DE3411924A1 - Aus kachelelementen aufgebaute vibrationsfeste waermedaemmende auskleidung sowie kachelelement hierfuer - Google Patents

Aus kachelelementen aufgebaute vibrationsfeste waermedaemmende auskleidung sowie kachelelement hierfuer

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DE3411924A1 DE19843411924 DE3411924A DE3411924A1 DE 3411924 A1 DE3411924 A1 DE 3411924A1 DE 19843411924 DE19843411924 DE 19843411924 DE 3411924 A DE3411924 A DE 3411924A DE 3411924 A1 DE3411924 A1 DE 3411924A1
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23J13/00Fittings for chimneys or flues 
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Description

  • Aus Kachelelementen aufgebaute vibrationsfeste wärme-
  • dämmende Auskleidung sowie Kachelelement hierfür Die Erfindung betrifft eine aus Kachelelementen aufgebaute vibrationsfeste wärmedämmende Auskleidung für Wände insbesondere von Heißgaskanälen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Kachelement hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Heißgaskanäle wie Abgasleitungen, aber auch andere, von heißen gasförmigen Medien durchströmte Bauteile wie etwa Turbinenträgergehäuse benötigen häufig eine Wärmedämmung. Diese wird in der einfachsten Form durch eine Ummantelung aus Matten aus faserförmigem, anorganischem Wärmedämmaterial bewerkstelligt, welches ausreichend temperaturbeständig ist.
  • Um die tragende Wand des Heißgaskanals oder dgl. selbst bereits zu schützen, ist es bereits bekannt, Dämmaterial an einer Seite der tragenden Wand anzubringen. Ist diese Anbringung jedoch so getroffen, daß das Dämmaterial unmittelbar den heißen Gasen ausgesetzt ist, besteht einerseits die Gefahr, daß der Zutritt der häufig Verunreinigungen mitführenden Gase zum Dämmaterial dessen Dämmwirkung herabsetzt, und andererseits zu befürchten steht, daß umgekehrt das Dämmaterial allmählich ausgeblasen oder ausgewaschen wird und seinerseits den Gasstrom in unerwünschter Weise mit Fremdkörpern belastet. Um das an der jeweiligen Seite der tragenden Wand angeordnete faserige Wärmedämmaterial vom Gasstrom zu trennen, ist es für eine Gasleitung aus der DE-OS 26 30 247 bereits bekannt, die Innenseite der mattenförmigen Auskleidung an der Innenseite eines Abgaskanals mit einer dünnen Schicht aus einem metallischen oder metalloxidischen Werkstoff zu versehen, die durch Plasmaspritzen aufgebracht ist. Abgesehen von der zu geringen mechanischen Widerstandsfähigkeit einer solchen dünnen Schicht ist es dabei aber erforderlich, die Schicht am jeweiligen Montageort umständlich aufzubringen, was eine zentrale Vorfertigung derartiger Dämmungen ausschließt, und führt jegliche Beschädigung der dünnen Schicht an irgendeiner Stelle zur Notwendigkeit umfangreicher Reparaturen mit hohem Aufwand am Einsatzort und entsprechend langen Stillstandszeiten.
  • Diese Nachteile versucht die aus der DE-OS 32 08 883 bekannte gattungsgemäße wärmedämmende Auskleidung für Wände dadurch zu lösen, daß zur Bildung der Auskleidung Kachelelemente verwendet werden. Die Kachelelemente dieser Auskleidung weisen Befestigungseinrichtungen zur Halterung an der tragenden Wand auf, wobei die Kachelelemente im Falle der Auskleidung der DE-OS 32 08 883 an der Innenseite der zu dämmenden Wand in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet sind. Zur Aufnahme von Wärmedehnungen sind Fugen zwischen benachbarten Kachelelementen vorgesehen, die zur Abdichtung mit Hilfe von Lappen abgedeckt sind. Die Kachelelemente selber weisen eine allseitige kastenartige Umhüllung aus Metallblech mit einer der tragenden Wand abgewandten Abdeckwand und einer der tragenden Wand benachbarten Lagerwand auf und sind mit Wärmedämmaterial auf der Basis von anorganischen Fasern gefüllt.
  • Derartige Kacheln haben gegenüber einer einteiligen Auskleidung eine Reihe grundsätzlicher Vorteile wie Möglichkeit einer Vorfertigung, gute De- und Remontierbarkeit bei Beschädigungen oder für Inspektionszwecke und einfache Möglichkeit eines Ausgleichs von Unregelmäßigkeiten in der Innenoberfläche der tragenden Wand.
  • Die Vibrationsfestigkeit soll bei der aus der DE-OS 32 08 883 bekannten Auskleidung dadurch erreicht werden, daß die Kachelelemente verhältnismäßig geringe Abmessungen aufweisen und daher die bei der Fertigung erreichbare gleichmäßige Stopfung auch beim Auftreten von Vibrationen nicht beeinträchtigt werden soll. Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben jedoch erwiesen, daß es beim Auftreten von Vibrationen und vor allem bei heftigeren Erschütterungen zumindest sehr häufig zu Absetzbewegungen des Wärmedämmaterials in den Kachelelementen kommt, was die Wärmedämmwirkung erheblich beeinträchtigt, da die gleichmäßige Stopfung nicht aufrechterhalten werden kann, was beim Betrieb zur Bildung von unterschiedlichen Dichteverhältnissen innerhalb der Kachelelemente führt.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine aus Kachelelementen aufgebaute vibrationsfeste und wärmedämmende Auskleidung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die auch bei starken Erschütterungen und im Betrieb auftretenden Vibrationen eine Verhinderung von Absetzbewegungen des Wärmedämmaterials in den Kachelelementen und eine daraus resultierende Beeinträchtigung der Wärmedämmwirkung möglich macht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Durch die Verwendung von Wärmedämmaterial, das wenigstens zum Teil in Form miteinander versteppter Lagen aus Glasfilament- und/oder Keramikfilamentgewebe vorliegt, wird erreicht, daß das in der Umhüllung aus Metallblech gehaltene Wärmedämmaterial gegen Erschütterungen absolut unempfindlich ist, so daß auch innerhalb der Umhüllung keine die Wärmedämmwirkung möglicherweise beeinträchtigenden Absetzbewegungen des Wärmedämmaterials auftreten können und dabei dennoch maximale Wärmedämmwirkung erreicht wird.
  • Ferner bleiben natürlich sämtliche Vorteile erhalten, die auch die gattungsgemäße Auskleidung aufweist. Hierzu gehören vor allem die Erreichung einer hohen Wärmedämmwirkung durch die Verwendung von anorganischen Fasern, wobei Wechselwirkungen zwischen dem faserigen Wärmedämmmaterial und der heißen Gasströmung durch die allseitige Umhüllung aus Metallblech ausgeschlossen sind. Somit gelingt es mit der Erfindung, die hohe Wärmedämmwirkung von faserigem Wärmedämmaterial für eine Dämmung beispielsweise eines Heizkanals nutzbar zu machen. Hierbei ist es möglich, die Kachelelemente sowohl an der Innenseite der tragenden Wand des Heißgaskanales als auch an der Außenseite der tragenden Wand anzubringen. Bei Anordnung der Kachelelemente für eine Innendämmung wird hierbei einerseits verhindert, daß die Gasströmung durch Fasermaterial verunreinigt wird, und andererseits, daß das Fasermaterial durch die Gasströmung angegriffen wird. Die Kachelelemente können dabei vollständig vorgefertigt und schnell montiert werden. Eine De- und Remontierbarkeit von Kachelelementen zur Auswechselung oder auch nur zu Inspektionszwecken od.
  • dgl. ist jederzeit schnell und einfach möglich. Auch starke Erschütterungen vermögen nicht die mechanische Integrität der Umhüllung aus Metallblech zu beeinträchtigen und können daher die Auskleidung nicht beschädigen.
  • Die Unteransprüche habe vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Durch die Maßnahme des Anspruchs 4 wird erreicht, daß das Metallblech der Umhüllung selbst bei starker Wärmeeinwirkung mit geringer Wandstärke eingesetzt werden kann, so daß Wärmebrücken an den Stirnwänden der kastenartigen Umhüllung zwischen der Abdeckwand und der Lagerwand minimiert werden.
  • Durch die Maßnahme des Anspruches 5 wird eine Angleichung der tatsächlichen Wärmedehnung zwischen der im Betrieb wärmeren Abdeckwand und der kälteren Lagerwand angestrebt, so daß bei Wärmedehnung in die die Abdeckwand mit der Lagerwand verbindenden Stirnwände keine oder möglichst geringe Verformungskräfte eingeleitet werden.
  • Durch die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Druckausgleichsöffnung wird für den Fall von Druckänderungen im umschlossenen Raum, wie sie beispielsweise durch Druckpulsationen in einem Abgaskanal auftreten, ein Druckausgleich zwischen der Innenseite und der Außenseite der Umhüllung erreicht. Dadurch werden auch bei Verwendung von sehr dünnem, folienartigem Metallblech störende oder schädliche Verformungen der Umhüllung unter innerem Überdruck oder Unterdruck ausgeschlossen.
  • Zur Erzielung eines möglichst verzögerungsfreien Druckausgleiches ist die Druckausgleichsöffnung gemäß Anspruch 8 in der Abdeckwand der Umhüllung angeordnet, die unmittelbar von der Gasströmung beaufschlagt wird, jedoch durch ein Schutzgehäuse mit in Strömungsrichtung hinterer Zutrittsöffnung überdeckt, um Wechselwirkungen zwischen der Gas strömung und dem Wärmedämmaterial im Inneren der Umhüllung durch die Druckausgleichsöffnung hindurch auch in diesem lokal begrenzten Bereich zu vermeiden.
  • Durch die Maßnahme des Anspruchs 8 wird erreicht, daß die Befestigungseinrichtungen zwischen den einzelnen Kacheln und der tragenden Wand bei Wärmeausdehnung keinen zusätzlichen Spannungen ausgesetzt sind und umgekehrt die freie Ausdehnung des Umfangsbereichs jedes Kachelelementes nicht behindern können.
  • Die Abdichtung der Fugen zwischen benachbarten Kachelelementen, mit der ein Zutritt des heißen Gases durch die Fugen hindurch zur tragenden Wand und auf die Rückseite der Kachelelemente unterbunden wird, erfolgt durch eine stufenartige Schulter in jeder Stirnwand der Umhüllung zwischen der zugehörigen Abdeckwand und der Lagerwand. Damit liegen die Stufen der Stirnwände mit ihren im wesentlichen wandparallelen Flankenwänden aneinander an und bilden zumindest eine Labyrinthdichtung, wenn zwischen den Flankenwänden Spalte auftreten. Bei Wärmedehnungen der Kachelelemente tritt somit lediglich eine relative Schiebebewegung zwischen den Flankenwänden von Schultern benachbarter Kachelelemente auf, so daß die Wärmedehnung nicht behindert wird.
  • Ein Kachelelement gemäß den Ansprüchen 10 bis 12 ist ein selbständig handelbares und erfindungsfunktionell individualisiertes Bauteil einer erfindungsgemäßen Auskleidung.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Aus- führungsform anhand der Zeichnung.
  • Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines aufgeschnittenen Kachelelementes der erfindungsgemässen Auskleidung, Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung eine einzelne Lage des versteppten Wärmedämmaterials, Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt gemäß Linie II 1-111 in Fig. 1, jedoch in montierter Stellung des Kachelelements und Fig. 4 eine Draufsicht auf die Abdeckwand des Kachelelementes im Bereich der Druckausgleichsöffnung gemäß Pfeil IV in Fig. 3.
  • In der folgenden Beschreibung werden die Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand einer wärmedämmenden Auskleidung beschrieben, deren Kachelelemente im Beispielsfalle an der Innenseite der tragenden Wand angeordnet sind. Es ist jedoch ebenso möglich, die erfindungsgemäßen Kachelelemente an der Außenseite der tragenden Wand anzuordnen, wie dies beispielsweise bei zwei ineinander angeordneten Heißgaskanälen erforderlich sein kann, die beide Gas führen, so daß auch die Außenseite der tragenden Wand des inneren Heißgaskanals zu dämmen ist. Selbstverständlich ist natürlich auch eine Kombination einer Innen- und Außendämmung unter Beibehaltung der der Erfindung eigenen Vorteile möglich.
  • In der in Fig. 1 angedeuteten Weise ist eine erfindungsgemässe Auskleidung aus einer Mehrzahl Seite an Seite angeordneter Kachelelemente 1 aufgebaut, von denen in Fig. 1 eines aufgeschnitten mit ausgezogenen Linien veranschaulicht ist, während hierzu in der Auskleidung benachbarte Kachelelemente la in ihrer Relativstellung strichpunktiert angedeutet sind.
  • Fig. 1 zeigt eine Rückansicht der Auskleidung bei nicht dargestellter tragender Wand 2, wie sie aus Fig. 3 er- sichtlich ist und die bei der Darstellung gemäß Fig. 1 die sichtbare Rückseite der Auskleidung abdecken würde.
  • Jedes Kachelelement 1 weist eine der tragenden Wand 2 abgewandte und einer inneren Gasströmung zugewandte Abdeckwand 3 sowie eine dieser gegenüberliegende Lagerwand 4 auf. Die Kachelelemente 1 mit den Abdeckwänden 3 und 4 können je nach Einsatzfall quadratisch oder rechteckförmig ausgebildet sein und weisen typischerweise Kantenlängen von einigen Dezimetern auf. Der Abstand zwischen der Abdeckwand 3 und der hierzu parallelen Lagerwand 4 von typischerweise einigen Zentimetern ist umfangsseitig durch Stirnwände 5 überbrückt, welche zusammen mit der Abdeckwand 3 und der Lagerwand 4 eine kastenartige geschlossene Umhüllung 6 jedes Kachelelementes 1 bilden.
  • Die Befestigung jedes Kachelelementes 1 an der tragenden Wand 2 erfolgt mittels einer insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Befestigungseinrichtung 7, die kachelseitige Haltemittel 8 und wandseitige Haltemittel 9 aufweist. Im Beispielsfalle bestehen die kachelseitigen Haltemittel 8 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise aus einer Anschweißmutter 10, die in einem Käfig 11 drehfest gehalten ist, welcher an einer Armierungsplatte 12 befestigt ist. Die Armierungsplatte 12 ist ihrerseits an der Innenseite der Lagerwand 4 befestigt und steift diese im Bereich der kachelseitigen Haltemittel 8 aus. Als wandseitige Haltemittel 9 dient für jedes Kachelelement 1 eine Kopfschraube 13, deren Kopf 14 an der Außenseite der tragenden Wand 2 über eine Dichtungsscheibe 15 beispielsweise aus Kupfer abgestützt ist und deren Gewindeschaft 16 in die Anscheißmutter 10 einschraubbar ist.
  • Wie wiederum aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die kachelseitigen Haltemittel 9 auf einen Mittelbereich der Flächenausdehnung der Lagerwand 4 beschränkt, wobei im Beispielsfalle lediglich eine Anschweißmutter 10 pro Kachelelement 1 vorgesehen ist. Durch die im Betrieb auftretende Temperaturerhöhung kann sich die Lagerwand 4 dadurch nach allen Richtungen von den kachelseitigen Lagermitteln 8 aus ausdehnen, so daß die Befestigungseinrichtung 7 insgesamt von Zusatzkräften durch Wärmedehnung Freigehalten ist und die Wärmedehnung im Bereich der Außenränder der Lagerwand 4 bzw.
  • des Kachelelementes 1 durch die Befestigungseinrichtung 7 absolut unbehindert ist.
  • Zur umfangsseitigen Abdichtung zwischen benachbarten Kachelelementen 1 und 1a ist in jeder Stirnwand 5 eine stufenartige Schulter 17 mit einer zur tragenden Wand 2 und damit zur Lagerwand 4 und zur Abdeckwand 3 parallelen Flankenwand 18 vorgesehen. Bei jeweils benachbarten Kachelelementen 1 und 1a ist die Flankenwand 18 alternierend der tragenden Wand 2 ab bzw. zugewandt, so daß die Flankenwande 18 benachbarter Kachelelemente 1 und 1a in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise übergreifen können. Die Breite der Flankenwand 18 ist dabei mit beispielsweise 15 mm größer gewählt als die im Überdeckungshereich benachbarter Flankenwände auftretende relative Wärmedehnung von beispielsweise maximal 10 mm, so daß in dem mit Fig. 1 veranschaulichten kalten Zustand zwischen benachbarten Stirnwänden 5 benachbarter Kachelelemente 1 und 1a ein Spalt mit einer Breite von beispielsweise 10 mm vorliegen kann, während dennoch die Flankenwände 18 eine Überdeckung von 5 mm besitzen. Bei Erwärmung der Auskleidung werden die im kalten Zustand relativ breiten, bei 19 angedeuteten Fugen zwischen benachbarten Stirnwänden 5 benachbarter Kachelelemente 1 und 1a unter Erhöhung der gegenseitigen Überdeckungsbreite der Flankenwände 18 weiter geschlossen, im Beispielsfalle fast vollständig geschlossen, wenn die Relativbewegung der Stirnwände 5 bei Erreichen der Betriebstemperatur etwa 10 mm betragen möge.
  • Die Umhüllung 6 jedes Kachelelementes 1 besteht aus Metallblech mit einer Dicke zwischen etwa 0,1 und 3 mm, wobei die im Beispielsfalle gewählte Blechdicke von 0,3 mm aus Gründen der Ubersichtlichkeit übertrieben dargestellt ist. Der Aufbau der Umhüllung 6 erfolgt zweckmäßig in nicht näher dargestellter Weise aus Einzelteilen, die bei dünner Wandstärke durch Widerstandsschweißung und bei stärkerer Wandstärke durch Schmelzschweißung miteinander verbunden sind. Insbesondere im Bereich der Abdeckwand 3 ist die Umhüllung 6 dabei aus einer hochwarmfesten Legierung, beispielsweise Chrom-Nickel-Stahl, wie er unter der Bezeichnung Inconel im Handel ist, aufgebaut, während das Blech im Bereich der Lagerwand 4 aus einer anderen Legierung bestehen kann. Zweckmäßig sind die Legierungen der Bleche oder, bei extrem geringer Wandstärke, der Folien zum Aufbau der Umhüllung 6 so gewählt, daß das Blechmaterial im Bereich der Lagerwand 4 einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt als das Blechmaterial im Bereich der Abdeckwand 3, der geringer gewählt wird. Im Idealfall wird hierdurch erreicht, daß die heißere Abdeckwand 3 im Betrieb dieselbe Wärmeausdehnung erfährt wie die kaltere Abdeckwand 4, so daß Scherspannungen im Bereich der Stirnwände 5 durch unterschiedliche Ausdehnungen an der heißeren und kälteren Seite jedes Kachelelementes 1 oder 1a minimiert sind.
  • Wie ohne weiteres ersichtlich ist, gewährleistet die Befestigungseinrichtung 7 eine satte, erschütterungsfeste Halterung der Lagerwand 4 an der tragenden Wand 2, und ist die Umhüllung 6 des Kachelelementes 1 oder 1a ebenfalls unempfindlich gegen Erschütterungen wie auch Betriebsverformungen der tragenden Wand 2, so daß die Kachelelemente 1 und la auch unter ungünstigsten Bedingungen absolut sicher an der tragenden Wand 2 gehalten sind. Darüber hinaus ist die kastenartige mhüllung 6 aus Edelstahl resistent und inert gegenüber jeglicher Gasströmung und tritt mit dieser nicht in WechseLwirkung, so daß weder eine Verschmutzung der Gasströmung noch eine Beschädigung der Umhüllung 6 auftreten kann.
  • Zur Erzielung einer möglichst guten Wärmedämmwirkung ist die Umhillung 6 mit Wärmedämmaterial 20 angefüllt.
  • Im Beispielsfalle sind zwei getrennte Dämmiagen 20a und 20b in gegenseitiger Anlage vorgesehen, die absolut gleich ausgebildet sein können und jeweils den Abstand zwischen der stufenartigen Schulter 17 und der Lagerwand 4 bzw. der Abdeckwand 3 ausfüllen, wobei im Beispielsfalle die Schulter 17 jede Stirnwand 5 etwa auf halber Höhe unterteilt. Die Schultern 17 sind dabei auf gegenüberliegenden Seiten der Umhüllung 6 gegensinnig, also einmal in der Nachbarschaft der Lagerwand 4 und gegenüberliegend in der Nachbarschaft der Abdeckwand 3 vorspringend angeordnet, um bei sämtlichen Fugen 19 der Auskleidung eine entsprechende Überdeckung der Flankenwände 18 zu ermöglichen, so daß die Dämmlagen 20a und 20b mit gleichen Abmessungen, jedoch etwa um die Breite jeder Flankenwand 18 gegeneinander versetzt angeordnet sein können.
  • Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist jede Dämmlage 20a oder 20b im Beispielsfalle äußere Lagen 21 und 22 aus Glas- oder Keramikfilamentgewebe, je nach der erforderlichen Wärmebeständigkeit, auf, die durch Steppnähte 23 gegeneinander festgelegt sind. Im Beispielsfalle ist zwischen den Lagen 21 und 22 eine Zwischenlage 24 aus anorganischen Fasern in Wolle- oder Filzform eingesteppt, um die Dämmdicke zu erhöhen.
  • Bei örtlich zu erwartenden Temperaturen von weniger als etwa 5000C kann für die Lage 21 oder 22 der Dämmlage 20a oder 20b ein handelsübliches Glasfilamentgewebe verwendet werden, welches im Beispielsfalle aus texturiertem Glasgarn .niet folgender chemischer Zusammensetzung aufgebaut sein mag: 53 bis 55% Si °2 14 bis 15,5% Al 203 16,5 bis 17,5% Ca 0 4,0 bis 5,5% Mg 0 6,5 bis 8,5% BS 03 0,2 bis 0,6% F Fin solches Glasfilamentgewebe kann je nach Bedarf ausgerste werden. Die Dicke des in Leinwandbindung hergestellten Glasfilamentgewebes kann bei einer Fadonzahi von 4 x 3,5 pro cm etwa 2 mm bei einem Flachengewcht von 1000 g/m2 betragen.
  • Bei höheren Temperaturen kann für die Lage 21 oder 22 der Dämmlage 20a oder 20b ein handelsübliches Keramikfilamentgewebe eingesetzt werden, welches beispielsweise aus 80 A Keramikfasern mit folgender chemischer Zusammensetzung bestehen kann: 47,0 % A1,0 23 52,5 % Si °2 0,5 % Fe203 und Na20 Beim Verspinnen werden 15 bis 20% organische Trägerfaser eingearbeitet. m die Reißfestigkeit des Filamentgewebes zu erhöhen, ist jeder einzelne Faden mit einer Glas-, Stahl- oder Edelstahlseele (beispielsweise Inconel) versehen. Der Faserdurchmesser des verwendeten Materials beträgt im Beispielsfalle 8 vm. Ein solches Keramikfilamentgewebe kann ebenfalls in Leinwandbindung oder in 2/2-Köperbindung zur Verfügung gestellt werden, wobei insbesondere bei Verwendung einer hochwarmfesten Edelstahlseele Betriebstemperaturen bis etwa 1100°C, bei Verwendung von 100% Keramikfaser sogar bis knapp 13000C erzielt werden können. Im Flächengewicht entspricht das Keramikfilamentgewebe etwa dem weiter oben erläuterten Glasfilamentgewebe, bei etwa gleicher oder geringfügig größerer Dicke.
  • Für die Zwischenlage 24 ist im Beispielsfalle ein Filz aus Keramikfasern eingesetzt, der aus vergleichsweise langen keramischen Fasern besteht, deren Qualitätsabstufen und Qualitätsmischungen den jeweils henötigten Spezifikationswerten angepaßt werden kann. Dabei werden hochwertige Aluminiumoxidfasern entweder alleine eingesetzt, oder mit Aluminiumsilikatfasern gemischt, so daß der A1203-Gehalt der Sorten zwischen 50 und 95% variieren kann.
  • Die Fasern des Keramikfilzes werden bei der Herstellung unter Zusatz organischer Bindemittel leicht miteinander verfilzt und gleichzeitig verdichtet. Bei einer Herstellung im Naßverfahren mittels Ansaugen durch Unterdruck ist gewährleistet, daß sich die langen Fasern gleichmäßig aufeinanderschichten und verdichten. Die so hergestellte Platte bleibt jedoch flexibel und ist auf etwa 50% ihrer Herstellungsdicke zusammendrückbar. Die organischen Bindemittel verdampfen bereits bei ca. 2000C, wodurch sich die vorverdichtete Faserpackung von der UTrsprungsdicke aus gemessen noch um etwa 30% ausdehnen kann.
  • Nach dem Ausbrand des Binders hat der Keramikfilz aufgrund seiner langen Fasern noch einen sehr guten Zusammenhalt. Das organische Bindemittel entwickelt beim Ausbrand nur wenig Rauch und Geruch, und auch dies nur kurzfristig beim erstmaligen Uberschreiten der Ausbrandtemperatur. Mit einem derartigen Keramikfilz ist eine Temperaturbeständigkeit je nach Fasermischung bis etwa 16000C erzielbar.
  • Das Garn für die Steppnähte 23 kann ebenfalls entsprechend der erforderlichen Temperaturbeständigkeit gewählt werden, wobei bis etwa 4000C Glasgarn genügt. Bei einer erforderlichen Temperaturbeständigkeit zwischen etwa 4000C und 8000C kann Quarzgarn (SiO2-Garn) eingesetzt werden, welches bei Bedarf eine Edelstahl seele beispielsweise aus Inconel enthalten kann. Oberhalb einer erforderlichen Temperaturfestigkeit von etwa 8000C kommt Edelstahldraht in hochwarmfester Legierung wie Inconel in Fraye, der eine Temperaturbeständigkeit bis über 12000C gewährleistet.
  • Die aus den erläuterten Lagen 21, 22 und 24 mit Steppnähten 23 vorgefertigten Dämmlagen 20a und 20b können vor dem Einbringen in die Umhüllung 6 erwärmt werden, um organische Bestandteile auszubrennen, wonach die Dämmlagen 20a und 20b in die Umhüllung 6 eingebracht und di»-se durch Schweißung geschlossen wird. Durch den Aufbau aus äußeren, miteinander versteppten Gewebelagen 21 und 22 liegt auch das Wärmedämmaterial 20 in formbeständigen Dämmlagen 20a und 20b vor, so daß auch bei starken Erschütterungen und Vibrationen keine Absetzerscheinungen od. dgl. zu befürchten sind. Damit ist auch Im Hinblick auf das Dämmaterial 20 absolute Erschütterungsfestigkeit selbst unter ungünstigsten Bedingungen erzielt.
  • Im Falle einer Auskleidung von beispielsweise Abgaskanälen von Brennkraftmaschinen mit Druckpulsationen oder in sonstigen Anwendungsfällen, bei denen die Kachelelemente 1 Druckunterschieden ausgesetzt sind, besitzt die Umhüllung 6 insbesondere dann, wenn besonders dünnes Blech verwendet wird, geringe Formstabilität gegen Über-oder Unterdruck. Um in solchen Fällen Formänderungen der Kachelelemente 1 durch Druckunterschiede auszuschließen, ist in der insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Weise eine Druckausgleichsöffnung 25 vorgesehen, die einen Durchmesser von im Beispielsfalle 6 bis 8 mm haben möge und durch die hindurch der Druck im Inneren der Umhüllung 6 dauernd an den Außendruck der vorbeiströmenden Gase angepaßt werden kann. Ein besonders verzögerungsfreier Druckausgleich ergibt sich bei Anordnung der Druckausgleichsöffnung 25 in der Abdeckwand 3 der Umhüllung 6, beispielsweise ebenfalls in einem Mittelbereich der Befestigungseinrichtung 9 gegenüberliegend.
  • m ein Eindringen von Fremdkörpern aus der Abgasströmung, deren Strömungsrichtung in Fig. 3 und 4 durch einen PteiL 26 veranschaulicht ist, zu vermeiden, ist die Dr;lckausgleichsöffnung 25 durch ein Schutzgehäuse 27 abqedeckt, welches einstückig aus einer gebogenen Blechasche gefertigt sein kann, die mit ihren Umfangsrändern 28 lintenüörmig dicht auf der Außenfläche der Abdeckwand 3 anqeschweißt ist und mit einem Gehäusekörper 29 die Druckausgleichsöffnung 25 in der Abdeckwand 3 in einem Abstand von wenigen Millimetern übergreift und so abdeckt.
  • An der in Strömungsrichtung gemäß Pfeil 26 hinteren Seite des Schutzgehäuses 27 ist der Umfangsrand 28 in seiner dichten Anlage an der Außenfläche der Abdeckwand 3 unterbrochen und in ausreichender Breite etwa bis zur Höhe des Gehäusekörpers 29 aufgewölbt, so daß sich dort eine in Strömungsrichtung gemäß Pfeil 26 hintere Zutrittsöffnung 30 des Schutzgehäuses 27 ergibt, durch die hindurch ein Druckausgleich zur Druckausgleichsöffnung 25 hin stattfinden kann.
  • An der Innenseite der Abdeckwand 3 im Bereich der DruckausgleichsöFfnung 25 ist eine Rußableitlasche 31 angeordnet, welche die Druckausgleichsöffnung 25 vergleichsweise großflächig umgibt und nur in Eckbereichen bei 32 durch lokale Punktschweißung mit der Innenseite der Abdeckwand 3 verbunden ist, so daß die Umfangsränder mit der Innenseite der Abdeckwand 3 einen Spalt bilden können.
  • Die Rußableitlasohe verhindert, daß feine Rußanteile in einem Abgasstrom oder sonstige Schwebstoffe in der Gasströmung, die unter ungünstigen Verhältnissen durch die Zutrittsöffnung 30 in den Innenraum des Schutzgehäuses 27 noch hineinwirbeln könnten, tatsächlich mit dem Wärmedämmaterial 20 in Berührung gelangen.
  • Die im Vorangehenden beschriebenen Kachelelemente sind plattenförmig mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ausgebildet. Jedoch ist es auch möglich, die Kachelelemente mit einer konvexen oder konkarven Ausbildung auzuführen, wie dies beispielsweise für Kanäle mit entsprechenden Formgebungen, also beispielsweise bei rurden Kanälen, erforderlich ist. Hierbei bleiben selbstseständlich alle zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteile der Kachelelemente erhalten.
  • Ferner ist es möglich, die Lagerwand der Umhüllung des Kachelelementes, die auf der Seite des heißen strömenden Mediums liegt, mit Aussteifungen in Form von Sicken oder dergleichen zu versehen, um eine zusätzliche Aussteifung der betreffenden Wand zu erreichen. Für weitere Einzelheiten betreffend derartige Aussteifungen wird auf die Anmeldung der Mitanmelderin G + H MONTAGE GmbH vom gleichen Tage mit dem Titel "Wärmedämmende Verkleidung für eine Wand insbesondere von Gasleitungen" ausdrücklich Sezug genommen.

Claims (12)

  1. Patentansprüche 1. Aus Kachelelementen aufgebaute vibrationsfeste wärmedämmende Auskleidung für Wände insbesondere von Heißgaskanälen, mit einer Befestigungseinrichtung zur Halterung jedes Kachelelementes an einer entsprechenden Seite der tragenden Wand in enger Nachbarschaft zum benachbarten Kachelelement, und mit einer Wärmedehnungen zulassenden Abdichtung der Fugen zwischen benachbarten Kachelelementen, wobei jedes Kachelelement eine allseitige kastenartige Umhüllung aus Metallblech aufweist, die eine der tragenden Wand abgewandte Abdeckwand und eine der tragenden Wand benachbarte Lagerwand aufweist, und wobei in der Umhüllung Wärmedämmaterial auf der Basis von anorganischen Fasern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Wärmedämmaterials (20) in Form miteinander versteppter Lagen (21, 22) aus Glasfilament- und/ oder Keramikfilamentgewebe vorliegt.
  2. 2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den versteppten Lagen (21, 22) aus Filamentgewebe eine Zwischenlage (24) aus anorganischen Fasern wie Mineralfasern in Wolle- oder Filzform angeordnet ist.
  3. 3. Auskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (24) aus Keramikfilz besteht.
  4. 4. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech der Umhüllung (6) eine Dicke zwischen etwa 0,1 und 3 mm aufweist und aus einer hochwarmfesten Legierung besteht.
  5. 5. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckwand (3) der Umhüllung (6) aus einem Metall mit einem gegenüber dem Metall der Lagerwand (4) geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht.
  6. 6. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnetrdaß in der Umhüllung (6) eine Druckausgleichsöffnung (25) vorgesehen ist.
  7. 7. Auskleidung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung (25) in der Abdeckwand (3) der Umhüllung (6) angeordnet und von einem auf der Abdeckwand (3) angeordneten Schutzgehäuse (27) mit in Strömungsrichtung (Pfeil 26) hinterer Zutrittsöffnung (30) überdeckt ist.
  8. 8. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kachelseitigen Haltemittel (8) der Befestigungseinrichtung (7) ausschließlich in einem mittleren Bereich der Lagerwand (4) vorgesehen sind, von dem aus sich die Umhüllung (6) bei Erwärmung in jeder Richtung in etwa gleichem Maße ausdehnt.
  9. 9. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (5) zwischen der Abdeckwand (3) und der Lagerwand (4) jeder Umhüllung (6) wenigstens eine stufenartige Schulter (17) besitzen, deren zur Abdeckwand (3) und/oder Lagerwand (4) parallele Flankenwand (18) die Fuge (19) zwischen benachbarten Kachelelementen (1; la) überbrückt und zumindest im Betrieb der Auskleidung von der benachbarten Flankenwand (18) der Schulter (17) eines benachbarten Kachelelementes (1; la) wenigstens teilweise überdeckt ist.
  10. 10. Kachelelement für eine vibrationsfeste, wärmedämmende Auskleidung für die Innen- oder Außenseite von Wänden insbesondere von Heißgaskanälen, gekennzeichnet durch eine allseitige kastenartige Umhüllung (6) aus Metallblech, die eine der tragenden Wand (2) abgewandte Abdeckwand (3) und eine der tragenden Wand benachbarte Lagerwand (4) aufweist, an der kachelseitige Haltemittel (8) einer Befestigungseinrichtung (7) für das Kachelelement (1; la) vorgesehen sind, und durch in der Umhüllung (6) angeordnetes Wärmedämmaterial (20) auf der Basis von anorganischen Fasern.
  11. 11. Kachelelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (5) zwischen der Abdeckwand (3) und der Lagerwand (4) der Umhüllung (6) wenigstens eine stufenartige Schulter (17) mit einer zur Abdeckwand (3) und/oder zur Lagerwand (4) parallelen Flankenwand (18) aufweisen.
  12. 12. Kachelelement nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 2 bis 8.
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