Sonderlösung für die Industrie: Edelstahlschornstein für Autoklav zum Flugzeugbau
Im Premium AEROTEC-Werk direkt an der Weser wurde ein spezieller Industrie-Druckofen installiert, der bei der Fertigung von Flugzeugrumpfteilen aus Kohlefaser-Verbundstoffen zum Einsatz kommt. Da beim Betrieb sehr hohe Abgastemperaturen entstehen,
waren ein spezielles Abgassystem und viel Know-how notwendig.
Ein Blick in den Industrieofen offenbart seine gewaltigen Dimensionen.
Die Abgasführung an der Oberseite des Autoklavs. Gut zu erkennen: Die Bypassleitung in 100 mm Durchmesser führt die Abgase wieder zurück zum Brenner.
Die Mündung der Abgasstrecke befindet sich in einer Höhe von ca. 25 m über dem Gelände.
Die Abgasführung unterhalb des Autoklavs wird installiert.
Die Stadt Nordenham an der Wesermündung kann auf eine große Tradition in der Luftfahrttechnik zurückblicken. Bereits seit 75 Jahren werden hier Flugzeuge gebaut. Jüngstes Kind ist das Airbus-Langstrecken-Flugzeug A350 XWB, dessen Rumpfteile im Premium AEROTEC-Werk gefertigt werden. Einen wichtigen Aspekt nimmt in diesem Zusammenhang die Entwicklung und Anwendung innovativer Werkstoffe, Technologien und Verfahren ein. Dazu zählt beispielsweise die Herstellung von CFK-Strukturen (Kohlefaser verstärkte Kunststoffe).
Im Werk Nordenham werden einzelne Schalen-Strukturen gefertigt, die später zu einem kompletten Flugzeugrumpf zusammengefügt werden. Sie bestehen aus harzgetränkten Carbon-Faser-Kunststoffen (CFK), die bei einer Temperatur von 180°C
und Drücken bis zu 10 bar in einem industriellen Druckofen (Autoklav) ausgehärtet werden. Für die Bauteile des Airbus 350 XWB der Sektionen 13/14 wurde ein spezieller, direkt befeuerter Autoklav mit 21 m Innenlänge und einem Durchmesser von 7 m installiert. Nach der Aushärtungszeit und einer anschließenden Abkühlphase werden die einzelnen Elemente in den Nordenhamer Werkshallen zur kompletten Sektion 13/14 weiter verarbeitet. Anschließend werden sie auf dem Seeweg zur weiteren Montage in das Airbuswerk Hamburg-Finkenwerder transportiert.
Spezielle Abgastechnik
Bei der Planung abgastechnischer Anlagen kommt es stets auf die korrekte Dimensionierung an. So auch bei der Inbetriebnahme des neuen Autoklaven in Nordenham. Nachdem der Industrieofen installiert war und in Betrieb gehen sollte, kam es immer wieder zu Störungsmeldungen bei den Gasbrennern. Es stellte sich heraus, dass die Abgasleitungen zu gering dimensioniert waren. Die Verantwortlichen wandten sich mit ihrem Problem an den Abgastechnikspezialisten Nicolas Wieting. Er übernahm in Zusammenarbeit mit der Joseph Raab GmbH & Cie. KG die umfangreichen planerischen Aufgaben und entschied sich mit dem Abgassystem EW ALKON von Raab für eine Lösung aus Edelstahl. Zu beachten war, dass der Autoklav über 12 Gasbrenner beheizt wird und damit Abgastemperaturen von ca. 550°C erreicht werden. Außerdem sollte eine NOX-reduzierte Verbrennung gewährleistet werden. Zu diesem Zweck waren zwei Bypass-Leitungen zu verlegen, die einen Teil der Abgase zu den Brennern zurückführen. Diese Teilstrecken erstellte der Fachbetrieb Wieting in 100 mm Durchmesser aus Edelstahl der Werkstoffgüte-Nr. 1.4571 in 0,6 mm Wandstärke.
Bei der Wahl des Abgassystems spielte in erster Linie die hohe Abgastemperatur eine Rolle. So war eine druckdichte Verbindung zwischen den einzelnen Schornsteinelementen gefordert, die ohne elastomere Dichtungen auskommt. Hier bot sich das einwandige System EW ALKON von Raab an. Es wurde entwickelt, um im Überdruckbereich den Einsatz elastomerer Dichtungen überflüssig zu machen und somit eine höhere Temperaturbeständigkeit zu gewährleisten. Die konische Ausbildung der Einsteck- und Muffenenden dichtet die Verbindung zwischen den einzelnen Rohrelementen druckbeständig ab. Die Konstruktion macht grundsätzlich weitere Dichtungen überflüssig, sodass eine zeitsparende und dauerhaft sichere Montage gewährleistet werden kann. Das System ist überdruckdicht bis 5000 Pa und zugelassen für Temperaturen bis zu 600°C. Mit dem Abgassystem lassen sich – neben gewöhnlichen Feuerstätten – auch Blockheizkraftwerke, Verbrennungsmotoren und Notstromaggregate mit Abgastemperaturen einbinden. Es ist in einwandiger und doppelwandiger Ausführung erhältlich.
Im Premium AEROTEC-Werk kamen insgesamt etwa 500 m des einwandigen Abgassystems im Durchmesser von 500 mm und einer Wandstärke von 1 mm zum Einsatz. Der senkrechte Teil der Abgasanlage ist ca. 12 m lang. Die Mündung der Abgasstrecke befindet sich etwa 25 m über der Geländefläche. Da die Abgasstrecke auch durch die Werkshalle verläuft, wurde auf Wunsch des Kunden die Rohroberfläche mit einer 100 mm starken Dämmung aus Mineralwolle sowie einem Aluminium-Blechmantel versehen. Damit sind sowohl eine unnötige zusätzliche Aufheizung der Werkshalle durch die hohen Abgastemperaturen als auch ein Berührungsschutz für die Mitarbeiter gewährleistet.
Um ein Überströmen der Abgase aus der Bypassleitung zu verhindern, kamen je Bypass motorisch gesteuerte Abgasklappen von Kutzner + Weber zum Einsatz. Die mit einem elektrischen Stellmotor betriebenen Abgasklappen wurden speziell für den Einsatz an Feuerstätten größerer Bauart und solchen mit Brennerbetrieb oder höheren Abgastemperaturen entwickelt.
Bilder: Joseph Raab GmbH & Cie. KG, Neuwied
www.raab-gruppe.de
www.wieting-schornstein.de
