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Vorrichtung zum federnden Verankern von raumabschliessenden Mauerwerksteilen, z. B. von Gewölben bei Industrieöfen
Die bei Industrieöfen u. dgl. verwendeten raumabschliessenden Mauerwerksteile, z. B. die Gewölbe der Siemens-Martin-Öfen, sind hohen Temperaturen ausgesetzt und erleiden dabei Ausdehnungen, die federnd abgefangen werden müssen. Meist stützen sich diese Mauerwerksteile auf Widerlagerplatten ab, die entweder an federnd verspannten und daher nachgiebigen Ankerständern der Ofenarmierung anliegen oder frei hängend, aber federnd gegen feststehende Ankerständer abgestützt sind.
Sowohl bei der federnden Verspannung der Ankerständer als auch bei der federnden Abstützung der Widerlagerplatten gegen feste Ankerständer ist es wichtig, der Feder eine richtig bemessene Vorspannung zu geben. Unter Vor- spannung wird hiebei jene Stellung der Feder verstanden, bei der diese den statischen Schub des zu tragenden Mauerwerkes, z. B. des federnd abgestützten Gewölbes, zur Gänze aufnimmt.
Ausser dieser Vorspannung muss aber die Feder noch den zusätzlichen Schub aufzunehmen imstande sein, der sich aus der Ausdehnung des Mauerwerkes, z. B. des Gewölbes, beim
Erhitzen desselben ergibt. Diese Erfordernisse konnten bislang nur in ganz unzureichender
Weise und da auch nur bei solchen Mauerwerks- verankerungen erfüllt werden, bei denen die
Gewölbeenden von schwingbar aufgehängten, federnd abgestützten Widerlagerplatten gehalten sind.
Zu diesem Zwecke hat man zunächst zwischen die frei hängenden, gegen feststehende Ankerständer federnd abgestützten Widerlagerplatten und die Ankerständer während des Aufbaues Holzklötzchen gelegt und die eingebaute Feder dann so weit gespannt, bis eine Lockerung der Holzklötzchen eintrat und diese wieder entfernt werden konnten. Die bei der Entlastung der Holzklötzchen vorhandene Federspannung war dann die Vorspannung. Die Federn konnten im äussersten Falle noch um die Stärke der Holzklötzchen weiter zusammengedrückt werden, wenn der zusätzliche Schub des abgestützten Mauerwerkes, z. B. durch Erhitzung desselben, einsetzte.
Demnach steht bei dieser bekannten Massnahme die Begrenzung des Federweges in voller Abhängigkeit von der Federvorspannung ; begreiflicherweise kann diese Massnahme auch nicht zu einem befriedigenden Ergebnis führen, denn der Verstellweg zur Erzielung einer möglicherweise günstigen Vorspannung für die
Feder muss nicht auch einen günstigen und aus- reichenden Federungsweg ergeben und umgekehrt. Zudem ist diese Massnahme bei Ver- ankerungen mit nachgiebigen Ankerständern und an diesen anliegenden Widerlagerplatten nicht anwendbar.
Die Erfindung betrifft eine Verankerung für Mauerwerksteile, insbesondere von Industrie- öfen, bei welcher die erforderliche Vorspannung jederzeit und in der richtigen Stärke einstellbar ist. Die erfindungsgemässe Verankerung ergibt aber ferner auch einen wirksamen Schutz gegen Überlastung der Feder und bei Federbruch eine Sicherung gegen den Wegfall der Verspannung.
Zudem ist die erfindungsgemässe Verankerung sowohl in Verbindung mit nachgiebigen Anker- ständern als auch bei festen Ankerständer und schliesslich auch zum allmählichen und federnden Abfangen andersartiger Mauerwerksdrücke allgemein anwendbar. Gemäss der Erfindung wird dies durch eine federnde Ver- ankerung erreicht, die mit unabhängig voneinander wirkenden Mitteln zum Einstellen der Vor- spannung der Feder einerseits und zum Begrenzen des Federweges anderseits ausgestattet ist. Zweck- mässig sind die Mittel zum Vorspannen der Feder und zum Einstellen des Federweges auf einem
Zuganker angeordnet, der von den Ankerständern getragen wird und der selbst wieder die Feder trägt.
Es ist zwar bei der federnden Abstützung der Widerlagsplatten von Industrieofengewölben bekannt, den die Feder tragenden Zuganker im Ankerständer anzuordnen und zu führen. Die erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht aber vor allem eine äusserst raumsparende Zusammenlegung der Vorspann-und Begrenzungsvorrichtungen zu einer Einheit, ohne die, diesen Mitteln im einzelnen zukommenden Funktionen irgendwie zu beeinträchtigen oder gegenseitig zu stören. Eine besonders gedrängte Bauweise der Federungseinrichtung ergibt sich bei der Ausbildung des Mittels zum Begrenzen des Federungsweges als Druckbügel, der unter Zwischenschaltung eines einstellbaren Bewegungsspieles mittelbar oder unmittelbar mit dem
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Widerlagerträger des Mauerwerkes zusammenwirkt.
Zweckmässig ist hiebei der Druckbügel auf dem Zuganker verschiebbar gelagert und gegen Abgleiten von diesem gesichert ; die Schenkel des Druckbügels umgreifen zweckmässig die Feder. Die Enden der Schenkel dieses Druckbügels sind zum Ofen gerichtet und durch das, den Federungsweg bestimmende Spiel von der Fussplatte der Feder getrennt. Die Fussplatte der Feder kann unmittelbar vom Widerlagerträger des Mauerwerkes selbst oder von dem nachgiebigen Ankerständer gebildet werden. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmässig, zwischen dem Widerlagerträger des Mauerwerkes und der Fussplatte der Feder ein druckübertragendes Zwischenstück anzuordnen. Dadurch wird insbesondere vollkommene Unabhängigkeit in der Ausbildung der Abfederung von der Form des Widerlagerträgers und der Ankerständer erreicht.
Eine weitere Vereinfachung in der Bauweise der erfmdungsgemässen Verankerung lässt sich noch dadurch erzielen, dass man den Zuganker mit einem Gewindestück versieht, auf dem einmal eine, die Federvorspannung regelnde Mutter, und überdies eine zweite, den Druckbügel abstützende Mutter aufgeschraubt ist. Durch Verstellung der einen Mutter wird die Vorspannung der Feder, durch Verstellung der anderen Mutter der Federungsweg der Feder ein-und festgestellt.
Sobald seine Schenkelenden die Druckplatte berühren, nimmt der Bügel als starres Druckorgan den Druck auf. Liegen die Bügelschenkel schon bei unbelasteter Feder an der Druckplatte an, d. h. ist das Bewegungsspiel Null, so übernimmt der Bügel allein den vollen Druck. Wird dagegen der Bügel so auf den Zuganker gesetzt, dass die Bügelschenkel erst nach teilweiser oder ganzer Zusammendrückung der Feder die Druckplatten berühren, so nimmt der Bügel erst von diesem Wegpunkte an den Druck auf und entlastet die Feder. Demnach wirkt der Bügel auch als Sicherung gegen eine Überlastung der Feder bzw. gegen einen Federbruch. Tritt ein solcher ein, so fängt der Bügel den Druck auf und die Verspannung des Mauerwerkes bleibt erhalten.
In der Zeichnung ist die Erfindung in beispielsweisen Ausführungen als Verankerung für ein Gewölbe eines Siemens-Martin-Ofens dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform mit an nachgiebigen Ankerständern anliegender Widerlagerplatte, Fig. 2 eine Sicht auf die Abfederungvorrichtung, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Verankerung bei feststehendem Ankerständer und Fig. 4 wieder ein anderes Ausführungsbeispiel, ebenfalls in Verbindung mit einem festen Ankerständer.
Bei allen Ausführungsbeispielen stützt sich das Gewölbe 1 über die Widerlagersteine 2 auf Widerlagerplatten 3 ab, die an der Ofenarmierung aufgehängt sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 2 liegt die Widerlagerplatte 3 am Ankerständer 4 an. Die gegenüberliegenden Ankerständer 4 sind durch einen Zuganker 5 miteinander verbunden. Mittels der auf einem Gewinde 5'des Zugankers aufgeschraubten Mutter 6 ist die Feder 7 mit ihrem einen Ende am Zuganker abgestützt. Das andere Ende der Feder 7 ruht auf einer Druckplatte 8 auf, die am beweglichen Ankerständer 4 befestigt ist.
Auf dem Zuganker 5 ist ferner mittels eines Auges 12 ein Bügel 11 aufgesteckt, dessen Schenkel 10 die Feder umgreifen und dessen Schenkelenden 9 mit der Druckplatte 8 zusammenwirken. Durch die auf dem Gewinde 5'aufgeschraubte Mutter 13 kann sich der Bügel am Zuganker nur nach innen bewegen. Diese Fixierung ist aber veränderbar ; demnach kann durch Auf-oder Zuschrauben der Mutter 13 die
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bis auf Null, d. h. bis zum völligen Anliegen der Schenkel 9 an Platte 8, verkleinert werden. Das Bewegungsspiel a stellt den Weg dar, um den die Feder 7 zusammengedrückt werden kann.
Während des Baues des Gewölbes und vor dem Einsetzen der Wärmedehnung beim Anheizen des Ofens wird der statische Gewölbedruck über den Ankerständer 4, die Druckplatte 8 und den an letzterer anliegenden Bügel 10 als Zugbeanspruchung auf den Zuganker 5 übertragen.
Die Verspannung ist in diesem Falle starr. Eine Nachgiebigkeit der Verspannung tritt erst ein, wenn die Feder 7 die Übertragung des Druckes und dessen Umwandlung in Zug übernimmt.
Zu diesem Zwecke wird die Feder 7 durch die Mutter 6 gespannt, u. zw. so stark, dass sich die Druckplatte 8 von den Schenkelenden des Bügels 10 löst. Die Feder hat dann die gewünschte Vorspannung. Nun wird durch Verdrehung der Mutter 13 das Bewegungsspiel a, also die höchst zulässige Federverkürzung, eingestellt. Ist in irgendeiner Betriebsphase des Ofens der Ausdehnungsdruck des Gewölbes so gross, dass die Feder 7 um das eingestellte Spiel a, also 8 und 9, zusammengedrückt wird, so treffen die Schenkelenden 9 auf die Druckplatte 8 auf und der Gewölbedruck wird bei teilweiser Entlastung über den Bügel 11 auf den Zuganker 5 übertragen.
Die um das Ausmass a gespannte Feder 7 ist demnach durch den Bügel gegen Überlastung gesichert. Beim Zusammendrücken der Feder bewegt sich mit der Druckplatte 8 auch der Ankerständer 4, der bei dem Ausführungsbeispiel ein unmittelbar abstützendes, aber bewegliches Glied der Verankerung darstellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist der Ankerständer 4 feststehend. Er ist beispielsweise (nicht dargestellt) mit dem auf der anderen Seite des Ofens befindlichen Ankerständer durch Verbindungsstäbe starr verbunden. Gegen diesen starren Ankerständer ist die Widerlagerplatte 3 federnd abgestützt. Auf dem Ankerständer 4 ist der Zuganker 5 befestigt. Um diesen herum liegt die Pufferfeder 7, die nach aussen hin von der auf dem Gewinde 5'des Zugankers 5 aufgeschraubten Mutter 6 festgehalten wird. Nach
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innen zu fusst die Feder 7 auf dem Boden 15 eines Zwischenstückes 14, das aus einem, um den Zuganker 5 gelegten Rohrstück bestehen kann.
Dieses Rohrstück weist einen Schlitz 16 auf, durch welchen der, den Zuganker 5 mit dem Ankerständer 4 verbindende Bolzen 17 verläuft.
Um eine kürzere Feder anwenden zu können, wird ein Zwischenstück 14 vorgesehen. Die Feder 7 könnte aber auch bis zur Widerlagerplatte3 durchgehen, die in diesem Falle dann die, den Druck an die Feder übertragende Platte darstellt und somit der Druckplatte 8 in Fig. l entspricht.
Um die Feder herum liegt der Bügel 10, dessen Mittelstück 11 ein Auge 12 besitzt, durch das der Zuganker 5 hindurchgeht. Das Bügelstück 11 ist gegen Abgleiten nach aussen durch die Mutter 13 gesichert, die auf dem Gewinde 5'des Zugankers 5 aufgeschraubt ist und die druckfeste Verbindung zwischen Bügel und Zuganker herbeiführt. Die
Schenkelenden 9 des Bügels 10 wirken mit der Druckplatte 15 des Zwischenstückes erst nach Verschwinden des, durch die Mutter 13 einstellbaren Spieles a zusammen. Die Einstellung der Vorspannung der Feder erfolgt durch die
Schraubenmutter 6. Im übrigen wird während des Aufbaues des Gewölbes und beim Einstellen der Federvorspannung und des Federungsweges in gleicher Weise vorgegangen, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. l und 2.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 ist dem gemäss Fig. 3 sehr ähnlich. Verschieden davon ist nur die Ausbildung des Bügels, der in Fig. 4 auch das Zwischenstück 14, 15 umgreift und mit der Widerlagerplatte 3 über das einstellbare Bewegungsspiel a zusammenwirkt. Auch im vorliegenden Falle stellt ein Zwischenstück 14, 15 nur ein Hilfsstück zur Einsparung von Federlänge dar.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung eignet sich insbesondere zum federnden Verspannen schwerer, sehr heiss werdender Deckengewölbe grosser Spannweite, somit mit starkem Wärmedehnungsdruck, und bildet eine wirksame Sicherung gegen Überlastung und Bruch der Feder, ist aber auch zum Abfedern und Verankern anderer raumabschliessender Mauerwerksteile von Industrieöfen u. dgl. mit Vorteil anwendbar. So können Umfassungswände, Zwischenwände und andere Teile von Ofen und Feuerungsanlagen, bei denen durch Wärmedehnungen hervorgerufene Mauerwerksdrücke abgefangen werden müssen, vorteilhaft mit der Verankerung gemäss der Erfindung ausgerüstet werden.
Der Bügel kann auch als Kappe u. dgl. ausgebildet sein. Auch die Ausbildung der Feder kann eine andere als die in der Zeichnung dargestellte sein.
PATENTANSPRÜCHE : l. Vorrichtung zum federnden Verankern von raumabschliessenden Mauerwerksteilen, z. B. von Gewölben bei Industrieöfen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit unabhängig voneinander wirkenden Einrichtungen zum Einstellen der Vorspannung der Feder einerseits und zum Begrenzen des Federungsweges andererseits ausgestattet ist.