DE2829054A1

DE2829054A1 - Kaminrohr sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2829054A1
Application number: DE19782829054
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Schiemenz
Original assignee: Otavi Minen AG
Current assignee: Wienerberger Systemschornstein 3000 Hannover GmbH
Priority date: 1978-07-01
Filing date: 1978-07-01
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DE2829054B2; DE2829054C3

Description

Kaminrohr sowie Verfahren zu
seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein keramisch gebranntes Kaminrohr, insbesondere zum Einbau als Innenrohr in einen mehrschaligen Montageschornstein. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Kaminrohres.
Derartige Kaminrohre werden meist unter Verwendung von Ton und Schamotte in einem keramischen Brand hergestellt.
Sie werden in der Regel in mehrschaligen Haus-und Heizungsschornsteinen eingesetzt, die mit mit festen und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen betriebenen Heizungsanlagen in Verbindung stehen. Ein Hausschornstein soll daher ausreichend widerstandsfähig gegen die Beanspruchung durch Feuer, Rauch bzw. Abgase sowie durch Kehrgeräte sein (DIN 18160). Insofern muß das Kaminrohr als Baustein des Schornsteins feuer- und säurebeständig, gasdicht und versottungssicher sein sowie insbesondere eine ausreichende Druckfestigkeit.und Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen. Neben der Druckfestigke-it ist in Verbindung mit der Forderung der Aufrechterhaltung der Gasdichtigkeit im Betrieb die Temperaturwechselbeständigkeit eine wichtige Eigenschaft, die ein Kaminrohr besitzen muß. Denn die Heizungsanlagen beaufschlagen einen Schornstein und damit das Kaminrohr weder kontinuierlich noch mit Rauch oder Abgasen gleichbleibender Temperatur. Vielmehr kann der Temperatureinfluß sehr unbeständig und wechselhaft sein.
Ein Kaminrohr, das die im Betrieb durch Temperaturschwankungen auftretenden Gefügespannungen nicht kompensieren kann, reißt. Durch die Rißbildung geht in der Regel die Gasdichtigkeit und Festigkeit des Schornsteins verloren, was zu erheblichen Schäden führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist, die Neigung zur Rißbildung in einem keramisch gebrannten Kaminrohr durch Erhöhung der Temperaturwechselbeständigkeit zu mindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein keramisch gebranntes Kaminrohr gelöst, dessen Scherben Textur aufweist, wobei die Textur durch Porenkammern gebildet wird.
Der Begriff "Textur" ist aus der Mineralogie entlehnt.
Es wird darunter auf diesem Sachgebiet die durch äußere Ursachen hervorgerufene räuliche Anordnung der mineralischen Gemengteile eines Gesteins verstanden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird mit dem Begriff der Textur das Gefügebild des gebrannten Scherbens des Keramikrohrs beschrieben.
Vorzugsweise weist der Scherben des erfindungsgemäßen Keramikrohres im Querschnittsbild langgestreckte, geschlossene Porenkammern auf, deren Längsachsen annähernd parallel zur Wandung des Kaminrohres liegen. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung lagert in einer Kammerecke der Kammer ein Korn, vorzugsweise ein Gesteinskorn, wobei die Gesteinskörner in der jeweiligen Kammer in der gleichen Ecke der Kammer sitzen. Insofern ergibt sich die Textur aus den schmalen, länglich ausgebildeten, wandparallel c,rientierten Porenkammern mit in der jeweils entsprechenden gleichen Ecke sitzenden Gesteinskörnern. Dabei kommt es nicht darauf an, daß die angenommene Längsachse der Porenkammern senkrecht oder parallel zur Kaminrohrlängsachse verläuft. Wesentlich ist, daß der überwiegende Teil der Kammern räumlich richtungsorientiert ist.
Durch die Porenkammern wird die Porosität des Scherbens erheblich größer. Sie kann bis auf das Dreifache des Ausgangsscherbens gesteigert werden. Die Wasseraufnahme des Kaminrohres dagegen wird nicht im entsprechenden Maß erhöht, weil es sich meist um geschlossene Kammern handelt und die Kammern in der Regel nicht mit der Außenrnantelpreß haut des Kaminrohres in Verbindung stehen. Insofern wird auch die Gasdichtigkeit, die das Kaminrohr "von Hause aus" aufweist, nicht beeinträchtigt. Die Porosität erhöht sich in Abhängigkeit von der Zugabemenge und der Korngröße des Zuschlagstoffes. Die Rohdichte des Scherbens wird durch die Porosität und das spez. Gewicht des Zuschlagstoffes bestimmt.
Durch die wandparallel orientierte texturierte Porosität in Form von Porenkammern wird die Druckfestigkeit - gemessen durch Belastung in Längsachsrichtung des Rohres -nicht derart beeinflußt, daß das Rohr den Anforderungen insoweit nicht genügt. Wesentlich ist jedoch, daß durch die texturierte Kammerporosität die Temperaturwechselbeständigkeit erheblich gesteigert und damit verbunden die Neigung zur Rißbildung vermindert werden kann. Dieser erhebliche Fortschritt wird anhand des folgenden Beispiels dargestellt.
Beispiel Verglichen wird ein herkömmliches Schamotte-Kaminrohr mit einem homogenen Gefüge bekannter Struktur und ein Kaminrohr der gleichen Struktur, jedoch mit der erfindungsgemäßen Porenkammertextur.
Die Bestimmung der Temperaturwechselbeständigkeit erfolgt in Anlehnung an DIN 51068, Blatt 1, wobei die Proben einen Durchmesser von 50 mm und eine Höhe von 25 mm (entsprechend der Wanddicke des Rohres) haben.
Festgestellt wird die Anzahl der Prüfgänge, die die Probe bis zur Zerstörung nach DIN 51068 aushält. Aus einer Prüfserie von zehn Prüfversuchen ergab sich, daß ein handelsübliches Kaminrohr 3 bis 5 und das erfindungsgemäße Prüfrohr 15 bis 35 Prüfgänge aushält.
Dabei wurden folgende Porositäten gemessen: bei den handelsüblichen Kaminrohren zwischen 6,3 und8,6 % und bei den erfindungsgemäßen Kaminrohren zwischen 13,2 und 18,6 %.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen texturierten Kaminrohres, wobei Ton mit üblichen Gemengeteilen wie z. B. Schamotte und Wasser gemischt wird, das feuchte Gemenge zu einem Rohrstrang gepreßt, der Rohrstrang abschnittsweise geschnitten wird und die Rohrabschnitte zum Kaminrohr gebrannt werden. Das neue Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß dem Gemenge Körner zugesetzt werden und das Stranpressen derart durchgeführt wird, daß die Körner mit einer schweifförmigen Porenkammer in Verbindung stehen.
Vorzugsweise werden Gesteinskörner mit Korngrößen von 2 bis 6 mm verwendet, die vorzugsweise eine Härte über 180 N/mm2 nach Frechen und eine Abriebfestigkeit von weniger als 8cm3 / 50 cm2 (gemessen nach Böhme gemäß DIN 52108) aufweisen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, synthetisch hergestellte Körner unter anderem in Form von Abfallprodukten wie z.B. granulierte Schlacken zu verwenden. Weiterhin sind natürliche Mineralien wie z.B. Korund einsetzbar. Als Gesteinskorn wird vorzugsweise Basalt verwendet.
Gute Ergebnisse werden auch erzielt, wenn hartgebrannte Schamottekörner zugesetzt werden. Die Zusatzmenge und Korngröße richtet sich nach der gewünschten Erhöhung der Porosität. Vorzugsweise werden Gesteinskörner in Mengen von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen. auf das Gemenge, zugesetzt.
Die Wahl der Härte der Körner dagegen ist abhängig vom Abriebeinfluß der Masse, in die die Körner eingebettet sind.
Denn die Körner sollen möglichst scharfkantig sein und beim Strangpressen nicht zerstört werden. Vielmehr soll die Masse an der Kornoberfläche vorbeigleitend einen Hohlraum, nämlich die Porenkammer, bilden, ohne daß dabei das Korn zermürbt wird. Durch den Preßvorgang werden die Kammern aufgebaut, wobei das Gesteinskorn nach dem Pressen in der Ecke, in der die Preßkraft angegriffen hat, die Kammer begrenzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so gesteuert werden, daß beim Strangpressen entweder die Gesteinskörner in der Masse wandern oder die Masse an den Gesteinskörnern vorbeifließt und die Gesteinskörner beim Pressen abgebremst werden. In jedem Falle muß das Mischungsverhältnis des Gemenges und seine Bildsamkeit derart gewählt werden, daß sich beim Strangpressen vom Gesteinskorn ausgehend ein Hohlraum ausbilden kann, der nach dem Pressen- nicht wieder zusammenfällt und auch im Brand nicht zu einer Dehnung oder Schwindung des Scherbens führt.
Besonders gut texturierte Scherben erhält man, wenn man zum Strangpressen eine Schneckenpresse verwendet und Feuchtigkeitsgehalte des Gemenges einstellt, die zwischen 10 und 20, vorzugsweise bei 12 Gew.-% liegen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Masse wird so gewählt, daß die beim Pressen entstandenen Poren nicht wieder zusammengedrückt werden. Ferner ist vorteilhaft, das feuchte Gemenge vor dem Pressen mit Heißdampf zu beaufschlagen und dadurch die Temperatur der Masse auf 55 bis 70 OC zu erhöhen. Die Masse sollte einen Bildsamkeitswert nach Pfefferkorn von 1,2 bis 1,5 aufweisen. Es kommt nicht darauf an, daß die Körner nach dem Brand noch erkennbar in der Kammer vorhanden sind. Sie können während des Brandes schmelzen und eine Verglasung und damit Verfestigung der Porenka.mmer herbeiführen, was zur Festigkeitssteigerung des Kaminrohres beitragen kann. Vorzugsweise soll jedoch das Korn in der Ecke der Kammer auch nach dem Brand noch sitzen, weil dadurch die Festigkeit des Kaminrohres einen optimalen Wert erreicht. Denn die Körner stützen offenbar die Kammerwandungen bei Druckbelastungen derart ab, daß die Kammern keine beachtliche Schwächung des Scherbengefüges darstellen.
Bevorzugt verwendete Gemenge bestehend aus: 55-75 Gew.-% Schieferton 10-25 Gew.-% Schamotte der Körnung 0 bis 4 mm 5-20 Gew.-% Texturgranulatkorn(Körnung 2-6 mm; #l80 N/mm² Härte) 10-20 Gew.-% Wasser Insbesondere werden Gemenge verwendet, die die folgende Zusammensetzung aufweisen.
58-63 Gew.-% Schieferton 18-20 Gew.-% Schamotte 4- 6 Gew.-% Basaltkorn (von 4 bis 5 mm; von 2UU bis 240 N/mm2 Härte) 3- 5 Gew.-% Schamottekorn (von 3 bis 4 mm; 2 von 180 bis 200 N/mm Härte) 12-14 Gew. -% Wasser Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es-zeigen: Fig. 1 ein quergeschnittenes, etwa viereckiges stranggepreßtes Kaminrohr, Fig. 2 einen Ausschnitt gemäß II in Fig. 1.
Das Kaminrohr besteht aus dem Scherben 1 mit den Preßwandungen 2 und 3. Der Schcrbcn 1 weist die Ton-Bindemittelmatrix 4, Gemengeteilchen 5 sowie das Texturgranulat 6 auf. Vom Texturgranulatkorn 6 ausgehend erstrecken sich schweifförmig Porenkammern 7, deren Längsachse parallel zur Wandung 2 bzw. 3 und etwa parallel zur Längsachse 10 des Kaminrohres verläuft. Diese im dargestellten Beispiel wandparallel orientierten Kammern 7 ergeben zusammen mit der Anordnung der Granulatkörner 6 in der jeweils linken Ecke der Kammern 7 die neue, die Temperaturwechselbeständigkeit erhöhende Textur, die jedoch die Festigkeit des Kaminrohres nicht beachtlich beeinflußt.
Das Gefüge des Scherbens sowie die Textur sind auf der Zeichnung lediglich beispielhaft dargestellt. Selbstverständlich kann das Gefüge in bezug auf die Gemengeteilchen und die Texturgranulatkörner dichter oder weniger dicht ausgebildet sein. Außerdem kann die Texturrichtung, d.h. der Verlauf der Längsachse 8 der Kammern 7, wandparallel und gleichzeitig parallel zur Längsachse 10 des Kaminrohres gewählt werden. Wesentlich ist jedoch, daß durch die Textur die Temperaturwechselbeständigkeit erhöht und die Festigkeit des Kaminrohres nicht erheblich gemindert wird.
Bekannt ist, Schamotte sowie Schamotteersatz, z. B. Porphyr, als Gerüstbildner in Ton bzw. in keramischen Scherben zu verwenden. Der erfindungsgemäße Granulatzusatz führt nicht zur Gerüstbildung, sondern zur Aufspaltung bzw. Auflockerung der üblicherweise dicht gepreßten Tonmassen, wodurch ein thermisch-elastischer Scherben erhalten wird. Die relativ harten Texturgranulatkörner zerschneiden beim Preßprozeß vorzugsweise parallel zur Oberfläche die Tonmasse, wodurch eine gefederte keramische Schichtstruktur entsteht. Diese gewünschte Textur kann man jedoch nur mit einem harten, abriebfesten Zuschlagstoff erreichen, der beim Preßprozeß nicht selbst zerstört oder zermürbt wird. Es wird bei dem erfindungsgemäßen Kaminrohr somit mit dem Texturgranulatkorn kein Gerüst, sondern das Gegenteil, nämlich eine aufgelockerte Masse, erzeugt. Bei der Erfindung wird durch einen bei der bildsamen Verformung auftretenden Spaltungseffekt die Masse aufgelocke-rt und dadurch insbesondere die Temperaturwechselbeständigkeit wesentlich verbessert. Dieser Spaltungseffekt wird in besonders hohem Maße durch eine Strangpressung der Masse mit einer Schneckenpresse bewirkt.
Aus der Auflockerung ergibt sich ein weiterer Vorteil bei Verwendung insbesondere mit bituminösen Stoffen angereicherten Tonen, die im Brand aufgrund der Porosität besser ausgasen können. Obwohl der Scherben innerlich wesentlich poröser ausgestaltet ist als bei üblichen Kaminrohren, steigt die Wasseraufnahme gegenüber den dichten Scherben nicht wesentlich an. Dies ist darauf zurückzuführen, daß' die Kammerporen parallel zur Außenhaut des Kaminrohres liegen und mit dieser nicht in Verbindung stehen. Die erfindungsgemäße Texturporosität ist äußerlich kaum erkennbar und beeinflußt in keiner Weise. das äußere Erscheinungsbild des Kaminrohres.
Die Erfindung betrifft auch andere stranggepreßte, keramische Produkte, wie z.B. Schamotteprodukte, bei denen zur Erzielung einer optimalen Temperaturwechselbeständigkeit die beschriebene Textur erzeugt wird. Auch kann durch die erfindungsgemäße erhöhte Porosität ein keramisches Produkt hergestellt werden, welches allein auf Grund der höheren Porosität bessere Eigenschaften erhält, wie z.B. erhöhte Wärmedämmung oder an Schnittflächen erhöhte Saugkraft.

Claims

A N S P R Ü C H- E 1. Kaminrohr auf der Basis von Ton und Schamotte oder dgl., g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Textur im Scherben, wobei die Textur durch Porenkammern gebildet wird.
2. Kaminrohr nach Anspruch 1, d ä d u r c h g e k e-n n.-z- e i c h n e t, daß der Scherben im Querschnittsbild langgestreckte, geschlpssene Porenkammern aufweist, deren Längsachsen im wesentlichen parallel zur Wandung des Kaminrohres liegen.
3, Kaminrohr nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in den Kammerecken der Porenkammern jeweils ein Gesteinskorn lagert, wobei die Gesteinskbrner in der jeweiligen Kammer in der gleichen Ecke sitzen.
4. Kaminrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d ü r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Porosität des Scherbens zwischen 10 und 25 % liegt.
5. Kaminrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es eine Temperaturwechselbeständigkeit von 15 bis 40 Prüfgängen nach DIN 51068, Blatt 1, aufweist.
6. Kaminrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gesteinskörner in den Kammerecken Korngrößen von 2 bis 6 mm und eine Härte > 180 N/mm2 nach Frechen aufweisen.
7. Kaminrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gesteinskörner aus Basalt bestehen.
8. Verfahren zur Herstellung eines texturierten Kaminrohres nach Anspruch 1 bis 7, wobei Ton mit üblichen Gemengeteilen wie z. B. Schamotte und Wasser gemischt, das feuchte Gemenge zu einem Rohrstrang gepreßt, der Rohrstrang abschnittsweise geschnitten wird und die Rohrabschnitte zum Kaminrohr gebrannt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Gemenge Körner zugesetzt werden und das Strangpressen derart durchgeführt wird, daß um die Körner schweifartig eine Porenkammer entsteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Geseinskörner mit Korngrößen von 2 bis 6 mm verwendet werden, die vorzugsweise eine Härte #180 N/mm² nach Frechen aufweisen.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 und 9 ., d a d u r c h g é k e n n z e i c h n e t, daß als Körner granulierte Schlacke verwendet wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche, 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Gesteinskörner in Mengen von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemenge, zugesetzt werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Strangpressen eine Schneckenpresse verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß Feuchtigkeitsgehalte des Gemenges eingestellt werden2 die zwischen 10 und 20 Gew. -% liegen.
14. Verfahren nach Anspruch 12 und/oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das feuchte Gemenge vor dem Pressen-mit Heißdampf beaufschlagt und dao durch die Temperatur der Masse auf 55 bis 70 C erhöht wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Masse einenBildsamke'it s'wert nach Pfefferkorn von 1,2 bis 1,5 aufweist.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Gemenge verwendet wird, bestehend aus: 55-75 Gew.-% Schieferton 10-25 Gew. -% Schamotte der Körnung 0 bis 4 mm 5-20 Gew.-% Texturgranulatkorn(Körnung 2-6 mm; >180 N/mm2 Härte) 10-20 Gew.-% Wasser
17 . Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,-daß ein Gemenge verwendet wird, das die folgende Zusammensetzung aufweist: 58-63 Gew. -% Schieferton 18-20 Gew.-% Schamotte 4- 6 Gew.-% Basaltkorn (von 4 bis 5 mm; von ZUU bis 240 N/mm² Härte) 3 -5 Gew.-% Schamottekorn (von 3 bis 4 mm; von 180 bis 200 N/mm2 Härte) 12-14 Gew.-% Wasser
18. Stranggepreßtes, keramisches Produkt, g e k e n-n -z e i c h n e t d u r c h die Mermale der Ansprüche 1 bis 17.