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Kamin aus miteinander verbindb aren vorgefertigten
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Kaminrohren und Verfahren zu deren Herstellung
Die
Erfindung betrifft einen Kamin aus miteinander verbindbaren, vorgefertigten Kaminrohren,
die zwischen einem Innenrohr aus Metall und einem Außenrohr eine wärmedämmende Füllung
aufweisen; die Erfindung betrifft ferner eine Verfahren zur Herstellung eines Kaminrohrs
für einen derartigen Kamin.
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Bei wirtschaftlichen Feuerungsanlagen mit niedrigen Abgastemperaturen
sind erhöhte Anforderungen an die Bauweise des Schornsteins zu stellen. Der in großen
Mengen auftretende Wasserdampf und die Schwefeldioxydanteile im Abgas führen bei
mangelnder Isolierung des Schornsteins zu Korrossionsschäden.
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Bei neuartigen Schornsteinen mit Kaminrohren aus Edelstahl bilden
die aus statischen Gründen vorgesehenen Verbindungen zwischen einem Außen- und einem
Innenrohr schädliche Wärmebrücken; infolge der hohen Wärmeableitung kann dadurch
eine Kondensatbildung im Inneren des Kamins nicht zu -verlässig vermieden werden,
so daß die Gefahr der Versottung besteht. Außerdem stellen die Verbindungen zwischen
Außen- und Innenrohr unerwünschte Schallbrücken dar. Auch bei dichter Verpackung
der zwischen Außenroh; und Innenrohr eingefüllten Isolierstoffe aus mineralischen
Fasern kommt es infolge der Vibartionen des Rohrzugs der Kaminkonstruktion häufig
zu einer Pulverisierung des Isolierstoffs, der dann durch undichte Stellen im Bereich
der Verbindungsstücke zu Kaminverstopfungen führen kann.
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Bei einem bekannten Kamin aus Kaminrohren, die aus einem Außenrohr
und einem Innenrohr aus Metall aufgebaut sind, deren Zwischenraum mit einem
mineralischen
Faserstoff, nämlich Steinwolle gefüllt ist (Deutsche Patentschrift 1 534 782), sind
die Enden der Kaminrohre mit aufwendigen Metallabschlüssen versehen, und Ober Abstandhalter
gegenseitig abgestützt. Da die wärmedämmende Füllung nicht mitträgt, erfordern die
Kaminrohre eine derart aufwendigen Abschluß.
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Bei einem anderen bekannten Kaminrohr sind zwischen einem Innenrohr
aus Schamotte und einem Außenrohr aus Beton eine Wellasbestmatte als Wärmedämmung
und eine Metallfolie als Dampfsperre vorgesehen. (Deutsche Patentschrift 19 22 389).
Infolge ihres hohen Gewichts ist die Anwendung derartiger Kaminrohre beschränkt.
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Schließlich ist es bekannt, einen Metallschornstein mit einer Verkleidung
aus Kunstharz zum Wärme- und Korrossionsschutz in der Weise zu versehen, daß seine
Innen- und Außenseite mit Je einem Belag aus glasfaserverstärkte., hitzebeständige
Füllstoffe, wie Asbestfasern enthaltenden Kunststoff versehen ist.
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(Deutsche Patentschrift 1 268 812). Der Belag kann dabei eine Schaumstoffschicht
aufweisen, die der Erhöhung der Isolierelgenschaft dienen soll. Die praktische Verwirklichung
dieses Vorschlags stößt auf Schwierigkeiten wegen der hohen Warmebelastung von Kunstharzbelag
und Schaumstoffschicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stahlkamin mit hoher
Wärmestabilität, verbesserten Isoliereigenschaften und niedrigem Gewicht mit geringem
Aufwand herzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einem Kamin aus miteinander
verbindbaren, vorgefertigten Kaminrohren, die zwischen einem Innenrohr aus Stahl
und einem Außenrohr eine wärmedämmende Füllung aufweisen, dadurch gelöst, daß die
Füllung mehrere mit einander verbundene in sich stabile Schichten umfaßt, von denen
die radial äußere aus Hartschaumstoff besteht und mit dem Außenrohr über eine Haftverbindung
eine tragende Einheit bildet, wohingegen die Füllung mit dem Innenrohr unverbunden
ist.
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Eine derartige Lösung, bei welcher die.Hartschaumstoffschicht wegen
ihrer grösseren Dicke den Hauptbestandteil der Füllung bildet, zeichnet sich durch
zahlreiche Vorteile aus. Die Hartschaumstoffschicht verbessert die Wärmestabilität
der Kaminrohr und ermöglicht einen dichtenden stirnseitigen Anschluß zwischen aufeinanderfolgenden
Kaminrohren ohne Notwendigkeit einer Metallbrücke zwischen Innenrohr und Außenrohr.
Sämtliche Schichten der Füllung sind in sich stabil, d.h. neben der Hartschaumstoffschicht
kommen keine geschütteten und gestopften Schichten sondern allenfalls aus Matten
gewickelte Schichten zur Anwendung; jede durch Erschütterungen bedingte ungleichmäßige
Verteilung von Isolierwerkstoff wird dadurch vermieden. Während die Schichten der
Füllung in sich miteinander verbundedsind und insbesondere die Hartschaumstoffschicht
mit dem Außenrohr verbunden ist, ist das Innenrohr gegenüber der Füllung beweglich,
sO daß Wärmedehnungen des Innenrohrs nicht behindert werden und auch die Füllung
dadurch nicht zerstört wird. Die einzelnen Schichten der Füllung werden unter Verwendung
geeigneter Klebemittel miteinander kaschiert. Durch den Schäumvorgang ergibt
sich
eine innige homogene Verbindung zwischen Schaumstoffschicht und Außenrohr.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist innerhalb der Hartschaumstoffschicht
eine mehrschichtige Sperrschicht vorgesehen, deren äußere Schicht aus einer Glasfasermatte
besteht; diese dient nicht nur der Wärmestabilität, sondern verbessert auch die
Haftung zum Kunststoffschaum.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist innerhalb der Hartschaumstoffschicht
eine mehrschichtige Sperrschicht vorgesehen, die eine Metallfolie umfaßt. Die Metallfolie,
beispielsweise aus Aluminium dient der Wärmereflexion nach innen, d.h. sie schützt
die Hartschaumstoffschicht vor Oberhitzung und sorgt für eine Aufheizung der Abgase
über den Kondensåtionspunkt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Sperrschicht besteht
darin, daß die Metallfolie beidseitig von Fasermatten eingehüllt ist, wobei an deren
Außenseite eine Glasfasermatte und an deren Innenseite eine Isolierfasermatte aus
Keramikfasern, Mineralfasern, karbonierten Fasern od. dgl. vorgesehen sein können.
Bei dieser Ausführungsform dient die Metallfolie gleichzeitig als Sperrschicht gegen
den Durchtritt von Schaumstoff während des Auischäumens der Hartschaumstoffschicht.
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Geeignete Werkstoffes sind für das Innenrohr Edelstahl, z.B. Chrom-Nickel
Stahl V4A Qualität, für die Hartschaumstoffschicht ein Phenol- oder Polyurethanschaum,
und für das Außenrohr, beispielsweise Stahlblech,
Aluminiumblech
oder auch Kunststoff.
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Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines in der obigen Weise
aufgebauten Kaminrohres ergibt sich aus Patentanspruch 7. Dabei i,t wesentlich,
daß eine sehr stabile, den hohen Drücken beim Spritzgießen der Hartschaumstoffschicht
standhaltende Form mit einem Kern zur Aufnahrrie des Innenrohrs verwendet wird,
wobei in der Spritzgießtechnik bekannte Apparaturen zur Anwendung kommen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 den Schichtaufbau eines Kaminrohrs Fig. 2 eine Gießform
im Querschnitt und Fig. 3 die Gießfor gemäß Fig. 2 im Längsschnitt.
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Gemäß Fig. 1 ist das Kaminrohr 7 aus den mit 1 - 6 bezeichneten, koaxial
ineinander angeordneten rohrförmigen Schichten wie folgt aufgebaut: 1 Innenrohr
aus Edelstahl , bevorzugt Chrom-Nickel Stahl VON V4A Qualität, Stärke 0,6mm 2 Weißasbest-Fasermatte,
Stärke 2,0 mm 3 Aluminiumfolie, Stärke 0,1 mm 4 Glasfaservlies, Stärke 2.0 mm 5
Hartschaumstoffschicht, Starke 26 mm 6 Außenrohr aus Edelstahl.
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Durch den Schäumvorgang geht die Hartschaumstoffschicht eine feste
Verbindung sowohl mit dem Außenrohr als auch mit der Glasfasermatte 4 ein.
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Die Asbestfasermatte 2, Aluminiumfolie 3 und Glasfasermatte 4 bilden
zusammen die Sperrschicht und Sind mittels geeignetem Klebstoff miteinander verbunden.
Zur Unterstützung der Verbind-ung zwischen Hartschaumstoffschicht und Außenrohr
können im Außenrohr nach innen weisende Vorsprünge, beispielsweise an den Enden
kreisförmig umlaufende Nuten 8 (strichliert eingezeichnet) vorgesehen sein.
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Das Kaminrohr in der beschriebenen Zusammensetzung zeichnet sich aus
durch niedriges Gewicht, beste Wärme- , Kälte- und Schallisolation, damit hohem
Wirtschaftlichkeitsgrad, kurs Aufheizzeit, Versottungsfreiheit, Vermeidung von Wärmebrücken
sowie von Verstopfungsgefahr, da keine losen, geschütteten oder gestopften Isolierwerkstoffe
zur Anwendung kommen.
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Von großer Bedeutung ist der tragende Verbund zwischen Außenrohr 6;
Hartschaumstoffschicht 5 und gegebenenfalls Glasfaservlies 4, die zusammen eine
wärmestabile, tragende Einheit bilden.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Form aus Oberteil 9 und Unterteil
10 sowie einet stirnseitigen Verschlußdeckel 11. Es handelt sich um einen entsprechend
den Maßen des herzustellenden Kaminrohrs gefertigte Stahlform, deren Formteile präzise
bearbeitet sind, so daß sie sich gasdicht zusammenfügen lassen.
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Dir Form weist außerdem einen Stahl kern 12 auf, der mit einem Ende
im Boden 13 und mit dem anderen Ende im Deckel 11 abgestützt ist.
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Zur Herstellung des Kaminrohrs wird zunächst das Innenrohr 1 mit den
Schichten 2, 3 und 4 der Sperrschicht ummantelt, wobei die Sperrschicht in Sandwich-Bauweise
vorgefertigt sein kann, so daß nur ein Wickelvorgang erforderlich ist.
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Bei abgehobenem Oberteil 9 der Form wird zunächst das Innenrohr 6
mit der darauf befindlichen Sperrschicht auf den Kern 12 aufgesteckt; danach wird
das Außenrohr 6 in das Unterteil 10 der Form eingeschoben und die Form durch Anbringen
des Oberteils 9 und des Deckels 10 geschlossen. Die zusammengesetzte Form wird während
des nachfolgenden Spritzgießens unter hohem Druck in einer Presse gehalten, da bei
2 der Expansion des Schaumstoffs Drütke von etwa 2,5 bar/cm auftreten. Durch den
Anguß 14 gelangt der Schaumstoff in das Innere der Form und füllt den Hohlraum 15
zwischen Sperrschicht und Außenrohr unter Druck aus.
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Für die Erzeugung des Hartschaumes eignen sich beispielsweise Gemische
aus Polyäther-Polyolen mit Isocyanaten. Diese Gemische werden mit Treibmittel versehen,
wobei als Treibmittel beispielsweise Trichlormonofluormethan verwendet wird. Der
Reaktionsablauf des Gemisches wird mittels Katalysatoren z.B. Triäthylamin gesteuert.
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Dabei werden die genannten Komponenten des Hartschaums mittels geeigneter
sicht gezeichneter) Dosiervorrichtungen in einer Mischkammer zusammengefügt,
homogen
vermischt und in die Form nach dem bekannten Spritzgießverfahren eingebracht.
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Der flüssige Kunststoff kommt zur Reaktion und expandiert. Nach Vernetzung
bez. Verfestigung des so erzeugten Polyurethanschaums wird die Form geöffnet und
das fertige Kaminrohrelemcnt der Form entnommen.
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Während des Ausschäumens wird die Form bevorzugt in eine Schräglage
gebracht. Zwischen den Teilen der Form können zusätzlich Dichtungsmittel vorgesehen
sein.
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Die Große der Form ergibt sich entsprechend den Abmessungen des Kaminrohrs,
die für den Innendurchmesser bevorzugt zwischen 150 und 400 mm und für den Außendurchmesser
zwischen 180 und 430 mm liegen.
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Als bevorzugte Längs kommt 1 bis 2 m in Frage.