie eine dichte Einheit bilden* wird das Gewicht der Zwischentrommel von den dehnbaren oder kompresslblen Abstützungen getragen* und die Zwischentrommel hängt an diesen Abstutzungen oder wird von ihnen in etwa der gleichen Stellung» als wenn die dehnbaren Verbindungen entfernt wären» getragen.

OemäS einer bevorzugten Ausführungsform des Schornsteins gemäß der Erfindung werden die ZwischentrommelabstUtzungen so ausgebildet* da8 sie zusammen mit der angrenzenden dehnbaren Verbindung an dem einen Ende der Zwischentrommel etwa drei- bis siebenmal* vorzugsweise fünfmal so steif sind, d.h. die drei- bis siebenfache* vorzugsweise fünffache Zug- oder !Compressions -festigkeit besitzen* wie die andere dehnbare Verbindung» d.h. diejenige am anderen Ende der Zwiachentrotnmel. Dadurch wird gewöhnlich gewährleistet* daß die Zwischentrommel bei einer Abstützung an ihrem oberen Ende tatsächlich "hängt".

Figur 2 zeigt eine einzelne dehnbare Verbindung gemäß der Erfindung auf.3ie weist einen dehnbaren Hänger 16 auf, wie er im Zu« sammenhang mit Figur 1 beschrieben ist. Wie in der Zeichnung gezeigt» ist an der Oberfläche der dehnbaren Verbindung eine herkömmliche Isolierung 17 aus beispielsweise Asbest* Glasfaser* Schlackenwolle usw. vorgesehen, und die dehnbare Verbindung 18

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wird durch eine Anzahl miteinander in Verbindung stehender benachbarter senkrechter Abschnitte gebildet. Diese dehnbaren Verbindungen vermögen sowohl vertikale als auch horizontale Beanspruchungen aufzufangen» Statt der in Figur 2 dargestellten dehnbaren Verbindungen können gemäß der Erfindung auch anders ausgebildete dehnbare Verbindungen, beispielsweise Zick-Zack-Verbindungen oder sinuskurvenförmig ausgebildete Verbindungen, verwendet werden* Auch die Art des Aufbaus der Verbindungen kann variieren. Bevorzugt ist jedoch eine etwa rechteckige Form oder eine grundsätzlich rechteckige Form mit abgerundeten Ecken. Die dehnbaren Verbindungen-bestehen vorzugsweise aus Stahl und sind mit dem vorzugsweise aus Stahl bestehenden Futter des Schornsteins verschwelst« Jedoch können auch andere Materialien und andere Befestigungsmittel verwendet werden. Außerdem kann auch die Anzahl dehnbarer Ausbuchtungen bei verschiedenen Schornsteinen oder bei der oberen und unteren dehnbaren Verbindung verschieden sein, wofUr wiederum hauptsächlich die Abmessungen des Schornsteins und die beim Betrieb zu erwartenden Temperaturschwankungen maßgebend sind.

Der in Figur 2 gezeigte dehnbare Hänger weist an seinem oberen Ende Befestigungsmittel 19 mit Stiften 24, beispielsweise Bolzen, auf, durch die dehnbare Mittel 20 daran befestigt sind, die jedoch eine Bewegung des nicht-gezeigten Stiftes oder Bolzene in wenig» stens einer Richtung zulassen. Eine Stange 21 ist mittels Schraubengewinde und Mutter 30 an den dehnbaren Mitteln 20 und an ihrem unteren Ende beispielsweise mittels eines Zughakens oder dergl. 23» der ebenfalls als mit einem Gewinde an der Stange 21 zur Einstellung der Mutter 30 ausgebildet gezeigt ist, an Befestigungsmitteln 22 befestigt» Es können natürlich auch andere dehnbare Hänger verwendet werden, sofern sie sowohl an dem Futter des Schornsteins als auch an der Zwischentrommel befestigt sind, die erforderliche Drehung aber zulassen. Die

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baren Mittel können hydraulisoh oder meohanisch sein, beispielsweise aus einer vorgespannten Feder bestehen. Wenn hydraulische Mittel verwendet werden, so können auch (nicht»gezeigte) nicht miteinander in Verbindung stehende Drucksteuermittel, beispielsweise Druckluftsteuereinrichtungen» oder hydraulische Dämpfungeeinrichtungen mit Druckausgleichs«inriohtungen für jede Abstützung verwendet werden. Zur Befestigung der dehnbaren Verbindungen an Jeden Abschnitt des Putters des Schornsteins und an die Zwischentrommel können irgendwelche herkömmlichen oder zweckmäßigen Mittel« beispielsweise eine Verbolzung oder Verschweißung, verwendet werden. Die in Figur 2 gezeigten Mittel sind nur als Beispiel zu verstehen.

In Figur 3 1st eine Art der Ausbildung der dehnbaren Verbindungen 18 bei dem Schornstein gemäß der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausbildungsform sind Stahlabsohnitte von konischer 25 und pfannkuchenartiger Form 26 mit rechteckigen Querschnitten an den Stellen 27 miteinander verschwelst, nachdem sie so angeordnet sind, daß sie mit ihren Ecken miteinander in Kontakt stehen. Wie erwähnt, können aber in dem Schornstein gemäß der Erfindung auoh anders ausgebildete dehnbare Abschnitte verwendet werden.

Figur 4 zeigt im Schnitt eine AusfUhrungsform der Erfindung, bei der ein kompresslbler Hänger 40 als Abstützung für die Zwischentrommel verwendet wird. Die dehnbare Verbindung 14 ist ohne die Befestigung an die Zwischentrommel 12 oder den unteren Teil des Futterabschnitts 9 gezeigt. Der Hänger 40 ist durch Befestigungsmittel 28 bzw. 29 befestigt. Diese Befestigungsmittel können gleich den in Figur 2 gezeigten oder von diesen verschieden sein, weisen jedoch wie diese eine einstellbare Stange 31, die an beiden Enden mit einem Gewinde und einer darauf aufgeschraubten einstellbaren Mutter 32 versehen ist, auf. Die !compressible Abstützung 33 kann irgendeine herkömmliche solche Vorrichtung sein,

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sofern sie nur den obigen Anforderungen genügt. D.h. es kann beispielsweise eine Feder in einem Gehäuse» die vorzugsweise bis zu einem Teil ihres möglichen Bewegungeweges während ihrer Verwendung zusammengedruckt ist_a verwendet werden. Alternativ kann, wie erwähnt, eine Druokluftvorrichtung oder eine mit einem anderen hydraulischen Medium zu betätigende Vorrichtung verwendet werdenο Die Verwendung von Federn ist jedoch bevorzugt.

Die Befestigung der dehnbaren Verbindungen 13 und 14 erfolgt durch herkömmliche Mittel, wobei jedoch die bei 3^ und 35 in Figur 2 gezeigten einstückig ausgebildeten kastenartigen Vorrichtungen besonders zweckmäßig sind, weil sie- leicht herzustellen sind und die Abstutzmittel 19 und 22 für die Hänger aufzunehmen vermögen und damit die Struktur gemäß der Erfindung verfestigen.

Für den Schornstein gemäß der Erfindung kann ein herkömmliches Schornsteinfutter sowie ein herkömmlicher Schaft verwendet werden, sofern nur Stellen für die Anbringung der Abstützungen vor-' gesehen sind. Während des Baus des Schornsteins werden die durch die Zwischentrommeln voneinander getrennten dehnbaren Verbindungen zwischen oberen und unteren Abstützungen, die am Futter des Schornsteins befestigt sind, angebracht, nachdem wenigstens die Abstützung am oberen Abschnitt des Futters befestigt 1st.

Die obere Abstützung am Schaft und Futter des Schornsteins so» wie der Rest des Schornsteins über dem dehnbaren Teil können in herkömmlicher Art ausgebildet sein. Jedoch wird nach dem Bau des oberen Futterabsohnitts und Befestigen der oberen dehnbaren Verbindung die Zwisöhentrommel so angeordnet, daß die dehnbaren Hänger in gedehnter Stellung gehalten werden, wozu beispielsweise zuvor an die Befestigungsmittel angeschweißte Stangen dienen können. Das Ausmaß der Dehnung hängt von den Abmessungen des Schornsteins und der dehnbaren Verbindung usw. ab» Die Hänger

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werden so weit gedehnt, daß eine Befestigung der oberen dehnbaren Verbindung an der Zwischentrommel nach der Anbringung der Hänger an dem oberen Abschnitt des Putters und der Zwisohentrommel ermöglicht wird. D.h. die obere Verbindung kann gewünschtenfalls etwas zusammengedruckt oder gedehnt werden; jedoch soll das Zusammendrucken oder die Dehnung für die Befestigung der Zwischentrommel nicht ein solches Ausmaß haben, daß später die Punktion der Verbindung behindert wird. Nach der Befestigung der Hänger und der Zwischentrommel an der dehnbaren Verbindung kann die Belastung der Hänger gelöst werden, so daß die Zwischentrommel von den Hängern herabhängt, oder die untere dehnbare Verbindung kann an der Zwisohentrommel und dem unteren PutterabBchnitt befestigt und dann die Belastung der Hänger gelöst werden. Die Reihenfolge dieser Maßnahmen ist nicht kritisch, sofern die dehnbaren Verbindungen keinen unzulässigen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Auch der Zeitpunkt der Anbringung und Befestigung des unteren Abschnittes des Schornsteinfutters an der dehnbaren Verbindung und der unteren Abstützung ist nicht kritisch, sofern den obigen Anforderungen an die Beanspruchung genügt wird. Der Aufbau erfolgt also in der Weise, daß beide dehnbaren Verbindungen vorzugsweise offen sind, wenn der ganze Schornstein kalt ist, und, da die untere Verbindung offen ist, das Gewicht der Zwischentrommel von den dehnbaren Hängern getragen wird.

Wenn die Zwischentrommel an ihrem unteren Teil abgestützt werden soll, erfolgt die Befestigung in umgekehrter Reihenfolge, d.h. die untere dehnbare Verbindung wird angebracht, nachdem der Bau des oberen und unteren Putterabschnitts beendet ist, wonach die Zwischentrommel mit den daran befestigten Abstutzungen, die in bestimmtem Ausmaß zusammengepreßt sind, angeschweißt oder in anderer Welse befestigt werden und schließlich die obere dehnbare Verbindung angebracht wird, wie oben für die Anbringung der unteren Verbindung beschrieben.

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Claims

Patent an Sprüche

Sohornstein mit einem oberen und unteren Putterabschnitt, wenigstens einem Fuchs in wenigstens einem dieser Futterabschnitte und Abstützungen für die Futterabschnitte in dem Schornstein, gekennzeichnet durch wenigstens eine Zwischentrocmel (15) zwischen dem oberen und unteren Futterabschnitt, die über dehnbare Verbindungen (13»I¹O an die-* sen befestigt ist, wobei, wenn mehr als eine Zwischentrommel vorgesehen ist, dehnbare Verbindungen zwischen benachbarten Zwi= schentrommein vorgesehen sind, und durch dehnbare oder zusammendrückbare Abstützungen (16$4o) für die Zwischentrommel(n) (15), die an dem oberen oder unteren Futterabschnitt (12,6) befestigt sind.
2. Schornstein nach Anspruch &, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (16) der Zwischentrommel dehnbar und am oberen Futterabschnitt (12) des Schornsteins befestigt ist.
3» Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehnet , daß die Abstützung (40) zusammendrückbar und am unteren Futterabschnitt (6) des Schornsteins befestigt ist.
4. Schornstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen«= trommelabstützung (I6j4o) eine Anzahl um den Umfang des Schbrnüteinfutters verteilte dehnbare oder zusammendrückbare Stützeinheiten (20,21; 31,35) aufweist.
5. Schornstein nach Anspruch 4, dadurch gekenn» zeichnet, daß die Stützeinheiten (20,2ii 31*33) εο ein-

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gestellt sind, daS sie sich während des Betriebs bei j50 bis 70#, vorzugsweise etwa 50£ ihres möglichen Versohiebungsweges befinden,
6. Sohornstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß die Zug- oder Kompreseionsfestigkeit der Kombination von Abstützung (I6j4o) und angrenzender dehnbarer Verbindung (12;i4) etwa das drei« bis siebenfache, vorzugsweise etwa das fUnffaohe der Zug- oder KompresBionsfestigkeit der anderen dehnbaren Verbindung (12;14) betragt.
7. Sohornstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß das Futter aus Stahl besteht.
8. Sohornstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Putterabschnitte außen isoliert sind.
9. Schornstein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus einem Olasfaeemnaterial besteht.
10. Schornstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuchs (A) im unteren Futterabschnitt (6) am FuS (5) dieses Abschnitts angeordnet ist.
11. Sohornstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a » duroh gekennzeichnet, daß er zusammengefügt ist, indem die Zwischentrommel mittels der in fixierter Stellung befindlichen Zwischentrommelabstützung an dem benachbarten Put«

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terabschnitt befestigt» die angrenzende dehnbare Verbindung an der Zwischentrommel befestigt, die zweite dehnbare Verbindung an dem anderen Ende der Zwisohenfcrommel und dem restlichen Teil befestigt ist und dann die Abstützung der Zwischentrommel so eingestellt ista daß die Zwischentpommel beweglich mit Bezug auf das Schornsteinfutter abgestützt ist. .

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