DE2533623A1 - Schornstein aus fertigteilen sowie verfahren zur herstellung dieser fertigteile und moertelmasse zur verbindung von fertigteilen der innenschale eines schornsteins - Google Patents

Description

• Schornstein aus Fertigteilen sowie Verfahren zur Herstellung dieser Fertigteile und Mörtelmasse zur Verbindung von Fertigteilen der Innenschale eines Schornsteines Die Erfindung betrifft einen Schornstein aus Fertigteilen, die zur Bildung einer die Verbrennungsgase führenden Innen= schale sowie einer der Wärmedämmung und Lastaufnahme dienen= den, vorzugsweise aus Formsteinen bestehenden Außenschale fluchtend aneinandergereiht sind, wobei die Innenschale aus einem hitzefesten und die gegebenenfalls durch eine Isolierung, z.B. durch.LuStkammern oder Isoliermaterial gegen die Innenschale abgeschirmte Außenschale aus einem weniger temperaturbestandigen Material besteht.
• Von solchen Schornsteinen ausgehend ist es das Ziel vorliegender Erfindung, die Fertigteile der Innenschale aus einem Material zu fertigen, welches ihnenJneben ausreichender Festigkeit auch bei höheren Temperaturen, eine optimal geringe Gasdurchlässigkeit einerseits, anderseits aber eine.hohe Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechsel (Temperaturschocks) verleiht. Darüber hinaus ist es ein Ziel der Erfindung, diese Fertigteile der Innenschale aus einem Material herzustellen, welches es ermöglicht, diese Fertigteile.auch in größeren Längen formbeständig und rissefrei auszubilden.
• Die bisher üblichen, aus keramischem Material, z.B.
• gebranntem Ton, bestehenden Fertigteile der Innenschale verfüllten diese Anforderungen nicht im viizischenswerten Ausmaß. Diese keramischen Rohre konnten zwar zunächst so dicht hergestellt verden, daß einem Entweichen schädlicher Abgase zuverlässig genug vorgebeugt war, doch ging diese Gasdichte verloren, venn die keramischen Rohre infolge eines Thermoschocks, z.B. bei einem Kaminbrand, durchgehende Risse bekamen. Demnach ist die Verwendung von Rohren, die aus gebranntem keramischem Material bestehen, für die Herstellung von Schornsteinen der eingangs bezeichneten Gattung insofern problematisch, als mit einer hohen Gasdichte unweigerlich eine geringe Temperaturwechselbeständigkeit verknüpftist. Außerdem kann man gebrannte keramische Rohre nicht in größeren Längen formgetreu herstellen; eine Her= stellung solcher Rohre in größeren Längen wäre aber ander= seits - wegen der daraus resultierenden Verringerung der Stoßfugen-Anzahl - wünschenswert. Umso dichter aber solche keramischen Rohre gebrannt werden, umso größer wird die Gefahr eines Verziehens solcher keramischer Erzeugnisse beim Brennen.
• Den erwähnten Mängeln wird erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß bei einem Schornstein der eingangs bezeichneten Gattung die Fertigteile der Innenschale aus einer mittels eines flüssigen Binders kaltgebundenen, keramisches Material, z.B. Schamotte, vorzugsweise einer korngröße unterhalb 10 mm, und einen mineralischen Feinanteil , vorzugsweise unterhalb 100 Mikron, enthaltenden Masse geformt sind.
• Dabei ergeben sich die Vorteile, daß die Innenschale eines solchen Schornsteines nicht nur außerordentlich resistent gegen Temperaturschocks ist und aus formgetreuen langen Fertigteilen zusammengefügt werden kann, sondern es besteht darüber hinaus auch noch die schätzenswerte -bei keramischen Fertigteilen nicht gegebene - Möglichkeit, örtliche Fehlerstellen der Innenschale nachträglich mit gleichem oder artvervandtem Material auszubessern.
• Solche kaltgebundene, keramisches Material, z.B.
• gebrochene Schamotte enthaltende Massen sind schon für vielerlei Verwendungszwecke vorgeschlagen worden. Die vorliegende Erfindung beruht demgegenüber auf der Erkenntnis, daß sich solche Massen überraschenderweise auch für die Her= stellung eines Schornsteines in einer Verbund-Bauweise außer= gewöhnlich gut eignen, wobei ihre Eigenschaften besonders vorteilhaft zur Geltung kommen. Aus solchen Massen können nämlich die Fertigteile der Innenschale solcher Schornsteine in vergleichsweise großer Länge nicht nur ausreichend gasdicht sondern vor allem auch mit optimalen Eigenschaften hinsicht lich ihrer Beständigkeit gegen Tcmperaturwechsel hergestellt werden.
• Besonders hervorzuheben ist die Gasdichte des Materiales, aus welchem die Innenschale des erfindungsgemäßen Schornsteines zu fertigen ist. Wenn nämlich Abgase, welche Wasserdampf und schädliche Bestandteile, wie C02, CO, S02 und S03 enthalten,.
• aus dem Schornstein in das Mauerwerk bzw. in Räume des Bau werkes eindringen, kann es im Mauerwerk zu den unschönen und für das Mauerwerk schädlichen Versottungen kommen; davon abgesehen sind die Bewohner der Räume des Bauwerkes durch solche Abgase gesundheitlich erheblich gefährdet. Zwar können keramische Rohre ausreichend gasdicht ausgebildet werden, doch geht diese Eigenschaft verloren, wenn solche Rohre infolge eines Thermoschocks durchgehende Risse bekommen.
• Die Innenschale des erfindungsgemäßen Schornsteines erweist sich demgegenüber gleichfalls völlig gasdicht, ohne jedoch gegen Thermoschocks empfindlich und durch Risse gefährdet zu sein..
• Für die Herstellung ungebrannter, keramisches Material enthaltender Massen wurden bereits verschiedenerlei flüssige Binder, wie Wasserglas u.dgl., verwendet. Nicht alle diese Binder sind aber gleichermaßen für eine zur Herstellung der Innenschale eines Schornsteines dienende Masse im Rahmen der Erfindung gut'geeignet. So erzielt man zwar bei der Verwendung von Tonerdeschmelzzement eine sehr gute Festigkeit einer hydraulisch gebundenen Masse, nach einer Erhitzung der abgebundenen Masse über Temperaturen von etwa 7000C hinaus sinkt jedoch die Festigkeit des Materiales erheblich ab und die Gasdurchlässigkeit nimmt stark zu. Anderseits muß eine Masse, bei welcher nur Ton oder Ton in Kombination mit Aluminiumsulfat als Binder benutzt wird, auf relativ hohe Temperaturen von über 10000C gebrannt werden, um ausreichende mechanische Festigkeiten zu erhalten. Die Verwendung von Wasserglas als Binder ergibt zwar bei allen Temperaturen eine ausreichende mechanische Festigkeit, die Gasdurch= lässigkeit solcher Massen ist jedoch zu hoch. Saure Phosphat= binder, die in Kombination mit feuerfestem Beton als Binder für Stampfmassen verwendet werden, müssen hingegen auf 300 bis 4000C erhitzt werden, damit die Masse gegen Wasser und Wasserdampf beständig wird.
• Eine im Rahmen der Erfindung für die Herstellung der Innenschale eines Schornsteines besonders geeignete Masse enthält neben 6,5-90 Gew-T, vorzugsweise 75-85 Gew-T, gebrochener Schamotte einer maximalen Korngröße von 5 mm, 10-35 Gew-T, vorzugsweise 15-25 Gew-T, feingemahlenen feuerfesten Bindeton einer Korngröße unterhalb 60 Mikron undlo-22 Gew-T, vorzugsweise 15-20 Gew-T, eines flüssigen Aluminiumchrom= phosphatbinders einer Dichte von 1,4 g/ml als Kaltbinder.
• Beim Einsatz dichtgebrannter Schamotte mit einer guten Kornverteilung im richtigen Verhältnis zum Volumsanteil des Binders, erhält man nach guter Verdichtung Fertigteile mit hohem Raumgewicht und sehr geringer Gasdurchlässigkeit, die aber außerdem - zum Unterschied gegenüber keramischen Fertigteilen - sehr beständig gegen Temperaturschocks sind.
• Eine andere, im Rahmen der Erfindung gut verwendbare Masse enthält neben 70-90 Gew-T, vorzugsweise 80-85 Gew-T, gebrochener Schamotte einer maximalen Korngröße von 5 mm, 10-30 Gew-T, vorzugsweise 15-20 Gew-T, disperse amorphe Kieselsäure einer Korngröße unterhalb 60 Mikron und 10-25 Gew-T, vorzugsweise 15-20 Gew-T, flüssiges Natron- oder Kaliwasserglas als Kaltbinder.
• Dem Kaltbinder der Masse kann Ammoniumsilikofluorid zugemengt sein.
• Solche im Rahmen der Erfindung für die Herstellung der die Innenschale des Schornsteines bildenden.Fertigteile benutzte Massen werden mit der Anmachflüssigkeit auf die für die jeweilige Verarbeitung günstigste Konsistenz ange= setzt. Für das Formen der Massen haben sich Rüttelpressen als besonders vorteilhaft erwiesen, mit denen man eine gute Verdichtung und ein dementsprechend hohes Raumgewicht sowie eine einuandfrei Gasdichte des Materiales erzielt.
• Für extreme Beanspruchungen können die Fertigteile der Innenschale und/oder Außenschale des Schornsteines eine schraubenförmige oder gitterförmige eingebettete Bewehrung aufweisen, velche gegebenenfalls bei der Formgebung miteinge rüttelt wird.
• Uber den Rahmen der bisher geschilderten Erfindung hinaus ist auch noch eine einwandfreie Gasdichte'der Innenschale eines Schornsteines im Bereich der Stoßfugen der die Innen= schale bildenden Fertigteile außerordentlich wichtig, und zwar unabhängig davon, aus welchem Material, gebrannter keramischer Masse oder ungebrannter, keramisches Material enthaltender Masse, -diese Fertigteile bestehen.
• In dieser Hinsicht ist - unabhängig von der sonstigen Ausbildung der Innenschale des Schornsteines - erfindungsgemäß vorgesehen, daß die zur Verbindung der Fertigteile der Innenschale verwendete Mörtelmasse mittels eines flüssigen Binders kaltgebunden ist und keramisches Material, z.B.
• Schamotte, vorzugsweise unterhalb einer Korngröße von 1 mm, und einen mineralischen Feinanteil, vorzugsweise unterhalb 100 Mikron, enthält.
• Von der geringeren Korngröße der Schamotte abgesehen kann diese Mörtelmasse also im wesentlichen eine jener Zusammensetzungen aufweisen, wie sie oben an Hand der für die Herstellung der Fertigteile der Innenschale geeigneten Massen beschrieben worden sind.
• Bestehen die Fertigteile der Innenschale selbst und auch die zur Verbindung dieser Fertigteile dienende Mörtel= masse bevorzugterweise aus gleichen oder artverwandten Bestandteilen, so ist dies für die angestrebten Eigen= schaften der Innenschale besonders günstig, weil sie dann über die Stoßfugen hinweg einheitlich ist und dementsprechend als Monolith ein einheitliches Verhalten aufweist.
• Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Schornsteines besteht weiters darin, daß aus der auf einer Rüttelpresse od.dgl. verarbeiteten und geformten Masse ohne Schwierigkeit Fertigteile der Innenschale in Längen über 2 m hergestellt werden können. Bei gebrannten Rohren begnügte man sich bisher - wegen der Gefahr des Verziehens beim Brennen -mit Längen von etwa 30 cm. Diese größere Länge der als Fertigteile für die Innenschale verwendbaren Rohre erschließt in weiterer Folge die Möglichkeit, die Längen der Fertigteile jeweils ein Mehrfaches der Höhe einzelner die Außenschale verkörpernder Formsteine betragen zu lassen, so daß sich jeweils ein Fertigteil der Innenschale über mehrere ihn ummantelnde Formsteine der Außenschale erstreckt.
• Dabei können die Fertigteile der Innenschale und die Fertigteile, vorzugsweise Hohlformsteine, der Außenschale z.B. mittels Fortsätzen und/oder Ausnehmungen formschlüssig ineinandergreifen und solcherart lassen sich die ersteren innerhalb der letzteren sowohl gegen Drehung als auch gegen Axialverschiebung verriegeln. Auch hiedurch wird begreiflicher= weise zur Gasdichte der Innenschale erheblich beigetragen.
• Nachstehend wird die Erfindung an Hand zweier Aus= führungsbeispiele, welche die Herstellung von Fertigteilen der Innenschale schildern, des näheren erläutert: Beispiel 1.
• 40 Gew-% Schamotte einer Korngröße von 1-3 mm, 10 Gew-T Schamotte einer Korngröße von 0,5-1,0 mm, 30 Gew-T Schamotte= pulver einer korngröße unterhalb 0,5 mm wurden mit 20 Gew-T eines windgesichteten feuerfesten Tones und mit 140. ml Aluminiumchromphosphat pro kg dieser Masse vermengt und mit einem für die zur Formung geeignete Konsistenz entsprechenden Anteil von Wasser angerührt.
• Diese Masse wurde nach der Formung bei 105°C getrocknet und auf 8000C erhitzt, wobei sich die in der nachfolgenden Tabelle angeführten Kennwerte ergaben. In der Praxis kann die Erhitzung durch die Benutzung des Schornsteines, d.h.
• durch den Durchzug der heißen Rauchgase, erfolgen.
• Beispiel 2: 40 Gew- Schamotte einer Korngröße von 1-3 mm, 10 Gew-T Schamotte einer Korngröße von 0,5-1,0 mm, 35 Gew-T Schamotte= pulver einer Korngröße unterhalb o,5 mm wurden mit 15 Gew-T Kieselsäure einer Korngröße unterhalb 60 Mikron und mit 140 ml Natronwasserglas pro kg dieser Masse vermengt und mit dem nötigen Anteil von Wasser angerührt.
• Diese Masse wurde nach der Formung so wie beim ersten Beispiel getrocknet und erhitzt, wobei sich die in der nach= stehenden Tabelle verzeichneten Werte ergaben: Bestimmte Eigenschaften: gebr.Rohre Masse nach Bsp.1 Bsp.2 nach dem Trocknen bei 1o5°C: Raumgewicht 2,04 2,o1 1,98 g/ml Porosität 23,00 23,4 25,4 Vol-Wasseraufnahme 11,3 11,7 12,8 Gew-T Biegezugfestigkeit 165,ovo 40,5 70,5 kp/cm2 Gasdurchlässigkeit o,7 1,4 3,4 Nanoperm nach dem Brennen auf 8000: Raumgewicht 1,96 1,93 g/ml Porosität 25,4 27,5 Vol-% Wasseraufnahme 13,o 14,3 Gew-T Biegezugfestigkeit 48,o 52,o kp/cm2 Gasdurchlässigkeit - ., 1,8 8,1 Nanoperm Aus den Massen nach den Beispielen 1 und d wurden Rohre mit 310 mm Außendurchmesser, 250 mm Innendurchmesser und 400 mm Länge hergestellt. Nach der Trocknung wurden diese Rohre vergleichsweise gemeinsam mit keramischen Rohren mit 300 mm Außendurchmesser, 250 mm Innendurchmesser und 330 mm Länge auf Temperaturwechselbständigkeit getestet. Um einen thermischen Schock, wie er bei einem Kaminbrand auftritt, zu simulieren, wurden die Rohre über die Esse eines Gasofens geschoben.
• Die Flammenlänge auf dieser Esse war so groß, daß die Flamme am oberen Ende des Rohres austrat. Über der Esse wurden die Rohre jeweils eine halbe Stunde belassen und nach dieser Zeitspanne wurde einen Innentemperatur von 900 bis 10000C gemessen.
• Die keramischen Rohre bekamen schon etwa 30 s nach dem Aufsetzen oberhalb der Esse einen oder mehrere durchgehende Längsrisse, die bei einem als Innenschale eines Schornsteines benutzten Rohr zwangsläufig zum Verlust der Gasdichtheit führen würden. Die erfindungsgemäßen Rohre zeigten hingegen auch nach zwölfmaligem Thermoschock keine Risse.
• Als weiterer Vorteil erfindungsgemäßer, als Fertigteile der Innenschale von Schornsteinen benutzter Rohre ist anzusehen, daß solche Fertigteile auch mit einem gegliederten Querschnitt sehr maßgenau hergestellt werden können, so daß sie formschlüssig präzise ineinanderpassend vermörtelt werden können. Die Maß= genauigkeit solcher Fertigteile wird durch keinen Brennvorgang beeinträchtigt und bleibt auch bei der Hitzeentwicklung im Schornstein unverändert erhalten.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e :,

   01 Schornstein aus Fertigteilen, die zur Bildung einer Verbrennungsgase führenden Innenschale sowie einer der Wärmedämmung und Lastaufnahme dienenden, vorzugsweise aus Formsteinen bestehenden Außenschale fluchtend aneinander= gereiht sind, wobei die Innenschale aus einem hitzefesten und die gegebenenfalls durch eine Isolierung, z.B. Luft kammern oder Isoliermaterial, gegen die Innenschale abgeschirmte Außenschale aus einem weniger temperatur= beständigen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dK die Fertigteile der Innenschale aus einer mittels eines flüssigen Binders kaltgebundenen, keramisches Material, z.B. Schamotte, vorzugsweise einer Korngröße unterhalb 10 mm, und einen mineralischen Feinanteil, vorzugsweise einer Korngröße unterhalb 100 Mikron, enthaltenden Masse geformt sind.

   2. Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse neben 65-90 Gew-T, vorzugsweise 75-85 Gew-T, gebrochener Schamotte einer maximalen Korngröße von 5 mm, 10-35 Gew-T, vorzugsweise 15-25 Gew-t, feingemahlenen feuerfesten Bindeton einer Korngröße unterhalb 60 Mikron und 1o-22 Gew-T, vorzugsweise 15-20 Gew-T, eines flüssigen Aluminiumchromphosphatbinders einer Dichte von 1,4 g/ml als Kaltbinder enthält.

   3. Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse neben 70-90 Gew-T, vorzugsweise 8o-85 GeutT, gebrochener Schamotte einer maximalen Korngröße von 5 mm, 10-30 Gewichtsteilen, vorzugsweise 15-20 Gewichtsteilen, disperse amorphe Kieselsäure einer Korngröße unterhalb 6o Mikron und 10-25 Gewichtsteilen, vorzugsweise 15-20 Gewichtsteilen, flüssiges Natron- oder Kaliwasserglas als Kaltbinder enthält.

   4. Schornstein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Masse gefertigten Innenschalen mit einer verdünnten Lösung von Ammoniumsilikbfluorid oder Siliko= fluorwasserstofEsdure getränkt werden.

   5. Schornstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Fertigteile der Innenschale jeweils ein Mehrfaches der Höhe einzelner die Außenschale verkörpernder Formsteine beträgt, so daß sich jeweils ein Fertigteil der Innenschale über mehrere ihn ummantelnde Hohlformste&ne der Außenschale erstreckt.

   7. Schornstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile der Innenschale und die Fertigteile, vorzugsweise Hohlformsteine, der Außenschale, z.B. mittels Fortsätzen und/oder Ausnehmungen, formschlüssig ineinandergreifen.

   8. Schornstein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile der Innenschale und/oder der Außenschale mittels einer, gegebenenfalls hitzefesten, Mörtelmasse miteinander vermörtelt sind.

   9. Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen der Innenschale eines Schornsteines nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Fertigteile der Innenschale vorzugsweise in einer Rüttelpresse geformt und sodann bei Temperaturen um 1000C oder darüber getrocknet wird.

   10. Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen der Innenschale eines Schornsteines nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung bei der Formgebung der Masse miteingerüttelt wird.

   11. Mörtelmasse zur Verbindung von Fertigteilen der Innenschale eines Schornsteines, insbesondere eines Schornsteine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse keramisches Material, z.B. Schamotte, vorzugsweise einer Korngröße unterhalb 1 mm, und einen mineralischen Feinanteil, vorzugsweise einer Korngröße unerhalb 100 Mikron, enthält und mittels eines flüssigen Binders kaltgebunden ist.

   12. .Mörtelmasse nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß sie neben 65-90 Gew-T, vorzugsweise 75-85 Gev-T, gebrochener Schamotte einer maximalen Korngröße von 5 mm, 10-35 Gew-T, vorzugsweise 15-25 Gew-T, feingemahlenen feuerfesten Bindeton einer Korngröße unterhalb 60 Mikron und 10-22 Gew-T, vorzligsweise 75-20 Gear-T, eines flüssigen Aluminiumchromphosphatbinders einer Dichte von 1,4.g/ml als Kaltbinder enthält.

   13. Mörtelmasse nach Anspruch 11, dadurch gekenn= zeichnet, daß sie neben 70-9o Gew-T, vorzugsweise 80-85 Gew-T, gebrochener Schamotte einer maximalen Korngröße von 1 mm, 10-30 Gew-T, vorzugsweise 15-20 Gew-T, disperse amorphe Kieselsäure einer Korngröße unterhalb 60 Mikron und 10-25 Gew-T, vorzugsweise 15-20 Gew-T, flüssiges Natron-oder Kaliwasserglas als Kaltbinder enthält.

   14. Mörtelmasse nach Anspruch 13, dadurch gekenn= zeichnet, daß die erhärtete Mörtelmasse mit einer ver= dünnten Lösung von Ammoniumsiiikofluorid oder Siliko= fluorwasserstoffsäure getränkt ist.