Wärmeisolationshülle für einen Heisswasserbehälter und Verfahren zu ihrer Herstellung

Abstract

 Eine Wärmeisolationshülle für einen Heisswasserbehälter weist eine von einem äusseren Mantel (3) umgebene Schicht (1) aus hartem oder halbhartem Schaumstoff auf. Um ein dichtes Anliegen der Wärmeisolationshülle am den Heisswasserbehälter zu gewährleisten, ist behälterseitig an der Schicht (1) eine Polyurethan-Weichschaumschicht (2) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeisolationshülle für einen Heißwasserbehälter mit einer wärmeisolierenden Schicht aus Hartschaumstoff oder halbhartem Schaumstoff sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

[0002] Es ist bereits bekannt, derartige Wärmeisolationshüllen aus flexiblem Kunststoffschaum herzustellen. Bei Anwendung derartiger bekannter Wärmeisolationshüllen für z.B. größere Boileranlagen ergibt sich der Nachteil, daß eine solche Hülle sehr dick sein müßte, da der Wärmedurchgangswiderstand der verwendeten flexiblen Polyurethanschäume relativ gering ist und somit eine größere Wandstärke der Isolierung erfordert. Eine derartige Anordnung würde aber sehr viel Platz in Anspruch nehmen, der nicht immer zur Verfügung steht. Aufgrund des Volumens der Kunststoffschaumschicht ist eine derartige Lösung auch von der wirtschaftlichen Seite her nachteilig.

[0003] Es ist auch bekannt, Rohre für z.B. Heißwasserleitungen zu isolieren, indem Halbschalen aus Hartschaum mittels Bandagen daran befestigt werden. Diese Methode ist recht aufwendig und nicht sehr praktisch, da eine Person allein sie nur schwer durchführen kann. Die bei Heißwasserbehältern erreichbaren Maßtoleranzen gewährleisten weiters nicht, daß eine solche Isolationshülle vollständig an der Behälteraußenwand anliegt. Durch die dadurch zwischen Isolierung und Behälterwand auftretende Luftzirkulation wird die Isolationswirkung aber wesentlich beeinträchtigt. Es kann auch zur Bildung von Kondenswasser in dem Spalt zwischen dem zu isolierenden Körper und der ihn umgebenden Hülle kommen, was ---- ebenfalls der Isolationswirkung sehr abträglich ist, da durch in den Schaumstoff eindringendes Wasser dessen Wärmedurchgangswiderstand erheblich gesenkt wird.

[0004] Weiters ist ein Verfahren bekannt, zwischen den zu isolierenden Körper und eine diesen umgebende Hülle Schaum einzuspritzen. Dieses Verfahren ist für die Isolierung von Heißwasserbehältern wenig geeignet, da wegen der vorhandenen Rohr-Zu- und -ableitungen Durchbrechungen vorgesehen werden müssen, die wiederum die Isolationsschicht durchbrechen würden. Die Abdichtung dieser Durchbrechungen vor dem Einbringen der fließfähigen Schaumstoffkomponenten wäre aber sehr aufwendig und daher unwirtschaftlich.

[0005] Weiters hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Isolierung der Behälter bereits in der Fabrik vorgenommen werden muß. Daraus ergeben sich vor allem für große Boileranlagen Transportprobleme.

[0006] Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile des beschriebenen Standes der Technik zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Schicht aus Hartschaumstoff oder halbhartem Schaumstoff besteht und innen eine Polyurethan-Weichschaumschicht und außen einen Mantel besitzt. Durch die an der Innenseite der Schicht aus hartem oder halbhartem Schaumkunststoff angebrachte Schicht aus Polyurethan-Weichschaum ist gewährleistet, daß die Isolationshülle an der Wand des Heißwasserbehälters durchgehend anliegt, und somit eine eventuelle, sich auf die Isolierung nachteilig auswirkende Luftzirkulation vermieden wird. Außerdem wird an den Stellen, die für die Rohr-Ein-und -Auslässe vorgesehen sind, durch diese zusätzliche Weichschaumschicht eine Dichtung erzielt. Ebenso können Maßabweichungen ausgeglichen werden.

[0007] Als besonders geeignet für eine Wärmeisolationshülle erweist sich ein harter Schaumstoff aus Polyurethan mit einem Raumgewicht von etwa 20 bis etwa 50 kg/m³, vorzugsweise etwa 32 bis etwa 38 kg/m und einer Wärmeleitzahl λ von etwa 0,020 bis etwa 0,025 W/m°K, vorzugsweise etwa 0,023 bis etwa 0,025 W/m°K. Polyurethan-hartschaumstoff hat wegen seiner Geschlossenporigkeit einen besonders hohen Wärmedurchgangswiderstand und ist daher für Heißwasserbehälter-Isolierungen besonders geeignet. Dadurch kann die Wandstärke sehr gering gehalten werden. Die angegebene untere Grenze des Raumgewichts soll nicht unterschritten werden, weil die Festigkeit der Schicht dann nicht mehr ausreichend wäre. Bei einem Raumgewicht von über 50 kg/m³ wäre hingegen der Vorteil der guten Wärmeisolierung nicht mehr ausreichend gegeben.

[0008] Wenn besonders große Maßabweichungen zu erwarten sind, ist es zweckmäßig, für die wärmeisolierende Schicht einen halbharten Schaumstoff aus Polyurethankunststoff zu wählen, der ein Raumgewicht von etwa 30 bis etwa 45 kg/m³, eine Härtezahl nach DIN 7790 und etwa 10 bis etwa 15 und eine WärmeleitzahlAvon etwa 0,029 bis etwa 0,4 W/m°K aufweist, wenn er auch aufgrund seiner gemischtporigen Struktur einen etwas schlechteren Wärmedurchgangswiderstand hat. Durch die gewisse Flexibilität des halbharten Polyurethanschaumstoffes ist über die Dichtungsfunktion der inneren Polyurethan-Weichschaumstoff-Schicht noch eine zusätzliche Möglichkeit zum Zusammendrücken und damit fugenfreien Anschmiegen an die Außenwand des Heißwasserbehälters gegeben. Die erfindungsgemäßen Vorteile bleiben trotz der etwas schlechteren Isolationswerte erhalten, sofern man sich innerhalb der angegebenen Grenzen bewegt.

[0009] Eine zweckmäßige Ausbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die wärmeisolierende Schicht aus Segmenten aufgebaut ist. Der segmentartige Aufbau der Wärmeisolationshülle erweist sich vor allem beim Transport als äußerst vorteilhaft. Die einzelnen Segmente können leichter gehandhabt werden, sind leichter stapelbar und außerdem durch ihre Form gegenüber einstückig aufgebauten Heißwasserbehältern wesentlich unempfindlicher gegen Beschädigungen. Dies trifft noch mehr bei größeren Boileranlagen zu. Dieser Vorteil wird noch augenfälliger, wenn man die Segmentgröße so wählt, daß die Öffnungen für die Zu- und Ableitungen an den Stößen der Segmente vorgesehen werden. Dies erleichtert die Montage und Demontage (im Falle von Reparaturen) außerordentlich.

[0010] Die Stöße zwischen den Segmenten sind zweckmäßigerweise stufenförmig abgesetzt. Dadurch wird ein Wärmeverlust durch eine Luftzirkulation durch die Fugen zwischen den Segmenten vermieden. Außerdem erlaubt es diese Bauweise, die Verbindung zwischen den einzelnen Segmenten stabiler zu gestalten als bei einer glatten Stoßverbindung.

[0011] Um den Wärmeverlust auch durch den Mantel der Wärmeisolationshülle möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, wenn der Mantel aus Kunststoff, z.B.Hart-Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polystyrol oder dgl. besteht. Bei einer entsprechenden Dicke dieses Kunststoffmantels wird eine Formstabilität erreicht, die optisch vorteilhaft ist. Ebenso ist dies für die Reinhaltung des Heißwasserbehälters günstig. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch möglich, diesen Mantel aus anderem Material, z.B. aluminium-beschichteten Folien zu fertigen.

[0012] Um die genannten Eigenschaften der am Aufbau der Wärmeisolationshülle beteiligten Schichten optimal aufeinander abzustimmen, ist es zweckmäßig, wenn die Dicke der wärmeisolierenden Schicht etwa 8 bis etwa 10 cm, die Dicke der innen angebrachten Weichschaumschicht etwa 0,5 bis etwa 1,5 cm beträgt. Eine derartige Dicke der wärmeisolierenden Schicht aus hartem oder halbhartem Schaumstoff ist bei den üblicherweise zu erwartenden Temperaturverhältnissen (Außentemperatur/Temperatur des Heißwassers) wirtschaftlich optimal ausgelegt. Eine weitere Steigerung der Dicke der Schicht würde zwar noch eine geringfügige Zunahme der Isolation bewirken, jedoch ist der damit verbundene Materialaufwand üblicherweise nicht gerechtfertigt.

[0013] Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Wärmeisolationshülle für Heißwasserbehälter besteht darin, daß mindestens zwei Segmente aus Polyurethan-Hartschaum oder aus halbhartem Polyurethanschaum formgeschäumt werden, wobei gegebenenfalls auch die Mantelteile mitangeschäumt werden, worauf auf die Innenseite der Segmente die Schicht aus Polyurethan-Weichschaum geklebt wird und die so vorgefertigten Segmente zusammengefügt werden. Die Formschäumung der Segmente macht es auf einfache Weise möglich, die Innenkontur der Schicht als Negativ des Behälters auszubilden, so daß gewährleistet ist, daß die Hülle cptimal an dem zu isolierenden Körper anliegt. Zweckmäßigerweise wird die Schicht aus Polyurethan-Weichschaum an die fertig geschäumten Segmente angeklebt. Dies ist gegenüber der Möglichkeit des direkten Aufschäumens einer Weichschaumstoffschichte auf die Segmente deshalb vorteilhaft, weil beim direkten Aufschäumen die dünnflüssigen Polyurethan-Komponenten in die Randschicht der harten oder halbharten Schaumstoffschicht eindringen würden, was nicht nur einen höheren Materialaufwand, sondern auch eine Verschlechterung des Isolationsverhaltens mit sich bringen würde, da die eingedrungenen Polyurethan-Komponenten nach Ausreaktion relativ kompakte Zonen bilden würden. Die Mitanschäumung der Mantelteile an die Segmente ist zweckmäßig, um die Manipulation bei Montage und Demontage zu erleichtern.

[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielshaft näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den zylinderförmigen mittleren Teil der Wärmeisolationshülle. Fig. 2 zeigt die Ansicht des Heißwasserbehälters mit einem Ausschnitt der oberen Kappe.

[0015] Die Wärmeisolationshülle gemäß Fig. 1 ist zylinderförmig, und besteht aus einer Schicht 1 aus hartem oder halbhartem Schaumstoff, einer Schicht 2 aus Polyurethan-Weichschaum und einem Mantel 3 aus Kunststoff, z.B. Hart-Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polystyrol oder dgl. Aus der Zeichnung geht auch der segmentartige Aufbau mit den stufenförmig abgesetzten Stößen des zylinderförmigen Teils der Wärmeisolationshülle hervor. Die einzelnen Segmente aus hartem oder halbhartem Schaumkunststoff sind formgeschäumt. Die Mantelteile aus Kunststoff sind mitangeschäumt. Die Schicht 2 aus Polyurethan-Weichschaumstoff ist an der Innenseite der Schicht 1 angeklebt. Die Öffnungen für die Rohrein-und -auslässe sind zweckmäßigerweise an den Stößen der Segmente vorgesehen.

[0016] Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der oberen Kappe des Heißwasserbehälters. Diese Kappe ist etwa kalottenförmig ausgebildet und besteht aus der Schicht 4 aus hartem oder halbhartem Schaumkunststoff sowie einem Mantelteil 5 aus Kunststoff. Im Bereich der Kappe kann die Anbringung einer Schicht aus Polyurethan-Weichschaum wegfallen, da hier keine Luftzirkulation auftreten kann, die sich in der Isolationswirkung für den Heißwasserbehälter ungünstig auswirken kann.

Ansprüche

1. Wärmeisolationshülle für einen Heißwasserbehälter mit einer wärmeisolierenden Schicht Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) aus Hartschaumstoff oder halbhartem Schaumstoff besteht und innen eine Polyurethan-Weichschaumschicht (2) und außen einen Mantel (3) besitzt.

2. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartschaumstoff der Schicht (1) ein Polyurethan-Hartschaumstoff mit einem Raumgewicht von etwa 20 bis etwa 50 kg/m und einer Wärmeleitzahl von etwa 0,020 bis etwa 0,030 W/m°K ist.

3. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Hartschaumstoff der Schicht (1) ein Raumgewicht von etwa 32 bis etwa 38 kg/m³ und eine Wärmeleitzahl von etwa 0,023 bis etwa 0,025 W/m°K aufweist.

4. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbharte Schaumstoff der Schicht (1) ein Polyurethanschaumstoff ist, der ein Raumgewicht von etwa 30 bis etwa 45 kg/m³, eine Härtezahl nach DIN 7790 von etwa 10 bis etwa 15 und eine Wärmeleitzahl λ von etwa 0,029 bis etwa 0,04 W/m°K aufweist.

5. Wärmeisolationshülle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) aus Segmenten aufgebaut ist.

6. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße zwischen den Segmenten stufenförmig abgesetzt sind.

7. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) aus Kunststoff, z.B. Hart-Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polystyrol oder dgl. besteht.

8. Wärmeisolationshülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (1) etwa 8 bis etwa 10 cm, die Dicke der Weichschaumstoffschicht (2) etwa 0,5 bis etwa 1,5 cm beträgt.

9. Verfahren zur Herstellung einer Wärmeisolationshülle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Segmente aus Polyurethan-Hartschaum oder aus halbhartem Polyurethanschaum formgeschäumt werden, wobei gegebenenfalls auch die Mantelteile mitangeschäumt werden, worauf auf die Innenseite der Segmente die Schicht aus Polyurethan-Weichschaum geklebt wird und die so vorgefertigten Segmente zusammengefügt werden.

Zeichnung