DE2840674C2 - Verfahren zur Wärmeisolierung eines Ofens - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmeisolierung eines Ofens durch Befestigen von
wärmeisolierenden hochschmelzenden Platten an den Ofen-Innenflächen, wobei jede Platte aus mehreren
Seite an Seite liegenden Streifen zusammengefügt wird, die aus hochschmelzenden miteinander verwirrten
Fasern besteht, von denen der größte Teil rechtwinklig zu den beiden Hauptflächen der Platte orientiert ist
Die häufigste Methode zur Wärmeisolierung eines Ofens besteht darin, daß man die heißeste Zone des
Ofens aus hochschmelzenden dichten Materialien geeigneter Beschaffenheit herstellt und danach die
Wand nach außen durch verschiedene Lagen aus hochschmelzenden festen oder faserförmigen Isoliermaterialien
isoliert. In gewissen Fällen kann die heißeste Zone selbst aus einem starren hochschmelzenden
Isoliermaterial bestehen.
Bei älteren öfen ist das Problem oft schwierig, da eine
zusätzliche Außenisolierung immer eine Herabsetzung des Temperaturgradienten im alten Mauerwerk mit sich
bringt und dadurch eine Erhitzung dieses Mauerwerkes, die oft nicht mit der Qualität der hochschmelzenden
schon vorhandenen Mauersteine verträglich ist.
Eine Lösung des Problems besteht darin, daß man die heiße Innenfläche solcher Ofen mit einem starren
isolierenden hochschmelzenden Material isoliert Es wurden bereits zahlreiche Vorschläge dieser Art
gemacht, die jedoch einige Probleme mit sich bringen. Das hochschmelzende starre isolierende Material
nämlich kann kaum mit einer Dicke von weniger als mm aufgemauert werden, wenn man ein stabiles
Mauerwerk wünscht. Dies würde manchmal das Volumen des Ofens stark vermindern, was diese
Technik oft unanwendbar macht
Eine andere Lösung besteht darin, daß man an den Innenwänden direkt flexible Bahnen von mehreren
Metern Länge anbringt, die aus hochschmelzenden Fasern bestehen. Da ein direktes Ankleben solcher
Bahnen ziemlich schwierig ist, befestigt man die Faserbahnen mechanisch am Mauerwerk, je nach der
Temperatur des Ofens können die hierfür verwendeten Befestigungsmittel aus metallischen oder aus keramisehen
Werkstoffen bestehen. Es wurden schon zahlreiche Ausführungen dieser Art verwirklicht Sie haben
den Nachteil, daß sie eine große Vorbereitungsarbeit im Ofen selbst erfordern, was die Gefahr mit sich bringt
daß die schon vorhandene Struktur durch Erschütterungen beschädigt wird.
Bekannt ist auch ein Verfahren der eingangs genannten Art (DE-AS 22 31 658), bei dem die Platten
einen blockförmigen Ken?, aufweisen. Die Streifen aus
Fasern werden durch Zuganker, ζ. B. Drähte, zusammengehalten, die sich rechtwinklig zu den Streifen
erstrecken und diese durchgreifen. Die Gesamtheit der durch die Zuganker zusammengehaltenen Streifen wird
durch haarnadelförmige Elemente mit dem blockförmigen Kern verbunden. Diese Elemente umgreifen die
Zuganker, so daß nur eine punktuelle Befestigung vorhanden ist Zur Verbindung der Platten mit einer
Ofenwand werden Metallbolzen verwendet, die an dem blockförmigen Kern angreifen und an die Ofenwand
angeschweißt sind. Eine solche Art der Isolierung ist nur für die Neuauskleidung und kann nur dort angewendet
werden, wo eine aus Metall bestehende Ofenwand vorhanden ist die das Anschweißen der Bolzen
gestattet
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen,
das es auch gestattet, die Isolierung auf Mauerwerk bequem zu befestigen, wobei jeder Streifen aus
Fasermaterial unmittelbar mit dem Ofen verbunden werden soll.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Streifen ausschließlich mittels mehreren
Bändern, Fäden oder Leinen auf der Basis eines synthetischen organischen Stoffes zusammengefügt
werden, die rechtwinklig zu den Streifen verlegt und an die beiden Hauptflächen der Platte angeheftet werden
und daß eine der Hauptflächen jeder zu befestigenden Platte mit einem hochschmelzenden Zement überzogen
wird und die so beschichtete Platte an die Innenfläche des Ofens angelegt wird.
Der Ausdruck »ausschließlich« bedeutet, daß die Bänder, Fäden oder Leinen die einzigen Mittel zum
Zusammenhalten der Streifen bilden unter Ausschluß jeglicher anderer Verbindungsmittel.
Die Bänder, Fäden oder Leinen können aus sehr verschiedenen Materialien bestehen. Vorteilhafterweise
werden die Bänder, Fäden oder Leinen durch Aufbringen eines thermoplastischen Bindemittels im
geschmolzenen Zustand (Bindemittel, die man mit dem Ausdruck »hot-melt« bezeichnet) in Form von untereinander
parallelen und rechtwinklig zu den Streifen verlaufenden Linien hergestellt, die nach Abkühlung
Bänder aus thermoplastischem Material bilden, die nun an den zusammengefügten Streifen anhaften. Anstelle
eines hot-melt-Bindemittels könnte man natürlich auch
jede andere als Bindemittel geeignete Verbindung verwenden, die sich katalytisch-chemisch oder thermisch
verfestigt, wie z. B. Bindemittel auf der Basis von natürlichem oder künstlichem Latex, auf der Basis von
Vinylacetat oder Harze des Phenol-Formol-Typs. Das aufgetragene anhaftende Material soll vorzugsweise
eine gewisse Biegsamkeit oder Verformbarkeit haben, d. h. es soll nicht zu starr oder spröde sein, um die Platte
ohne Schwierigkeiten mittels des hochschmelzenden -■>
Zementes an der zu isolierenden Fläche befestigen zu können. Die Befestigung der Platten durch einen
Zement gibt jedem einzelnen Streifen eiuen unmittelbaren
Halt an der Ofen-Innenwand.
Beispielsweise können die Bänder, Fäden oder Leinen u>
1 bis 5 mm breit und in Abständen von 10 bis 100 mm
angeordnet c ein.
Die erfindungsgemäß verwendete Platte wird dadurch hergestellt, daß man von einer Bahn aus
hochschmelzenden, miteinander verwirrten Fasern r> Streifen abschneidet, die z. B. einen Querschnitt mit den
Abmessungen von 10 χ 100 mm bis 5 χ 50 mm aufweisen und irgendeine gewünschte Länge haben, daß man
diese Streifen Seite an Seite derart anordnet, daß die meisten Fasern rechtwinklig zu den beiden Hauptflächen
der so gebildeten Platte orientiert sitid und daß man schließlich Bänder, Fäden oder Leinen aus
haftendem Matertal an den beiden Hauptflächen der Platte anbringt
Als hochschmelzende Fasern kann man alle Fasern verwenden, die üblicherweise zur Herstellung von
wärmeisolierenden hochschmelzenden Bahnen oder Filzen benutzt werden. Man kann z. B. Fasern
verwenden, die man ausgehend von einer Mischung aus Aluminiumoxyd und Siliziumoxyd oder aus reinem
Kaolinit erhält, die man im elektrischen Ofen schmilzt,
wonach die flüssige Mischung vor einem Luftstrahl oder Dampfstrahl vorbeigeleitet wird unter Bildung von
kleinen Tröpfchen, die sich zu feinen Fasern ausziehen. Solche Fasern sind z. B. unter den Handelsnamen y>
»Kerlane«, »Fiberfrax«, »Kaowool« und »Cerafelt«
bekannt
Als verwendbare hochschmelzende Zemente seien insbesondere die wohlbekannten Zemente auf der Basis
von Siliziumoxyd, Aluminiumoxyd und/oder von Ton, bei denen der Zusammenhalt rein keramisch oder mit
Hilfe eines mineralischen Bindemittels erreicht wird, wie z. B. einem Natronwasserglas oder einem Kaliwasserglas
(eventuell ergänzt durch Sodafluosilicat als Beschleuniger), ein Aluminiumoxydphosphat, ein Aluminiumoxydchlorid
usw., genannt, die den Schmelzpunkt des Zementes nicht unter die Anwendungsgrenze der
wärmeisolierenden Platte absenken.
Beim Betrieb des Ofens mit hoher Temperatur wird das Material, aus dem die Bänder, Fäden oder Leinen
bestehen, verdampft, wonach die Streifen aus hochschmelzenden Zement zusammengehalten werden.
In der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung wird die Erfindung
weiterhin erläutert.
Die Einzelheiten, die aus der Zeichnung und dem Text hervorgehen, bilden Teile der vorliegenden Erfindung.
Die einzige Figur der Zeichnung ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß verwendeten
Platte.
In der Zeichnung ist eine quadratische Platte 1 dargestellt, die aus zwölf Streifen 2 zusammengesetzt
ist, die aus hochschmelzenden, miteinander verwirrten Fasern 3 bestehen, von denen der größte Teil
rechtwinklig zu den Hauptflächen der Platte orientiert ist. Diese Streifen werden, wie dargestellt, durch
mehrere Bänder 4 zusammengehalten, die aus einem im schmelzflüssigen Zustand aufgebrachten Bindemittel
(»hot-melt-Bindemittel«) bestehen; dieses Bindemittel
wurde auf die Hauptflächen der Platte rechtwinklig zur Längsrichtung der Streifen aufgetragen.
Die nachfolgenden, nicht einschränkende . Beispiele
dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Man stellt eine quadratische Platte mit den Abmessungen 300 χ 300 χ 38 mm, so wie sie in der Zeichnung
dargestellt ist ausgehend von zwölf Streifen mit den Abmessungen 300 χ 38 χ 25 mm her, die von einer
Bahn aus hochschmelzenden Fasern abgeschnitten sind, wie sie im Handel unter dem Namen »Kerlane 60«
erbältlich ist und die ein spezifisches Gewicht von 160 kg/m3 hat Die Fasern des Produktes »Kerlane 60«
werden aus hochschmelzenden Fasern mit 39,5% Siliziumoxyd und 60% Aluminiumoxyd gebildet Die
Streifen werden Seite an Seite derart angeordnet, daß die meisten Fasern rechtwinklig zu den Hauptflächen
der Platte orientiert sind. Die Verbindung der Streifen
untereinander wird durch Auftragen von acht Bändern auf jede Haupttläche der Platte in etwa gleichen
Abständen voneinander bewirkt, wobei zum Auftragen ein Nordson-Auftragungsapparat verwendet wird. Die
Bänder werden aus einem hot-melt-Bindemittel hergestellt,
das im Handel unter dem Namen »Dispoflex 209« durch die Firma Bericol National angeboten wird. PrG
Meter Länge der Bänder werden 2 Gramm Bindemittel aufgetragen.
Die so gewonnene Platte wurde auf der Innenwand eines Ofens mit Hilfe eines Zementes befestigt, der im
Handel unter dem Namen »Fixwool Mod« erhältlich ist und dessen Zusammensetzung wie folgt ist: 51—53%
AI2O3, 20—22% SiO2 und 4—5% Na2O (die von dem
Bindemittel Natronwasserglas herrühren) und Wasser als Ergänzung zu 100%. Dieser Zement hat nach dem
Brennen bei 1200° C eine Dichte von 1,7 und eine lineare
Schrumpfung von 0,5 bis 1% nach vier Stunden bei 12000C. Man verwendet 4 bis 5 kg Zement pro
Quadratmeter, nämlich die Hälfte für den Auftrag auf die Ofenwand und die Hälfte für die Beschichtung der
Platte. Nach einem Versuch von vier Stunden Betriebsdauer bei 140O0C stellt man eine lineare
Schrumpfung von lediglich 3% in Längsrichtung der Streifen und von 4% in Richtung der Streifendicke fest,
was zufriedenstellende Werte sind und das gute Verhalten der erfindungsgemäßen Platte im Betrieb
zeigt.
Man folgt der allgemeinen Methode des Beispieles 1 jedoch mit folgenden Unterschieden:
a) Man verwendet anstelle des hot-melt-Bindemittels
einen Vinylkleber, der im Handel unter dem Namen »Glutafix NA« erhältlich ist, wobei dieser Kleber in
einer Menge von 3 Gramm pro Meter Länge aufgetragen wird;
b) man trägt auf jede Hauptfläche der Platte nur sechs Bänder im gleichen Abstand auf anstelle von acht
Bändern;
c) die Platte hat Abmessungen von 300 χ 300 χ 50 mm und besteht aus Streifen, die
aus einer Bahn aus Kerlane 45-Fasern mit einem spezifischen Gewicht von 128 kg/m3 gewonnen
werden.
Zur Befestigung der Platte wird der gleiche Zement »Fixwool Mod« verwendet, und zwar in den gleichen
Mengen.
Nach einem Versuch von vier Stunden Betriebsdauer bei 12000C stellt man eine lineare Schrumpfung von
0,5—1% fest. Nach vier Stunden bei 13000C stellt man
eine lineare Schrumpfung von 2—3% fest.
Diese Ergebnisse sind befriedigend und zeigen das gute Verhalten der erfindungsgemäßen Platte im
Betrieb.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Wärmeisolierung eines Ofens durch Befestigen von wärmeisolierenden hochschmelzenden
Platten an den Ofen-Innenflächen, wobei jede Platte aus mehreren Seite an Seite
liegenden Streifen zusammengefügt wird, die aus hochschmelzenden miteinander verwirrten Fasern
besteht, von denen der größte Teil rechtwinklig zu den beiden Hauptflächen der Platte orientiert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen ausschließlich mittels mehreren Bändern, Fäden
oder Leinen auf der Basis eines synthetischen organischen Stoffes zusammengefügt werden, die
rechtwinklig zu den Streifen verlegt und an die beiden Hauptflächen der Platte angeheftet werden
und daß eine der Hauptflächen jeder zu befestigenden Platte mit einem hochschmelzenden Zement
überzogen wird und die so beschichtete Platte an die Innenfläche des Ofens angelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenfläche des Ofens, an die die mit dem hochschmelzenden Zement überzogene
Platte angelegt wird, vor dem Anlegen der Platte ebenfalls mit dem genannten hochschmelzenden
Zement beschichtet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochschmelzender Zement auf der Basis von Siliziumoxyd,
Aluminiumoxyd und/oder Ton aufgetragen wird.
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