EP1130317A2 - Schornstein - Google Patents

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EP1130317A2
EP1130317A2 EP01104334A EP01104334A EP1130317A2 EP 1130317 A2 EP1130317 A2 EP 1130317A2 EP 01104334 A EP01104334 A EP 01104334A EP 01104334 A EP01104334 A EP 01104334A EP 1130317 A2 EP1130317 A2 EP 1130317A2
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EP
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chimney
ceramic material
pipe
inner tube
inner pipe
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Willi Skoberne
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J13/00—Fittings for chimneys or flues 
    • F23J13/02—Linings; Jackets; Casings
    • F23J13/025—Linings; Jackets; Casings composed of concentric elements, e.g. double walled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2213/00—Chimneys or flues
    • F23J2213/20—Joints; Connections
    • F23J2213/202—Joints; Connections between duct or stack sections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2213/00—Chimneys or flues
    • F23J2213/30—Specific materials
    • F23J2213/304—Specific materials ceramic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2213/00—Chimneys or flues
    • F23J2213/30—Specific materials
    • F23J2213/305—Specific materials glass

Definitions

  • the invention relates to a chimney consisting of interconnected chimney elements, each one Have inner tube and a jacket tube.
  • the chimney elements forming a chimney placed on top of each other and by connecting elements with each other connected.
  • the ends of the tie rods Adjacent chimney elements are screwed or Clamp connecting elements connected to each other.
  • the Jacket tube usually consists of concrete or the like Material and is compared to the inner tube by a Insulating layer insulated (DE-GM G 92 07 952.0).
  • the inner tube which can be made of ceramic material, must both for manufacturing reasons and to achieve a sufficient load-bearing capacity with a certain minimum wall thickness getting produced; this contributes significantly to the total weight of the chimney element.
  • the object of the invention is therefore a chimney train the genus mentioned so that its individual chimney elements with relatively little Weight and relatively small wall thickness can be.
  • the Inner tube made of thin-walled fiber-reinforced ceramic material exists and that the jacket tube immediately surrounds the inner tube and made of foamed ceramic material based on Aluminum oxide and silicon oxide with water glass as a binder consists.
  • the direct connection of the foamed ceramic material existing casing tube with the inner tube causes the inner tube is supported by the jacket tube over its entire length and is worn. For this reason alone, the inner tube be made very thin-walled. This execution is through the use of fiber-reinforced ceramic material possible. It can be used to manufacture very thin-walled ceramic tubes.
  • the inner tube is acid-proof and abrasion-resistant preferably with glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers or Reinforced natural fibers. As far as it is not combustible fibers, they retain their strength and Reinforcing effect even at the high operating temperatures of the Chimney inner pipe at.
  • the non-flammable fibers increase strength, damage tolerance and that Thermal shock behavior of the inner tube. If this reinforcement effect only for the manufacturing process, but not for the Long-term use is important, natural fibers can also or carbon fibers are used.
  • the foamed ceramic material contains the Jacket pipe organic fillers with which its Properties, especially with regard to compressive strength and the fire resistance duration to let.
  • the inner tube of each chimney element one end forms a pipe sleeve into which one Connection end of the adjacent inner tube fits. This will already when placing the chimney elements on top of each other Centering and tight connection achieved.
  • additional special sealing measures at the junctions of the chimney elements Prevents condensate from escaping because the lower one Connection end of an inner tube from above into the pipe sleeve of the subsequent chimney element is inserted so that no condensate to the outside even with a remaining joint can flow.
  • the chimney for example a House chimney, consists of several, stacked and interconnected chimney elements 1.
  • Each Chimney element 1 has an inner tube 2 made of thin-walled fiber-reinforced ceramic material.
  • the inner tube is directly surrounded by a casing tube 3, which foamed ceramic material based on aluminum oxide and silicon oxide with water glass as a binder.
  • the Jacket tube 3 is, for example, with a square outer Outlined and forms the outside of the chimney.
  • At the corners of the casing tube 3 are longitudinal Holes 4 recessed to accommodate (not illustrated) tie rods can serve.
  • each chimney element 1 forms on its upper end of a pipe sleeve 5, the inner diameter expanded compared to the inner diameter of the inner tube 2 is that it corresponds to the outer diameter of the inner tube 2. Therefore, the lower terminal end 6 of the adjacent one fits Inner tube 2 in the tube sleeve 5.
  • the pipe sleeve 5 of the inner pipe 2 protrudes from the end face 7 the chimney element 1 out.
  • the pipe sleeve 5 is in each case by a collar 8 of the casing tube 3 surrounds and protrudes into a connection end 6 of the adjacent inner tube 2 surrounding annular groove 9 of the adjacent chimney element 1.
  • the so formed joint 10 bent in cross section between adjacent chimney elements 1 is expedient fully or partially provided with adhesive to a tight and firm connection of neighboring chimney elements 1 to achieve.
  • connection ends 6 of the inner tubes 2 each from above in the pipe sleeves 5 can at the junction no condensate can escape. It flows on the inside wall of the inner tube 2 down to be collected and discharged there to become.
  • the ceramic material of the inner tube 2 is made of fibers reinforced. This can be, for example, glass fibers, Trade ceramic fibers, carbon fibers or natural fibers.
  • the Fibers enable the production of the inner tube 2 as very much thin-walled ceramic component.
  • the manufacture of the inner tubes 2 takes place according to the laminating and wrapping technology. Doing so fabric impregnated with two-component casting material or Roving wound on an inner form in several layers. After curing, the finished inner tube 2 removed from the mold and - if necessary - finished.
  • the inner tube 2 produced in this way is used for the jacket tube 3 foaming ceramic material, with an intense both ceramic materials.
  • the foamed ceramic material both the casing tube 3 and the ceramic material of the inner tube 2 on the basis of aluminum oxide and Silicon oxide is made with water glass as a binder and may contain inorganic fillers, e.g. B. fibers, Hollow bodies and chemicals with certain properties.
  • the Ceramic material either becomes too thin-walled with tissue Laminates processed, for example for the production of Inner tubes 2, or by adding leavening agents in molds foamed, for example for the production of jacket pipes 3rd
  • the foamed ceramic material can be up to 35 percent by weight contain chemically bound water of crystallization, whereby the Fire resistance effect is increased.
  • intermediate pieces 11 can be used as shown in the drawing in the upper area.
  • the intermediate piece 11 has an inner pipe socket 12 which at its upper end forms a pipe sleeve 13 which is designed according to the pipe sleeve 5 and in the same Way like this the connector end 6 of the adjacent one Receives inner tube 2.
  • the inner pipe socket 12 has an outer diameter that the Corresponds to the inner diameter of the inner tube 2.
  • a chimney element 1 ' is cut off smoothly and with the also smooth end face 14 of the intermediate piece 11 connected by gluing.
  • the lower, protruding end of the Inner tube section 12 protrudes into the cut Inner pipe 2 of the chimney element 1 'located below.

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Abstract

Ein Schornstein besteht aus miteinander verbundenen Schornsteinelementen (1), die jeweils ein Innenrohr (2) und ein das Innenrohr (2) unmittelbar umgebendes Mantelrohr (3) aufweisen. Das Innenrohr (2) besteht aus dünnwandigem faserverstärktem Keramikmaterial. Das Mantelrohr (3) besteht aus geschäumtem Keramikmaterial auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumoxid mit Wasserglas als Bindemittel. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schornstein, bestehend aus miteinander verbundenen Schornsteinelementen, die jeweils ein Innenrohr und ein Mantelrohr aufweisen.
Die einen Schornstein bildenden Schornsteinelemente werden aufeinander gesetzt und durch Verbindungselemente miteinander verbunden. Üblicherweise sind an den Ecken der Mantelsteine längs verlaufende Zuganker eingelegt. Die Enden der Zuganker benachbarter Schornsteinelemente werden durch Schraub- oder Klemmverbindungselemente miteinander verbunden. Das Mantelrohr besteht üblicherweise aus Beton oder ähnlichem Material und ist gegenüber dem Innenrohr durch eine Isolierschicht isoliert (DE-GM G 92 07 952.0).
Der mehrschichtige Aufbau derartiger Schornsteine führt dazu, daß eine gewisse Mindestwanddicke nicht unterschritten werden kann. Die Verwendung von Beton oder ähnlichem Material führt dazu, daß die Schornsteinelemente verhältnismäßig schwer sind, insbesondere wenn sie in größerer Länge, beispielsweise geschoßhoch ausgeführt werden sollen. Die Handhabung auf der Baustelle ist dadurch wesentlich erschwert.
Das Innenrohr, das aus Keramikmaterial bestehen kann, muß sowohl aus Herstellungsgründen als auch zur Erzielung einer ausreichenden Tragfähigkeit mit einer gewissen Mindestwanddicke hergestellt werden; dies trägt wesentlich zum Gesamtgewicht des Schornsteinelements bei.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schornstein der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß seine einzelnen Schornsteinelemente mit verhältnismäßig geringem Gewicht und verhältnismäßig geringer Wanddicke ausgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Innenrohr aus dünnwandigem faserverstärktem Keramikmaterial besteht und daß Mantelrohr das Innenrohr unmittelbar umgibt und aus geschäumtem Keramikmaterial auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumoxid mit Wasserglas als Bindemittel besteht.
Im Vergleich zu zementgebundenen Materialien ist das Raumgewicht des geschäumten Keramikmaterials, aus dem das Mantelrohr besteht, sehr gering, so daß auch verhältnismäßig lange Schornsteinelemente noch sehr leicht sind und deshalb insbesondere auch bei der Montage leicht zu handhaben sind. Die Wärmeisolationswirkung des geschäumten Keramikmaterials ist sehr hoch, so daß auf eine gesonderte Isolierschicht zwischen dem Mantelrohr und dem Innenrohr verzichtet werden kann. Dadurch verringert sich die Wanddicke des Schornsteins.
Die unmittelbare Verbindung des aus geschäumtem Keramikmaterial bestehenden Mantelrohrs mit dem Innenrohr bewirkt, daß das Innenrohr auf seine gesamte Länge vom Mantelrohr gestützt und getragen wird. Schon aus diesem Grund kann das Innenrohr sehr dünnwandig ausgeführt werden. Diese Ausführung ist durch die Verwendung von faserverstärktem Keramikmaterial möglich. Damit lassen sich sehr dünnwandige Keramikrohre herstellen.
Das Innenrohr ist säurefest und abriebsfest und ist vorzugsweise mit Glasfasern, Keramikfasern, Kohlefasern oder Naturfasern verstärkt. Soweit es sich dabei um nicht brennbare Fasern handelt, behalten diese ihre Festigkeit und Armierungswirkung auch bei den hohen Betriebstemperaturen des Schornstein-Innenrohrs bei. Die nicht brennbaren Fasern erhöhen die Festigkeit, die Schadenstoleranz und das Thermoschockverhalten des Innenrohrs. Wenn diese Armierungswirkung nur für den Herstellungsvorgang, nicht jedoch für die Daueranwendung von Bedeutung ist, können auch Naturfasern oder Kohlefasern zur Anwendung kommen.
Der Wegfall einer gesonderten Isolierschicht und die dünnwandige Ausführung des Innenrohrs ermöglichen es, daß Schornsteinelement mit verhältnismäßig geringer Wanddicke herzustellen, so daß Schornsteine mit geringerem Grundriß realisierbar sind.
Vorzugsweise enthält das geschäumte Keramikmaterial des Mantelrohrs organische Füllstoffe, mit denen sich seine Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Druckfestigkeit und der Feuerwiderstandsdauer, noch weiter günstig beeinflussen lassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Innenrohr jedes Schornsteinelements an seinem einen Ende eine Rohrmuffe bildet, in die ein Anschlußende des benachbarten Innenrohrs paßt. Dadurch wird schon beim Aufeinandersetzen der Schornsteinelemente eine Zentrierung und dichte Verbindung erreicht. Insbesondere wird ohne die Verwendung zusätzlicher besonderer Dichtungsmaßnahmen an den Verbindungsstellen der Schornsteinelemente ein Austritt von Kondensat verhindert, weil das jeweils untere Anschlußende eines Innenrohrs von oben in die Rohrmuffe des anschließenden Schornsteinelements eingesteckt wird, so daß auch bei einer verbleibenden Fuge kein Kondensat nach außen fließen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
In der Zeichnung ist ein Abschnitt eines Schornsteins im Längsschnitt gezeigt. Der Schornstein, beispielsweise ein Hausschornstein, besteht aus mehreren, aufeinandergesetzten und miteinander verbundenen Schornsteinelementen 1. Jedes Schornsteinelement 1 weist ein Innenrohr 2 aus dünnwandigem faserverstärktem Keramikmaterial auf. Das Innenrohr ist unmittelbar von einem Mantelrohr 3 umgeben, das aus geschäumten Keramikmaterial auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumoxid mit Wasserglas als Bindemittel besteht. Das Mantelrohr 3 ist beispielsweise mit quadratischem äußerem Umriß ausgeführt und bildet die Außenseite des Schornsteins. An den Ecken des Mantelrohrs 3 sind längs verlaufende Bohrungen 4 ausgespart, die zur Aufnahme von (nicht dargestellten) Zugankern dienen können.
Das Innenrohr 2 jedes Schornsteinelements 1 bildet an seinem oberen Ende eine Rohrmuffe 5, deren Innendurchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Innenrohrs 2 so erweitert ist, daß er dem Außendurchmesser des Innenrohrs 2 entspricht. Daher paßt das untere Anschlußende 6 des jeweils benachbarten Innenrohrs 2 in die Rohrmuffe 5.
Die Rohrmuffe 5 des Innenrohrs 2 ragt aus der Stirnfläche 7 des Schornsteinelements 1 heraus. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Rohrmuffe 5 jeweils von einem Kragen 8 des Mantelrohrs 3 umgeben und ragt in eine das Anschlußende 6 des benachbarten Innenrohrs 2 umgebende stirnseitige Ringnut 9 des jeweils benachbarten Schornsteinelements 1. Die so gebildete, im Querschnitt abgekröpfte Verbindungsfuge 10 zwischen benachbarten Schornsteinelementen 1 wird zweckmäßigerweise ganz oder teilweise mit Kleber versehen, um eine dichte und feste Verbindung benachbarter Schornsteinelemente 1 zu erreichen.
Das die Anschlußenden 6 der Innenrohre 2 jeweils von oben in die Rohrmuffen 5 eingesteckt sind, kann an der Verbindungsstelle kein Kondensat austreten. Es fließt an der Innenwand des Innenrohrs 2 nach unten, um dort gesammelt und abgeführt zu werden.
Das Keramikmaterial des Innenrohrs 2 ist durch Fasern verstärkt. Hierbei kann es sich beispielsweise um Glasfasern, Keramikfasern, Kohlefasern oder Naturfasern handeln. Die Fasern ermöglichen die Herstellung des Innenrohrs 2 als sehr dünnwandiges Keramikbauteil. Die Herstellung der Innenrohre 2 erfolgt nach der Laminier- und Wickeltechnologie. Dabei wird mit zwei Komponenten-Gießmaterial getränktes Gewebe oder Roving auf einer Innenform in mehreren Lagen aufgewickelt. Nach dem Aushärten wird das fertiggestellte Innenrohr 2 entformt und - sofern erforderlich - endbearbeitet.
Das so hergestellte Innenrohr 2 wird mit dem das Mantelrohr 3 bildenden Keramikmaterial umschäumt, wobei eine intensive beider Keramikmaterialien erfolgt. Das geschäumte Keramikmaterial sowohl des Mantelrohrs 3 als auch das Keramikmaterial des Innenrohr 2 auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumoxid ist mit Wasserglas als Bindemittel hergestellt und kann anorganische Füllstoffe enthalten, z. B. Fasern, Hohlkörper und Chemikalien mit bestimmten Eigenschaften. Das Keramikmaterial wird entweder mit Gewebe zu dünnwandigen Laminaten verarbeitet, beispielsweise zur Herstellung der Innenrohre 2, oder durch Zugabe von Triebmitteln in Formen aufgeschäumt, beispielsweise zur Herstellung der Mantelrohre 3.
Die Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur, so daß auch Fasermaterialien eingesetzt werden können, die keine Temperaturstabilität gegenüber hohen Brenntemperaturen aufweisen. Damit können auch Bauteile großer Abmessungen ohne die Verwendung von teuren Brennöfen hergestellt werden. Es werden ausschließlich anorganische Bestandteile verwendet, so daß die so hergestellten Formteile nicht brennbar nach Baustoffklasse A1 sind.
Das geschäumte Keramikmaterial kann bis zu 35 Gewichtsprozent chemisch gebundenes Kristallwasser enthalten, wodurch die Feuerwiderstandswirkung erhöht wird.
Um eine Höhenanpassung von vorbereiteten Anschlußstellen (nicht dargestellt) in den einzelnen Stockwerken eines Gebäudes zu ermöglichen, können Zwischenstücke 11 verwendet werden, wie in der Zeichnung im oberen Bereich dargestellt. Das Zwischenstück 11 weist einen Innenrohrstutzen 12 auf, der an seinem oberen Ende eine Rohrmuffe 13 bildet, die entsprechend der Rohrmuffe 5 ausgebildet ist und in gleicher Weise wie diese das Anschlußende 6 des benachbarten Innenrohrs 2 aufnimmt.
Der Innenrohrstutzen 12 hat einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Innenrohrs 2 entspricht. Zur Höhenanpassung wird ein Schornsteinelement 1' glatt abgeschnitten und mit der ebenfalls glatten Stirnfläche 14 des Zwischenstücks 11 durch Klebung verbunden. Das untere, vorstehende Ende des Innenrohrabschnitts 12 ragt passend in das abgeschnittene Innenrohr 2 des darunter befindlichen Schornsteinelements 1'.

Claims (7)

  1. Schornstein, bestehend aus miteinander verbundenen Schornsteinelementen, die jeweils ein Innenrohr und ein Mantelrohr aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) aus dünnwandigem, faserverstärktem Keramikmaterial besteht und daß das Mantelrohr (3) das Innenrohr (2) unmittelbar umgibt und aus geschäumtem Keramikmaterial auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumoxid mit Wasserglas als Bindemittel besteht.
  2. Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial des Innenrohrs mit Glasfasern, Keramikfasern, Kohlefasern oder Naturfasern verstärkt ist.
  3. Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr aus faserverstärktem Keramikmaterial auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumoxid mit Wasserglas als Bindemittel besteht.
  4. Schornstein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Keramikmaterial des Mantelrohrs (3) anorganische Füllstoffe enthält.
  5. Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Keramikmaterial des Mantelrohrs (3) bis zu 35 Gewichtsprozent chemisch gebundenes Kristallwasser enthält.
  6. Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) jedes Schornsteinelements (1) an seinem einen Ende eine Rohrmuffe (5) bildet, in die ein Anschlußende (6) des benachbarten Innenrohrs (2) paßt.
  7. Schornstein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmuffe (5) des Innenrohrs (2) aus der Stirnfläche (7) des Schornsteinelements (1) herausragt und in eine das Anschlußende (6) des Innenrohrs (2) umgebende Ringnut (9) des jeweils benachbarten Schornsteinelements (1) paßt.
EP01104334A 2000-03-04 2001-02-23 Schornstein Withdrawn EP1130317A3 (de)

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