DE29819178U1

DE29819178U1 - Keramisches Rohr für Abgasleitungen und Schornsteine

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Publication number: DE29819178U1
Application number: DE29819178U
Authority: DE
Original assignee: Steinzeugwerk Ponholz & C GmbH
Current assignee: Steinzeugwerk Ponholz & C GmbH
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2008-10-29

Description

portd Patentanwälte

Dipl. Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phi/, nat. Rudolf Bauer-1990 Dipl. Ing. Helmut Hubbuch-1991 European Patent Attorneys

ST05E002DEU/Be98s075/TW/Be/12.10.1998

Steinzeugwerk Ponholz GmbH & Co. KG., D-93142 Maxhütte-Haidhof

Keramisches Rohr für Abgasleitungen und Schornsteine Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein keramisches Rohr für Abgasleitungen und Schornsteine.

Kamine für Feuerungen sind meistens mit quadratischem Querschnitt gemauert und nehmen Innenrohre mit kreisförmigem Querschnitt auf, welche an einem Ende eine Muffe haben, so daß die Rohre ineinandergesteckt werden können, wozu die Rohre mit ihrer Muffe nach oben weisend angeordnet werden. Innenrohre mit kreisförmigem Querschnitt nutzen den zur Verfügung stehenden Querschnitt des gemauerten Kamins nicht optimal aus. Um zu einer besseren Ausnutzung des quadratischen Querschnittes von Kaminen zu kommen, besteht seit geraumer Zeit ein Bedarf an keramischen Innenrohren mit quadratischem Querschnitt. Solche quadratischen Rohre sind aus der DE-34 19 804 A1 und der DE 35 17 996 A1 bekannt. Die bekannten keramischen Rohre mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt haben jedoch keine Muffe; sie werden im Kamin einfach aufeinandergetürmt. Nachteilig dabei ist, daß der Spalt zwischen aufeinanderfolgenden Rohren schwierig abzudichten ist. Bei Feuerungen, welche mit hohen Abgastemperaturen arbeiten und die Abgase durch thermischen Auftrieb ableiten, mag

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das hinnehmbar sein, weil in diesem Fall allenfalls geringe Mengen unverbrannten Brennstoffes im Kamin kondensieren. Bei den im Vormarsch befindlichen Niedertemperaturfeuerungen ist das jedoch anders: Dort fällt in erheblichem Ausmaß Kondensat im Rauchgas an, so daß die Gefahr besteht, daß das Kondensat an den Stoßstellen der keramischen Rohre austritt und der Kamin allmählich versottet. Bei keramischen Kamininnenrohren ohne Muffe ist eine Abdichtung der Stoßstellen zwar möglich, aber schwierig, weil eine Dichtung mit hoher Temperaturbeständigkeit benötigt wird und für die Abdichtung nur der kurze Spalt an der Stoßstelle zwischen zwei Rohren zur Verfügung steht.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist es aus der DE 44 34 818 A1 bekannt, keramische Rohre mit kreisförmigem, rechteckigem oder quadratischem Querschnitt mit Hilfe einer als separates Bauteil ausgebildeten Rohrmuffe zu verbinden, in welche die beiden miteinander zu verbindenden Rohre von beiden Enden her bis zu einer in der Mitte der Rohrmuffe vorgesehenen Innenschulter eingeführt werden.

Nach der Offenbarung der DE 44 34 818 A1 haben die bekannten keramischen Rohre mit kreisförmigem Querschnitt und einstückig angeformter Muffe den Nachteil, daß das in die Muffe eines ersten Rohres eingesteckte zweite Rohr während und nach dem Einsteckvorgang große mechanische Spannungen auf den Übergangsbereich zwischen dem Muffenende des ersten Rohres und der daran angeformten Muffe ausübt. Diese Spannungen sind im wesentlichen radial nach außen gerichtet und können den Übergangsbereich zwischen dem ersten Rohr und seiner Rohrmuffe sprengen. Das Auseinanderbrechen der Muffe sei um so wahrscheinlicher, als die Rohre isostatisch aus relativ trockenem Tonwerkstoff (Schamotte) hergestellt sind und die Dichte sowie die Festigkeit der Rauchrohre deshalb von vornherein stark begrenzt seien. Die geringe Festigkeit der Rohrmuffe habe einen großen Ausschußanteil der Rauchrohre bereits während der Montage zur Folge. Dadurch sei die Montage der Rauchrohr-Säule sehr zeitraubend und kostenintensiv. Aufgrund der großen Radialspannungen komme es zur raschen Materialermüdung und zum Bruch der Rohrmuffe. Dies führe zu unerwünschten Wärmebrücken zwischen der Rauchrohrsäule und dem Außenraum.

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Außerdem sei die mechanische Stabilität der Säule gefährdet. Das muß umsomehr gelten, wenn die Rohre anstelle eines kreisförmigen Querschnittes einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben, weil dann in den Ecken Spannungsspitzen auftreten. Das soll nach der Lehre der DE 44 34 818 A1 durch eine als separates Bauteil ausgebildete Rohrmuffe vermieden werden.

Nachteilig dabei ist es, daß eine solche gesonderte Rohrmuffe dazu führt, daß an der Stoßstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren nicht nur ein, sondern zwei Dichtspalte bestehen, von denen einer sogar von oben nach unten verläuft. Chemisch aggressive Rauchgase greifen die Dichtung an, so daß deren Wirkung allmählich nachläßt und saures Kondensat, welches z.B. schwefelige Säure und/oder Schwefelsäure enthält, vor allem durch den unteren der beiden Dichtspalte austreten und an der Außenseite der keramischen Rohre im Kamin nach unten laufen kann. Außerdem verteuert die gesonderte Herstellung der Rohrmuffe die Herstellung eines Kamins. Keramische Kamininnenrohre der Art, wie sie in der DE 44 3 818 A1 offenbart sind, haben sich deshalb am Markt bisher nicht durchsetzen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie Kamine für Niedertemperaturfeuerungen wirtschaftlicher und ohne die Gefahr eines Versottens hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst mit Hilfe von keramischen Innenrohren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich keramische Rohre, insbesondere aus Schamotte, welchen einstückig eine Muffe angeformt ist, mit einer Festigkeit herstellen lassen, die den Anforderungen, die der Bau von Kaminen an solche Rohre stellt, gerecht wird. Das war angesichts der Vorgeschichte nicht zu erwarten. Die Rohre lassen sich in entsprechender Weise wie Muffenrohre mit

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kreisförmigem Querschnitt in einem Stück durch Strangpressen herstellen, was später noch einmal erläutert werden wird. Das Vorsehen von gerundeten Längskanten an der Innenseite und an der Außenseite des Rohres und seiner Muffe reicht aus, um Druckspitzen, welche zu einer Beschädigung der Muffe oder eines von der Muffe aufgenommenen Rohrendes führen könnten, zu vermeiden. Dabei kommt man mit Rundungsradien aus, die weniger als halb so groß sind wie der Radius eines im Querschnitt kreisförmigen Muffenrohres mit einer Nennweite, welche mit der Nennweite eines im Querschnitt quadratischen Rohres übereinstimmt. Vorzugsweise beträgt der Radius der Rundung der Längskanten eines im Querschnitt quadratischen Rohres nur 20 % bis 22,5 % seiner Nennweite. Das erlaubt eine gute Ausnutzung des Querschnittes eines quadratisch gemauerten Kamins bei gleichzeitig guter Stabilität und Festigkeit der keramischen Muffenrohre. Vorzugsweise beträgt der Radius der Außenkanten des Rohres (nicht der Muffe) mindestens 25 mm, aber nicht mehr als 40 mm, wobei die untere Grenze für die kleinsten in der Praxis vorkommenden Nennweiten von 80 mm gilt und bei größeren Nennweiten ohne Verminderung des relativen Raumausnutzungsgrades größere Radien in Anwendung kommen können.

Damit die Muffe dasjenige Ende eines Rohres, welches keine Muffe hat, aufnehmen kann, muß sie eine etwas größere lichte Weite haben und sollte an ihren Längskanten auch einen größeren Rundungsradius aufweisen als ihn die Außenkanten des Rohres haben, welches es aufnehmen soll. Zweckmäßigerweise ist die lichte Weite der Muffe um 4 bis 6 mm, vorzugsweise 5 mm größer als das Außenmaß des Rohres, dessen Ende es aufzunehmen hat, und der Radius der inneren Längskanten der Muffe ist vorzugsweise um 3 mm größer als der Radius der äußeren Längskanten des Rohres, welches die Muffe aufzunehmen hat. Der Radius der Innenkanten des Rohres beträgt vorzugsweise nicht weniger als 20 mm, der Radius der Außenkanten der Muffe beträgt vorzugsweise nicht weniger als 30 mm.

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Nachfolgend bezeichnet R1 den Radius der innenliegenden Längskanten des Rohres, R2 den Radius der außenliegenden Längskanten des Rohres, R3 den Radius der innenliegenden Längskanten der Muffe und R4 den Radius der außenliegenden Längskanten der Muffe. Folgende Maße haben sich bei quadratisehen Schamotterohren als besonders geeignet erwiesen:

Bei einer Nennweite von 80 mm: R1 = 18 mm R2 = 28 mm R3 = 31 mm R4 = 41 mm.

Bei einer Nennweite von 100 mm: R1 = 21 mm R2 = 31 mm R3 = 34 mm R4 = 44 mm.

Bei einer Nennweite von 120 mm: R1 = 24 mm R2 = 34 mm R3 = 37 mm R4 = 47 mm.

Bei einer Nennweite von 140 mm: R1 = 28 mm R2 = 38 mm R3 = 41 mm R4 = 51 mm.

Bei einer Nennweite von 160 mm: R1 = 32 mm R2 = 42 mm R3 = 45 mm R4 = 55 mm.

Bei einer Nennweite von 18 mm: R1 = 36 mm R2 = 46 mm R3 = 49 mm R4 = 59mm.

Bei einer Nennweite von 200 mm: R1 = 40 mm R2 = 50 mm R3 = 53 mm R4 = 63mm.

In allen diesen Fällen beträgt die Wandstärke des Rohrs zweckmäßigerweise mm. Auch im Übergangsbereich von der Muffe auf das Rohr sollte die Wandstärke nicht geringer sein als 10 mm, sondern vorzugsweise mehr als 10 mm betragen, um der Muffe in diesem Bereich eine hinreichende Stabilität zu verleihen. Der Übergang von der Muffe auf das Rohr verläuft auf der Außenseite vorzugsweise konisch, insbesondere unter einem Öffnungswinkel von 45 °. Unter dem Öffnungswinkel wird hier wie üblich der halbe Öffnungswinkel verstanden, welcher zwischen der Kegelachse (welche mit der Längsachse des Rohrs zusammenfällt) und dem Kegelmantel gemessen wird. Auf der Innenseite der Muffe sieht man zweckrnäßigerweise einen stufenförmigen Übergang zwischen Muffe und Rohr vor, um eine rechtwinklig zur Rohrachse verlaufende Bundfläche zu schaffen, ap welcher das einzuschiebende Rohr flächig anschlagen kann.

Die Muffe muß nicht länger sein, als aus Gründen der Abdichtung und Stabilisierung des aufzutürmenden Rohrstranges erforderlich ist. Eine Länge von 40 mm, zwischen der Bundfläche und dem äußeren Ende der Muffe gemessen, hat sich als geeignet erwiesen.

Erfindungsgemäße Rohre eignet sich sowohl für Niedertemperaturfeuerungen als auch für Hochtemperaturfeuerungen. Sie eignen sich für die Ableitung der Abgase durch thermischen Auftrieb (dann besteht in den Rohren ein Unterdruck) oder durch Überdruck. Bei Ableitung der Abgase durch thermischen Auftrieb können die ineinandergesteckten Rohre mit nach oben weisender Muffe ohne Dichtung eingesetzt werden. Bei Ableitung der Abgase unter Überdruck (er beträgt typisch 200 P) kann in die Muffe eine Dichtung z.B. ein Dichtring oder Dichtungsmasse eingesetzt werden. Für Niedertemperaturfeuerungen eignet sich zur Abdichtung besonders ein einkomponentiges Silikonharz mit einer Temperaturbeständigkeit bis üblicherweise 200 ° C. Bei höheren Temperaturen können dem Feuerungsfachmann bekannte feuerfeste Fugenkitte eingesetzt werden.

Der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die beigefügten Zeichnungen.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Muffenrohr in einem Längsschnitt,

Figur 2 zeigt die Ansicht X auf dieses Rohr,

Figur 3 zeigt die Ansicht Y auf dieses Rohr,

Figur 4 zeigt zwei solche Rohre in zusammengestecktem Zustand,

Figur 5 zeigt das Detail Z aus Figur 4 und

Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch das Mundstück einer Strangpresse zur Herstellung erfindungsgemäßer Muffenrohre.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein aus Schamotte hergestelltes Rohr 1, welches an seinem einen Ende eine Muffe 2 hat, welche ihm einstückig angeformt ist. Sowohl die Muffe als auch das übrige Rohr haben einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und viertelkreisförmig gerundete Längskanten, deren Rundungs-Radien R1, R2, R3 und R4 in den Figuren 2 und 3 bezeichnet sind. Bevorzugte Abmessungen für ein solches Rohr mit unterschiedlichen Nennweiten (NW) sind in der nachstehenden Maßtabelle angegeben.

NW

a

b

b1

s1

R1

R2

m

C

d

s2

R3

R4

80

80+2

100+2

1000+15

10+0,5

18

28

40+3

105+2

125+2

10+1

31

41

100

100+2

120+2

1000+15

10+0,5

21

31

40+3

125+2

145+2

10+1

34

44

120

120+2

140+2

1000+15

10+0,5

24

34

40+3

145+2

165+2

10+1

37

47

140

140+2

160+2

1000+15

10+0,5

28

38

40+3

165+2

185+2

10+1

41

51

160

160+2

180+2

1000+15

10+0,5

32

42

40+3

185+2

205+2

10+1

45

55

180

180+2

200+2

1000+15

10+0,5

36

46

40+3

200+2

225+2

10+1

49

59

200

200+2

220+2

1000+15

10+0,5

40

SO

40+3

220+2

245+2

10+1

53

63

Alle Maßangaben in mm

Geeignete Längen liegen im Bereich h1 = 500 mm bis h1 = 1500 mm.

Die Figuren 4 und 5 zeigen im Detail die Muffenverbindung zweier solcher Rohre, wobei ein erstes Rohr 1 mit seinem unteren Ende in die Muffe 2 eines darunter befindlichen Rohres gesteckt ist. Dabei ist zwischen der Außenseite des Rohres 1 und der Innenseite der Muffe 2 ein Spalt 3 von 2 bis 3 mm Breite gegeben, der wenigstens teilweise mit einer Dichtmasse 4 ausgefüllt wird, vorzugsweise mit einem wärmebeständigen Silikonharz. Die Dichtmasse 4 füllt den radialen Spalt zwischen dem Ende des oberen Rohres 1 und einer innenliegenden, im rechten Winkel zur Längsachse 6 des Rohres verlaufenden Bundfläche 5 vollständig aus und den axialen Spalt 3 teilweise aus, z.B. auf einer Länge von etwa 10 mm.

Die Figuren 4 und 5 zeigen, daß die Wandstärke s2 der Muffe 2 mit der Wandstärke si des Rohres 1 übereinstimmt, wobei im Übergangsbereich zwischen der

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Muffe 2 und dem Rohr 1, welche sich zwischen der Bundfläche 5 auf der Innenseite und einer Konusfläche 7 auf der Außenseite erstreckt, abschnittsweise auch größer, aber nicht kleiner ist als die Wandstärke si des Rohres. Die Konusfläche 7 verläuft unter einem Winkel von 45 ° zur Längsachse 6 des Rohres.

Figur 6 zeigt einen als Halbschnitt ausgeführten Längsschnitt durch das Mundstück 8 einer Strangpresse, auf welcher erfindungsgemäße Rohre in einem Stück erzeugt werden können. Das Mundstück 8 hat im vorderen Bereich 9 eine mit der Außenkontur der Muffe 2 übereinstimmende Innenkontur und in einem daran anschließenden hinteren Abschnitt 10 eine der Außenkontur des schlanken Abschnittes des Rohres 1 entsprechende Innenkontur. Zwischen den beiden Abschnitten 9 und 10 ist als Übergangsbereich 11 eine Konusfläche vorgesehen, welche der Konusfläche 7 am Übergang vom Rohr 1 zur Muffe 2 entspricht. In der Mitte des Mundstückes 8 ist ein Formkern 12 an einem rückwärtigen Kernhalter 13 angebracht. Die Außenkontur des Kerns 12 stimmt mit der Innenkontur des Rohres 1 überein. An das vordere Ende des Formkerns 12 ist eine Platte 14 anlegbar, welche sich am Ende eines Stempels 15 befindet und eine Außenkontur 16 hat, welche mit der Innenkontur der Muffe 2 übereinstimmt und ferner eine Schulter 17 hat, welche der Bundfläche 5 entspricht.

Die Strangpresse arbeitet so, daß das Rohr senkrecht nach unten aus dem Mundstück ausgepreßt wird. Dabei liegt die Platte 14 zunächst am vorderen Ende des Kerns 12 an, wie in Figur 6 dargestellt. Die plastische keramische Masse 18 wird zwischen der Außenwand des Mundstücks 8 auf der einen Seite und dem Kern 12 und der Platte 14 auf der anderen Seite hindurchgepreßt und erzeugt zunächst einen Hohlstrang, dessen Querschnittgestalt die der Muffe ist. Hat dieser Hohlstrang die für die Muffe 2 gewünschte Länge m erreicht, wird die Platte 14 mittels des Stempels 15 mit der Geschwindigkeit des austretenden Hohlstranges nach unten bewegt, so daß nunmehr der entstehende Hohlstrang durch den Spalt zwischen dem Bereich 10 des Mundstücks 8 und dem Formkern 12 bestimmt wird. Hat das auf diese Weise gepreßte Rohr die gewünschte Länge h1 erreicht,

wird der Strang durch ein nicht dargestelltes Messer abgetrennt und der so gebildete, noch feuchte Vorformling des Rohres getrocknet und später gebrannt. Statt senkrecht kann der Hohlstrang auch waagerecht gepreßt werden.

Claims

-11 -Ansprüche:

1. Keramisches Rohr für Abgasleitungen, welches einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und an einem seiner beiden Enden eine ihm einstückig angeordnete Muffe (2) hat, welche im Querschnitt ebenfalls im wesentlichen rechteckig ist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte im wesentlichen quadratisch sind.

3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine längs verlaufenden Kanten innen und außen gerundet sind.

4. Rohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten des Rohrs (1) mit einem Radius R2 von mindestens 25 mm gerundet sind.

5. Rohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Muffe (2) mit einem Radius R3 gerundet sind, welcher um 3 mm größer ist als der Radius R2 der Außenkanten des Rohres (1).

6. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Innenkanten mit einem Radius R1 von mindestens R1 = 20 mm gerundet sind.

7. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten seiner Muffe (2) mit einem Radius R4 von mindestens R4 = 30 mm gerundet sind.

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8. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7, bei einer Nennweite von 80 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1 = 18 mm R2 = 28 mm R3 = 31 mm R4 = 41 mm.

9. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7, bei einer Nennweite von 100 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1 = 21 mm R2 = 31 mm R3 = 34 mm R4 = 44 mm.

10. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7 bei einer Nennweite von 120 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1=24mm R2 = 34 mm R3 = 37 mm R4 = 47 mm.

11. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7 bei einer Nennweite von 140 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1 = 28 mm R2 = 38 mm R3 = 41 mm R4 = 51 mm.

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12. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7 bei einer Nennweite von 160 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1 = 32 mm R2 = 42 mm R3 = 45 mm R4 = 55 mm.

13. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7 bei einer Nennweite von 180 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1 = 36 mm R2 = 46 mm R3 = 49 mm R4 = 59 mm.

14. Rohr nach den Ansprüchen 2 bis 7 bei einer Nennweite von 200 mm gekennzeichnet durch die Rundungsradien R1 =40 mm R2 = 50 mm R3 = 53 mm R4 = 63 mm.

15. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Muffe (2) das Außenmaß des Rohrs um 4 bis 6 mm, vorzugsweise um 5 mm übersteigt.

16. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (si, s2) des Rohres (1) und der Muffe (2) 1 cm beträgt

und im Übergangsbereich von der Muffe (2) zum Rohr (1) teilweise mehr als 1 cm, aber nicht weniger als 1 cm beträgt.

17. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Rohr (1) auf die Muffe (2) an der Außenseite konisch ist, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von 45°.

18. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Rohr (1) zur Muffe (2) auf der Innenseite stufenförmig erfolgt, und der Ausbildung einer rechtwinklig zur Längsachse (6) des Rohrs (1) sich erstreckenden Bundfläche (7).

19. Rohr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Muffe (2), innen gemessen, 4 cm beträgt.