DE19836830A1 - Plattenförmiger, evakuierter Formkörper, Verfahren zur Wärmeisolierung und Verwendung des Formkörpers - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein plattenförmiger, evakuierter und wärmedämmender Formkörper, der verpreßtes und gegebenenfalls gehärtetes, mikroporöses Isoliermaterial enthält, und dadurch gekennzeichnet ist, daß sich das Isoliermaterial in einer oder mehreren umhüllten und evakuierten Schichten befindet, und der Formkörper eine Oberfläche mit Lamellenstruktur besitzt, wobei die Lamellen durch langgezogene Einschnitte in die Oberfläche entstehen und eine Tiefe von 40 bis 95% der Dicke des Formkörpers aufweisen. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Isolierung von gekrümmten Flächen mit wärmedämmendem Isoliermaterial, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der beanspruchte Formkörper mit der Oberfläche mit Lamellenstruktur an die gekrümmte Fläche angeschmiegt und fixiert wird und das Vakuum in mindestens einer Schicht aufgehoben wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein plattenförmiger, evakuierter und wärmedämmender Formkörper, der Basis verpreßtes und gegebe­ nenfalls gehärtetes, mikroporöses Isoliermaterial enthält. Ge­ genstand der Erfindung sind ferner ein Verfahren zur Wärmeiso­ lierung von gekrümmten Flächen, insbesondere Rohren und die Verwendung des Formkörpers.

In der DE-44 32 896 A1 ist ein evakuierter und in einer Hülle gasdicht eingeschlossener, wärmedämmender Formkörper auf der Basis von verpreßtem und gegebenenfalls gehärtetem, mikroporö­ sem Isoliermaterial offenbart.

Zur Wärmeisolierung von Körpern mit gekrümmten Flächen, insbe­ sondere von Rohren und Zylindern, ist ein solcher Formkörper nur bedingt geeignet. So ist ein hoher Kraftaufwand notwendig, um den Formkörper an eine gekrümmte Fläche anzuschmiegen. Die Bedeckung der Fläche bleibt wegen der Steifigkeit des Materials und der vorhandenen maßlichen Toleranzen der Oberfläche meist unvollständig. Dies und der unvermeidbare Faltenwurf beim An­ schmiegen des Formkörpers an die gekrümmte Fläche sind Ursache für eine unvollständige Wärmeisolierung.

Die Verwendung eines dicken Formkörpers zur Wärmeisolierung oder die Wärmeisolierung von stark gekrümmten Flächen ist über­ haupt nicht möglich, weil sich der Formkörper nicht oder nicht ausreichend biegen läßt.

Die vorliegende Erfindung zeigt auf, wie eine effektive Wärmei­ solierung von gekrümmten Flächen mit Formkörpern der genannten Gattung dennoch möglich ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein plattenförmiger, evakuierter und wärmedämmender Formkörper, der verpreßtes und gegebenen­ falls gehärtetes, mikroporöses Isoliermaterial enthält, und da­ durch gekennzeichnet ist, daß sich das Isoliermaterial in einer oder mehreren umhüllten und evakuierten Schichten befindet, und der Formkörper eine Oberfläche mit Lamellenstruktur besitzt, wobei die Lamellen durch langgezogene Einschnitte in die Ober­ fläche entstehen und eine Tiefe von 40 bis 95% der Dicke des Formkörpers aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Iso­ lierung von gekrümmten Flächen mit wärmedämmendem Isoliermate­ rial, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der beanspruchte Formkörper mit der Oberfläche mit Lamellenstruktur an die ge­ krümmte Fläche angeschmiegt und fixiert wird und das Vakuum in mindestens einer Schicht aufgehoben wird.

Durch die Lamellenstruktur können auch dickere Formkörper ohne besonderen Kraftaufwand an gekrümmte Flächen angelegt werden, und es können damit auch Flächen mit engem Krümmungsradius wär­ meisoliert werden. Verbleibende Undichtigkeiten in der Wärmei­ solierung werden dadurch beseitigt oder zumindest reduziert, indem das Vakuum aufgehoben wird. Dadurch vergrößert sich das Volumen des Formkörpers, und wärmedurchlässige Spalten und Rit­ zen werden verkleinert oder geschlossen.

Wird eine besonders wirksame Wärmeisolierung gefordert, so ist ein mehrschichtiger Aufbau des Formkörpers bevorzugt, bestehend aus zwei bis fünf oder mehr Schichten. Die Schichten können so angeordnet werden, daß ein Versatz in den Stoßstellen stattfin­ det, so daß eine weitere Reduzierung des Wärmeverlustes die Folge ist.

Die Wärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffes kann durch die Vermin­ derung des im System vorhandenen Luftdruckes drastisch gesenkt werden. Die Effizienz eines mikroporösen Dämmstoffes kann bis zum Faktor 10 verbessert werden, wenn der Partialdruck inner­ halb des Dämmstoffes unter 5 bis 10 mbar gesenkt wird, wobei die Höhe des Unterdruckes die Wirksamkeit der Wärmedämmung be­ stimmt.

Eine besonders effiziente Wärmedämmung wird erreicht, wenn der zur Wärmedämmung eingesetzte Formkörper mehrschichtig ausgebil­ det ist und das Vakuum nicht bei allen Schichten aufgehoben wird, und mindestens eine Schicht in evakuiertem Zustand bleibt. Durch die Verwendung von geeigneten Umhüllungen, bei­ spielsweise mehrschichtigen Folien, kann die Stabilität des verbleibenden Vakuums über Jahre hinweg erhalten bleiben.

Mit einem solchen Formkörper mit evakuierten und nicht evaku­ ierten Schichten können beispielsweise Pipelines wirtschaftli­ cher und technisch wirkungsvoller isoliert werden, als mit be­ kannten Systemen.

Durch die Einschnitte in der Oberfläche sowie durch den vorhan­ denen Unterdruck in der gasdichten Umhüllung wird die Folie, je nach deren Steifigkeit, in die Einschnitte etwas eingezo­ gen. Dadurch kann eine faltenfreie Ummantelung der gekrümmten Oberfläche gewährleistet werden. Beides erhöht die Wirksamkeit der Wärmedämmung.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Formkörpers im Querschnitt;

Fig. 2 zeigt bevorzugte Querschnittsformen der Lamellen des Formkörpers in vergrößerter Darstellung;
in Fig. 3 ist in Draufsicht dargestellt, wie ein Rohr mit dem Formkörper ummantelt wird;

Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Form­ körpers im Querschnitt.

Der Formkörper gemäß Fig. 1 ist plattenförmig und besteht voll­ kommen oder teilweise aus mikroporösem Isoliermaterial 1 und einer gasdichten Umhüllung 2 (nur teilweise und schematisch dargestellt). Er weist eine Oberfläche auf, die durch langgezo­ gene Einschnitte 3 (Lamellen) strukturiert ist. Die Lamellen haben eine Tiefe t von 40 bis 95%, besonders bevorzugt von 60 bis 85% der Dicke d des Formkörpers. Typisch ist eine Tiefe t von mindestens 5 mm. Die Dicke d des Formkörpers ergibt sich aus der gewünschten Wärmedämmwirkung. Die Notwendigkeit zur Verwendung der Lamellen in den Formkörpern ergibt sich bei Roh­ ren bei Wandstärken, welche in Abhängigkeit zum Rohrdurchmesser < 5% des Rohrdurchmessers bei kleinen Rohren (Durchmesser ca. 50 mm) und < 2% des Rohrdurchmessers bei großen Rohren (Durch­ messer mindestens 300 mm). Auch die Steifigkeit des Formkör­ pers, welche vorwiegend abhängig von dessen Dichte ist, spielt hier eine Rolle. Die Lamellen sind vorzugsweise in einem Ab­ stand von 4 bis 40 mm, besonders bevorzugt von 10 bis 20 mm ne­ beneinander und vorzugsweise parallel zueinander angeordnet und weisen eine Basisbreite b von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise von 1 bis 3 mm auf. Ihr Querschnitt hat vorzugsweise eine quadrati­ sche, rechteckige, spitzwinkelige oder gerundete Form, beson­ ders bevorzugt eine der in Fig. 2 gezeigten Formen A - D. Der Abstand zwischen den Lamellen hängt einerseits von der gewähl­ ten Basisbreite und andererseits von dem zu erreichenden Innen­ durchmesser ab. Addiert man die Basisbreiten der einzelnen La­ mellen, so sollte sich in etwa der Differenzbetrag zwischen äu­ ßerem und innerem Umfang des an der gekrümmten Fläche anliegen­ den Formkörpers ergeben.

Zu einem besonders vorteilhaften Verfahren zur Isolierung von gekrümmten Flächen mit wärmedämmendem Isoliermaterial gelangt man, indem der Formkörper mit seiner strukturierten Oberfläche an die gekrümmte Fläche angeschmiegt und fixiert wird und an­ schließend das Vakuum aufgehoben wird. Dies ist am Beispiel der Isolierung eines Rohres 4 in Fig. 3 angedeutet. Der umhüllte Formkörper 5 wird um das Rohr 4 gelegt, wobei die mit Lamellen versehene Oberfläche auf der Umfangsfläche des Rohres zu liegen kommt. Durch die Lamellenstruktur läßt sich der Formkörper der Kontur des Rohres entsprechend biegen, auch wenn die Dicke d verhältnismäßig groß und/oder der Krümmungsradius des Rohres vergleichsweise klein ist. Der evakuierte Formkörper wird vor­ zugsweise zur Isolierung von Rohren, beispielsweise Pipelines für Rohöl und Fernwärmeleitungen, von Motoren, Turbinen und Ka­ minen eingesetzt.

In Fig. 4 ist ein Formkörper dargestellt, der aus mehreren um­ hüllten und evakuierten Schichten (eine innere Schicht 6, eine mittlere Schicht 7 und eine äußere Schicht 8) aufgebaut ist, die verpreßtes und gegebenenfalls gehärtetes, mikroporöses Iso­ liermaterial enthalten. Zur Isolierung einer gekrümmten Fläche wird der Formkörper mit seiner Oberfläche mit Lamellenstruktur an die gekrümmte Fläche angeschmiegt und fixiert und anschlie­ ßend das Vakuum in mindestens einer Schicht aufgehoben, wobei bevorzugt ist, daß das Vakuum in mindestens einer anderen Schicht erhalten bleibt. Besonders bevorzugt ist, daß das Vaku­ um in der an der gekrümmten Fläche anliegenden Schicht aufgeho­ ben und in mindestens einer anderen Schicht dauerhaft beibehal­ ten wird.

Der Formkörper kann in seiner Gesamtheit oder schichtweise bei­ spielsweise auf ein Rohr 4 geklebt oder anderweitig darauf fi­ xiert werden, beispielsweise indem ein Band, vorzugsweise ein Gewebeband oder Klebeband, eine Kunststoffolie oder eine Me­ tallfolie um den am Rohr anliegenden Formkörper oder jeweils eine Schicht des Formkörpers gewickelt wird. Es kann auch ein Metallblech in Form von Ganz- oder Halbschalen oder geeigneten Zuschnitten um das Rohr gelegt und fixiert werden. Das im Form­ körper aufrechterhaltene Vakuum wird in mindestens einer der Schichten aufgehoben, um gegebenenfalls bestehen gebliebene Un­ dichtigkeiten der Wärmeisolierung zu reduzieren oder vollkommen zu beseitigen. Beim Aufheben des Vakuums vergrößert sich das Volumen des Formkörpers durch einströmende Luft, und der sich ausdehnende Formkörper kann Fugen und Spalten schließen. Das Vakuum kann aufgehoben werden, indem die Umhüllung der Schicht und gegebenenfalls der den Formkörper fixierende Gegenstand mit einem Werkzeug absichtlich beschädigt wird oder auch indem die Umhüllung durch Einwirkung der Umgebung vor oder während ihrer Verwendung mechanisch oder thermisch beansprucht wird bis sie reißt, beziehungsweise sich thermisch zersetzt. Letzteres kann beispielsweise bei der Wärmedämmung von Pipelines auf Grund der bis zu 180°C heißen Mediumtemperaturen geschehen, wobei durch eine geeignete Wahl des Materials der Umhüllung bei mehrschich­ tigem Aufbau des Formkörpers nur die Zersetzung der innen lie­ genden Schicht unter Erhalt des Vakuums in weiter außen liegen­ den Schichten erreicht werden kann.

Der Formkörper wird vorzugsweise nach einem Verfahren herge­ stellt, das bereits in der DE-44 32 896 A1 beschrieben ist. Er besitzt auch vorzugsweise die dort genannte Zusammensetzung von 30 bis 100 Gew.-% feinteiligem Metalloxid, 0 bis 50 Gew.-% Trübungsmittel, 0 bis 50 Gew.-% Fasermaterial und 0 bis 15 Gew.-% anorganischem Bindemittel. Bevorzugt ist auch, Metalloxid, Fasermaterial, Trübungsmittel und Bindemittel unter den in der DE-44 32 896 A1 genannten Stoffen auszuwählen, wobei als Fasern auch organische Fasern, beispielsweise Visko­ sefasern in Frage kommen. Auch Füllstoffe wie Glimmer, Perlit oder Vermiculit können gegebenenfalls enthalten sein.

Nach der Herstellung des Formkörpers werden die Lamellen durch Fräs- oder Sägewerkzeuge, beispielsweise Blatt- oder Drahtsägen eingeschnitten und der Formkörper in eine Umhüllung einge­ bracht, evakuiert, und die Umhüllung verschlossen. Ein Bereit­ stellen von Kanalporen und Kanälen im Formkörper zur Beschleu­ nigung des Evakuierens, wie es in der DE-44 32 896 A1 beschrieben ist, ist zweckmäßig, jedoch nicht zwingend notwendig.

Beispiel 1

Eine Platte mit den Maßen 965 mm * 500 mm * 20 mm wurde mit 50 parallelen Einschnitten im Abstand von 19,6 mm versehen. Die Einschnitte hatten eine Basisbreite von 2,5 mm. Die so erhalte­ ne Platte wurde in einer Mehrschichtverbundfolie bei Drücken kleiner 200 mbar luftdicht eingeschweißt, wobei sich die ur­ sprünglich ebene Platte bereits ein wenig krümmte und dadurch als Handlingshilfe bei der Montage wirkt; kürzere Montagezeiten können hierbei die Folge sein. Die Platte wurde anschließend mit der mit den Einschnitten versehenen Oberfläche auf ein Rohr montiert und mit Klebeband punktförmig fixiert. Anschließend wurde die Umhüllung mit einem spitzen Gegenstand eingeritzt und die am Rohr angeschmiegte Platte mit dem Klebeband fest umwic­ kelt.

Beispiel 2

Ein bis zu mehreren Hundert Grad heißem Medium führendes Rohr wird mit drei Schichten aus evakuierten und in gasdichter Mehr­ schichtfolie eingeschweißten Platten mit einer auf der Oberflä­ che eingebrachten Lamellenstruktur mit einer Dicke von je 12 mm umhüllt, so daß die Stoßstellen stirnseitig als auch im Umfang versetzt liegen. Jede einzelne Schicht wir mit Klebeband fi­ xiert. In der Anwendung wird die erste Schicht auf Grund der Temperaturbeständigkeit der Umhüllungsfolie thermisch zersetzt, so daß der Abdichtungseffekt wirksam wird. Auf Grund der wär­ meisolierenden Wirkung der ersten Schicht bleibt die Umhüllung der nächsten Schichten bestehen, was auf Grund der besonders guten Wärmedämmwirkung der evakuierten Systeme eine optimale Isolierwirkung ergibt.

Claims (11)

1. Plattenförmiger, evakuierter und wärmedämmender Formkörper, der verpreßtes und gegebenenfalls gehärtetes, mikroporöses Iso­ liermaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Iso­ liermaterial in einer oder mehreren umhüllten und evakuierten Schichten befindet, und der Formkörper eine Oberfläche mit La­ mellenstruktur besitzt, wobei die Lamellen durch langgezogene Einschnitte in die Oberfläche entstehen und eine Tiefe von 40 bis 95% der Dicke des Formkörpers aufweisen.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen eine Querschnittsform aufweisen, die quadratisch, rechteckig, spitzwinkelig oder gerundet ist.

3. Formkörper nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lamellen eine Basisbreite b aufweisen, die 0,5 bis 5 mm breit ist.

4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lamellen parallel im Abstand von 4 bis 40 mm nebeneinander gesetzt sind.

5. Verfahren zur Isolierung von gekrümmten Flächen mit wärme­ dämmendem Isoliermaterial, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein evakuierter Formkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der Oberfläche mit Lamellenstruktur an die gekrümmte Fläche angeschmiegt und fixiert wird und das Vakuum in mindestens ei­ ner Schicht aufgehoben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper durch Umwickeln mit einem Gewebeband, Klebeband, ei­ ner Kunststoff- oder Metallfolie oder mit zugeschnittenem Me­ tallblech fixiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum aufgehoben wird, indem die Umhüllung der Schicht mit ei­ nem Werkzeug beschädigt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum aufgehoben wird, indem die Umhüllung der Schicht teil­ weise thermisch zersetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum von mindestens einer Schicht bei mehrschichtigen Aufbau­ ten aufgehoben wird, indem die Umhüllung mechanisch beansprucht wird, bis sie reißt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vakuum in der an die gekrümmte Fläche anlie­ genden Schicht aufgehoben wird und in mindestens einer Schicht dauerhaft beibehalten wird.

11. Verwendung eines evakuierten Formkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Isolierung von Rohren, beispielsweise Pipelines für Rohöl und Fernwärmeleitungen, von Motoren, Turbi­ nen und Kaminen.