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Verfahren zur mörtellosen Vermauerung von feuerfesten Steinen.
Bei der Herstellung von Ofenmauerwerk, das sich nicht frei ausdehnen kann, wie Gewölben von
Herdöfen und Ausmauerungen von Drehrohröfen, müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die Entstehung übermässig hoher Spannungen infolge der Wärmeausdehnung der Steine zu verhindern.
Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, zwischen die Steine flache Metallbleche einzulegen, die die
Steine beim Setzen in dem zum Ausgleich der Wärmeausdehnung erforderlichen Abstand halten und hernach beim Anheizen des Ofens erweichen. Für Mauerwerk aus Magnesitsteinen und magnesiahaltigen Steinen sind als Fugeneinlage Eisenbleche in Aussicht genommen worden, die eine Verkittung der Steine bewirken, indem sich das beim Anheizen entstehende Eisenoxyd mit der Magnesia der Steine zu Magnesiumferrit verbindet.
Bei der praktischen Erprobung dieser Vorschläge hat sich jedoch gezeigt, dass unter Verwendung von Zwischenlagen aus Blech eine Entlastung des Mauerwerks von den bei der Wärmeausdehnung der Steine auftretenden Spannungen nicht zuverlässig herbeigeführt werden kann, weil es schon bei Temperaturen, die weit unterhalb des Schmelzpunktes liegen, besonders beim langsamen Anheizen, zu einer Oxydation der Einlagen kommt, ein Vorgang, der mit einer bedeutenden Volumsvergrösserung verbunden ist und dadurch die infolge der Wärmeausdehnung der Steine auftretenden Spannungen noch steigert. Dieser Übelstand kann durch Verwendung von Zwischenlagen aus gelochten Blechen, die gleichfalls bekannt sind, nicht gemildert werden.
Gute Ergebnisse sind mit Blecheinlagen erzielt worden, die aus dem Material herausgearbeitete Erhebungen aufweisen. Wenn z. B. Bleche, die durch Wellung mit abwechselnd aufeinanderfolgenden flach verlaufenden Erhebungen und Vertiefungen versehen sind, zwischen die Steine eingelegt werden, so kann es beim Anheizen zur Entstehung gefährlicher Spannungen nicht kommen, weil sich die Einlagen leicht flachdrücken lassen. Da jedoch die Verzunderung und die damit verbundene Volumsvergrösserung auch noch nach dem Flachdrücken der Einlagen anhält, ist die Gefahr einer übermässigen Beanspruchung des Mauerwerks nicht völlig beseitigt.
Im Sinne der Erfindung werden als Zwischenlagen zur mörtellosen Vermauerung basischer hochfeuerfester Steine Metallgitter, deren Stäbe schmal wie Schneiden sind, verwendet. Infolge dieser besonderen Gestaltung berührt sich die Einlage mit den Steinen nur in sehr schmalen Zonen und es entstehen daher schon zu Beginn des Anheizens infolge der Wärmeausdehnung der Steine und der durch die Oxydation veranlassten Volumsvergrösserung der Einlagen so hohe Flächenpressungen, dass das Steinmaterial an den Berührungsstellen zermürbt wird und die Einlagen sich in die Seitenwände der Steine einsenken. Die Festigkeitsbeanspruchungen, denen dabei die Steine als Ganzes ausgesetzt werden, sind jedoch sehr gering.
Dieselben können auch im weiteren Verlauf des Anheizens, wenn die Einlagen erweichen, eine das zulässige Mass überschreitende Höhe nicht erreichen, weil Gitter aus dünnen Stäben dem Quetschen nur sehr kleinen Widerstand entgegensetzen. Durch entsprechende Bemessung des Abstandes der Gitterstäbe hat man es jedenfalls in der Hand, einerseits die Flächenpressung an den Berührungsstellen mit den Steinen beliebig zu steigern und anderseits den Widerstand, den das erweichte Gitter dem Quetschen entgegensetzt, beliebig zu verringern.
Zur Herstellung der Gitter werden zweckmässig runde Drähte benützt. Zwischenlagen aus runden Drähten stehen mit den Steinen nur längs Linien in Berührung und veranlassen daher die Entstehung sehr hoher Flächenpressungen.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Einlagen Drahtnetze verwendet. Bei Verwendung von Drahtnetzen ergeben sich punktförmige Berührungsstellen und demnach besonders hohe Flächenpressungen. Drahtnetze werden infolge ihrer grossen Rauhigkeit in den Fugen des Mauerwerks zuverlässig festgehalten und es sind daher bei der Verwendung in gewölbtem Mauerwerk Vorkehrungen, die ein Herausfallen der Einlagen verhindern, nicht erforderlich. Ein anderer wesentlicher Vorteil der Drahtnetze besteht darin, dass der Materialverbrauch sehr gering ist. Da die Drähte an den Kreuzungsstellen aufeinanderliegen, können sie halb so stark sein wie die Stäbe oder Drähte von Gittern.
Die Drahtstärke der Netze wird zweckmässig so gewählt, dass die Dicke der Einlagen an den Kreuzungsstellen der Drähte etwas grösser ist als die Ausdehnung der Steine an der Feuerseite, damit die Steine an dem dem Feuer zugekehrten Ende nicht zur Berührung kommen. Dadurch wird die Druckübertragung in die dem Feuer abgekehrten Abschnitte der Steine, wo infolge der verhältnismässig niedrigen Temperaturen ein Erweichen der Einlagen nicht stattgefunden hat, verlegt, was insoferne vorteilhaft ist, als die Steine in diesen kälteren Abschnitten gegen Druckbeanspruchungen viel widerstandsfähiger sind.
Tritt ein Verschleiss der Steine an der Feuerseite ein, so verschiebt sich die Zone hoher Temperaturen gegen die Aussenwand des Mauerwerks und es dehnen sich dann auch die zunächst kälter gebliebenen Zonen stärker aus. Eine Gefahr, dass es dabei zur Entstehung von gefährlichen Spannungen kommen könnte, besteht jedoch nicht. Da die Drahtnetze in den äusseren Abschnitten nahezu unversehrt geblieben sind, ergeben sich nunmehr an diesen Stellen die gleichen Wirkungen, die beim Anheizen in den dem Feuer zunächst liegenden Abschnitten stattgefunden haben.
Wenn der Ofen abgestellt wird, so ziehen sich die Steine wieder zusammen, wobei der Kitt, der durch die Verbindung des Eisenoxyds der Einlagen mit der Magnesia der Steine entstanden ist, unter Spannung gesetzt wird. Bei Mauerwerk, das unter Verwendung von Blecheinlagen verlegt ist, werden die Seitenwände der Steine in ihrer ganzen Ausdehnung miteinander verkittet und es sind daher zum Lösen der Verkittung sehr grosse Kräfte erforderlich. Kommt es nun an der einen oder anderen Stelle zu einer Lockerung der Verkittung, so wirkt sich die weitere Zusammenziehung der Steine nur mehr an diesen geschwächten Verbindungsstellen aus. Es entstehen demnach nur an wenigen Stellen weit klaffende Fugen, die beim Wiederanheizen zum Einsturz des Mauerwerks führen können.
Werden aber im Sinne der Erfindung als Einlagen Gitter oder Drahtnetze verwendet, so ist die Verkittung netzartig verteilt. Bei entsprechender Bemessung der Maschenweite bietet eine derartig angeordnete Verkittung so geringen Widerstand, dass sich nahezu an allen Stossstellen Spalte ausbilden, die nicht weiter sind als die Fugen, die im Mauerwerk vor dem Anheizen vorhanden waren und daher den Zusammenhalt des Mauerwerks nicht beeinträchtigen.
Bei der Herstellung von Ofengewölben mit durch Mörtel vermauerten Steinen sind Drahtnetze schon verwendet worden, um dem Schwinden des Mörtels beim Erhitzen entgegenzuwirken. (Vgl. österr. Patentschrift Nr. 67027. ) Zur Erzielung dieses Ergebnisses müssen die Drahtnetze in den Mörtel eingebettet sein, so dass die Wirkungen, die sich beim erfindungsgemässen Verfahren ergeben, nicht eintreten können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur mörtellosen Vermauerung von feuerfesten Steinen, insbesondere basischen Steinen, mit metallischen Zwischenlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steine durch Metallgitter, vorzugsweise Eisengitter, deren Stäbe schmal wie Schneiden sind, in dem zum Ausgleich der Wärmeausdehnung erforderlichen Abstand gehalten werden.