DE19922095A1

DE19922095A1 - Ceramic inner chimney tunnel element has wall with hollow spaces forming offset channels running lengthwise along chimney tunnel, where channel forms half of total wall volume

Info

Publication number: DE19922095A1
Application number: DE1999122095
Authority: DE
Inventors: Moritz Bauer; Michael Jakob Plein
Original assignee: PLEIN WAGNER SOEHNE
Current assignee: PLEIN WAGNER SOEHNE
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-12-07

Abstract

The chimney tunnel element has a wall (1) with hollow spaces (2). The hollow spaces are spaced next to each other and form channels running along the length of the chimney tunnel that are offset from each other. . The channel volume preferably forms about half of the total wall volume. The channels may have rectangular or parallelogram-shaped cross-sections

Description

Die Erfindung betrifft ein keramisches Schornsteininnenrohrelement.The invention relates to a ceramic Chimney inner pipe element.

Je nach Betriebsart müssen Schornsteininnenrohrelemente feuchteunempfindlich und widerstandsfähig gegenüber schroffem Tempetaturwechsel sein. Im allgemeiner ist es schwer, diese Anforderungen in tonkeramischen Werkstoffe zu vereinen. Es ist bekannt, dass keramische Schornsteininnenrohrelemente im Vergleich zu solchen aus anderen Werkstoffen (z. B. Edelstahl, Kunststoff) eine dickere Wandung benötigen. Dies bedingt den Nachteil des höheren Gewichts und des damit Verbundenen hohen Materialeinsatzes.Depending on the operating mode, chimney inner pipe elements insensitive to moisture and resistant to rugged Change of temperature. In general, it is difficult to do this Combine requirements in clay-ceramic materials. It is announced that ceramic chimney inner tube elements in the Comparison to those made of other materials (e.g. stainless steel, Plastic) need a thicker wall. This requires the Disadvantage of the higher weight and the associated high Use of materials.

Bekannt sind monolithische Schornsteinsystemelemente, die um die Innenschale angeordnete Luftkanäle od. dgl. haben. Auch bei diesen Schornsteinsystemelementen treten an der Innenschale während des Betriebes erhebliche thermische Belastungen auf, die zu funktionsbeeinträchtigenden Spannungsrissen führen können. Monolithic chimney system elements are known that are around have air ducts or the like arranged in the inner shell. Also at these chimney system elements appear on the inner shell considerable thermal loads during operation, which lead to stress cracks that impair functionality can.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schornsteininnenrohrelement der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das bei gleicher Wandstärke und unter Verringertem Materialeinsatz verbesserte thermische Eigenschaften während des Betriebs aufweist, ohne das Dampfdiffusionsverhalten negativ zu beeinträchtigen.The object of the invention is a Chimney inner pipe element of the type mentioned propose that with the same wall thickness and under Reduced material use improved thermal Has properties during operation without the Adversely affect vapor diffusion behavior.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Wand des Schornsteininnenrohrelementes Hohlräume aufweist.This problem is solved in that the wall of the Has chimney inner tube element cavities.

Vorteilhaft sind die Hohlräume als im Abstand nebeneinander liegende, in Rohrlängsrichtung verlaufende Kanäle ausgebildet.The cavities are advantageous as spaced apart horizontal channels running in the longitudinal direction of the pipe.

Vorteilhaft beträgt das Volumen der Hohlräume/Kanäle in etwa die Hälfte des Volumens der Wand.The volume of the cavities / channels is advantageously approximately half the volume of the wall.

Die Hohlräume/Kanäle sind vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet. Vorteilhaft haben die Hohlräume/Kanäle rechteckigen Querschnitt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Hohlräume/Kanäle parallelogrammartigen Querschnitt.The cavities / channels are preferably offset from one another arranged. The cavities / channels are advantageously rectangular Cross-section. In a preferred embodiment, the Cavities / channels parallelogram-like cross-section.

Vorzugsweise sind in den radial verlaufenden Wandbereichen zwischen den Hohlräumen/Kanälen Sollbruchstellen vorgesehen.Preferably in the radially extending wall areas predetermined breaking points are provided between the cavities / channels.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht die Wand des Schornsteininnenrohrelementes aus mehreren konzentrischen, im Abstand zueinander verlaufenden Schalen, die jeweils im Abstand zueinander, im wesentlichen in radialer Richtung zur. Nachbarschale verlaufende Abstandsstege haben. In a further advantageous embodiment, the Wall of the chimney inner tube element from several concentric, spaced-apart shells that each at a distance from each other, essentially in radial Direction to. Have adjacent spacer webs.

Vorteilhaft ist das Schornsteininnenrohrelement im Extrusionsverfahren hergestellt.The chimney inner pipe element in the Extrusion process manufactured.

Vorzugsweise ist das Schornsteininnenrohrelement aus einer keramischen Masse hergestellt, die aus einer plastischen Bindemasse und einem Magerungsmittel mit einem Körnungsaufbau besteht, dessen Maximalkorndurchmesser ca. 1/10 bis 1/4 der Wanddicke der Wände zwischen den Hohlräumen/Kanälen beträgt.The chimney inner tube element is preferably made of a ceramic mass made from a plastic Binder and a lean with a grain structure exists, whose maximum grain diameter is about 1/10 to 1/4 of Wall thickness of the walls between the cavities / channels is.

Vorteilhaft besteht die plastische Bindemasse Ton und das Magerungsmittel aus Schamotte.The plastic binding compound clay and that is advantageous Lean means from chamotte.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.The invention is illustrated by way of example in the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Wand eines Schornsteininnenrohrelementes im Schnitt in perspektivischer Darstellung, Fig. 1, the wall of a chimney internal pipe element in section in perspective view;

Fig. 2 bis 5 Rohrwände mit unterschiedlichen Querschnitten, Fig. 2 to 5 pipe walls with different cross-sections,

Fig. 6 eine Rohrwand im Querschnitt mit Sollbruchstellen, Fig. 6 shows a tube wall in cross-section with predetermined breaking points,

Fig. 7 eine Rohrwand im Querschnitt und Fig. 7 is a tube wall in cross section and

Fig. 8 den Temperaturverlauf durch eine Rohrwand. Fig. 8 shows the temperature profile through a pipe wall.

Nach den Fig. 1 bis 7 weist die Wand 1 eines Schornsteininnenrohrelementes Hohlräume 2 auf, die als im Abstand zueinander und in Rohrlängsrichtung verlaufende Kanäle ausgebildet sind. According to FIGS. 1 to 7, the wall 1 of a chimney inner tube element has cavities 2 , which are designed as channels that are spaced apart and in the longitudinal direction of the tube.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 haben die Hohlräume/Kanäle 2 etwa quadratischen Querschnitt und sind versetzt zueinander angeordnet.In the embodiment according to FIG. 1, the cavities / channels 2 have an approximately square cross section and are arranged offset to one another.

Bei der Ausführungsform der Rohrwand 1 nach Fig. 2 haben die Hohlräume/Kanäle 2 rechteckigen Querschnitt. Sie sind gleichfalls versetzt zueinander angeordnet.In the embodiment of the tube wall 1 according to FIG. 2, the cavities / channels 2 have a rectangular cross section. They are also staggered.

Bei der Ausführungsform nach, Fig. 5 haben die Hohlräume/Kanäle 2 der Wand 1 parallelogrammartigen Querschnitt. Sie sind gleichfalls versetzt zueinander angeordnet.In the embodiment of FIG. 5, the cavities / channels have 2 of the wall 1 parallelogram cross-section. They are also staggered.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 besteht die Wand 1 des Schornsteininnenrohrelementes aus mehreren konzentrisch im Abstand zueinander verlaufenden Schalen 3, 4, 5, 6 und 7, wobei die äußeren Schalen 3 und 4 im Abstand zueinander in radialer Richtung zur Nachbarschale verlaufende Abstandsstege 8 haben.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, the wall 1 of the chimney inner tube element consists of a plurality of shells 3 , 4 , 5 , 6 and 7 which run concentrically at a distance from one another, the outer shells 3 and 4 running at a distance from one another in a radial direction to the neighboring shell Have spacers 8 .

Wie die Fig. 4 zeigt, haben die beiden inneren Schalen 6 und 7 nach beiden Seiten gerichtete Abstandsstege 8.As shown in FIG. 4, the two inner shells 6 and 7 have spacing webs 8 which are directed to both sides.

Bei der Ausführungsform der Wand nach Fig. 3 weist die mittlere Schale 5 nebeneinander liegende Hohlräume/Kanäle 2 auf.In the embodiment of the wall according to FIG. 3, the middle shell 5 has adjacent cavities / channels 2 .

Die Figuren lassen erkennen, dass das Volumen der Hohlräume/Kanäle 2 etwa gleich der Hälfte des Gesamtvolumens der Wand 1 des Schornsteininnenrohrelementes ist. Dadurch ergibt sich ein um die Hälfte verringertes Gewicht, wobei auch außerdem der Materialeinsatz um die Hälfte verringert ist. The figures show that the volume of the cavities / channels 2 is approximately equal to half the total volume of the wall 1 of the chimney inner tube element. This results in a weight reduced by half, and the material used is also reduced by half.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind in den radial verlaufenden Wandbereichen 9 zwischen den Hohlräumen/Kanälen 2 der Wand 1 Sollbruchstellen vorgesehen. Bei thermischer Belastung werden durch die radiale Wärmedehnung der Innenwandung die schrägstehenden radial verlaufenden Wandbereiche 9 mit einem Drehmoment beansprucht, das zu einem schalenförmigen Bruch führt und somit thermische Spannungen abbaut. Es entstehen keine von der Innen- zur Außenwand durchlaufende Risse, sondern ein aus mehreren Schalen bestehendes Schornsteininnenrohrelement. Die so entstandenen Rohrschalen sind zumindest reibschlüssig miteinander verbunden.In the embodiment according to FIG. 6, predetermined breaking points are provided in the radially extending wall areas 9 between the cavities / channels 2 of the wall 1 . In the event of thermal loading, the radial thermal expansion of the inner wall stresses the inclined, radially extending wall regions 9 with a torque, which leads to a shell-shaped fracture and thus reduces thermal stresses. There are no cracks running from the inner to the outer wall, but a chimney inner pipe element consisting of several shells. The pipe shells created in this way are at least frictionally connected to one another.

Auch bei erneuter thermischer Beanspruchung wird die auftretende Zugspannung der Außenwandung erheblich vermindert.Even with renewed thermal stress, the tensile stress of the outer wall significantly reduced.

Das axial zur Pressrichtung bzw. zur Rohrlängsrichtung ausgebildete Hohlraumvolumen kann mit beliebigem Profil ausgebildet sein. Je nach Anwendung kann die Rohrsäule aus den Schornsteininnenrohrelementen mit hohen Temperaturen beansprucht werden. Stationäre Temperaturprofile sind in der Regel auch bei Temperaturen bis 600°C unproblematisch. In der Praxis können allerdings Aufheizgeschwindigkeiten von bis zu 50°C pro Minute auftreten. Bei den bisher bekannten massiven Schornsteininnenrohrelementen können die dadurch wegen der relativ schlechten Temperaturleitfähigkeit auftretenden Zugspannungen die Werkstoffestigkeit übersteigen und zur Rissbildung führen. The axially to the pressing direction or to the pipe longitudinal direction trained cavity volume can be of any profile be trained. Depending on the application, the tubular column can be made of Chimney inner pipe elements with high temperatures be claimed. Stationary temperature profiles are in the Normally unproblematic even at temperatures up to 600 ° C. In the In practice, however, heating speeds of up to Occur at 50 ° C per minute. In the previously known massive The chimney inner pipe elements can because of the relatively poor thermal conductivity occurring Tensile stresses exceed the material strength and lead to Lead to cracking.

Die erfindungsgemäße Ausbildung mit Hohlräumen/Kanälen bei dem erfindungsgemäßen Schornsteininnenrohrelement verhindert die Rissfortschreitung durch. Kerbgrunderweiterung. Das Hohlraumvolumen/Kanäle kann durchaus als Ersatz für eine, als besonders temperaturwechselbeständig bekannte, grobe Schamottierung betrachtet werden. Dies hat den Vorteil, dass wesentlich feinere Körnungen eingesetzt werden können. Erst diese Erfindung ermöglicht den Einsatz wesentlich feinerer Körnungen unter Beibehaltung der Temperaturwechselbeständigkeit.The inventive training with cavities / channels in the chimney inner pipe element according to the invention prevents Crack propagation through. Notch base extension. The Cavity volume / channels can certainly be used as a substitute for one known, rough, resistant to temperature changes Chamotte are considered. This has the advantage that much finer grits can be used. First this invention enables the use of much finer Grit while maintaining the Resistance to temperature changes.

In Fig. 8 ist der Temperaturverlauf zwischen der Innentemperatur Ti und der Außentemperatur Ta durch die Wand eines erfindungsgemäßen Schornsteininnenrohrelementes dargestellt. Wie die Fig. 8 zeigt, haben die Hohlräume/Kanäle 2 eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit als die keramischen Teile des Rohres 1. Die höchste Temperaturdifferenz liegt in dem Bereich der wärmedämmenden Hohlräume/Kanäle 2, während die Temperaturkurve in den keramischen Bereichen wesentlich flacher verläuft.In FIG. 8, the temperature variation between the internal temperature Ti and the ambient temperature Ta is represented by the wall of a chimney internal pipe element according to the invention. As shown in FIG. 8, the cavities / channels 2 have a significantly lower thermal conductivity than the ceramic parts of the tube 1 . The highest temperature difference is in the area of the heat-insulating cavities / channels 2 , while the temperature curve in the ceramic areas is much flatter.

Auf Grund der Hohlräume/Kanäle 2 in der Wand 1, steht der Dampfdiffusion weniger Materialvolumen (Fig. 7) im Verhältnis zur Rohraußensäule zur Verfügung. Damit ist der Dampfdiffusionswiderstand der Wand des erfindungsgemäßen Schornsteininnenrohrelementes im Vergleich zu einem im Stand der Technik bekannten Schornsteininnenrohrelement, das in der Wand keine Hohlräume aufweist, wesentlich höher. Due to the cavities / channels 2 in the wall 1 , the vapor diffusion less material volume ( Fig. 7) is available in relation to the outer tube column. Thus, the vapor diffusion resistance of the wall of the chimney inner pipe element according to the invention is significantly higher compared to a chimney inner pipe element known in the prior art, which has no voids in the wall.

Bedingt durch das Extrusionsverfahren bildet sich eine ausgeprägte Texturierung in der Wand parallel zu den Hohlräumen/Kanälen aus. Dies führt zu einer anisotropen Verlängerung des Dampfdiffusionsweges. Damit erhöht sich der Dampfdiffusionswiderstand des Scherbens im Vergleich zu einen aus gleichem Material gefertigtem Vollscherben.One is formed due to the extrusion process pronounced texturing in the wall parallel to the Cavities / channels. This leads to an anisotropic Extension of the vapor diffusion path. This increases the Vapor diffusion resistance of the body compared to one Full shards made of the same material.

Durch diese Texturierung ergibt sich, darüber hinaus auch eine hohe mechanische Stabilität des erfindungsgemäßen Schornsteininnenrohrelementes.This texturing also results in a high mechanical stability of the invention Chimney inner tube element.

Claims

1. Ceramic chimney inner tube element, characterized in that the wall ( 1 ) of the chimney inner tube element has cavities ( 2 ).

2. chimney inner tube element according to claim 1, characterized in that the cavities ( 2 ) are formed as spaced adjacent, extending in the pipe longitudinal direction channels.

3. chimney inner tube element according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the cavities / channels ( 2 ) is approximately half the volume of the wall ( 1 ).

4. chimney inner pipe element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cavities / channels ( 2 ) are arranged offset from one another.

5. chimney inner tube element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cavities / channels ( 2 ) have a rectangular cross section.

6. chimney inner tube element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cavities / channels ( 2 ) have a parallelogram-like cross section.

7. chimney inner tube element according to one of claims 1 to 6, characterized in that predetermined breaking points are provided in the radially extending wall regions ( 9 ) between the cavities / channels ( 2 ).

8. chimney inner pipe element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the wall ( 1 ) of the chimney inner pipe element consists of several concentric, spaced-apart shells ( 3 to 7 ), each spaced from each other, substantially in the radial direction Have spacer webs ( 8 ) running next to the shell.

9.. Chimney inner pipe element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Chimney inner tube element manufactured in the extrusion process is.

10. chimney inner pipe element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the chimney inner pipe element is made of a ceramic mass, which consists of a plastic binder and a lean agent with a grain structure, the maximum grain diameter about 1/10 to 1/4 of the wall thickness the walls between the cavities / channels ( 2 ).

11. chimney inner tube element according to claim 10, characterized characterized that the binder clay and the lean agent. Fireclay is.