DE19713598C2 - Dämmsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämmsystem zur thermischen Innen­ isolierung eines durch einen Gasstrom druckbeaufschlagbaren Druckkessels, welches zur Anordnung an einer Innenfläche eines Außenmantels des Druckkessels ausgebildet ist und mindestens eine Schicht Dämmaterial umfaßt.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur thermischen Innenisolierung eines mit einem Gasstrom druckbeaufschlag­ baren Druckkessels mit einem Dämmsystem, welches zur Anord­ nung an einer Innenfläche eines Außenmantels des Druckkessels ausgebildet ist und eine oder mehrere Schichten an Dämmate­ rial umfaßt.

Derartige Dämmsysteme und Verfahren werden insbesondere ein­ gesetzt zur thermischen Isolierung von druckbeaufschlagten volumetrischen Solarstrahlungs-Empfängern (Receivern), in denen aus konzentrierter Solarstrahlung ein Gas in einem Absorber Wärme aufnimmt und das erwärmte Gas abgeführt wird. Da die eingesetzten Dämmsysteme in der Regel nicht gasdicht aufgebaut sind, erfolgt im Betrieb ein Druckausgleich, d. h. Poren des Dämmaterials füllen sich mit dem gasförmigen Medium des Gasstroms, welches am Dämmaterial ansteht, bis der Druck in dem Dämmsystem gleich dem Druck des umgebenden gasförmigen Mediums ist. Da der Nichtbetriebszustand eines solchen Receivers üblicherweise drucklos ist, erfolgt dieser Druck­ ausgleich insbesondere beim An- und Abfahren einer Anlage, die den Receiver umfaßt. Heim Abfahren der Anlage erfolgt ein Druckabbau im Dämmaterial und ein Gasstrom tritt aus dem Dämmsystem aus, durch den Partikel aus dem Dämmaterial mit­ gerissen werden können. Insbesondere kann dabei ein Quarz­ fenster, durch welches Solarstrahlung in den Receiver ge­ langt, verschmutzt werden. Dies führt dazu, daß das Quarz­ fenster einer zu hohen Absorptionsleistung ausgesetzt ist, welche zu einer Degradation des Fenstermaterials führen kann. Dies führt zu einem hohen Reinigungs- und Wartungsaufwand für den Solarstrahlungsempfänger.

Aus der DE 28 42 410 C2 ist eine Gasturbinenanlage bekannt, welche eine wärmeisolierende Innenauskleidung aufweist.

Aus der US 4,083,180 ist ein Isolierungssystem bekannt, welches individuell ersetzbare Isolationspackungen umfaßt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dämmsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine gute thermische Isolierung bei geringem War­ tungsaufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das Dämmsystem mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß das Dämmsystem Druck­ ausgleichsmittel zum Druckausgleich zwischen dem Dämmaterial und einem Kesselinnenraum umfaßt, welche bezogen auf eine Schichtoberfläche des Dämmaterials so großflächig angeordnet sind, daß im wesentlichen die gesamte Schichtoberfläche des Dämmaterials mit einem Druckausgleich-Gasstrom beaufschlagbar ist und zwischen den Druckausgleichsmitteln und der Schichtoberfläche des Dämmaterials ein Filter zum Zurückhalten von Dämmaterial-Partikeln angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Dämmsystem weist den Vorteil auf, daß durch die großflächige Anordnung der Druckausgleichsmittel die Geschwindigkeit eines Druckausgleich-Gasstromes bei der Beaufschlagung des Dämmaterials stark verringert ist. Dadurch wird das Herausreißen und die Mitnahme von Dämmaterial-Parti­ keln aus dem Dämmaterial vermieden, so daß eine Kontaminie­ rung des Druckkessels mit Dämmaterial-Abrieb weitgehend ver­ mieden ist. Es wird einerseits ein schneller Druckausgleich ohne übermäßige Krafteinwirkung auf die Abdeckung ermöglicht und andererseits wird dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Druckausgleich-Gasstromes minimiert.

Ein gravierender Nachteil bisheriger aus dem Stand der Tech­ nik bekannter Vorrichtungen und Verfahren liegt darin, daß bei sehr schnellem Druckabbau der Druckausgleich durch Venti­ lationsöffnungen in einer Abdeckung des Dämmaterials nicht schnell genug erfolgen kann. Dadurch ergibt sich bei Druck­ wechseln eine Druckdifferenz zwischen dem umgebenden gas­ förmigen Medium und dem Dämmaterial, welches zu einer Kraft­ einwirkung auf die Abdeckung führt. Dies kann in einem Ver­ sagen der entsprechenden Hauteile durch zu starkes Ausbeulen resultieren. Da beim erfindungsgemäßen Dämmsystem das Dämma­ terial großflächig druckbeaufschlagbar ist und Druckwechsel sehr schnell erfolgen, kann sich keine Druckdifferenz zwischen dem gasförmigen Medium des Gasstroms und dem Iso­ lationsmaterial aufbauen. Dadurch wird die Krafteinwirkung auf entsprechende Bauteile des erfindungsgemäßen Dämmsystems minimiert, wodurch insbesondere auch die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Dämmsystems sich erhöht.

Da durch das erfindungsgemäße Dämmsystem sich bei Druck­ wechseln keine Druckdifferenz aufbauen kann und dadurch die Kräfte, welche auf das Dämmsystem einwirken, gering sind, sind die Festigkeitsanforderungen an eine Stützstruktur oder Abdeckungen des Dämmsystems reduziert. Dadurch ist das erfin­ dungsgemäße Dämmsystem mit einem geringeren Gewicht gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen anfertig­ bar. Es ist damit universeller einsetzbar und auch auf kostengünstigere Weise herstellbar.

Mit dem Filter läßt sich Dämmaterial-Abrieb zurückhalten und damit die Kontamination des Kesselinnenraums durch Dämmate­ rialstaub weitgehend verhindern. Dazu ist vorteilhafterweise das Filter so ausgebildet, daß eine Maschenweite des Filters an die Partikelgröße im Dämmaterial angepaßt ist, um Dämmate­ rialstaub weitestgehend zurückzuhalten.

In einer konstruktiv besonders einfachen Variante einer Aus­ führungsform ist der Druckausgleich-Gasstrom ein Teilstrom des Gasstromes, mit dem der Druckkessel beaufschlagbar ist.

Vorteilhafterweise weist das Dämmsystem eine Stützstruktur auf, welche zum Halten des Dämmsystems im Druckkessel dient, so daß das Dämmsystem auf einfache Weise im Kesselinnenraum montierbar ist.

In einer Variante einer Ausführungsform sind die Druckaus­ gleichsmittel bezüglich einer Schichtoberfläche des Dämmate­ rials, welche einer Innenfläche des Außenmantels des Druck­ kessels zugewandt ist, angeordnet. Auf diese Weise läßt sich der Druckausgleich-Gasstrom durch einen Kaltstrom bilden, welcher auf einer kalten Seite des Dämmsystems zugeleitet bzw. abgeleitet wird.

Bei einer anderen Variante eines Ausführungsbeispieles sind die Druckausgleichsmittel bezüglich einer Schichtoberfläche des Dämmaterials, welche der Innenfläche des Außenmantels des Druckkessels abgewandt ist, angeordnet. Der Druckausgleich mittels des Druckausgleich-Gasstromes findet dann auf einer Heißgasseite, welche dem Kesselinnenraum zugewandt ist, des Dämmsystems statt.

Bisher wurden keine Aussagen gemacht, wie die Druckaus­ gleichsmittel ausgebildet sind. Bei der Variante einer Aus­ führungsform, bei der der Druckausgleich auf der Heißgasseite des Dämmsystems stattfindet, sind die Druckausgleichsmittel in einer Variante einer Ausführungsform durch die Stützstruk­ tur, mit welcher das Dämmsystem im Druckkessel gehalten wird, gebildet. Auf diese Weise ist der konstruktive Aufwand erniedrigt.

Die Beaufschlagung des Dämmaterials mit dem Druckausgleich- Gasstrom läßt sich dann auf einfache Weise dadurch ermög­ lichen, daß die Stützstruktur eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Dadurch weist die Stützstruktur die erforderliche Stabilität zum Halten des Dämmsystems auf und ermöglicht gleichzeitig den Druckausgleich.

In einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist die Stütz­ struktur durch ein oder mehrere Lochbleche gebildet.

Vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Dämmaterial und der Stützstruktur eine flexible Zwischenlage zum Dehnungsaus­ gleich angeordnet ist. Dadurch kann ein oberflächlicher Abrieb, welcher durch Relativbewegungen zwischen einer kera­ mischen Dämmung und einer metallischen Stützstruktur aufgrund unterschiedlicher Dehnungskoeffizienten hervorgerufen wird, vermieden werden.

In einer Variante eines Ausführungsbeispieles ist die flexi­ ble Zwischenlage durch ein Keramikfilz gebildet.

Bei der Variante eines Ausführungsbeispieles, bei der der Druckausgleich-Gasstrom auf der Kaltseite des Dämmsystems erfolgt, umfassen die Druckausgleichsmittel vorzugsweise eine Struktur, welche eine Vielzahl von Öffnungen zum Zuleiten des Druckausgleich-Gasstromes zum Dämmaterial aufweisen. Eine solche Struktur läßt sich auf konstruktiv einfache Weise großflächig bezogen auf die Schichtoberfläche des Dämmate­ rials anordnen, welche der Innenfläche des Außenmantels des Druckkessels zugewandt angeordnet ist, um so eine groß­ flächige Beaufschlagung des Dämmaterials zu ermöglichen.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform ist die Struktur durch ein oder mehrere Lochbleche gebildet.

Vorteilhafterweise ist die Stützstruktur zum Halten des Dämm­ systems dem Kesselinnenraum zugewandt angeordnet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Stützstruktur dann als gasdichter Mantel für das Dämmsystem ausgebildet. Die Druckausgleich-Gasstromzuleitung bzw. -ableitung erfolgt dann kontrolliert über eine druckkesselwandseitige Oberfläche des Dämmaterials.

Vorteilhafterweise weist die Stützstruktur Dehnungskompen­ sationsmittel zur Kompensation von Wärmedehnungen auf, so daß die Gasdichtheit gewährleistet bleibt. Die Dehnungskompen­ sationsmittel können dabei Kompensationsbalge oder Sicken um­ fassen.

Zur gleichmäßigen Druckbeaufschlagung des Dämmaterials ist es besonders vorteilhaft, wenn die Druckausgleichsmittel einen Strömungskanal zur Zuleitung/Ableitung des Druckausgleich- Gasstromes zu der Struktur umfassen, so daß die Struktur großflächig und damit auch das Dämmaterial großflächig mit dem Gasstrom versorgbar ist.

Bei der Variante eines Ausführungsbeispiels, bei der der Druckausgleich-Gasstrom auf einer kesselwandseitigen Ober­ fläche des Dämmsystems zu- bzw. abgeleitet wird, läßt sich das Filter besonders kostengünstig aus einem Niedertempera­ turmaterial wie beispielsweise Papier oder Kunststoff an­ fertigen.

Bei der Variante einer Ausführungsform, bei der der Druckaus­ gleich-Gasstrom über die Heißgasseite des Dämmsystems erfolgt, ist das Filter günstigerweise aus einem hochtempera­ turbeständigen Material angefertigt.

Bisher wurden keine Aussagen gemacht über das Dämmaterial. Vorteilhafterweise umfaßt das Dämmsystem mindestens eine Schicht an mikroporösem Material als Dämmaterial. Ein solches Material hat sehr gute Wärmedämmungseigenschaften und gewähr­ leistet einen guten Druckausgleich zwischen dem Kesselinnen­ raum und dem Dämmsystem.

Günstigerweise ist das mikroporöse Material zwischen zwei Fasermatten angeordnet, welche insbesondere flexibel sind, um eine gute Anpassung des Dämmsystems an Innenfläche des Druck­ kessels zu ermöglichen.

In einer besonders vorteilhaften Variante einer Ausführungs­ form sind die Druckausgleichsmittel mit einer Auslaßführung des Gasstromes, mit welchem der Druckkessel beaufschlagbar ist, verbunden. Bei dieser Variante kann auf einen groß­ flächigen Filter zum Zurückhalten von Dämmaterial-Partikeln verzichtet werden, da ein abgeleiteter Druckausgleich-Gas­ strom direkt dem Auslaß zugeführt wird und damit den Kessel­ innenraum nicht kontaminieren kann.

Vorteilhafterweise ist an einer Verbindung der Druckaus­ gleichsmittel mit der Auslaßführung ein Filter zum Zurück­ halten von Dämmaterial-Partikeln angeordnet, um die Konzen­ tration an Dämmaterial-Abrieb im Auslaßstrom gering zu halten.

Günstigerweise weist zur Druckbeaufschlagung der Druckaus­ gleichsmittel eine Einlaßführung für den Gasstrom in den Druckkessel eine oder mehrere Abzweigungen für einen Teil­ strom des Gasstromes auf. Dadurch läßt sich beim Eintritt in den Kesselinnenraum ein Teilstrom aus dem Gasstrom abzweigen, welcher sich zur Einstellung des Druckausgleiches nutzen läßt.

In einer Variante einer Ausführungsform ist das Dämmsystem aus einzelnen Dämmkassetten aufbaubar. Dies erlaubt einen variablen Aufbau und Einsatz des erfindungsgemäßen Dämm­ systems und insbesondere ein hohes Maß an Anpaßbarkeit.

Um eine Ausleitung von Luft an einem Spalt, an dem benach­ barte Dämmkassetten aneinanderstoßen, zu verhindern, ist dieser mit einer Abdeckung versehbar. Dadurch lassen sich die erfindungsgemäßen Dämmkassetten auf die gleiche Weise ein­ setzen, als wäre das Dämmsystem integral zusammengesetzt.

Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Dämm­ system in einem volumetrischen Strahlungsempfänger, insbeson­ dere in einem Solarstrahlungsempfänger verwenden.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welches einen guten Druckausgleich bei einer hohen Wärme­ dämmung ermöglicht.

Dies ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Druckaus­ gleich-Gasstrom zum Druckausgleich zwischen dem Dämmaterial und einem Kesselinnenraum großflächig über eine Schichtober­ fläche des Dämmaterials geleitet wird und daß der Druckausgleich-Gasstrom durch ein Filter geleitet wird, welches zum Zurückhalten von Dämmaterial-Partikeln dient.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammen­ hang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeführten Vor­ teile auf.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 31 bis 33. Diese Vorteile wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung diskutiert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Einen Solarempfänger mit einem Ausführungs­ beispiel eines erfindungsgemäßen Dämmsystems in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine schematische Teildarstellung des Be­ reiches A aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Variante eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dämmsystems in schema­ tischer Darstellung;

Fig. 4 eine weitere Variante eines Ausführungsbei­ spiels des erfindungsgemäßen Dämmsystems;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Dämmkassette und;

Fig. 6a, b Druckausgleich-Gasströmungen bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dämm­ systems, welches in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, dient dieses zur thermischen Innenisolierung eines volume­ trischen Solarstrahlungs-Empfängers 12 (Receivers). Dieser weist einen druckbeständigen Druckkessel 13 mit einem Außen­ mantel 14 auf.

In einer Wandfläche des Außenmantels 14 sitzt ein Eintritts­ fenster 16, durch das konzentrierte Solarstrahlung 18 in einen Kesselinnenraum 20 des Solarstrahlungs-Empfängers 12 eintreten kann. Das Eintrittsfenster 16, welches insbesondere aus Quarzglas gefertigt ist, ist kuppelförmig ausgebildet, um mechanische Belastungen aufgrund des Innendrucks im Kessel­ innenraum 20 und durch Erhitzung zu verringern und um eine Strahlungsrückreflexion durch das Eintrittsfenster 16 zu ver­ ringern. Das Eintrittsfenster 16 ist symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 21 des Solarstrahlungs-Empfängers 12 an­ geordnet.

Eine Wand 22 des Außenmantels 14, auf welche konzentrierte Solarstrahlung 18 auftreffen kann, ist um eine Öffnung 24 für das Eintrittsfenster 16 herum durch eine Blende 26, welche vorzugsweise wassergekühlt ist, geschützt.

In dem Kesselinnenraum 20 ist dem Eintrittsfenster 16 zuge­ wandt ein volumetrischer Absorber 30 angeordnet, bei dessen Durchströmung ein Gasstrom 32, bei welchem es sich insbeson­ dere um einen Luftstrom handeln kann, Wärme aufnehmen kann.

Dazu ist der Gasstrom 32 in einem Strömungskanal 28 geführt, welcher mit einem Einlaß (in der Figur nicht gezeigt) für den Gasstrom in den Druckkessel 13 verbunden ist. Der Strömungs­ kanal 28 ist dabei zwischen einem Innenmantel 29 und dem Dämmsystem 10 gebildet.

Der Gasstrom 32 wird über einen Einlaßabsorber 34 des volume­ trischen Absorbers 30 und durch einen Absorberraum 36, welcher zwischen dem Eintrittsfenster 16 und dem volume­ trischen Absorber 30 gebildet ist, durch einen Auslaßabsorber 38 des Absorbers 30 geführt. Ein Auslaßstrom 31 ist in dem an dem Innenmantel 29 anliegenden Bereich des Kesselinnenraums 20 geführt und dieser erhitzte Gasstrom wird einem Auslaß (in der Figur nicht gezeigt) des Druckkessels 13 zugeführt. Der Kesselinnenraum 20 steht je nach Auslegung des Druck­ kessels 13 unter einem Druck von beispielsweise etwa 3 bar bis 15 bar.

Das erfindungsgemäße Dämmsystem 10 ist zwischen dem Strö­ mungskanal 28 und einer Innenfläche 40 des Außenmantels 14 des Druckkessels 13 angeordnet. Vorzugsweise wird durch das Dämmsystem 10 die gesamte Innenfläche 40 des Druckkessels be­ deckt, abgesehen von der Fläche, die die Öffnung 24 für das Eintrittsfenster 16 bildet sowie von den jeweiligen Flächen für den Einlaß und Auslaß des Gasstromes.

Das Dämmsystem 10 ist mittels einer Stützstruktur 42 in dem Kesselinnenraum 20 gehalten.

In einer Variante eines Ausführungsbeispiels, welche in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Stützstruktur 42, welche insbeson­ dere als Lochblech ausgebildet sein kann, eine Vielzahl von Öffnungen 44 auf, durch die ein Druckausgleich-Gasstrom 46, welcher ein Teilstrom des Gasstromes 32 ist, einer Dämmate­ rialschicht 48 des Dämmsystems 10 zuführbar ist.

Die Öffnungen 44 sind großflächig über die Stützstruktur 42 angeordnet, so daß eine gesamte Dämmaterial-Oberfläche 50, die dem Kesselinnenraum 20 zugewandt ist, zum Druckausgleich mit dem Kesselinnenraum 20 mit dem Druckausgleich-Gasstrom 46 beaufschlagbar ist.

Zwischen der Dämmaterial-Oberfläche 50 und der Stützstruktur 42 ist eine flexible Zwischenlage 52 angeordnet, die zum Dehnungsausgleich dient. Bevorzugterweise ist die flexible Zwischenlage 52 so ausgebildet, daß sie ebenfalls Dämmwirkung hat. Beispielsweise kann sie aus Keramikwolle gefertigt sein.

Zwischen der flexiblen Zwischenlage 52 und der Stützstruktur 42 ist ein Filter 54 angeordnet, welches zum Zurückhalten von Dämmaterial-Partikeln aus der Dämmaterialschicht 48 oder der Zwischenlage 52 dient. Dazu ist eine Maschenweite des Filters 54 auf die Partikelgröße des Dämmaterials in der Schicht 48 bzw. in der flexiblen Zwischenlage 52 angepaßt.

Das Filter 54, welches bei der in Fig. 2 gezeigten Variante eines Ausführungsbeispiels dem Kesselinnenraum 20 zugewandt angeordnet ist, ist aus einem hochtemperaturbeständigen Mate­ rial wie einem Metall oder einem Keramikmaterial angefertigt und beispielsweise als Gewebe oder Filz ausgebildet.

In einer Variante einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämmsystems (in der Figur nicht gezeigt) bildet das Filter selbst die Stützstruktur, durch die das Dämmsystem in dem Druckkessel 13 gehalten ist.

Das erfindungsgemäße Dämmsystem arbeitet wie folgt:

Durch den Teilstrom 46, welcher als Druckausgleich-Gasstrom wirkt, des Gasstromes 32 wird die Dämmaterial-Oberfläche 50 großflächig beaufschlagt. Die Beaufschlagung erfaßt dabei im wesentlichen die gesamte Oberfläche. Dadurch ist die Ge­ schwindigkeit dieses Teilstromes 46, der infolge von Druck­ änderungen im Dämmaterial 56 der Dämmaterialschicht 46 in dieses hinein- bzw. aus diesem herausströmt, gegenüber der Geschwindigkeit des Gasstromes 32 stark verringert. Dadurch wird die Aufwirbelung von Dämmaterial-Partikeln und die Mit­ nahme von solchen Partikeln weitgehend vermieden, wobei der Druckausgleich zwischen dem Dämmsystem 10 und dem Kessel­ innenraum 20 gewährleistet ist.

Durch das Filter 54 wird zusätzlich noch das Mitreißen von Dämmaterial-Partikeln in den Kesselinnenraum 10 verhindert.

Bei einem Druckabfall im Kesselinnenraum 20, beispielsweise durch Abstellen des Gasstromes 32, herrscht kurzzeitig im Dämmsystem 10 ein höherer Druck, da dieses mit Verzögerung auf den Druckabfall im Kesselinnenraum 20 reagiert. Dadurch entsteht beim Druckabfall ein Gasstrom aus dem Dämmsystem in den Kesselinnenraum 20. Durch das Filter 54 wird dabei wiederum verhindert, daß Dämmaterial-Partikel in den Kessel­ innenraum 20 gelangen und diesen verschmutzen können.

Infolge der großflächigen Ausleitung mit den entsprechend erniedrigten Strömungsgeschwindigkeiten bleibt selbst eine kurzzeitige Druckdifferenz über der Stützstruktur 42 bei einem Druckausgleichvorgang sehr niedrig. Dadurch sind die Festigkeitsanforderungen an die Stützstruktur 42, die wesent­ lich durch diese Druckdifferenzen aufgrund der dadurch her­ vorgerufenen Krafteinwirkungen bestimmt sind, in erheblichem Maße reduziert.

Das erfindungsgemäße Dämmsystem erlaubt somit einen Druckaus­ gleich sowohl bei Druckanstieg als auch bei Druckabfall in dem Kesselinnenraum 20 des Druckkessels 13, wobei eine Kontaminierung des Kesselinnenraums 20 durch Dämmaterial- Partikel verhindert ist sowie eine Verformung der Stütz­ struktur 42 vermieden ist.

In einer zweiten Variante eines Ausführungsbeispiels (Fig. 3) ist das Dämmsystem 10 mittels einer Stützstruktur 58 in dem Druckkessel 13 gehalten, wobei die Stützstruktur 58 gasdicht ausgebildet ist. Die Stützstruktur weist Dehnungskompensa­ tionsmittel 60 auf, um axiale Dehnungen und radiale Dehnungen bezüglich der Symmetrieachse 21 zu kompensieren. Als Deh­ nungskompensationsmittel sind insbesondere Kompensationsbalge und/oder Sicken vorgesehen.

Das Dämmsystem 10 weist der Innenfläche 40 des Außenmantels 14 des Druckkessels 13 zugewandt eine mit einer Vielzahl von Öffnungen versehene Struktur 62 auf, durch welche das Dämmaterial 56 mit einem Druckausgleich-Gasstrom 64 be­ aufschlagbar ist. Die Öffnungen in der Struktur 62 sind dabei großflächig bezüglich einer Dämmaterial-Oberfläche 66, welche der Innenfläche 40 des Außenmantels 14 zugewandt ist, ange­ ordnet. Zwischen der Struktur 64 und der Innenfläche 40 ist ein Strömungskanal 68 gebildet, so daß der Struktur 62 über ihre gesamte Fläche ein Gasstrom zufließen kann. Der Strö­ mungskanal 68 ist bei einer Variante eines Ausführungsbei­ spiels, wie in Fig. 3 gezeigt, mit dem Strömungskanal 28 für den Gasstrom 32 über eine Ventilationsöffnung 70 verbunden, so daß der Druckausgleich-Gasstrom 64 durch einen Teilstrom des Gasstromes 32 bildbar ist. Vorzugsweise ist an der Venti­ lationsöffnung 70 ein Filter 72 angeordnet, um ein Eindringen von Dämmaterial-Partikeln in den Kesselinnenraum 20 zu ver­ hindern.

Zwischen der Struktur 62 und der Dämmaterialoberfläche 66 ist großflächig ein Filter 74 zum Zurückhalten von Dämmaterial- Partikeln angeordnet. Da es sich bei dem Druckausgleich-Gas­ strom 64 um einen Kaltstrom handelt, welcher auf einer kalten Seite dem Dämmsystem 10 zugeführt wird, kann für das Filter 74 ein Niedertemperaturmaterial wie beispielsweise Papier oder Kunststoff verwendet werden.

In einer Variante einer Ausführungsform, welche in Fig. 3 ge­ zeigt ist, umfaßt das Dämmaterial eine erste Schicht 76, welche beispielsweise durch ein mikroporöses Material ge­ bildet ist und eine zweite Schicht 78, welche zwischen der ersten Schicht und der gasdichten Stützstruktur 58 angeordnet ist und beispielsweise durch eine flexible Keramikwolle ge­ bildet ist.

Das erfindungsgemäße Dämmsystem arbeitet bei der zweiten Va­ riante (Fig. 3) grundsätzlich so wie oben beschrieben. Die Zuleitung bzw. Ableitung des Druckausgleich-Gasstromes 64 er­ folgt dabei jedoch über eine kalte Seite des Dämmsystems 10, wobei die dem Kesselinnenraum 20 zugewandte Fläche des Dämm­ systems durch die Stützstruktur 58 gasdicht gegenüber dem Innenraum 20 abgeschlossen ist.

Bei einem Druckanstieg in dem Kesselinnenraum 20 strömt über die Ventilationsöffnung 70 in den Strömungskanal 68 zwischen der Struktur 62 und dem Dämmaterial 56 ein Gasstrom, wobei dieser Gasstrom ein Teilstrom des Gasstromes 32 im Strömungs­ kanal 28 ist. Dieser Teilstrom wirkt als Druckausgleich-Gas­ strom 64, der über die Öffnungen der Struktur 62 großflächig dem Dämmaterial 56 zugeleitet wird.

Bei Druckabfall kann ein Gasstrom (siehe auch Fig. 6b) aus dem Dämmaterial über den Strömungskanal 28 abströmen.

Durch die großflächige Beaufschlagung des Dämmaterials 56 mittels des Druckausgleich-Gasstromes 64 ist gewährleistet, daß die Staubentwicklung im Dämmaterial aufgrund des Abriebes durch den Druckausgleich-Gasstrom 64 gering ist. Das Filter 74 verhindert, daß ein solcher Abrieb in den Strömungskanal 68 gelangen kann und das Filter 72 verhindert nochmals zu­ sätzlich, daß eventuell in den Strömungskanal 68 gelangter Abrieb in den Kesselinnenraum 20 gelangt. Auf diese Weise wird eine Kontaminierung des Kesselinnenraums 20 mit Abrieb und insbesondere eine Verschmutzung des Eintrittsfensters 16 des Solarstrahlungs-Empfängers 12 verhindert.

Bei einer dritten Variante eines Ausführungsbeispiels, welche in Fig. 4 gezeigt ist, und welche prinzipiell gleich aufge­ baut ist wie die in Fig. 3 gezeigte Variante, mündet der Strömungskanal 68 in eine Auslaßführung 80 für den Gasstrom 31, mittels welcher der in dem Solarstrahlungs-Empfänger 12 erhitzte Gasstrom zu dem Auslaß abgeführt wird. An der Mün­ dung des Strömungskanals 68 in die Auslaßführung 80 ist ein Filter 82 angeordnet.

Bei einer Variante einer Ausführungsform mündet eine Einlaß­ führung 84 für den Gasstrom 32 in den Druckkessel 13 in den Strömungskanal 28. Die Einlaßführung 84 weist Ventilations­ öffnungen 86 auf, durch die ein Teilstrom des Gasstromes 32 aus der Einlaßführung 84 in den Strömungskanal 68 führbar ist. Die Ventilationsöffnungen 86 sind dabei so ausgebildet, daß sie den Gasstrom nur in Richtung der Einlaßführung 84 zu dem Strömungskanal 68 durchlassen, nicht jedoch umgekehrt.

Erfindungsgemäß kann es jedoch auch vorgesehen sein, daß aus der Einlaßführung 84 kein Teilstrom abgezweigt wird, sondern die Abzweigung des Teilstroms über die Auslaßführung 80 er­ folgt, d. h. an dieser sowohl die Einleitung als auch die Aus­ leitung für den Gasstrom im Strömungskanal 28 erfolgt.

Bei der Variante eines Ausführungsbeispiels, die in Fig. 4 gezeichnet ist, umfaßt das Dämmaterial eine erste Schicht 88, welche der Struktur 62 zugewandt ist, eine zweite Schicht 90 und eine dritte Schicht 92, welche der gasdichten Stützstruk­ tur 58 zugewandt ist. Die erste Schicht 88 und die dritte Schicht 92 sind vorzugsweise durch flexible Fasermatten, bei­ spielsweise Keramikfasermatten gebildet und die zweite Schicht 90 durch ein mikroporöses Material.

Zwischen der ersten Schicht 88 und der Struktur 62 ist bei der in Fig. 4 gezeigten Variante eines Ausführungsbeispiels kein Filter angeordnet, da durch Ausleitung eines Gasstromes insbesondere bei Druckabfall in die Auslaßführung 80 ein Kontaminieren des Kesselinnenraums 20 mit Dämmaterial-Abrieb verhindert wird.

Das Dämmsystem läßt sich als Integral-Dämmsystem oder durch Aneinandersetzen von Einzeldämmkassetten 94 (Fig. 5) rea­ lisieren.

Eine Dämmkassette 94 umfaßt, wie in Fig. 5 gezeigt, ein mit einer Vielzahl von Öffnungen 96 versehenes Lochblech 98, welches eine Beaufschlagung des Dämmaterials 56 mit dem Druckausgleich-Gasstrom 46 bzw. 64 ermöglicht. Zwischen dem Lochblech 98 und dem Dämmaterial 56 ist ein Filter 100 zum Zurückhalten des Dämmaterial-Partikel-Abriebs angeordnet. Das Filter 100 ist dabei insbesondere am Rand gasdicht mit dem Lochblech 98 verbunden. Die übrigen Abdeckungen des Dämmate­ rials (Seitenwände, Vorder- und Rückwand) sind ebenfalls gas­ dicht verschlossen, um keinen zusätzlichen unkontrollierbaren Gasstrom zu erlauben. In einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Filter 100 zwischen zwei Loch­ blechen eingespannt ist (in der Figur nicht gezeigt).

Eine Dämmkassette 94 umfaßt in einer Variante eines Ausfüh­ rungsbeispieles als Dämmaterial 56 eine erste keramische Filzeinlage 102 und eine zweite keramische Filzeinlage 104. Zwischen erster und zweiter keramischer Filzeinlage ist eine Schicht 106 an hochdämmender Keramik angeordnet.

Das Dämmsystem läßt sich durch das Zusammensetzen von solchen Einzel-Dämmkassetten 94 bilden. Dazu werden beispielsweise die Dämmkassetten 94 in die gasdichte Struktur 58 eingelegt.

An einem Stoß 108 von benachbarten Dämmkassetten 94 ist ein Spalt 110 gebildet, durch den bei Beaufschlagung des Dämmate­ rials 56 mit einem Gasstrom ebenfalls ein Gasstrom abfließen kann (Fig. 6a, 6b). Um dies zu verhindern, sind zur Abdeckung des Spaltes 110 Abdeckungen 112 vorgesehen, welche beispiels­ weise dem Kesselinnenraum 20 zugewandt angeordnet sind.

Es kann auch erwünscht sein, daß eine Gasabführung über einen Spalt 110 erfolgt, beispielsweise um ein schnelleren Druck­ ausgleich zu ermöglichen. Bei dieser Variante wird dann auf die Abdeckungen 112 verzichtet.

Das erfindungsgemäße Dämmsystem, welches mittels Einzel-Dämm­ kassetten 94 gebildet ist, arbeitet grundsätzlich so wie oben beschrieben. Bei der Variante einer Ausführungsform, bei der der Druckausgleich-Gasstrom 64 über den Strömungskanal 68 ge­ führt ist, strömt beim Druckaufbau dieser Strom den Dämm­ kassetten 94 und damit dem Dämmaterial 56 zu (Fig. 6a). Beim Druckabbau strömt der Druckausgleich-Gasstrom 64 durch den Strömungskanal 68 ab (Fig. 6b). Durch Entfernen der Ab­ deckungen 112 kann Gas auch über den Spalt 110 abströmen.

Claims (33)

1. Dämmsystem zur thermischen Innenisolierung eines durch einen Gasstrom druckbeaufschlagbaren Druckkessels, welches zur Anordnung an einer Innenfläche eines Außen­ mantels des Druckkessels ausgebildet ist und mindestens eine Schicht Dämmmaterial umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämmsystem (10) Druckausgleichsmittel (42; 62, 68) zum Druckausgleich zwischen dem Dämmmaterial (56) und einem Kesselinnenraum (20) umfaßt, welche bezogen auf eine Schichtoberfläche (50; 66) des Dämmmaterials (56) so großflächig angeordnet sind, daß im wesentlichen die gesamte Schichtoberfläche (50; 66) des Dämmmaterials mit einem Druckausgleich-Gasstrom (46; 64) beaufschlagbar ist und daß zwischen den Druckausgleichsmitteln (42; 62, 68) und der Schichtoberfläche (50; 66) des Dämmmaterials ein Filter (54; 74) zum Zurückhalten von Dämmmaterial- Partikeln angeordnet ist.

2. Dämmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleich-Gasstrom (46; 64) ein Teilstrom (46) des Gasstromes (32) ist, mit dem der Druckkessel (13) beaufschlagbar ist.

3. Dämmsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dämmsystem (10) eine Stützstruktur (42; 58) aufweist, welche zum Halten des Dämmsystems (10) im Druckkessel (13) dient.

4. Dämmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsmittel (62, 68) bezüglich einer Schichtoberfläche (66) des Dämmmaterials (56), welche einer Innenfläche (40) des Außenmantels (14) des Druckkessels (13) zugewandt ist, angeordnet sind.

5. Dämmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckausgleichsmittel (42) bezüg­ lich einer Schichtoberfläche (50) des Dämmmaterials (56), welche der Innenfläche (40) des Außenmantels (14) des Druckkessels (13) abgewandt ist, angeordnet sind.

6. Dämmsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsmittel durch die Stützstruktur (42) gebildet sind.

7. Dämmsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (42) eine Vielzahl von Öffnungen (44) aufweist, welche eine Beaufschlagung des Dämmmaterials mit dem Druckausgleich-Gasstrom (46) ermöglichen.

8. Dämmsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (42) durch ein oder mehrere Lochbleche gebildet ist.

9. Dämmsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Schicht Dämmmaterial (56) und der Stützstruktur eine flexible Zwischenlage (52) zum Dehnungsausgleich angeordnet ist.

10. Dämmsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Zwischenlage (52) durch ein Keramikfilz ge­ bildet ist.

11. Dämmsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsmittel eine Struktur (62) umfassen, welche eine Vielzahl von Öffnungen zum Zuleiten des Druckausgleich-Gasstromes (64) zum Dämmmaterial (56) aufweist.

12. Dämmsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur durch ein oder mehrere Lochbleche (98) ge­ bildet ist.

13. Dämmsystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützstruktur (58) zum Halten des Dämmsystems (10) dem Kesselinnenraum (20) zugewandt an­ geordnet ist.

14. Dämmsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (58) als gasdichter Mantel für das Dämmsystem (10) ausgebildet ist.

15. Dämmsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützstruktur (58) Dehnungskompensa­ tionsmittel (60) zur Kompensation von Wärmedehnungen aufweist.

16. Dämmsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungskompensationsmittel (60) Kompensationsbalge umfassen.

17. Dämmsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dehnungskompensationsmittel Sicken um­ fassen.

18. Dämmsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsmittel einen Strömungskanal (68) zur Zuleitung/Ableitung des Druck­ ausgleich-Gasstromes (64) zu der Struktur (62) umfassen.

19. Dämmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (54; 74) so ausgebildet ist, daß eine Maschenweite des Filters (54; 74) an die Partikelgröße im Dämmmaterial (56) angepaßt ist.

20. Dämmsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (74) aus einem Niedertemperaturmaterial angefertigt ist.

21. Dämmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (54) aus einem hochtemperaturbeständigen Material angefertigt ist.

22. Dämmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dämmsystem (10) mindestens eine Schicht an mikroporösem Material als Dämmmaterial (56) umfaßt.

23. Dämmsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das mikroporöse Material zwischen Fasermatten (88, 92) angeordnet ist.

24. Dämmsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 20 oder An­ spruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsmittel (62, 68) mit einer Auslaßführung (80) des Gasstromes, mit welchem der Druckkessel (13) beaufschlagbar ist, verbunden sind.

25. Dämmsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Verbindung (70) der Druckausgleichsmittel (62, 68) mit der Auslaßführung (80) des Gasstromes ein Filter (72) zum Zurückhalten von Dämmmaterial-Partikeln angeordnet ist.

26. Dämmsystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Druckbeaufschlagung der Druckaus­ gleichsmittel (62, 68) eine Einlaßführung (84) des Gas­ stromes in den Druckkessel (13) eine oder mehrere Ab­ zweigungen (86) für einen Teilstrom des Gasstromes auf­ weist.

27. Dämmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dämmsystem (10) aus ein­ zelnen Dämmkassetten (94) aufbaubar ist.

28. Dämmsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt (110), an dem benachbarte Dämmkassetten (94) aneinanderstoßen, mit einer Abdeckung (112) versehbar ist.

29. Dämmsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch seine Verwendung in einem volume­ trischen Strahlungsempfänger (12) und insbesondere Solarstrahlungsempfänger.

30. Verfahren zur thermischen Innenisolierung eines mit einem Gasstrom druckbeaufschlagbaren Druckkessels mit einem Dämmsystem, welches zur Anordnung an einer Innen­ fläche eines Außenmantels des Druckkessels ausgebildet ist und eine oder mehrere Schichten Dämmmaterial umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckausgleich-Gasstrom zum Druckausgleich zwischen dem Dämmmaterial und einem Kesselinnenraum großflächig über eine Schichtoberfläche des Dämmmaterials geleitet wird und daß der Druckausgleich-Gasstrom durch ein Filter geleitet wird, welches zum Zurückhalten von Dämmmaterial-Partikeln dient.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleich-Gasstrom ein Teilstrom des Gasstromes ist, mit welchem der Druckkessel beaufschlagt wird.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ableitungs-Gasstrom aus dem Dämmsystem in einen Auslaß des Druckkessels für den Gasstrom, mit welchem der Druckkessel beaufschlagt wird, geführt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitungs-Gasstrom zum Zurückhalten von Dämmmaterial-Partikeln gefiltert wird.