DE3140335C2

DE3140335C2 -

Info

Publication number: DE3140335C2
Application number: DE19813140335
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-10
Filing date: 1981-10-10
Publication date: 1990-11-22
Also published as: DE3140335A1

Description

Die Erfindung betrifft für Hochtemperaturisolierungen geeig nete Isolierkörper aus Mineralwolle sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und eine Verwendung eines Isolierkörpers.

Wenn im Zusammenhang dieser Anmeldung von Hochtemperaturiso lierungen geeignete Isolierkörper gesprochen wird, so ist dabei in erster Linie an Rohrisolierschalen für Heißdampf leitungen, beispielsweise in Kraftwerken, gedacht. Die fol gende Beschreibung bezieht sich auf eine solche Isolierung als beispielhafte Anwendung, die beschriebenen Isolierkörper lassen sich aber in gleicher Weise auch bei anderen Einsatz fällen verwenden, bei denen ähnliche Anforderungen auftreten.

Heißdampfleitungen in Kraftwerken wurden bislang im allge meinen derart wärmeisoliert, daß man Mineralwollfasermatten in mehreren Lagen um die Rohrleitungen wickelte und diese nachher in geeigneter Weise fixierte. Als Abschluß wird dann im allgemeinen ein Blechmantel um die Isolierung herum ange ordnet. Da die Wicklungen der Mineralwollfasermatten im all gemeinen keinen konzentrischen und stabilen Formkörper erge ben, über dem sich der Blechmantel ohne weitere Hilfsmittel anbringen ließe, wurden nach diesem bekannten Verfahren auf den Rohrleitungen zusätzliche Stützgerüste angebracht, ent weder in Form von im Abstand voneinander angeordneten kragen artigen Rippen, zwischen die dann die Mineralwollmatten ge wickelt wurden, oder auch in Form von Abstandshaltern, die die Mineralwollmatten durchdringen.

Da Heißdampfleitungen Temperaturen von 500°C und darüber an nehmen können, kommt für die Isolierung als Mineralwolle praktisch nur eine hochtemperaturbeständige Steinwolle in Frage, da diese Temperaturen bis in den Bereich von 700°C widersteht, während während Glaswolle bereits bei etwa 240°C sintern kann.

Das Isolieren von Heißdampfleitungen auf die bekannte Art und Weise ist sehr umständlich und arbeitsaufwendig. Insbe sondere ist der Umgang mit den Mineralwollfasermatten für das Arbeitspersonal auch unangenehm und sogar gesundheitsschäd lich.

Andererseits sind seit längerem Rohrisolierschalen aus Mineral wolle bekannt, die als Formkörper in Gestalt von formstabilen Halbschalen hergestellt und zur Isolierung lediglich um die Rohrleitung herumgelegt und dann befestigt werden. Das Iso lieren einer Rohrleitung unter Verwendung solcher Rohrisolier schalen ist einerseits sehr einfach und andererseits im we sentlichen auch ohne Belästigung des Arbeitspersonals durch zuführen.

Solche Rohrisolierschalen werden derart hergestellt, daß mit einem Kunstharzbinder, vorzugsweise einem Phenolharzbinder, imprägnierte Mineralwollfasermatten auf einen Dorn gewickelt, der Binder dann bei einem Durchgang durch einen Ofen bei Tem peraturen bis etwa 245°C ausgehärtet und die so formstabili sierte Zylinderschale durch Aufschlitzen in ihrer Längsachse für das Legen um eine Rohrleitung geteilt wird.

Während man bei Rohrisolierschalen aus Glaswolle mit einem Binderanteil von etwa 1% auskommen kann, erfordert die kurz faserige Steinwolle einen Binderanteil von 3% und mehr.

Bei Versuchen, solche Rohrisolierschalen zur Isolierung von Heißdampfleitungen im Bereich von 500°C zu verwenden, hat sich nun gezeigt, daß der Kunststoffbinder der verwendeten Steinwollfaserschalen dazu neigt, sich zu entzünden, so daß die gesamte Rohrschale in einen glühenden Zustand gerät. Hierdurch tritt eine zusätzliche Temperaturerhöhung ein, die selbst die Steinwollfasern in ihrem Verband zerstört und die Rohrisolierung unbrauchbar macht.

Um den erforderlichen Zusammenhalt der Rohrschalen zu erhal ten, ist eine Reduzierung des Binderanteils nicht möglich. Andererseits läßt sich Glaswolle, die nur einen geringeren Binderanteil erfordert, wegen ihrer eigenen geringeren Tem peraturbeständigkeit bei Heißdampfleitungen nicht einsetzen.

Aus der DE-GM 75 30 282 ist eine feuerbeständige Lüftungs leitung bekannt, bei welcher ein Blechkanal mit Mineralfa serdämmplatten bekleidet ist. Die Dämmplatten sind an dem Blechkanal mittels eines Klebers befestigt. Um zu verhin dern, daß sich die Dämmplatten bei größerer Wärmeeinwirkung lösen, weist der Kleber eine Zusammensetzung auf, welche bei Wärmeeinwirkung als aktiver Kühlstoff wirkt und eine Küh lungswirkung entfaltet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Isolier körper, insbesondere eine Rohrisolierschale aus Mineralwolle, insbesondere Steinwolle, für Hochtemperaturisolierungen bei Medientemperaturen von 500°C und darüber geeignet zu machen, ohne daß bei ihrem Einsatz die Gefahr besteht, daß sich das in dem Mineralwollfaserverband enthaltenen Bindemittel ent zündet und die Isolierung zerstört.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Isolierkörper nach dem Hauptanspruch gelöst, die Unteransprüche beschrei ben vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung. Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Merkmale des Verfahrens anspruches.

Die Auswahl eines erfindungsgemäßen Mittels stellt für den Fachmann keine Schwierigkeiten dar, da dieser aus einer Viel zahl bekannter Mittel ein für den jeweiligen Anwendungszweck passendes Mittel aussuchen kann. Dabei ist insbesondere die Art und Zusammensetzung des Binders sowie die Temperatur, bei welcher dieser zersetzt wird und/oder zu brennen an fängt, zu berücksichtigen. Weiterhin kann der Fachmann aus der Gruppe der Feuerschutzmittel ein das brandhemmende Schutzgas abgebendes Mittel so auszuwählen, daß die Art des Schutzgases auf den jeweiligen Anwendungszweck abgestimmt ist. Es ist dabei für den Fachmann im Rahmen seines Fachwis sens zu beachten, daß möglicherweise entstehende Säuren Kor rosion verursachen können.

Geeignete Mittel entnimmt der Fachmann beispielsweise Holle man Wiberg "Lehrbuch der organischen Chemie" oder Ullmanns "Enzyklopädie der technischen Chemie".

Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Präventivmaß nahme, da nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein bereits vorhandener Brand durch besondere Maßnahmen einge dämmt oder gelöscht werden soll, sondern da das Entstehen eines Brandes von vorneherein verhindert wird.

Das ein brandhemmendes Schutzgas abgebende Mittel kann in den gesamten Faserverband eingebracht werden, wird aber bevorzugt an der Oberfläche angeordnet. Bei einem Einbringen des Mittels in den gesamten Faserver band müßte dies, zumindest bei Mitteln im festen Zustand, im allgemeinen schon vor dem Aushärten des Formkörpers ge schehen. Dies würde voraussetzen, daß das Mittel selbst die Aushärttemperaturen für den Kunststoffbinder übersteht, ohne dabei bereits seine Wirkung zu verlieren. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Isolierkörper besteht dementsprechend darin, daß Mittel oder eine Kombi nation mehrere Mittel nach dem Aushärten der Isolierkörper auf bzw. in deren Oberflächenbereich anzuordnen.

Mögliche Mittel, die den angestrebten Erfolg herbeiführen, sind im Zusammenhang mit dem Isolierkörper in den Unteran sprüchen beansprucht.

Als wirksam hat sich beispielsweise ein Kohlendioxidgas (CO₂) abgebendes Mittel, nämlich Kalk in Form von Schlämmkreide erwiesen. Andererseits ist es auch möglich, ein handelsüb liches Feuerlöschpulver zu verwenden. Bei solchen Feuerlösch pulvern findet man ebenfalls Kohlendioxidgas abgebende Mittel wie Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃) oder Ammoniak abgebende Pulver wie die Ammoniumphosphate (NH₄)H₂PO₄ oder (NH₄)₂HPO₄. Natriumhydrogencarbonat gibt bei Erhitzung neben Kohlendioxid gas auch Wasserdampf ab, der sich ebenfalls feuerhemmend aus wirkt. Weitere, für Feuerlöschpulver verwendete Mittel sind KHCO₃, NaH₂PO₄, NH₄HSO₄, und (NH₄)₂SO₄. Es können auch Kombi nationen dieser und anderer Mittel verwendet werden. Derartige Feuerlöschmittel werden allgemein unter der Be zeichnung ABC-Löschpulver vertrieben.

Als praktisch wirksam hat sich die gemeinsame Verwendung von Schlämmkreide und einem Feuerlöschpulver erwiesen.

Man möchte annehmen, daß die Wirkung dieser Mittel nach einer bestimmten Betriebszeit der mit ihnen versehenen Isolierungen erschöpft ist, so daß dann weiterhin die Gefahr der Entzün dung des Bindemittels in den Mineralwollisolierkörpern be steht. Werden Feuerlöschpulver für den für sie bestimmten Zweck eingesetzt, so ist die Wirkung, die sie entfalten sol len, im allgemeinen von akuter Art, da das zu unterbindende Feuer spontan und einmalig auftritt und die Wirkung des Mit tels durch das Feuer dann verbraucht wird. Die beispielsweise zu isolierenden Heißdampfleitungen bleiben dagegen langzeitig auf dem die Gefahr einer Entzündung auslösenden hohem Tem peraturniveau.

In diesem Zusammenhang hat sich nun gezeigt, daß das für die Rohrisolierschalen verwendete Bindemittel bei Temperaturen über etwa 200°C mehr oder minder schnell verdampft. Wenn die ser Verdampfungsvorgang im Rahmen des in der Isolierung auf tretenden Temperaturgradienten abgeschlossen ist, ist die Gefahr einer Entzündung des Bindemittels offenbar beseitigt. Es kommt also gerade darauf an, daß das Entzünden des Binde mittels in der Anfangsphase nach Anbringen einer neuen Iso lierung vermieden wird. Bei geeigneter Auswahl der einge setzten brandhemmenden Mittel kann deren über einen Zeitraum verteilte Gasabgabe so gesteuert werden, daß sie solange wirkt, bis das Bindemittel in den heißen, entzündungsgefähr denden Bereichen der Isolierung bereits verdampft ist.

Eine nach mehreren Tagen abgenommene Rohrisolierung zeigte, daß das Bindemittel nur noch in den äußeren Umfangsbereichen der Rohrisolierschale vorhanden ist, in denen der Temperatur gradient bereits derart gering ist, daß hier ein Verdampfen des Bindemittels nicht mehr einsetzt. Dadurch behält die Rohr isolierung auch nach längerem Einsatz noch ihre formstabilen Außenoberflächen. Zum Mediumträger hin nimmt die Mineralwolle praktisch wieder ihren ursprünglichen, nicht kunststoffge bundenen Zustand an. Dies führt zwar dazu, daß nach längerem Einsatz die Rohrisolierschalen nicht mehr als in sich stabi ler Formkörper abgenommen werden können, dieser Umstand ist jedoch nicht besonders nachteilig, da es bei der Verwendung der Rohrschalen im wesentlichen um das einfache Anbringen geht und nach eventuell erforderlichen Reparaturen an einer Lei tung, für die Isolierung in Ausnahmefällen entfernt wer den muß, ohnehin anschließend neue Isolierschalen verwendet werden.

Ausführungsbeispiel

In einem Versuch wurde eine Heißdampfleitung vom Durchmesser NW600, die Temperaturen bis zu max. 530°C annahmen, mit den beschriebenen Rohrschalen isoliert. Die Rohrschalen bestanden aus einer bis 750°C temperaturbeständigen Steinwolle und ent hielten 3% Phenolharz als Bindemittel. Die Gesamtdicke der Isolierung betrug 300 mm über dem Rohraußenumfang und es wur den hierfür zwei Lagen von Rohrschalen von je 150 mm Dicke verwendet, von denen jede an ihrer Innenseite mit einer Lage aus Schlämmkreide und einem handelsüblichen Feuerlöschpulver versehen war. Die Auftragsgewichte der Mittel lagen in der Größenordnung von je etwa 1 kg/m² Schalenfläche. Die doppel schalige Isolierung wurde dann von einem Blechmantel umgeben.

Die so gestaltete Rohrisolierung hat eine Versuchszeit von 8 Tagen überstanden, ohne daß Erscheinungen einer Entzün dung des Bindemittels auftraten. Die abgenommene Isolierung ließ erkennen, daß eine Formstabilität durch das Bindemittel nur noch in den äußeren Lagen vorhanden war. Die an der Innen seite der Rohrisolierschalen verwendete Schicht des feuer hemmenden Mittels war auch nach Abheben der Isolierung an ihrer weißen Farbe noch zu erkennen. Hierbei handelt es sich wahrscheinlich zum Teil schon um in Calciumoxid umgewandelte Schlämmkreide.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt als Bei spiel eine halbe Rohrisolierschale 1, im wesentlichen be stehend aus einem mittels eines ausgehärteten Kunstharz binders formstabilisierten Steinwollfaserverband 2, der an der Innenseite der Schale mit einem bei Temperaturein wirkung ein brandhemmendes Gas abgegebenen Mittel 3 ver sehen ist.

Claims

1. Für Hochtemperaturisolierungen geeigneter Isolierkörper aus Mineralwolle, der aus einem durch einen ausgehärte ten Kunstharzbinder formstabilisierten Formkörper aus einem Mineralwollfaserverband besteht, dadurch gekenn zeichnet, daß er zur Vermeidung der Entzündung des Kunstharzbinders bei Hochtemperatureinsatz zumindest an seiner der hohen Temperatur auszusetzenden Seite mit bei Temperatureinwirkung ein brandhemmendes Schutzgas abge benden Mitteln versehen ist.

2. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel über den gesamten Mineralwollfaserverband verteilt ist.

3. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel im Oberflächenbereich des Isolierkörpers angeordnet ist.

4. Isolierkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel in Form einer Beschichtung auf der Ober fläche des Isolierkörpers angeordnet ist.

5. Isolierkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel in einer die Außenschicht des Isolier körpers durchsetzenden Anordnung vorgesehen ist.

6. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein Kohlendioxidgas ab gebendes Mittel ist.

7. Isolierkörper nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mittel Calciumcarbonat ent halten ist.

8. Isolierkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel handelsübliche Schlämmkreide ist.

9. Isolierkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein Kohlendioxidgas abgebendes Feuer löschpulver ist.

10. Isolierkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerlöschpulver Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃) ist.

11. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel Stickstoffgas (N₂) oder Ammoniak (NH₃) ist.

12. Isolierkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein handelsübliches Feuerlöschpulver oder Flammschutzpulver ist.

13. Isolierkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerlöschpulver oder Flammschutzpulver ein Ammoniumphosphat ist.

14. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in Form einer Rohrisolier schale abgebildet ist, welche aus zwei sich zu einer Zylinderschale ergänzenden Halbschalen aus einem durch einen ausgehärteten Kunstharzbinder formstabilisierten Mineralwollfaserverband besteht, wobei die Halbschalen an ihrer Innenseite, welche einen kleineren Krümmungs radius aufweist, mit dem bei Temperatureinwirkung ein brandhemmendes Schutzgas abgebenden Mittel versehen sind.

15. Isolierkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einer oder mehreren Lagen von Rohriso lierschalen besteht.

16. Verfahren zum Herstellen eines für Hochtemperaturisolie rungen geeigneten Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aus Mineralwolle, bei dem ein Mineralwollfaser verband mit einem Kunstharzbinder behandelt, in die für den Isolierkörper vorgesehene Form gebracht und zum Fixieren der Formgebung durch Aushärten des Kunststoff binders einer Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschlie ßend zumindest an einer der Oberflächen des Formkörpers ein oder mehrere brandhemmendes Schutzgas abgebende Mittel auf- bzw. eingebracht werden.

17. Verwendung eines Isolierkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Hochtemperaturisolierung.