DE102016109168A1 - Wärmegedämmte Fluidleitung, Verfahren zur Herstellung einer Fluidleitung und Fluidleitungssystem - Google Patents

Wärmegedämmte Fluidleitung, Verfahren zur Herstellung einer Fluidleitung und Fluidleitungssystem Download PDF

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Abstract

Es werden eine wärmegedämmte Fluidleitung und ein entsprechendes Fluidleitungssystem vorgeschlagen mit einer aus Blech hergestellten Außenummantelung (2) sowie einem Innenkanal (1) aus Blech, wobei sich zwischen dem Innenkanal und der Außenummantelung eine Wärmedämmung befindet. Zur Verbesserung der Eigenschaften der Fluidleitung und des Fluidleitungssystems wird vorgeschlagen, dass sich zwischen dem Innenkanal (1) und der Außenummantelung (2) eine geschäumte Polyurethan-Wärmedämmungsschicht (3) befindet, die gleichzeitig eine feste Verbindung des steifen Innenkanals mit der steifen Außenummantelung bildet. Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Fluidleitung vorgeschlagen, bei welchem zunächst der Innenkanal (1) in der Ummantelung (2) zentriert wird und danach Polyurethanschaum (3) in den Hohlraum zwischen dem Innenkanal (1) und der Ummantelung (2) eingespritzt und anschließend, um eine einheitliche Struktur zu erreichen, polymerisiert wird.

Description

  • Den Gegenstand der Erfindung bilden eine wärmegedämmte Fluidleitung, beispielsweise kompakte Kanäle oder Formteile für Lüftungs-, Klima- und Industrieleitungen zwecks Verteilung des Kälte- oder Wärmeträgers, insbesondere der Luft, die aus Blech, insbesondere aus spiral gewickeltem verzinkten Blech oder geformten Blechtafeln, gefertigt werden sowie die Art und Weise der Ausführung bzw. der Herstellung der in diesen Teilen vorhandenen Wärmedämmung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fluidleitungssystem.
  • Aus der Patentbeschreibung PL 161196 ist ein einfacher Lüftungskanal bekannt, ein Rohr mit quadratischer oder rechteckiger Form, das aus Gips mit Faserbewehrung gefertigt wird und der sich dadurch auszeichnet, dass er über Wände mit Stärke bis 0,15 des Außenmaßes der kürzeren Seite des Rechtecks verfügt und aus Gips, das mit geschnittenen Fasern (mit Länge der Abschnitte vom 0,75-fachen bis zum 1,5-fachen der Wandstärke) im Verhältnis bis zu 3% der Masse, Verflüsser in der Menge von 1,5% bis 3% der Masse und Impregnationsmittel in der Menge von 1% bis 2% der Masse, gefertigt wird.
  • Aus der Patentbeschreibung PL 174218 ist ein Lüftungselement bekannt, das mit in Abständen quergelegenen Formstücken zwischen den Seitenwänden versehen ist, die zwischen den zwei Längsrippen, die in der Vorne- und Rückwand parallel verlaufen, eine geneigte profilierte Fläche haben, das sich damit auszeichnet, dass die Längsrippe des Querformstücks, unterhalb der geneigten profilierten Fläche eine längliche Nut mit einem Querschnitt in Form eines Kreisauschnitts hat und die eine Pfanne für die Gelenkwelle der drucksenkenden Klappe bildet, die aus der die Klappe bildenden Platte geformt wurde und die den Abstand bis zur hinteren Längsrippe des Nebenquerformstückst deckt.
  • Aus der Patentbeschreibung der Erfindung PL 172342 ist ein Lüftungskanal bekannt, insbesondere der Diffusor, der sich durch seinen Segmentaufbau charakterisiert, wobei das Teil aus Segmenten mit sich gleichmäßig ändernden Querschnitt besteht, das damit verbundene Rohr ist ebenso aus Segmenten aufgebaut, die jedoch miteinander fest mit Leim und Schrauben verbunden sind.
  • Aus der Patentbeschreibung PL 403612 ist die Art der Fertigung des Lüftungskanals sowie der Lüftungskanal selbst bekannt, mit Einsatz insbesondere im Einfamilienhausbau, besonders in kleinen Leitungen, vorgesehen für Luftverteilung in Lüftungs- und Klimaleitungen sowie Verteilung der Heißluft in DGP-Kaminsystemen. Die Art und Weise der Herstellung der Lüftungskanäle besteht darin, dass die Dämmungsschicht in vorgegebene Formate geschnitten wird. In so entstandenen Teilen werden Längsnuten geriefelt. In diese Nuten wird Leim eingeführt, danach wird das Verdünnungsmittel verdampft und in so aus der Dämmungsschicht vorbereitetes Formstück wird der Kanalkern eingeführt. Der Kanalkern mit der Dämmungsschicht wird zwecks Sicherung der Kante gedrückt und mit Schutzschicht versehen, danach wird das Ganze gepresst. Der Lüftungskanal besteht aus dem Kanalkern mit einem rechteckigen oder quadratischen, oder ovalen, oder beliebigen Durchschnitt, der aus einem feuerfesten Material gefertigt wird, in dem die Oberfläche mit Dämmungsschicht aus geschäumten Polyurethan beschichtet wurde. Die Oberfläche der Dämmungsschicht ist mit einer Schutzschicht beschichtet.
  • Die bekannten Fluidleitungen sind in der Herstellung sehr aufwendig. Insbesondere bei Fluidleitungen mit Blechkern und Blechummantelung muss die Wärmedämmschicht zugeschnitten und mit den Blechelementen verklebt werden. Eine lückenlose und somit wirksame Wärmedämmung ist nur schwer zu erreichen. Zusätzlich besteht das Problem, dass der Blechkern einer solchen Fluidleitung bei unzureichender Verklebung und hohen Strömungsgeschwindigkeiten in Schwingung geraten und somit unerwünschte Geräusche erzeugen kann.
  • Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Fluidleitung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine wäremegedämmte Fluidleitung für Lüftungs-, Klima- und Industrieleitungen zwecks Verteilung eines Kälte- oder Wärmeträgers, insbesondere Luft, mit einer aus Blech hergestellten Außenummantelung sowie einem Innenkanal aus Blech, wobei sich zwischen dem Innenkanal und der Außenummantelung eine Wärmedämmung befindet, die dadurch weitergebildet ist, dass sich zwischen dem Innenkanal und der Außenummantelung eine geschäumte Polyurethan-Wärmedämmungsschicht befindet, die gleichzeitig eine feste Verbindung des festen Innenkanals mit der Außenummantelung bildet.
  • Der Innenkanal und/oder die Außenummantelung bestehen vorzugsweise aus geformten Blechtafeln oder spiralgewickelten Blechen. Diese können zur Korrosionshemmung verzinkt sein.
  • Beispielsweise weist die Polyurethan-Wärmedämmschicht eine Schaumdichte von 20kg/m3 bis 80 kg/m3, bevorzugt 40kg/m3 bis 65 kg/m3 auf.
  • Eine günstig geschäumte Wärmedämmung beinhaltet einen Gewichtsanteil von 5% bis 20% einer brandhemmenden Substanz. Als brandhemmende Substanzen kommen z.B. PentaBDE oder TBBPA-Ester in Frage.
  • Im günstigen Fall ist die Wand der steifen Außenummantelung der Stärke der Wand des steifen Innenkanals gleich.
  • Die günstige Stärke der Dämmungsschicht beträgt von 10 mm bis 100 mm.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Fluidleitung gemäß den oben beschriebenen Ausführungen, bei welchem der Innenkanal in der Außenummantelung zentriert wird und danach Polyurethanschaum in den Hohlraum zwischen Innenkanal und Außenummantelung eingespritzt wird und anschließend, um eine einheitliche Struktur zu erreichen, polymerisiert wird.
  • Das Einspritzen erfolgt bevorzugt bei einem Druck von 100 bar bis 180 bar und bei einer Temperatur zwischen 20°C und 30°C
  • Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Fluidleitungssystem mit einem ersten Leitungselement und einem zweiten Leitungselement, wobei das erste und/oder das zweite Leitungselement gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt sind, wobei das erste Leitungselement und das zweite Leitungselement mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden sind, und wobei das Verbindungselement ein Rohrstück mit einem ersten Abschnitt zum Einführen in das erste Leitungselement und mit einem zweiten Abschnitt zum Einführen in das zweite Leitungselement aufweist, der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils ein Dichtelement zum Abdichten gegen den ersten bzw. den zweiten Leitungsabschnitt aufweisen, und wobei zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Positionierelement vorgesehen ist, welches ein Verrutschen des Verbindungselements in dem Fluidleitungssystem verhindert.
  • Die Erfindung erlaubt, Steife der Verteilungskanäle zu erreichen, was einen hohen Grad der Dichte der Verbindungen ermöglicht. Schwingungen und Resonanz konnten dadurch eliminiert werden, Schalldämmung ist gegeben. Die Erfindung bildet eine Wärmebarriere für den in diesem Kanal verteilten Träger und mindert Energieverluste. Sie erlaubt, größere Geschwindigkeiten des verteilten Trägers einzusetzen; ermöglicht auch eine schnelle und dichte Montage der Verbindungselemente, ebenso ist eine sichere Aufhängung an die Tragkonstruktion gewährleistet.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird im Folgenden anhand einiger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine Fluidleitung mit rundem Querschnitt,
  • 2: eine Fluidleitung mit eckigem Querschnitt,
  • 3: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Fluidleitung,
  • 4: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fluidleitungssystem.
  • Beispiel der Ausführung Nr. 1
  • 1 zeigt eine Fluidleitung mit rundem Querschnitt für kompakte Lüftungs-, Klima- und Industrieleitungen zwecks Verteilung des Kälte- oder Wärmeträgers, insbesondere der Luft, mit Außenummantelung 2, ausgeführt aus spiral gewickeltem verzinkten Blech sowie Innenkanal 1 aus verzinktem Blech mit Wärmedämmung 3 dazwischen dar.
  • Zwischen dem steifen Innenkanal 1 und dem steifen Außenelement 2 befindet sich eine geschäumte Wärmedämmung 3 in Form von Polyurethanschaum mit Dichte von 40 kg/m3, die eine feste Verbindung des steifen Verteilungsinnenelements 1 mit der steifen Ummantelung bildet. Die Wandstärke der steifen Außenummantelung 2 ist mit der Wandstärke des steifen Innenkanals gleich.
  • Beispiel der Ausführung Nr. 2
  • 2 zeigt eine Fluidleitung mit eckigem Querschnitt für kompakte Lüftungs-, Klima- und Industrieleitungen zwecks Verteilung des Kälte- oder Wärmeträgers, insbesondere der Luft, mit Außenummantelung 12, ausgeführt aus geformter Blechtafel, die die Außenummantelung bildet, mit Wärmedämmung 13 dazwischen dar. Zwischen dem steifen Innenkanal 11 und dem steifen Außenelement 12 befindet sich eine geschäumte Wärmedämmung 13 in Form von Polyurethanschaum mit Dichte von 65 kg/m3, die eine feste Verbindung des steifen Verteilungsinnenelements 11 mit der steifen Ummantelung 12 bildet. Die geschäumte Wärmedämmung 13 beinhaltet einen Gewichtsanteil von 5% einer brandhemmenden Substanz. Die Stärke der Dämmungsschicht 13 beträgt 10 mm.
  • Beispiel der Ausführung Nr. 3
  • Diese Ausführung entspricht im Wesentlichen der Ausführung Nr. 1 und ist daher nicht separat dargestellt. Abweichend von Ausführung Nr.1 weist der Polyurethanschaum hier eine Schaumdichte von 50 kg/m3 auf und beinhaltet einen Gewichtsanteil von 20% einer brandhemmenden Substanz. Die Stärke der Dämmungsschicht beträgt hier 100 mm.
  • Beispiel der Ausführung Nr. 4
  • Anhand von 3 wird ein Verfahren zur Herstellung von Wärmegedämmten Fluidleitungen erläutert. Ein steifer Innenkanal 21 und eine steife Außenummantelung 22 werden ineinandergeschoben und zentriert. Dazu werden Abstandselemente 24 in dem Zwischenraum zwischen dem Innenkanal 21 und der Außenumhüllung 22 platziert. Bei den Abstandelementen handelt es sich vorzugsweise um Polyurethanschaum, dessen Elastizität eine genaue und spielfreie Fixierung der Elemente 21 und 22 zueinander ermöglicht. Danach wird Polyurethanschaum unter Druck von etwa 100 bar in den Hohlraum zwischen dem Innenkanal 21 und die Ummantelung 22 eingespritzt, mit einer Schaumdichte von 40 kg/m3 und einer Temperatur von 20°C, danach, um eine einheitliche Struktur zu erreichen, wird die Schaumschicht polymerisiert. Der Polyurethanschaum fließt während des Einspritzens um die Abstandselemente 24 herum und bildet so eine lückenlose Wärmedämmschicht 23. An den Stirnseiten der Fluidleitung können dann nicht dargestellte ring- bzw. rahmenförmige Abschlussbleche angebracht werden, welche die Wärmedämmschicht 23 vor mechanischen Beschädigungen während der Lagerung der des Transports schützen. Diese Bleche können beispielsweise mittels Stiften in der Wärmedämmschicht 23 verankert werden.
  • Beispiel der Ausführung Nr. 5
  • Diese Ausführung entspricht im Wesentlichen der Ausführung Nr. 4. In diesem Beispiel beträgt der Druck beim Einspritzen etwa 180 bar, bei einer Schaumdichte von 65 kg/m3 und einer Temperatur von 30°C.
  • Beispiel der Ausführung Nr. 6
  • 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein Fluidleitungssystem 100 mit einem ersten Leitungselement 30 und einem zweiten Leitungselement 40. Im dargestellten Beispiel weisen beide Leitungselemente 30, 40 einen Innenkanal 31, 41, eine Außenumhüllung 32, 42, sowie eine dazwischenliegende Wärmedämmschicht 33, 43 auf. Zur Verbindung der Leitungselemente 30, 40 ist ein Rohrstück 50 vorgesehen, welches mit einem ersten Abschnitt 51 in das erste Leitungselement 30 und mit einem zweiten Abschnitt 52 in das zweite Leitungselement 40 eingeführt ist. Ein Positionierelement 53 in Form einer ringförmigen Aufweitung des Rohrstücks 50 verhindert, dass das Rohrstück 50 zu weit in das erste Leitungselement 30 oder das zweite Leitungselement 40 eingeführt wird. Von außen werden die Leitungselemente 30, 40 durch eine Fixierung 60 in Position gehalten. Dabei kann es sich um eine oder mehrere Wicklungen eines Klebebandes, eine aufgeschobene Rohrmanschette oder um eine andere geeignete Fixierung handeln. An den Enden der Abschnitte 51, 52 sind Dichtelemente 54, 55 zur Abdichtung gegen die Innenkanäle 31, 41 vorgesehen. Bei den Dichtelementen 54, 55 kann es sich beispielsweise um Lippendichtungen oder O-Ringe aus Silikon, Gummi oder anderen geeigneten Elastomeren handeln, welche in ringförmigen Rezessen 56, 57 des Rohrstücks 50 fixiert sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • PL 161196 [0002]
    • PL 174218 [0003]
    • PL 172342 [0004]
    • PL 403612 [0005]

Claims (9)

  1. Wärmegedämmte Fluidleitung für Lüftungs-, Klima- und Industrieleitungen zwecks Verteilung eines Kälte- oder Wärmeträgers, insbesondere Luft, mit einer aus Blech hergestellten Außenummantelung sowie einem Innenkanal aus Blech, wobei sich zwischen dem Innenkanal und der Außenummantelung eine Wärmedämmung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Innenkanal (1) und der Außenummantelung (2) eine geschäumte Polyurethan-Wärmedämmungsschicht (3) befindet, die gleichzeitig eine feste Verbindung des steifen Innenkanals mit der steifen Außenummantelung bildet.
  2. Fluidleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkanal und/oder die Außenummantelung aus geformten Blechtafeln oder spiralförmig gewickeltem Blech bestehen.
  3. Fluidleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Wärmedämmschicht eine Schaumdichte 20kg/m3 bis 80 kg/m3, bevorzugt von 40kg/m3 bis 65 kg/m3 aufweist.
  4. Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Wärmedämmschicht (3) eine brandhemmende Substanz mit einem Gewichtsanteil von 5% bis 20% beinhaltet.
  5. Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Außenelements (2) mit der Wandstärke des Innenkanals gleich ist (1).
  6. Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Wärmedämmungsschicht von 10 mm bis 100 mm beträgt.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem zunächst der Innenkanal (1) in der Ummantelung (2) zentriert wird und danach Polyurethanschaum (3) in den Hohlraum zwischen dem Innenkanal (1) und der Ummantelung (2) eingespritzt und anschließend, um eine einheitliche Struktur zu erreichen, polymerisiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanschaum mit einem Druck von 100 bar bis 180 bar und bei einer Temperatur zwischen 20°C und 30°C eingespritzt wird.
  9. Fluidleitungssystem mit einem ersten Leitungselement und einem zweiten Leitungselement, wobei das erste und/oder das zweite Leitungselement gemäß eines der Ansprüche 1–6 ausgeführt sind, wobei das erste Leitungselement und das zweite Leitungselement mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden sind, und wobei das Verbindungselement ein Rohrstück mit einem ersten Abschnitt zum Einführen in das erste Leitungselement und mit einem zweiten Abschnitt zum Einführen in das zweite Leitungselement aufweist, der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils ein Dichtelement zum Abdichten gegen den ersten bzw. den zweiten Leitungsabschnitt aufweisen, und wobei zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Positionierelement vorgesehen ist, welches ein Verrutschen des Verbindungselements in dem Fluidleitungssystem verhindert.
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