DE19954150A1 - Isolierung für Komponenten - Google Patents

Abstract

Isolierung für Komponenten, wie Rohre (1) oder Behälter, wobei die Komponente von einer oder mehreren Hartschalen (2) und/oder von Hartschaum umgeben ist, enthaltend ein die Hartschale (2) oder den Ortschaum umgebendes Elastomer (3) und einen Metallmantel (Stahlblechmantel 4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Isolierung für Komponenten, wie Rohre oder Behälter, wobei die Komponente von einer oder mehreren Hartschalen aus Dämmstoff oder von einem Ortschaum umgeben ist. Isolierungen werden immer dann verwendet, wenn eine Däm­ mung der Wärme/Kälte oder eine Schalldämmung erreicht werden sollen. Bevorzugt sollen beide Funktionen von einer Isolierung erreicht werden, was physikalisch jedoch problematisch ist, da normalerweise gut schalldämmende Materialien für die Kälte­ dämmung nicht geeignet sind. Probleme treten besonders dann auf, wenn tiefkalte Komponenten isoliert werden sollen. Bei tiefen Temperaturen (im Bereich von flüssigem Stickstoff, bei ca. -190°C) werden viele Dämmstoffe, die bei Raum­ temperatur Verwendung finden, zu spröde.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kälte-Schalldämmung vorzuschlagen, die sowohl die kältetechnischen als auch die akustischen Belange erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Isolierung, bei der die bisher bekannte Wärmeisolierung durch ein Elastomer umgeben ist, welchem sich eine Metallschicht anschließt. Die Elastomerschicht erfüllt eine elastische Dampfsperr­ funktion und hilft zusammen mit der sie umgebenden Metallschicht, die Schall­ dämmung zu verbessern.

In einer verbesserten Ausführungsform sind zusätzlich eine weitere elastische Stützkonstruktion mit Hohlräumen und ein zweiter Metallmantel vorgesehen. Die beiden Ausführungen haben den Vorteil, daß zunächst ein konventioneller Kälte­ dämmaufbau erstellt werden kann, der auch im Nachhinein, sogar unter Betriebs­ bedingungen, noch einen zusätzlichen Schalldämmaufbau zuläßt. Somit können Anlagen nachgerüstet werden, die noch keinen oder einen zu schwachen Schallschutz erhalten haben. Die Planung der Schalldämmung braucht somit nicht überdimensio­ niert werden oder aus Vorsorgegründen nicht zu weitläufig ausgedehnt werden.

In einer weiteren Ausführung kann der zweite Metallmantel aus einem Kompositmetall, wie z. B. Bondal, aufgebaut sein. Dies verbessert die Schalldämmung nochmals erheblich.

Die Lage der inneren Metallschicht und des inneren Elastomers können auch gegen­ über der ersten Ausführung vertauscht sein, so daß der Metallmantel vom Elastomer umgeben wird. Diese Ausführung eignet sich insbesondere zur Nachrüstung bestehen­ der Anlagen, indem auf den schon bestehenden Metallmantel eine Elastomerschicht vollständig umschließend aufgebracht wird.

Auch bei dieser Ausführung kann wieder eine zweite Elastomerschicht, insbesondere wieder mit Lufteinschlüssen oder Hohlräumen, und eine zweite Metallschicht vorgese­ hen sein. Dieser zweite Metallmantel kann ebenfalls wieder aus Kompositmaterial bestehen.

Die erfindungsgemäßen Isolierungen garantieren technisch funktionierende Kälte­ dämmungen und elastische Dampfbremsen (< 7000 µ) bei guter Körperschall­ dämmung und guter Luftschalldämmung. Sie ermöglichen eine technisch saubere Lösung für bereits bestehende Anlagen, um z. B. unter Betriebsbedingungen eine akustische Nachdämmung zu ermöglichen. Die Ausführung der Kombinations­ dämmung ist einfach und weltweit einsetzbar, da die einzelnen Komponenten weltweit vertrieben werden.

Mit der erfindungsgemäßen Dämmung sind auch Schalldämmungen bei Wechsel­ temperaturen zwischen -190°C bis +400°C, Schwitzwasserdämmungen von 0°C bis 220°C oder bei intermittierender Betriebsweise möglich. Intermittierend heißt, daß die Anlage zwischen den Betriebszuständen abgeschaltet wird, die Komponente sich auf Umgebungstemperatur abkühlt oder aufheizt, um dann wieder nach dem "Anfahren" auf Betriebstemperatur gebracht wird. Diese Wechseltemperaturlast wird als inter­ mittierend bezeichnet. Die Dämmstärken der Halbschalen würden eine andere Kon­ struktionsdämmdicke verursachen (z. B. für Temperatur bis 120°C, Rohr Durchmesser DN 800 erhält man: Hartschalen 280 mm, Elastomer 19 mm, 1 mm Blech, elast. Streifen 38 mm, Blech 1 mm entsprechend Konstruktionsdämmdicke = 339 mm), was jedoch keinen Einfluß auf den Schallschutz hat. Hartschalen gewähren keinen Schallschutz, da sie schallhart sind. Aus diesem Grund sind die Dämmdicken der Hartschalen untergeordnet, da sie keinen Einfluß auf die Schalldämmung nehmen. Entscheidend beim erfindungsgemäßen Dämmaufbau sind die Stärken des vollflächigen Elastomers, die Stärke und die Anordnung der elastischen Stützkonstruktion, die Schallbedämpfung der entstandenen Hohlräume und die Stärke und die Lage der Stahlbleche.

Als Bleche werden in der Industriedämmung hauptsächlich verzinkte Stahlmäntel eingesetzt. Für alle Dämmungen können selbstverständlich auch andere Bleche, Stahlbleche, wie Edelstähle, nicht rostende Stähle, Alu-Zink-Stähle, etc., eingesetzt werden. Die akustische Dämmung wird sich dadurch nur unwesentlich verändern, die kältetechnische Dämmung überhaupt nicht. Beim Einsatz von Aluminiumblechen wird die akustische Dämmwirkung etwas schlechter. Deshalb könnte auch auf Alu-Zink- Stahl oder aluminiertes Stahlblech ausgewichen werden.

Als Materialien für die Hartschalen oder den Ortschaum können alle bekannten Stoffe eingesetzt werden. Bevorzugt z. B. PUR-Hartschaum, der ein überwiegend geschlos­ senzelliger harter Schaumstoff ist. Er wird in Gegenwart von Katalysatoren und Treib­ mitteln durch chemische Reaktion von Polyisocyanaten mit aciden Wasserstoff enthal­ tenden Verbindungen und/oder durch Trimerisierung von Polyisocyanaten hergestellt. Er wird aus flüssigen Schaumkomponenten A und B, also aus dem Polyol und dem Polyisocyanat in Gegenwart von Aktivatoren und unter Mitwirkung eines Treibmittels durch eine exotherme Polyadditionsreaktion erzeugt.

Ebensogut kann PIR-Hartschaum verwendet werden, der ebenfalls ein überwiegend geschlossenzelliger harter Schaumstoff ist und durch chemische Reaktion des Polyiso­ cyanurates entsteht. Der Unterschied zwischen PUR- und PIR-Hartschaum liegt im wesentlichen im Mengenverhältnis des Polyols zum Polyisocyanurat. Der Anteil der Isocyanate ist wesentlich höher als beim PUR-Schaum, und er hat dadurch ein besseres Brandverhalten. Die Anforderungen an die anderen Eigenschaften des Materials können deshalb nicht die selben sein wie die des PUR-Hartschaums.

XPS-Hartschaum, ein überwiegend geschlossenzelliger härter Schaumstoff, kann auch verwendet werden. Er wird im Extruder aus Polystyrol und einem Treibmittel in Form von Blöcken und Platten hergestellt. Als Treibmittel sind HFCKW142B oder eine Mischung aus HFCKW142B mit HFCKW22 zugelassen.

Ebenso Schaumglas. Schaumglas wird in Form von Blöcken und Platten hergestellt. Schaumglasformstücke werden als Schalen, Segmente, Bögen und Platten mit oder ohne Oberflächenbeschichtung (z. B. Folien aus Aluminium oder Kunststoff) im Werk oder auf der Baustelle hergestellt. Sie werden durch Sägen, Fräsen oder Schleifen aus Blöcken oder aus miteinander verklebten Platten hergestellt. Die Formstücke dar ersten Dämmlage sollten auf der der Komponente zugewandten Fläche mit einem Abriebschutz beschichtet sein.

Als Elastomer können flexible, bevorzugt geschlossenzellige Weichschäume verwen­ det werden, die auf der Basis eines synthetischen Kautschuks, wie Armaflex/AF oder gleichwertig aufgebaut sind. AF/Armaflex ist ein Produktname der Armstrong Insulation Products GmbH, 48153 Münster. Bevorzugte Dicken liegen zwischen 19 und 38 mm. Das Elastomer ist ähnlich dem Werkstoff, aus dem Neoprenanzüge sind, also sehr elastisch und außen geschlossen. Die Dampfsperrwirkung wird durch die Geschlossenzelligkeit erreicht.

Für die Stützkonstruktion wird bevorzugt hochflexibles, geschlossenzelliges Dämm­ material verwendet (bevorzugt wieder der Dämmstoff AF/Armaflex oder gleichwertige, 38 mm stark (z. B. 2 × 19 mm), und, wenn Tragstrukturen gebaut werden, ≧ 50 mm breit).

Für die Blechummantelungen eignen sich, wie oben angeführt, alle möglichen bekann­ ten Bleche, bevorzugt wird feuerverzinktes Blech aus weichem unlegierten Stahl. Bei den Ausführungen mit Kompositbauweise wird bevorzugt Bondalblech verwendet. Diese Bleche sind ein körperschalldämmender Verbundwerkstoff mit symmetrischem Aufbau, bestehend z. B. aus 0,5 mm starkem verzinkten Stahlblech, 0,05 mm starker Kunststoffolie und wiederum 0,5 mm starkem verzinkten Stahlblech. Die einheitliche Blechdicke ist dann 1,05 mm. Zu beziehen ist dieses Material unter dem Namen Bon­ dal, normal bei z. B. Thyssen Stahl, 44727 Bochum. Die Verbundwerkstoffe müssen selbstverständlich die auftretenden Temperaturen, z. B. die Anwendungstemperatur zwischen -10°C bis 75°C, aushalten. Die Auslaufsicherheit der Kernschicht sollte bis 200°C gewährleistet sein. Die Anwendungstemperatur ist nicht die "Verfahrenstempe­ ratur" oder die "Betriebstemperatur", sondern die Temperatur, die auf das Blech ein­ wirkt. Normalerweise die Umgebungstemperatur.

Ausführungen der Erfindung werden anhand von fünf Figuren näher erläutert, die jeweils unterschiedliche Aufbauten von erfindungsgemäßen Isolierungen auf einem Rohr im Schnitt und in einer Explosionszeichnung zeigen.

Fig. 1 zeigt ein Rohr 1, welches von einer Hartschale 2 umgeben ist. Darüber ist eine Elastomerschicht 3, hier 19 mm stark und vollflächig verklebt, angebracht. Abgeschlos­ sen wird der Aufbau durch den Stahlblechmantel 4. Bei dieser Ausführung wird bewußt auf einen Luftspalt zwischen Elastomer 3 und Blechmantel 4 verzichtet. Die Dampf­ dichtigkeit des Elastomers 3 wird durch die Geschlossenzelligkeit sichergestellt, so daß bei beengten Einbauverhältnissen oder bei Betriebsbedingungen bis ca. -30°C auf eine Hinterlüftung verzichtet werden kann. Die Isolierschicht der Hartschale 2 kann ein- oder mehrlagig sein. Bei mehrlagiger Ausführung sollte die Dicke der einzelnen Lagen gleich sein. Die einzelnen Lagen können mit Spann- oder Klebebändern befestigt sein. Bevorzugt sollte die äußere Lage mit Spannbändern befestigt sein. Der elastomere Dämmstoff dient sowohl als Dämmstoff als auch als elastische Dampfbremse und als Federelement zum abschließenden Stahlblechmantel 4. Oberhalb der Hartschale 2 ist das Elastomer 3 (z. B. Armaflex/AF 19 mm) vollflächig verklebt. Die Befestigung des Elastomers 3 erfolgt nach den Herstellervorschriften. Platten, Schläuche und Form­ stücke aus vernetzten Elastomeren 3 sollten stets fugendicht verklebt sein.

Die Ummantelung, z. B. der Stahlblechmantel 4, ist erforderlich, um die Dämmstoffe vor mechanischen Einwirkungen und Witterungseinflüssen zu schützen und verbessert den Schallschutz. Die Ummantelung sollte bevorzugt nach dem Anbringen der Dämm­ stoffe montiert werden. Während der Montage sollten die offenen Enden mit geeig­ neten Mitteln vor eindringender Feuchtigkeit geschützt werden. Die Bleche 4 können auch geformt und mit gesickten Längs- und Rundnähten versehen sein. Längsnähte sind so anzuordnen, daß sie nicht in die Hauptwindrichtung zeigen. Sie sollten so angeordnet sein, daß sie sich bei horizontaler Führung im unteren Bereich befinden. Die Verwendung vorgeformter oder tiefgezogener Teile ist ebenso möglich.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Erfindung mit erhöhter Schalldämmung. Der Aufbau bezüglich Rohr 1, Hartschale 2, Elastomer 3 und Stahlblechmantel 4 ist identisch zur Fig. 1. Jedoch wird anschließend eine elastische Stützkonstruktion 5, 6 gitternetzartig aufgebracht und darüber eine weitere Ummantelung aus Stahlblech 7.

Die gitternetzartige Stützkonstruktion 5, 6 aus radialen Ringen und axialen Streifen erzeugt bei diesem Typ der Isolierung einen Abstand zwischen den beiden Blechum­ mantelungen 4, 7. Die so entstehenden Hohlräume dienen zur Schalldämmung und sollten bevorzugt eine Hinterlüftung enthalten. Gleichzeitig sollte eine ungehinderte Schallausbreitung durch die Hohlräume hindurch sowohl radial als auch axial verhin­ dert werden. Dies wird erreicht durch die Stützkonstruktion 5, 6 aus zwei jeweils z. B. 38 mm starken Schalen, von denen die eine Schale 3 durchgehend ist und die andere Schale 5, 6 Unterbrechungen enthält, die die Hohlräume bilden. Zwischen der Umman­ telung 7 und dem ersten Blechmantel 4 sind also Luftspalte vorhanden. Die Stütz­ konstruktion 5, 6 kann bevorzugt aus vernetzten elastomeren Streifen aufgebaut werden, die z. B. 38 mm dick und ≧ 50 mm breit sind. Im oberen Scheitelbereich sollten diese Streifen axial, in Richtung der Komponente, verlaufen und auf den vernetzten elastomeren Dämmstoff vollflächig aufgeklebt sein. Im Abstand von beispielsweise 450 mm werden weitere Streifen auf den elastomeren Dämmstoff radial (rechtwinklig zum Komponentenverlauf) verklebt, so daß eine axiale und radiale Stützkonstruktion eine homogene Auflagefläche für die Verblechung 7 bildet.

Im unteren Scheitelbereich kann eine Fuge in der Stützkonstruktion in der Breite von ca. 10 × 10 mm verbleiben, so daß sich keine geschlossenen Stauräume im unteren Scheitelpunkt unterhalb der Verblechung 7 bilden. Die Fuge beeinträchtigt nicht die dynamische Steifigkeit des Dämmsystems. Belüftungs- und Entwässerungsöffnungen sollten im unteren Scheitelpunkt, wie bisher bekannt, vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung, bei der die Komponenten 1 bis 6 denen der Fig. 2 entsprechen. Das äußere Stahlblech 7 ist hier jedoch durch eine Komposit­ struktur, nämlich durch das Verbundblech Bondal ersetzt. Diese Ausführung weist eine nochmals verbesserte Schalldämmung auf.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Isolierung, wobei die Lage des ersten Stahlblechmantels 4 und der ersten Elastomerschicht 3 miteinander vertauscht sind. Der Stahlblechmantel 4 befindet sich hier also innerhalb der isolieren­ den Elastomerschicht 3. Dieser Typ dient vor allem der Nachrüstung von bestehenden kältegedämmten Anlagen als auch für Neubauten mit PUR-Ortschaumdämmung oder . Hartschalendämmung. Außerhalb der bestehenden Kältedämmung einschließlich des Stahlblechmantels 4 wird dann das Elastomer 3 vollflächig verklebt. Darüber befindet sich wieder eine Luftspaltausführung (Schichten 5, 6) entsprechend der Fig. 3 und eine Blechummantelung 7, ebenfalls wie bei Fig. 3.

Fig. 5 zeigt schließlich eine weitere Ausführung, die der Ausführung der Fig. 4 entspricht. Zur Verbesserung des Schallschutzes ist jedoch die zweite Blechlage 7 wiederum durch ein Verbundblech, bevorzugt ein Bondalblech, ersetzt.

Claims (5)

1. Isolierung für Komponenten, wie Rohre (1) oder Behälter, wobei die Komponente von einer oder mehreren Hartschalen (2) und/oder von Hartschaum umgeben ist, gekennzeichnet durch ein die Hartschale (2) oder den Ortschaum umgebendes Elastomer (3) und einen Metallmantel (Stahlblechmantel 4).

2. Isolierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Schichten:
eine elastische Stützkonstruktion (5, 6) und ein zweiter Metallmantel (Stahlblechmantel 7).

3. Isolierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Metall­ mantel ein Kompositmetall ist.

4. Isolierung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel (Stahlblechmantel 4) innerhalb des Elastomers (3) angeordnet ist.

5. Isolierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Metall­ mantel (7) ein Kompositmetall ist.