EP0130230A1 - Verfahren zur Isolierung eines Kesselblocks und isolierter Kesselblock - Google Patents

Verfahren zur Isolierung eines Kesselblocks und isolierter Kesselblock Download PDF

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EP0130230A1
EP0130230A1 EP83106466A EP83106466A EP0130230A1 EP 0130230 A1 EP0130230 A1 EP 0130230A1 EP 83106466 A EP83106466 A EP 83106466A EP 83106466 A EP83106466 A EP 83106466A EP 0130230 A1 EP0130230 A1 EP 0130230A1
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EP
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boiler block
boiler
formwork
resin solution
block
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Withdrawn
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EP83106466A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Kehrel
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Agura Ets
Original Assignee
Agura Ets
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/02—Casings; Cover lids; Ornamental panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2203/00—** to be deleted **

Definitions

  • the invention relates to a method for isolating a boiler block.
  • the invention further relates to boiler blocks which have insulation applied in the method.
  • the insulation has sufficient thermal insulation properties in brand new boilers. Since there is insufficient protection, the insulation can be damaged during the transportation of the boiler, so that thermal bridges occur, through which heat losses occur when the boiler is in operation.
  • the insulation mats prove to be particularly disadvantageous if repairs are due on the boiler in which the insulation or parts of the insulation have to be removed. The insulating mats can then not be reattached so that the original condition with its good thermal insulation is restored.
  • the process should be automatable to the extent that it can be used in the assembly line production of devices with insulated boiler blocks.
  • a covering or lost formwork is used which specifies the outer shape of the insulation jacket and which at the same time serves to protect the finished insulation jacket from mechanical damage.
  • the application of the formwork, filling the resin solution into the cavity between the formwork and the boiler block and the subsequent foaming of the resin are process steps that can be automated, so that this method is particularly suitable for series production such.
  • B. is suitable for boilers.
  • the resin solution can also be mixed with aluminum powder or aluminum granulate and an acid.
  • the grain size of the aluminum powder With the help of the grain size of the aluminum powder, the gas evolution during the reaction of the acid with the metal can be controlled and thus the pore size in the foamed resin can be precisely adjusted.
  • a boiler block manufactured according to the above-described method has an insulating jacket made of resin foam, which is surrounded by a covering or a lost formwork to which the insulating jacket is connected. Thermal bridges can no longer occur with this insulation jacket, since the walls of the boiler block are surrounded on all sides by the jacket. Surprisingly, the insulation jacket can reduce standstill losses in a boiler to a value of Limit 0.98%. In contrast, in boilers insulated in the usual way, standstill losses are 2 - 3%.
  • the insulation jacket which adheres firmly to the boiler block wall and formwork, also serves as corrosion protection for the boiler block.
  • Phenolic resin foam is particularly suitable for the insulation jacket of the boiler block.
  • Phenolic resin foam is resistant at a temperature of 130 0 C, even up to 200 ° C for short-term use.
  • the compressive strength of the foam remains practically unchanged in the range up to 130 ° C.
  • phenolic resin foam has very low thermal conductivity and therefore excellent thermal insulation.
  • the thermal conductivity at 20 ° C is approx. 0.024 to 0.030 Kcal / mh ° C.
  • the thermal conductivity values of known insulating materials are Phenolic resin foam is also much less flammable than most other plastic foams, and it is self-extinguishing. Thus, even if flames emerging from the combustion chamber come into contact with the foam, the structure of the foam remains intact.
  • the lost formwork is made of thin sheet metal.
  • the formwork advantageously has circumferential beads which stiffen the structure of the formwork and thus secure it against any overpressure that may occur when foaming.
  • An advantageous form for the formwork is the cylindrical form, in which only tensile stresses are effective when there is pressure inside.
  • the boiler block can also have a cylindrical shape, so that the insulation jacket has a constant wall thickness on all sides.
  • Spacers are arranged between the boiler block and cladding or lost formwork, at least in the area of the boiler bottom, which are inserted into the cavity before the insulation jacket is produced and then penetrate the fully foamed insulation jacket. No heat can flow off from the boiler block via these spacers, since they are preferably designed as conical hollow bodies which are filled in when foaming resin foam, consist of flexible plastic material and, due to their shape, only touch the formwork in a punctiform manner.
  • Reference number 2 can also be used to designate a finished covering of the boiler block, which is used to simplify further assembly.
  • a cavity 3 is formed, which when foaming one resin solution brought into the cavity 3 is completely filled by the foamed resin.
  • the distance between the boiler block wall and formwork 2 should be at least 3 to 4 cm at all points so that an insulation jacket with sufficient wall thickness is obtained.
  • the formwork 2 has a bottom 4, between which and the boiler block bottom spacers 5 are arranged.
  • the spacers 5 are conical hollow bodies which consist of flexible, resilient plastic material. Spacers of this type can also be used at other points between the boiler block wall and the formwork.
  • the formwork 2 is placed over the boiler block 1 like a hood. A mixture of phenolic resin solution, hardener and foaming agent is then brought into the cavity 3. The amounts of foaming agent and hardener depend on the desired density of the foam, they are generally 3 - 12% foaming agent and 6 - 10% hardener.
  • the curing process is completed after about 1 - 2 hours.
  • the fully foamed insulation jacket adheres due to the partially open-cell structure of the phenolic resin foam on the boiler block wall and the formwork 2 and the bottom 4 thereof.
  • the gas boiler 6 shown in FIG. 2, placed on a submersible water heater 8, has a boiler block 1 with a cylindrical shape.
  • the boiler block 1 is surrounded by an insulation jacket 7 made of phenolic resin foam, which has a cylindrically shaped formwork (not shown) on its outside.
  • a gas burner 11 of the boiler 1 is supplied with fresh air via an opening 9 in a building wall which concentrically surrounds an exhaust pipe 10 of the boiler.
  • the boiler also has an adjustable perforation system 12, with which the fresh air supply can be regulated, and perforations 13 at the four corners of the insulation jacket 7, for fresh air supply to the front of the burner.

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Abstract

© Verfahren zur Isolierung eines Kesselblocks, bei dem der Kesselblock (1) mit einer Verkleidung oder verlorenen Schalung (2) umgeben wird, die Aussparungen für Anschlußleitungen und eine Feuerraumöffnung des Kesselblocks aufweist, und daß anschließend in einen Hohlraum (3) zwischen Verkleidung oder verlorener Schalung (2) und Kesselblockwandung eine verschäumbare Harzlösung gegeben wird, die gegebenenfalls nach Zusatz geeigneter Härter und Schäummittel verschäumt wird und den Hohlraum (3) unter Ausbildung eines porösen, an der Kesselblockoberfläche und der Schalung (2) festhaftenden Isolationsmantels (7) ausfüllt. Als Harzlösung eignet sich eine wäßrige Phenolharzlösung, die kalt verschäumt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung eines Kesselblocks. Die Erfindung betrifft ferner Kesselblöcke, die eine bei dem Verfahren aufgebrachte Isolierung aufweisen.
  • Zur Isolierung von z. B. Heizkesseln, Durchlauferhitzern oder dergleichen ist bekannt, die Seitenwände des Kesselblocks mit Glasfaser- oder Steinwollmatten zu umgeben. Das Anbringen der Isoliermatten ist ziemlich arbeitsintensiv und für die Arbeiter mit Behinderungen verbunden, insbesondere wenn Glasfasermatten verlegt werden.
  • Die Isolierung weist bei fabrikneuen Heizkesseln zwar ausreichende Wärmedämmeigenschaften auf. Da kein ausreichender Schutz vorhanden ist, kann die Isolierung aber schon beim Transport der Heizkessel beschädigt werden, so daß Wärmebrücken auftreten, durch die Wärmeverluste beim Betrieb des Heizkessels auftreten. Als besonders nachteilig erweisen sich die Isoliermatten, wenn am Kessel Reparaturarbeiten fällig werden, bei denen die Isolierung oder Teile der Isolierung entfernt werden müssen. Die Isoliermatten lassen sich anschließend nicht wieder so anbringen, daß der ursprüngliche Zustand mit seiner guten Wärmedämmung wieder hergestellt wird.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das ein Kesselblock mit einer Isolationsschicht versehen werden kann, die einen hohen Isolationswert aufweist und weitgehend gegen mechanische Beschädigungen gesichert ist. Das Verfahren soll soweit automatisierbar sein, daß es bei der Fließbandfertigung von Geräten mit isolierten Kesselblöcken eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig durch ein Verfahren gelöst, bei dem der Kesselblock mit einer Verkleidung oder verlorenen Schalung umgeben wird, die Aussparungen für Anschlußleitungen und die Feuerraumöffnung des Kesselblocks aufweist, und bei dem anschließend in einen Hohlraum zwischen Verkleidung oder verlorener Schalung und Kesselblockwandung eine verschäumbare Harzlösung gegeben wird, die gegebenenfalls nach Zusatz geeigneter Härter oder Schäummittel verschäumt wird und den Hohlraum unter Ausbildung eines porösen, an der Kesselblockoberfläche und der Schalung festhaftenden Isolationsmantels ausfüllt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Verkleidung oder verlorene Schalung eingesetzt, die die äußere Form des Isolationsmantels vorgibt und die gleichzeitig als Schutz des fertigen Isolationsmantels vor mechanischen Beschädigungen dient. Das Anbringen der Schalung, Einfüllen der Harzlösung in den Hohlraum zwischen Schalung und Kesselblock und das anschließende Ausschäumen des Harzes sind Verfahrensschritte, die automatisierbar sind, so daß dieses Verfahren sich besonders für die Serienproduktion z. B. von Heizkesseln eignet.
  • Für den Isolationsmantel können dem Fachmann bekannte Harze verwendet werden, die eine gute Beständigkeit bei den am Kesselblock auftretenden Temperaturen sowie eine ausreichende Druckfestigkeit aufweisen. Bei dem Verfahren werden vorzugsweise wässrige Harzlösungen eingesetzt, die kalt verschäumt werden. Im Prinzip ist auch eine Warmverschäumung der Harzlösungen möglich. Das hat aber dann den Nachteil, daß der Kesselblock zum Ausschäumen auf die erforderliche Temperatur vorgeheizt werden muß oder der Kesselblock mit der Schalung eine Wärmekammer durchlaufen muß.
  • Vorteilhaft kann bei dem Verfahren als Harzlösung eine wässrige Phenolharzlösung eingesetzt werden. Zur Verschäumung des Phenolharzes wird die Phenolharzlösung mit bekannten Härtern und Schäummitteln versetzt. Als Härter eignen sich z. B. Salzsäurehärter (ein Volumenanteil konzentrierte Salzsäure und ein Volumenanteil Ethylenglykol), Phenolsulfonsäure oder bekannte BAKELITE-Härter. Als Schäummittel werden entweder n-Pentan oder Frigen eingesetzt.
  • Zur Ausschäumung kann die Harzlösung auch mit Aluminiumpulver oder Aluminiumgranulat und einer Säure versetzt werden. Mit Hilfe der Korngröße des Aluminiumpulvers kann die Gasentwicklung bei der Reaktion der Säure mit dem Metall kontrolliert werden und damit auch die Porengröße im ausgeschäumten Harz genau eingestellt werden. Bei einmal festgelegter Zusammensetzung der auszuschäumenden Mischung kann eine gleichbleibend gute Qualität des Isoliermantels erzielt werden.
  • Ein nach dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellter Kesselblock weist einen Isolationsmantel aus Harzschaum auf, der von einer Verkleidung oder einer verlorenen Schalung umgeben ist, mit der der Isolationsmantel verbunden ist. Wärmebrücken können bei diesem Isolationsmantel nicht mehr auftreten, da die Wände des Kesselblocks von dem Mantel allseitig umgeben sind. Überraschenderweise lassen sich durch den Isolationsmantel Stillstandsverluste bei einem Heizkessel auf einen Wert von 0,98 % begrenzen. Bei in üblicher Weise isolierten Heizkesseln betragen die Stillstandsverluste dagegen 2 - 3 %. Der Isolationsmantel, der an der Kesselblockwandung und der Schalung fest haftet, dient gleichzeitig auch als Korrosionsschutz für den Kesselblock.
  • Aufgrund seiner ausgezeichneten Temperaturbeständigkeit ist insbesondere Phenolharzschaum für den Isolationsmantel des Kesselblocks geeignet. Phenolharzschaum ist bei einer Temperatur von 1300 C beständig, bei kurzzeitiger Beanspruchung sogar bis 200° C. Die Druckfestigkeit des Schaumes bleibt im Bereich bis 130° C praktisch unverändert. Infolge seiner gleichmäßigen und feinzelligen Struktur besitzt Phenolharzschaum eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und damit ein ausgezeichnetes Wärmeisolationsvermögen. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt bei 20° C ca. 0,024 bis 0,030 Kcal/mh°C. Zum Vergleich sind die Wärmeleitfähigkeitswerte bekannter Isolierstoffe
    Figure imgb0001
    Phenolharzschaum ist ferner wesentlich schwerer entflammbar als die meisten anderen Kunststoffschäume, außerdem ist er selbstlöschend. Somit bleibt, selbst wenn aus dem Feuerungsraum herausschlagende Flammen mit dem Schaum in Berührung kommen, die Struktur des Schaumes intakt.
  • Es ist vorgesehen, daß die verlorene Schalung aus dünnem Metallblech gefertigt ist. Vorteilhaft weist die Schalung umlaufende Sicken auf, die die Struktur der Schalung versteifen und sie somit gegen eventuell auftretende Überdrücke beim Ausschäumen sichern.
  • Eine vorteilhafte Form für die Schalung ist die Zylinderform, bei der bei Druckbelastung im Inneren nur Zugspannungen wirksam werden. Dieser Form entsprechend kann der Kesselblock ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen, so daß der Isolationsmantel auf allen Seiten eine gleichbleibende Wandstärke aufweist.
  • Zwischen Kesselblock und Verkleidung oder verlorener Schalung sind zumindest im Bereich des Kesselbodens Abstandshalter angeordnet, die vor der Herstellung des Isolationsmantels in den Hohlraum eingesetzt werden und anschließend den fertig ausgeschäumten Isolationsmantel durchdringen. über diese Abstandshalter kann vom Kesselblock kein Wärmeabfluß erfolgen, da sie vorzugsweise als konische Hohlkörper gestaltet sind, die beim Ausschäumen von Harzschaum ausgefüllt werden, aus flexiblem Kunststoffmaterial bestehen und die Schalung aufgrund ihrer Form nur punktförmig berühren.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1 einen Schnitt durch einen Kesselblock und eine den Kesselblock umgebende verlorene Schalung oder Verkleidung in schematischer Darstellung,
    • Figur 2 einen Heizkessel mit einem erfindungsgemäß isolierten Kesselblock.
  • Der In Figur 1 gezeigte Kesselblock 1, der bei einem Heizkessel, Durchlauferhitzer oder dergleichen eingesetzt werden kann, ist für das Aufbringen eines Isolationsmantels aus Harzschaum vorbereitet, indem er in Abstand zu seiner Wandung von einer verlorenen Schalung 2 umgeben ist. Mit dem Bezugszeichen 2 kann auch eine fertige Verkleidung des Kesselblocks bezeichnet sein, die zur Vereinfachung der weiteren Montage eingesetzt wird. Zwischen Kesselblockwandung und Schalung 2 ist ein Hohlraum 3 gebildet, der beim Aufschäumen einer in den Hohlraum 3 gebrachten Harzlösung vom geschäumten Harz vollständig ausgefüllt wird. Der Abstand zwischen Kesselblockwandung und Schalung 2 sollte mindestens 3 bis 4 cm an allen Stellen betragen, damit ein Isolationsmantel mit ausreichender Wandstärke erhalten wird.
  • Die Schalung 2 weist einen Boden 4 auf, zwischen dem und dem Kesselblockboden Abstandshalter 5 angeordnet sind. Die Abstandshalter 5 sind konische Hohlkörper, die aus flexiblem, stark rückfedernden Kunststoffmaterial bestehen. Derartige Abstandshalter können auch an anderen Stellen zwischen Kesselblockwandung und Schalung eingesetzt sein. Vor dem Ausschäumen wird die Schalung 2 haubenartig über den Kesselblock 1 gestülpt. Anschließend wird in den Hohlraum 3 eine Mischung aus Phenolharzlösung, Härter und Schäummittel gebracht. Die Mengen an Schäummittel und Härter richten sich nach dem gewünschten Raumgewicht des Schaums, sie betragen im allgemeinen 3 - 12 % Schäummittel und 6 - 10 % Härter.
  • Vorzugsweise wird ein Phenolharzschaum mit einem Raumgewicht von 40 kg/m hergestellt. Zur Herstellung von 1 m3 Phenolharzschaum benötigt man dann 54 kg flüssiges Harz, 5,5 1 n-Pentan und 4,4 1 Salzsäurehärter. Dieser Mischung kann noch Borsäure oder Phosphorsäure (20 %, bezogen auf die Menge des flüssigen Harzes) zugesetzt werden, durch die der fertige Schaum schwer entflammbar im Sinne der DIN-Norm 4102 gemacht wird.
  • Die Mischung schäumt bereits bei Raumtemperatur in der Hohlraumform innerhalb von etwa 15 - 20 Minuten hoch und härtet anschließend aus. Der Aushärtungsprozeß ist nach etwa 1 - 2 Stunden abgeschlossen. Der fertig ausgeschäumte Isolationsmantel haftet aufgrund der teilweise offenzelligen Struktur des Phenolharzschaumes an der Kesselblockwandung und der Schalung 2 sowie deren Boden 4.
  • Der in Figur 2 gezeigte, auf einem Unterstell-Warmwasserbereiter 8 aufgestellte Gasheizkessel 6 besitzt einen Kesselblock 1 mit zylindrischer Form. Der Kessel block 1 ist von einem Isolationsmantel 7 aus Phenolharzschaum umgeben, der an seiner Außenseite eine zylindrisch geformte Schalung (nicht gezeigt) aufweist. Ein Gasbrenner 11 des Heizkessels 1 wird über einen Durchbruch 9 in einer Gebäudewand, der eine Abgasleitung 10 des Heizkessels konzentrisch umgibt, mit Frischluft versorgt. Der Heizkessel weist weiterhin ein verstellbares Lochsystem 12 auf, mit der die Frischluftzufuhr reguliert werden kann, und Lochdurchführungen 13 an den vier Ecken des Isolationsmantels 7, zur Frischluftversorgung der Brennervorderseite. Im Bereich der Brennraumöffnungen 14 des Heizkessels ist keine Isolierung vorhanden, und somit kann der Brennraum zur Reinigung und Wartung von der Heizkesselvorderseite bequem erreicht werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Isolierung eines Kesselblocks, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselblock (1) mit einer Verkleidung oder verlorenen Schalung (2) umgeben wird, die Aussparungen für Anschlußleitungen und eine Feuerraumöffnung des Kesselblocks aufweist, und daß anschließend in einen Hohlraum (3) zwischen Verkleidung oder verlorener Schalung (2) und Kesselblockwandung eine verschäumbare Harzlösung gegeben wird, die gegebenenfalls nach Zusatz geeigneter Härter und Schäummittel verschäumt wird und den Hohlraum (3) unter Ausbildung eines porösen, an der Kesselblockoberfläche und der Schalung (2) festhaftenden Isolationsmantels (7) ausfüllt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzlösung eine wässrige Harzlösung ist, und daß diese Lösung kalt verschäumt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzlösung eine Phenolharzlösung ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Harzlösung Aluminiumpulver oder Granulat in Verbindung mit Säure zugesetzt wird.
5. Isolierter Kesselblock, hergestellt nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselblock (1) einen Isolationsmantel (7) aus Harzschaum aufweist, der von einer Verkleidung oder verlorenen Schalung (2) umgeben ist, mit der der Isolationsmantel (7) verbunden ist.
6. Kesselblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verlorene Schalung (2) aus dünnem Metallblech besteht.
7. Kesselblock nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalung (2) umlaufende Sicken aufweist.
8. Kesselblock nach den Ansprüchen 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine zylindrische Schalung (2).
9. Kesselblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselblock (1) eine zylindrische Form aufweist.
10. Kesselblock nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kesselblock (1) und Verkleidung oder verlorener Schalung (2) Abstandshalter (5) angeordnet sind, die den Isolationsmantel (7) durchdringen.
11. Kesselblock nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (5) aus flexiblem, stark rückfederndem Kunststoffmaterial bestehen.
12. Kesselblock nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (5) konische Hohlkörper sind.
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Citations (5)

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