EP0341523A1 - Chimney pipe element - Google Patents
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- F23J2213/40—Heat insulation fittings
Definitions
- the invention relates to a chimney pipe element with a double-walled, supporting pipe, the outer and inner jacket of which are designed as metal pipes and are connected to one another by means of end caps.
- chimney pipe elements have been known for a long time. They are used as prefabricated elements for the construction of fireplaces, especially for wood and solid fuel firing.
- the double-walled structure is intended to serve as thermal insulation so that the outer jacket does not experience excessive temperatures. Even when using thermal insulation materials in the space between the outer and inner pipe, the thermal insulation has proven to be insufficient, especially at high exhaust gas temperatures, such as those that occur with wood firing.
- the insert tube made of bonded ceramic fibers, preferably aluminum oxide silicate fibers, can thus form a continuous, heat-insulating flue gas tube, while the double-walled tube has a predominantly supporting function.
- the condensate possibly formed by the thermal insulation and the associated temperature gradients in the insert tube is evaporated by the air circulation in the space mentioned and discharged to the outside. Since the insert tube does not essentially touch the inner jacket, the condensate does not usually get onto the inner tube and otherwise also dries out. With this construction, it can in particular be avoided that parts of the outer tube in the area of the end caps are touched by the flue gas duct, thus preventing thermal bridges.
- FIG. 1 a chimney pipe element according to the invention is shown in section perpendicular to its axis.
- a double-walled, supporting tube 1 has a tubular outer jacket 4 and an inner jacket 5, between which a thermal insulation 6, e.g. is arranged from a mat of ceramic fibers or mineral wool.
- Inner and outer jacket 4,5 are made of stainless steel, the inner jacket e.g. can be made of particularly corrosion-resistant chrome-nickel-molybdenum stainless steel with a wall thickness of 1 mm.
- the inner and outer shells are connected to one another via upper and lower metal end caps 9, 10 (FIG. 2) and thus form a load-bearing, rigid element.
- the individual elements are inserted with their end caps, as shown in Fig. 2.
- the profile of the end caps 9, 10 can be designed in a known manner in different ways. Their mounting, centering and sealing functions are essential.
- a fireproof, corrosion-insensitive insert tube 2 made of bonded ceramic (aluminum oxide silicate) fibers is arranged within this supporting tube.
- An intermediate space 3 is formed by means of webs 7 between this insert tube 2 and the supporting tube 1.
- the webs 7 determine the distance between the inner jacket 5 of the supporting tube 1 and the insert tube 2 and di Enen to hold the same in the supporting tube 1.
- the webs 7 are connected to the inner jacket 5 by gluing. Because the bonded ceramic fibers, which form the insert tube 2, have a relatively low, mechanical stability, they are not designed as load-bearing parts.
- the insert pipes 2 of adjacent chimney pipe elements adjoin one another in the region of the end caps and form a flue gas duct 8 which does not touch the supporting pipe 1.
- the space 3 between the outside of the insert tube 2 and the supporting tube 1 extends over the entire length of the element and adjoins the corresponding space of the neighboring element. Air circulation can thus take place through the chimney along the outside of the insert tube 2 or along the inner jacket 5 of the supporting tube. If only three narrow webs 7 are provided, as shown in FIG. 1, the circulation in the longitudinal direction of the chimney is retained irrespective of a twisted mounting of adjacent elements, as is indicated by dashed lines in FIG. 1. The webs 7 'of the neighboring element do not interfere.
- markings 12 are provided for the position of the webs in the region of the end caps (FIG. 3), which permit correct positioning during assembly.
- FIG. 4 Such an insert tube configuration is shown in FIG. 4.
- a large number of webs 7 is distributed over the circumference of the insert tube 2. Since the bonded fiber ceramic material does not have great inherent stability, this can be improved by the larger number of webs or ribs 7.
- a lower chimney Pipe element air passages 11 can be provided through the supporting tube 1 in the intermediate space 3.
- the insert pipe 2 serves, as mentioned, to guide the flue gas, as indicated by arrows 14 in FIG. 2.
- the ceramic fibers which are formed in a manner known per se by vacuum forming from a mixture of short-cut alumina silicate fibers with a binder (e.g. cement) to form insert tube 2, form a fire-resistant, heat-insulating, but not completely vapor-tight chimney.
- the vapor diffusion in connection with the temperature gradient in the insert tube can lead to condensation of moisture. Thanks to the space 3 between the insert tube 2 and the inner jacket of the supporting tube, this condensate essentially does not reach this inner jacket.
- the air circulation in this space 3 also prevents the condensate from accumulating for a long time.
- the temperature on the inner jacket 5 of the supporting tube 1 is significantly reduced in operation by the thermal insulation of the insert tube 2 and the intermediate space 3, so that, despite the thermal bridges at the end caps 9, 10, the outer jacket 4 assumes a temperature which is below the permissible maximum values.
- the webs 7 can be designed in different ways. In the variant shown in the figures, the minimum number of three webs 7 is provided, which extend over the entire length of the element and thus delimit longitudinal channels.
- the webs are not continuous over the entire element, but rather are interrupted in the longitudinal direction. In particular, they can also be provided only in the area of the end caps.
- the webs 7 are preferably molded in with the vacuum forming of the insert tubes. However, it is also possible to use them to be retrofitted to the outside on a cylindrically shaped fiber ceramic insert tube.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kaminrohrelement mit einem doppelwandigen, tragenden Rohr, dessen Aussen- und Innenmantel als Metallrohre ausgebildet und mittels Endkappen miteinander verbunden sind.The invention relates to a chimney pipe element with a double-walled, supporting pipe, the outer and inner jacket of which are designed as metal pipes and are connected to one another by means of end caps.
Solche Kaminrohrelemente sind seit langem bekannt. Sie werden als vorgefrtigte Elemente zum Aufbau von Kaminen insbesondere für Holz- und Festbrennstofffeuerungen verwendet. Der doppelwandige Aufbau soll der Wärmedämmung dienen, so dass am Aussenmantel nicht zu hohe Temperaturen auftreten. Selbst unter Einsatz von Wärmedämmstoffen im Raum zwischen Aussen- und Innenrohr hat sich die Wärmedämmung besonders bei hohen Abgastemperaturen, wie sie bei der Holzfeuerung auftreten, als ungenügend erwiesen.Such chimney pipe elements have been known for a long time. They are used as prefabricated elements for the construction of fireplaces, especially for wood and solid fuel firing. The double-walled structure is intended to serve as thermal insulation so that the outer jacket does not experience excessive temperatures. Even when using thermal insulation materials in the space between the outer and inner pipe, the thermal insulation has proven to be insufficient, especially at high exhaust gas temperatures, such as those that occur with wood firing.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden (vgl. EU-Pat. Nr. 0 038 211) den Innenmantel des doppelwandigen, tragenden Rohrs aus gebundenen, keramischen Fasern auszubilden. Damit kann die Wärmedämmung zwar verbessert werden. Insbesondere an den Endkappen werden jedoch Wärmebrücken gebildet, falls diese aus Metall bestehen. Bestehen die Endkappen andererseits ebenfalls aus gebundenen keramischen Fasern, so weist das Rohr für Lagerung, Transport, Montage und Betrieb in diesem Bereich keine ausreichende Festigkeit auf, so dass mit grosser Wahrscheinlichkeit Beschädigungen auftreten, womit die Stossstellen zwischen aneinandergrenzenden Elementen nicht mehr dicht sind. Die Ausgestaltung des In nenmantels aus gebundenen, keramischen Fasern hat zudem den gravierenden Nachteil, dass darin durch das Temperaturgefälle Feuchtigkeit des Rauchgases kondensiert und das Kondensat in die Wärmedämmung zwischen Innen- und Aussenrohr eintritt. Damit verliert diese ihre Wirkung und der Aussenmantel aus Metall kann durch das aggressive Kondensat von der Innenseite her korrodieren.It has therefore already been proposed (cf. EU Pat. No. 0 038 211) to form the inner jacket of the double-walled, load-bearing tube from bonded, ceramic fibers. Thermal insulation can thus be improved. However, thermal bridges are formed in particular on the end caps if they are made of metal. If, on the other hand, the end caps are also made of bonded ceramic fibers, the tube for storage, transport, assembly and operation in this area does not have sufficient strength, so that there is a high probability of damage, with the result that the joints between adjacent elements are no longer tight. The design of the In The outer jacket made of bonded ceramic fibers also has the serious disadvantage that the temperature gradient causes moisture in the flue gas to condense and the condensate to enter the thermal insulation between the inner and outer tubes. This loses its effectiveness and the metal outer jacket can corrode from the inside due to the aggressive condensate.
Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Kaminrohrelement der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, dass eine gute Wärmedämmung über die gesamte Länge, insbesondere auch im Bereich der Endkappen, erzielbar ist, so dass am Aussenmantel nicht zu hohe Temperaturen auftreten und dass zugleich keine Korrosionsprobleme durch kondensierte Feuchtigkeit entstehen.It is therefore the task of improving a chimney pipe element of the type mentioned at the outset in such a way that good thermal insulation can be achieved over the entire length, in particular also in the area of the end caps, so that temperatures which are not too high occur on the outer jacket and at the same time there are no corrosion problems caused by condensed moisture.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Einsatzrohr aus gebundenen keramischen Fasern, das am Innenmantel des tragenden Rohrs angebracht ist derart, dass zwischen seiner Aussenseite und dem Innenmantel ein Zwischenraum gebildet ist.This object is achieved by an insert tube made of bonded ceramic fibers, which is attached to the inner jacket of the supporting tube in such a way that an intermediate space is formed between its outside and the inner jacket.
Das Einsatzrohr aus gebundenen, keramischen Fasern, vorzugsweise Aluminiumoxidsilikatfasern, kann damit ein durchgehendes wärmedämmendes Rauchgasrohr bilden, während das doppelwandige Rohr vorwiegend Tragfunktion hat. Das durch die Wärmedämmung und den damit verbundenen Temperaturgradienten im Einsatzrohr allfällig gebildete Kondensat wird durch die Luftzirkulation im erwähnten Zwischenraum verdunstet und nach aussen abgeführt. Da das Einsatzrohr den Innenmantel im wesentlichen nicht berührt, gelangt das Kondensat in der Regel gar nicht auf das Innenrohr und trocknet sonst ebenfalls aus. Es kann mit diesem Aufbau insbesondere vermieden werden, dass Teile des Aussenrohrs im Bereich der Endkappen vom Rauchgaskanal berührt werden, womit Wärmebrücken verhindert werden.The insert tube made of bonded ceramic fibers, preferably aluminum oxide silicate fibers, can thus form a continuous, heat-insulating flue gas tube, while the double-walled tube has a predominantly supporting function. The condensate possibly formed by the thermal insulation and the associated temperature gradients in the insert tube is evaporated by the air circulation in the space mentioned and discharged to the outside. Since the insert tube does not essentially touch the inner jacket, the condensate does not usually get onto the inner tube and otherwise also dries out. With this construction, it can in particular be avoided that parts of the outer tube in the area of the end caps are touched by the flue gas duct, thus preventing thermal bridges.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
- Fig. 1 eine Schnittansicht senkrecht zur Achse eines Kaminrohrelements,
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch mehrere Elemente, und
- Fig. 3 eine Ansicht der Elemente gemäss Fig. 2, und
- Fig. 4 eine Schnittansicht wie in Fig. 1 durch eine zweite Ausführungsform.
- 1 is a sectional view perpendicular to the axis of a chimney pipe element,
- Fig. 2 shows a longitudinal section through several elements, and
- Fig. 3 is a view of the elements of FIG. 2, and
- Fig. 4 is a sectional view as in Fig. 1 by a second embodiment.
In Fig. 1 ist ein Kaminrohrelement gemäss der Erfindung im Schnitt senkrecht zu seiner Achse dargestellt. Ein doppelwandiges, tragendes Rohr 1 besitzt einen rohrförmigen Aussenmantel 4 und einen Innenmantel 5, zwischen denen eine Wärmedämmung 6, z.B. aus einer Matte keramischer Fasern oder Mineralstoffwolle angeordnet ist. Innen- und Aussenmantel 4,5 bestehen aus Edelstahl, wobei der Innenmantel z.B. aus besonders korrosionsbeständigem Chrom-Nickel-Molybdän-Edelstahl mit einer Wandstärke von 1 mm gefertigt sein kann. Innen- und Aussenmantel sind über obere und untere Metallendkappen 9,10 miteinander verbunden (Fig. 2) und bilden so ein tragendes, steifes Element. Zum Aufbau eines Kamins werden die einzelnen Elemente mit ihren Endkappen ineinandergefügt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Profilierung der Endkappen 9,10 kann dabei in sich bekannter Weise auf unterschiedliche Art gestaltet sein. Wesentlich ist ihre Halterungs-, Zentrierungs- und Dichtungsfunktion.In Fig. 1 a chimney pipe element according to the invention is shown in section perpendicular to its axis. A double-walled, supporting
Innerhalb dieses tragenden Rohrs ist ein feuerfestes, korrosionsunempfindliches Einsatzrohr 2 aus gebundenen, keramischen (Aluminiumoxidsilikat-)Fasern angeordnet. Zwischen diesem Einsatzrohr 2 und dem tragenden Rohr 1 ist mittels Stegen 7 ein Zwischenraum 3 gebildet. Die Stege 7 bestimmen den Abstand zwischen dem Innenmantel 5 des tragenden Rohrs 1 und dem Einsatzrohr 2 und di enen zur Halterung desselben im tragenden Rohr 1. Zu diesem Zweck sind die Stege 7 durch Verklebung mit dem Innenmantel 5 verbunden. Weil die gebundenen keramischen Fasern, welche das Einsatzrohr 2 bilden, eine relativ geringe, mechanische Stabilität besitzen, sind sie nicht als tragende Teile ausgebildet.A fireproof, corrosion-
Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, schliessen die Einsatzrohre 2 benachbarter Kaminrohrelemente im Bereich der Endkappen aneinander an und bilden einen Rauchgaskanal 8, der das tragende Rohr 1 nicht berührt. Der Zwischenraum 3 zwischen dem Aeusseren des Einsatzrohrs 2 und dem tragenden Rohr 1 erstreckt sich über die gesamte Länge des Elements und schliesst an den entsprechenden Zwischenraum des Nachbarelements an. Es kann damit entlang dem Aeusseren des Einsatzrohrs 2 bzw. entlang dem Innenmantel 5 des tragenden Rohrs eine Luftzirkulation durch das Kamin stattfinden. Werden nur drei schmale Stege 7 vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt, so bleibt die Zirkulation in Kaminlängsrichtung ungeachtet einer verdrehten Montage benachbarter Elemente erhalten, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Die Stege 7′ des Nachbarelements stören dabei nicht. Bei mehreren oder breiteren Stegen, wie sie etwa bei grösseren Kamindurchmessern vorgesehen sein können, kann es von Vorteil sein, diese bei benachbarten Elementen aufeinander auszurichten. Hierzu sind für diese Fälle Markierungen 12 für die Lage der Stege im Bereich der Endkappen vorgesehen (Fig. 3), welche bei der Montage die richtige Positionierung gestatten.As can be seen in particular from FIG. 2, the
Eine solche Einsatzrohrausgestaltung ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei ist eine Vielzahl von Stegen 7 über den Umfang des Einsatzrohrs 2 verteilt. Da das gebundene Fiberkeramikmaterial keine grosse Eigenstabilität aufweist, kann diese durch die grössere Anzahl von Stegen oder Rippen 7 verbessert werden.Such an insert tube configuration is shown in FIG. 4. A large number of webs 7 is distributed over the circumference of the
Ebenfalls zur Verbesserung der Luftzirkulation im Zwischenraum 3 können an einem unteren Kamin rohrelement Luftdurchtritte 11 durch das tragende Rohr 1 in den Zwischenraum 3 vorgesehen sein.Also to improve the air circulation in the
Im Betrieb dient das Einsatzrohr 2, wie erwähnt, zur Rauchgasführung, wie mit Pfeilen 14 in Fig. 2 angedeutet ist. Die keramischen Fasern, welche in an sich bekannter Weise durch Vakuumformung aus einer Mischung von kurz geschnittenen Aluminiumoxidsilikatfasern mit einem Binder (z.B. Zement) zum Einsatzrohr 2 geformt werden, bilden dabei ein feuerfestes, wärmedämmendes, jedoch nicht vollständig dampfdichtes Kamin. Die Dampfdiffusion kann in Verbindung mit dem Temperaturgradienten im Einsatzrohr zur Kondensation von Feuchtigkeit führen. Dank dem Zwischenraum 3 zwischen Einsatzrohr 2 und Innenmantel des tragenden Rohrs gelangt dieses Kondensat im wesentlichen jedoch nicht auf diesen Innenmantel. Die Luftzirkulation in diesem Zwischenraum 3 verhindert ferner, dass sich das Kondensat längere Zeit ansammelt. Es trocknet schon während dem Betrieb, aber auch im nicht betriebenen Zustand des Kamins durch die zirkulierende Luft. Die Temperatur am Innenmantel 5 des tragenden Rohrs 1 ist im Betrieb durch die Wärmedämmung des Einsatzrohrs 2 und den Zwischenraum 3 erheblich herabgesetzt, so dass trotz der Wärmebrücken an den Endkappen 9, 10 der Aussenmantel 4 eine Temperatur annimmt, die unter den zulässigen Höchstwerten liegt.In operation, the
Wie bereits erwähnt, kann die Ausgestaltung der Stege 7 auf verschiedene Weise erfolgen. Bei der in den Figuren gezeigten Variante ist die Minimalanzahl von drei Stegen 7 vorgesehen, die sich über die ganze Länge des Elements erstrecken und damit Längskanäle begrenzen.As already mentioned, the webs 7 can be designed in different ways. In the variant shown in the figures, the minimum number of three webs 7 is provided, which extend over the entire length of the element and thus delimit longitudinal channels.
In einer anderen Variante sind die Stege nicht über das ganze Element durchlaufend, sondern in Längsrichtung unterbrochen. Insbesondere können sie auch nur im Bereich der Endkappen vorgesehen sein. Die Stege 7 werden vorzugsweise bei der Vakuumformung der Einsatzrohre mit eingeformt. Es ist jedoch auch möglich, sie nachträglich aussen an einem zylindrisch geformten Einsatzrohr aus Fiberkeramik anzubringen.In another variant, the webs are not continuous over the entire element, but rather are interrupted in the longitudinal direction. In particular, they can also be provided only in the area of the end caps. The webs 7 are preferably molded in with the vacuum forming of the insert tubes. However, it is also possible to use them to be retrofitted to the outside on a cylindrically shaped fiber ceramic insert tube.
Insgesamt ergeben die beschriebenen Massnahmen ein Kaminrohrelement, das auch bei schwierigen Feuerungsbedingungen an seiner Aussenseite keine unzulässigen Temperaturwerte annimmt und zugleich gegen Korrosion durch aggressive Kondensate unempfindlich ist. Zudem ist das Element einfach aufgebaut und deshalb kostengünstig herzustellen.Overall, the measures described result in a chimney pipe element which, even in difficult firing conditions, does not assume inadmissible temperature values on the outside and at the same time is insensitive to corrosion by aggressive condensates. In addition, the element is simple and therefore inexpensive to manufacture.
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