DE2717209A1

DE2717209A1 - Waermeisolierung

Info

Publication number: DE2717209A1
Application number: DE19772717209
Authority: DE
Inventors: Louis Lon Harting; Michael Robert Kozlow
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1977-11-10
Also published as: AU511534B2; US4063573A; MX145117A; CA1089346A; BR7702502A; AU2445877A; US4147186A; FR2349098A1; GB1555416A; JPS52130051A

Description

COHAUSZ & FLORACK

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Telefon : (02 11) 68 33 46 Telex : 0858 6513 cop d

PATENTANWÄLTE :
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl. In₉. R. KNAUF Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch. Ing. A. GERBER Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

TUE CARBORUNDUM COMPANY 18. April 197 7

Niagara Falls, New York
(USA)

Wärmeisol ierung

Die Erfindung betrifft eine Wärmeisolierung aus zwei zusammengehörigen Teilen zur Ummantelung eines langgestreckten Körpers. Die Wärmeisolierung ist insbesondere dazu bestimmt, langgestreckte Körper, wie Rohre oder Schienen, in öfen vor der Einwirkung hoher Temperaturen zu schützen.

Bisher wurden verschiedene Mittel verwendet, um langgestreckte Körper, wie wassergekühlte Rohre oder Schienen, in öfen vor der Einwirkung hoher Temperaturen zu schützen. Vielfach wurden feuerfeste Stoffe verwendet, mit denen der langgestreckte Körper umgeben wurde und die um ihn herum geformt oder anderweitig angebracht wurden. Die meisten dieser feuerfesten Stoffe waren spröde und erlitten häufig Risse oder Brüche, wenn das Rohr oder die Schiene beansprucht wurde, beispielsweise durch Spannungen bei der Förderung von Brammen über das Rohr oder die Schiene durch den Ofen. Um die Brüche bei diesen feuerfesten Stoffen zu verringern, wurden die feuerfesten Stoffe auch schon in Form einzelner Bauelemente an dem langgestreckten Körper angebracht. Versuche mit einer solchen Isolierung verliefen jedoch nicht zufriedenstellend, da

zwischen den Bauelementen Spalte und Lücken verblieben, durch die Hitze der Umgebung den langgestreckten Körper erreichen konnte. Daraufhin wurden Versuche unternommen, durch Ausfüllen der Spalten und Lücken mit plastischem Material die feuerfesten Stoffe miteinander zu verbinden. Die hierfür verwendeten Stoffe enthielten jedoch Komponenten, die für viele Anwendungen nicht hitzebeständig genug waren.

Bei einem neueren Versuch zur Lösung des Problems werden nachgiebige feuerfeste Stoffe in Form von Spaltringen verwendet, die an dem Rohr oder einem anderen langgestreckten Körper angebracht werden können. Eine große Anzahl solcher Ringe werden auf dem Körper derart angebracht, daß ihre Endflächen sich berühren und die Seitenflächen der einzelnen Ringe aneinanderanstoßen, so daß der langgestreckte Körper völlig von der Isolierung umgeben ist. Obgleich diese Methode, einen langgestreckten Körper vor Hitzeinwirkung zu schützen, gegenüber dem vorher bekannten Stand der Technik als Fortschritt anzusehen ist, haften ihr doch noch Nachteile an. Wenn beispielsweise das Rohr, die Schiene oder ein anderer langgestreckter Körper in Schwingungen versetzt wird, wie dies beim Fördern von Brammen über das Rohr oder die Schiene durch den Ofen der Fall ist, werden die Ringe verlagert, und zwischen den Ringen entstehen Lücken, durch die die Ofenhitze den Körper erreichen kann.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Wärmeisolierung für einen langgestreckten Körper zur Verfügung zu stellen, die den Körper völlig umgibt und auch bei mechanischer Beanspruchung des Körpers lücken- und spaltfrei bleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wärmeisolierung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die zusammengehörigen Teile aus einer Anzahl gleichartiger, aneinanderstoßender, U-förmiger Bauelemente aus wärmebe-

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ständigem Material mit gleicher radialer und axialer Orientierung besteht, die durch eine Anzahl axial durch sie hindurchgehender Stäbe zusammengehalten werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die beiden Teile der Wärmeisolierung bzw. deren U-förmige Elemente können leicht und rasch an dem langgestreckten Körper angebracht werden und ergeben eine ausgezeichnete Schutzummantelung. Durch die Art des Zusammenhalts der einzelnen Bauelemente wird die Entstehung von Lücken oder Spalten zuverlässig verhindert. Dabei ist die Wärmeisolierung nachgiebig, so daß die bei spröden feuerfesten Stoffen vorkommenden Nachteile nicht auftreten. Eine Verlagerung oder Lockerung der Bauelemente kann dank der zusammenhaltenden und zusammendrückenden Wirkung der an den durch die Bauelemente axial hindurchgehenden Stäben befestigten Platten nicht eintreten. Keine wärmeempfindlichen Teile werden der Ofenhitze ausgesetzt. Beim Verbinden zweier Wärmeisolierungen gemäß der Erfindung wird ein Trennring zwischen den aneinandergrenzenden Isolierungen angebracht, der die Endplatten schützt.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines der beiden Teile der Wärmeisolierung, die den Aufbau des Teils erkennen läßt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der gesamten Wärmeisolierung und des isolierten langgestreckten Körpers;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer nach einer anderen Montageart zusammengebauten Wärmeisolierung vmd

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Fig. 4 eine Ansicht des vorderen Endes einer montierten Wärmeisolierung mit einer anderen Innenform zur Isolierung mehr als eines langgestreckten Körpers.

Der langgestreckte Körper, für den die Wärmeisolierung bestimmt ist, kann im wesentlichen jeder langgestreckte Körper sein, bei dem ein Wärmeaustausch mit der Umgebung verhindert werden. Er kann ein fester Körper, aber auch ein Fluid sein oder die räumliche Begrenzung einer Energieform, wie eine Flamme oder ein Laserstrahl, darstellen. Im allgemeinen ist der langgestreckte Körper ein fester Körper, der praktisch jeden beliebigen Querschnitt haben kann. Solche Querschnittsformen sind beispielsweise ein Polygon wie ein Dreieck, Sechseck oder ein Parallelogramm wie ein Quadrat, Rechteck oder Rhombus oder ein durch eine Kurve begrenzter Querschnitt wie ein Kreis oder eine Ellipse.

Die U-förmigen Isolierelemente können aus jedem geeigneten wärmebeständigen Material bestehen. Aluminiumsilicat ist besonders geeignet, wenn die Wärmeisolierung hohen Temperaturen bis 1430 ⁰C ausgesetzt ist. Bei niedrigeren Temperaturen können andere Wärmedämmstoffe, insbesondere Faserstoffe wie Quarzwolle,, Aluminiumwolle oder Glaswolle, verwendet werden.

Unter "U-förmig" ist in dieser Beschreibung und den Ansprüchen eine Form zu verstehen, die dem Buchstaben U gleicht oder ihm nahekommt. Die U-förmigen Bauelemente können gekrümmte oder winkelige Flächen haben, und die oberen Enden des U können in derselben oder verschiedenen Ebenen liegen. Die Innenfläche der U-förmigen Bauelemente ist die konkave Fläche des U, die beim Draufblick auf das U sichtbar ist. Die Außenfläche der U-förmigen Bauelemente ist die Fläche, die beim Blick von unten gegen das U sichtbar ist. Die Seitenflächen der U-förmigen Bauelemente

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sind die Flächen, die beim Blick auf die Seiten des U sichtbar sind und die das charakteristische U-förmige Aussehen haben. Die Endflächen der U-förmigen Bauelemente sind die Endflächen der Schenkel des U und beim Blick von oben auf das U sichtbar. Unter dem Oberteil der U-förmigen Bauelemente ist der obere Teil der U-Form zu verstehen, wenn das U sich in einer Stellung befindet, wie sie für den Buchstaben charakteristisch ist. Entsprechendes gilt für den Unterteil der U-förmigen Bauelemente .

Zur Herstellung der beiden Teile der Wärmeisolierung wird eine Anzahl gleichartiger U-förmiger Bauelemente nebeneinander so angeordnet, daß ihre Seitenflächen aneinanderstoßen und sich berühren. Alle Elemente haben dabei die gleiche radiale Orientierung, worunter hier zu verstehen ist, daß die Unterteile der U-förmigen Bauelemente in die gleiche Richtung orientiert sind.

Unter "Stab" ist hier ein Bauteil von langgestreckter Form ohne Rücksicht auf seine Querschnittsform zu verstehen. Der Stab kann aus Metall, einem keramischen Material oder aus Kunststoff bestehen. Die Stäbe erstrecken sich durch axial orientierte Löcher in den Bauelementen und halten diese in der vorstehend genannten richtigen radialen Orientierung. Mit der Bezeichnung "axial orientierte Löcher" sind Löcher gemeint, die sich im wesentlichen parallel zur Achse des durch die Wärmeisolierung zu schützenden langgestreckten Körpers erstrecken. Die radiale Abmessung der durch die axial orientierten Löcher hindurchgehenden Stäbe ist so groß, daß ihre mechanische Festigkeit hoch genug ist, um die Bauelemente in der richtigen Orientierung und ihre anstoßenden Seitenflächen fest aneinander zu halten. Sie ist andererseits so klein, daß die Stäbe gegen Hitzeeinwirkung durch die umgebenden Bauelemente völlig geschützt sind.

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Die Stäbe sind an den Enden durch Platten miteinander verbunden und befestigt, die kleiner als die Seitenflächen der Bauelemente sind, so daß die Bauelemente durch die Stäbe und die daran angebrachten Endplatten fest zusammengehalten werden. Die Platten sind, wie erwähnt, kleiner als die Seitenflächen der Bauelemente, und alle Teile der Platten sind von der Außenfläche der Bauelemente distal entfernt, so daß die Platten vor Hitzeeinwirkung geschützt sind. Die Platten können aus Metall, einem keramischen Material oder Kunststoff von geeigneter Festigkeit bestehen; sie können bei der Montage der Wärmeisolierung an dem langgestreckten Körper angebracht werden. Wenn die Platten an dem langgestreckten Körper anliegen, können sie und die mit ihnen verbundenen Stäbe durch den Körper gekühlt werden, insbesondere, wenn der Körper ein von Kühlwasser durchflossenes Rohr ist und Platten und Stäbe aus Metall bestehen. Die beiden Teile der Wärmeisolierung werden auf den langgestreckten Körper so aufgebracht, daß dieser völlig von den Innenflächen der beiden Isolierteile umgeben ist.

Die beiden Teile der Wärmeisolierung werden miteinander verbunden und bilden dann eine Wärmeisoliereinheit. Die Verbindung kann mit jedem geeigneten Mittel vorgenommen werden, sofern es gegen Hitzeeinwirkung geschützt ist. Eine besonders geeignete Maßnahme zum Verbinden der beiden Teile ist die Verwendung eines Klebers, mit dem die Teile direkt auf dem langgestreckten Körper befestigt werden, und von Verbindungselementen zum Verbinden der Endplatten beider Teile miteinander. Solche Verbindungselemente sind im allgemeinen Schrauben oder mit Gewinden versehene Bolzen, die durch Löcher in den Platten hindurchgeführt und mit Muttern befestigt sind.

Die beiden Teile der Wärmeisolierung werden so miteinander verbunden, daß die Endflächen ihrer Bauelemente aneinanderstoßen, so daß die Bauelemente der beiden Iso-

lierteile den langgestreckten Körper völlig umgeben.

Zur Erleichterung der Montage sind die Endflächen der Bauelemente eben ausgebildet. Solche ebenen oder planaren Flächen berühren sich auf der gesamten Fläche, so daß eine komplizierte Formgebung nicht erforderlich ist.

Wenn darüber hinaus die Endflächen der U-förmigen Bauteile in der gleichen oder einer parallelen Ebene liegen, ist eine gleichmäßige Formgebung und Orientierung der Bauelemente möglich.

Die Endflächen der Bauelemente können aber auch eine andere, kompliziertere Form haben, di^ eine stabilere und festere Vereinigung der Endflächen ermöglicht. Beispielsweise können die Endflächen in sich schneidenden Ebenen liegen, wodurch ein Keileffekt entsteht, wenn die Endflächen der beiden Isolierteile bei der Montage der Wärmeisolierung zusammengefügt werden. Auch können Teile der Endflächen in verschiedenen Ebenen liegen, so daß die Bauteile in verzahnter Anordnung montiert werden können.

Wie aus der Zeichnung, insbesondere den Figuren 2 und 3, ersichtlich, besteht die einen langgestreckten Körper 11 umgebende Wärmeisolierung 10 aus zwei Teilen 12 und 13. Jeder Isolierteil 12 und 13 setzt sich aus einer Reihe gleichartiger, aneinanderstoßender, U-förmiger Bauelemente 15 aus nachgiebigem feuerfesten Material zusammen, das am besten aus einem Netz von Aluminiumsilicat-Faser besteht. Wie am besten aus den Figuren 1 und 3 zu erkennen, hat jedes U-förmige Isolierelement 15 eine Innenfläche 16, eine Außenfläche 17, zwei Seitenflächen 18 und zwei Endflächen 19. Die Bauelemente einer Reihe 14 sind in einer Flucht angeordnet, wobei die Seitenflächen 18 eines jeden Bauelementes 15 fest an den Seitenflächen der benachbarten Bauelemente anstoßen. Alle aneinanderstoßenden Bauelemente 15 haben die gleiche radiale Orientierung. Die

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Reihe der Bauelemente 15 wird durch eine Anzahl von Stäben 20 mit ersten und zweiten Enden 21, 22 zusammengehalten. Die Stäbe 20 erstrecken sich durch axial fluchtende und orientierte Löcher 23 in den Bauelementen 15 und sind an ihrem ersten Ende 21 mit einer ersten Platte 24 verbunden und an ihr befestigt, die kleiner als die benachbarte Seitenfläche 18 des nächstllegenden Bauelementes ist. Die Platte 24 ist so angeordnet, daß alle ihre Teile von allen Außenflächen 17 distal entfernt sind. An den zweiten Enden 22 sind die Stäbe 20 in gleicher Weise mit einer zweiten Platte 24 verbunden, die kleiner als die benachbarte Seitenfläche 18 des nächstliegenden Bauelementes 15 ist. Alle Teile der zweiten Platte 24 sind von allen Außenflächen 17 distal entfernt. Der erste Teil 12 und der zweite Teil 13 sind miteinander verbunden und bilden die Wärmeisolierung 10. Die Endflächen 19 der Elemente 15 der beiden Teile 12 und 13 stoßen in bezug auf den langgestreckten Körper 11 derart aneinander, daß die Innenflächen 16 der Elemente 15 den langgestreckten Körper 11 völlig umgeben. Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, können die beiden Teile 12 und 13 der Wärmeisolierung 10 durch Schrauben 27 verbunden werden, die sich durch Löcher 25 in den Platten 24 erstrecken.

Wenn mehrere Einheiten der Wärmeisolierung 10 zusammen verwendet werden, können sie mit Fahnen 26 versehen sein, die ihre fluchtende Anordnung erleichtern. In diesem Falle ist mindestens eine der Platten 24 mit einer Fahne 26 ausgebildet, die im wesentlichen rechtwinklig zur Platte 24 angeordnet ist und sich im wesentlichen parallel zur Achse der Wärmeisolierung 10 bzw. des betreffenden Teils 12 oder 13 erstreckt. Zwischen den Einheiten der Wärmeisolierung 10 ist dann ferner ein freies, nicht mit den Isolierteilen 12 oder 13 verbundenes Bauelement 15 angeordnet, daß die Platten 24 vor Wärmeeinwirkung schützt. Wie aus Figur 4 ersichtlich, kann die Wärmeisolierung 10 auch mehr als einen langgestreckten Körper 11 umgeben.

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Aus den Figuren 1 und 2 ist zu erkennen, daß die Endflächen 19 eben oder planar sein können, während die Figuren 3 und 4 zeigen, daß Teile der Endflächen 19 auch in verschiedenen Ebenen liegen können, so daß die Endflächen eine verzahnte Anordnung haben.

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Claims

COHAUSZ & FLORACK I »ΛT Ii N T Λ N WA Ι/Γ S U Ü HO SC'Hl!MANNSTH. ί)7 ■ 1J-4OOO DÜSHELDOHF Telefon : (02 11) 68 33 4« Telex : 0858 6513 cop d PATENTANWÄLTE : Dipl.-lng. W. COHAUSZ Dipl. Ing R. KNAUF Dr Ing., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER ■ Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ 18.4.77 Ansprüche

1. Wärmeisolierung aus zwei zusammengehörigen Teilen zur Ummantelung eines langgestreckten Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengehörigen Teile (12, 13) aus einer Anzahl gleichartiger, aneinanderstoßender, U-förmiger Bauelemente (15) aus wärmebeständigem Material mit gleicher radialer und axialer Orientierung besteht, die durch eine Anzahl axial durch sie hindurchgehender Stäbe (20) zusammengehalten werden.

2. Wärmeisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stäbe (20) an den Enden durch Platten (24) miteinander verbunden und befestigt sind, die kleiner als die Seitenflächen der nächstliegenden U-förmigen Bauelemente (15) und so angeordnet sind, daß alle Teile der Platten (24) von allen Außenflächen distal entfernt sind.

3. Wärmeisolierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Endflächen (19) der U-förmigen Bauelemente (15) eben sind.

4. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen (19) der U-förmigen Bauelemente (15) in jeweils derselben Ebene liegen.

5. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

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ORIGINAL INSPECTED

Endflächen (19) der U-förmigen Bauelemente C15) in parallelen Ebenen liegen.

6. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen (19) der U-förmigen Bauelemente (15) in sich schneidenden Ebenen liegen.

7. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Endflächen (19) der U-förmigen Bauteile (15) in verschiedenen Ebenen liegen.

8. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24) der beiden Teile (12, 13) der Wärmeisolierung (10) mechanische miteinander verbunden sind.

9. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24) der beiden Teile (12, 13) der Wärmeisolierung (10) sich überlappen und die sich überlappenden Teile der Platten (24) durch Schrauben (27) oder andere Verbindungselemente miteinander verbunden sind.

10. Wärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur fluchtenden Verbindung der Wärmeisolierung (10) oder eines ihrer beiden Teile (12, 13) mit einer angrenzenden Isolierung gleicher Art mindestens eine der Platten (24) mit mindestens einer Fahne (26) versehen ist, die im wesentlichen rechtwinklig zur Platte (24) angeordnet ist und sich im wesentlichen parallel zur Achse der Wärmeisolierung (10) bzw. des betreffenden Teils (12, 13) erstreckt.

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