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Decke für metallurgische Öfen
Die Erfindung betrifft eine Decke für metallurgische Öfen, u. zw. besonders für Herdflammöfen, die sich gegen wenigstens eine schräge, abgefederte Widerlagerfläche abstützt. Es sind als Hängegewölbe wirkende Ofendecken bekannt und darunter versteht man bekanntlich eine Gewölbeausführung, bei der die die Decke ergebenden Steine an einer Hängekonstruktion aufgehängt sind. Aus statischen Gründen empfiehlt es sich, bei Hängegewölben die Decke aus Keilstenen auszuführen, so dass ein aufgehängtes Bogengewölbe entsteht, welchem mit Beezug auf die Gasführung auch strömungstechnische Vorteile zukommen.
Bei dieser Konstruktion stehen die Steine untereinander unter einem gewissen Druck, der sich u. a. aus dem Mass der Deckenwölbung ergibt und gegen die Aussenteile des Hängegewölbes zunimmt. Die Widerlager nehmen dann einen Teil des vertikalen Druckes und den gesamten seitlichen Schub auf, wogegen der Grossteil des Gewölbegewichtes von der Hängekonstruktion getragen wird,
Der Vorteil eines Hängegewölbes gegenüber einem reinen Gewölbe, bei dem sich die Steine bekanntlich nur durch die Gewölbewirkung tragen und das gesamte Gewölbegewicht von Widerlagern aufgenommen wird, d. h. jedwede Aufhängung fehlt, besteht in der geringeren Flächenpressung, die zwischen'benachbarten Deckensteinen besteht.
Je geringer aber diese Flächenpressung pro Flächeneinheit ist, umso kleiner wird die Neigung der Steine zum Abplatzen, d. h. zum Abfallen von mehr oder minder dicken Schichten an feuerfestem Material von der Feuerseite der Steine. Eine geringere Neigung zum Abplatzen kann im allgemeinen einer Vergrösserung der Lebensdauer gleichgesetzt werden.
Um den im Ofenbetrieb auftretenden Wärmedehnungen einer reinen Gewölbedecke besser Rechnung tragen zu können, ist es bekannt, wenigstens eines der beiden Gewölbewiderlager durch Anwendung von Stützfedern seitlich nachgiebig auszuführen, welche Bauweise auch häufig bei Hängegewölben angewendet wird. Derartige federnde Widerlager liefern einen Federdruck, der des kurzen Arbeitsweges wegen als ungefähr konstant betrachtet werden kann. Wenn nun das Gewölbe bzw. das Hängegewölbe durch Abnüt- zung an Gewicht verliert, die die Querkräfte übertragende Fläche mithin verkleinert wird, die vom fe-
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diesung im Gewölbe ansteigen.
Praktisch erfolgt dies in einem Masse, dass man wieder in den Bereich uner- wünschter, unter Umständen sogar gefährlicher Flächenpressungen kommt, was aber, nach owgem, einer Verkürzung der Lebensdauer gleichzusetzen ist.
Im praktischen Betrieb müsste man diesem Umstande dadurch Rechnung tragen, dass der Widerlagerdruck mit fortschreitender Abnützung des Hängegewölbes durch Verminderung der Spannung der Widerlagerfeder vermindert wird. In der Praxis herrscht aber erfahrungsgemäss wenig Neigung, solche Nachstellarbeiten während des Ofenbetriebes auszuführen, es fehlt aber auch an einem eindeutigen Massstab, welcher die Ermittlung des jeweils richtigen Verstellausmasses erlauben würde. Ein zuweitgehendesNachlassen des Widerlagerdruckes wäre gleichbedeutend mit einer zu weit gehenden Belastung der Hängeeinrichtung, wofür die Konstruktion nicht ausgelegt ist ; im Extremfall verlöre die Decke den Zusammenhang in der Querrichtung des Ofens.
Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie bezweckt, eine mit Aufhängung ausgeführte Decke für metallurgische Ofen zu schaffen, in der gefährliche Druckanstiege Ub er die ganze Lebensdauer des Hängegewölbes von selbst vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird, wie schon eingangs erwähnt, von einer Decke ausgegangen, die sich gegen wenigstens eine schräge, abgefederte Widerlagerfläche abstützt Bei dieser Bauweise besteht die Erfindung darin, dass die Decke in an sich bekannter Weise über in Richtung des Gewichtsangriffes wirksamen Federn an Traggliedern zusätzlich hängt und die Stützkraft der Wider-
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hinausgehend nicht eintritt.
An Hand der Zeichnung seien diese Verhältnisse an zwei Ausführungsbeispielen noch eingehender er- läutert. Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine gewölbte Decke und Fig. 2 auf eine ebene Hän- gedecke. In beiden Figuren sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
Man erkennt in Fig. 1 einen Gewölbebogen l, der sich gegen ein festes Widerlager 2 und ein unter dem Druck einer einstellbaren Feder 3 stehendes nachgiebiges Widerlager 4 abstützt. Wie bekannt, be- steht ein solcher Bogen aus einzelnen Steinen, die einzeln oder in Gruppen an einem im Abstand über der
Oberseite der Steine verlaufenden Träger 5 aufgehängt sind. In den Punkten 6 und 7 dieses Trägers greifen Hängeglieder 8, 9 an, die über Hubfedern 10 auf einem Querträger 11 hängen. Die Spannung der Federn10 kann mittels der Muttern 12 über dieFedertellerSverändert werden ; eine ähnliche Konstruktion mit Mutter und Federteller kann, wie bekannt, in Verbindung mit der Feder 3 angewendet werden.
Eine so beschaffene erfindungsgemässe Decke wird, nachdem der Ofen erstmalig seine Betriebstem- peratur erreicht hat, durch Einregulieren der Spannungen der Federn 3 und 10 so eingestellt, dass die Flächenpressung der Steine ein bestimmtes, relativ geringfügiges Ausmass erreicht ; diese Pressung ist umso geringer, je grösser die Spannung der Federn 10 und umso geringer jene der Federn 3 ist. Wenn nun die Stärkeh des Gewölbebogens durch Verschleiss abnimmt, so würde, wenn die Federn 10 nicht vorhanden wären, der Druck der Feder 3, der ja ungefähr gleichbleibt, zu einer Erhöhung der spezifischen Flächenpressung in einem der Verminderung der Steinstärke h entsprechenden Ausmass führen.
Mit der Verminerung der Grösse h geht aber auch eine entsprechende Verminderung des Gewichtes der Decke einher ; diese Gewichtsverminderung bedeutet, dass die Federn 10 nunmehr sich entsprechend entspannen, die Decke dadurch etwas anheben und damit den in den Widerlagern 2, 4 bestehenden Druck herabsetzen, weil die Widerlagerflächen schräg zur Lotrechten verlaufen. Es kommt zu einer entsprechenden Verminderung der spezifischenFlächenpressungzwischenbenachbarten Steinen, gegenüber dem sonst zu erwartenden Wert, was im Resultat auf. eine Beibehaltung des ursprünglichen Wertes hinausläuft.
Es lässt sich rechnerisch nachweisen, dass für ein basisches Gewölbe bei einem Gewölberadiusvon 7m, einer Spannweite von T, 5 m und einem Gewölbegewicht pro Laufmeter von 8830 kg die spezifische Flächenpressung 2,5 kg/cm beträgt. Das gleiche Gewölbe würde dann unter Einhaltung der erfindungsgemäss- ssen Massnahmen erlauben, den Stützdruck auf 1235 kg/m zu ermässigen, woraus sich eine spezifische Flächenpressung von 0, 35 kg/cm ? errechnet. Dieser Wert bleibt während der gesamten Ofenreise ungefähr konstant und hat eine absolute Grösse, die beträchtlich unterhalb jener liegt, für welche die Neigung der Steinbeschädigungen entsteht.
Die erfindungsgemässe einfache Massnahme ergibt demnach auch aus den eingangs dargelegten Gründen eine erhöhte Lebensdauer der Ofendecke, ein Vorteil, der ohne jegliche Wartungsarbeiten erzielt wird.
Diese Konstruktion der abgefederten Aufhängung wirkt sich auch bei einer vollkommen ebenen Decke günstig aus, sofern sie sich gegen wenigstens eine schräge, abgefederte Widerlagerfläche stützt, wie an Hand der Fig. 2 ersichtlich ist. Obwohl eine Decke aus Rechtecksteinen theoretisch keinen Seitendruck ergibt und die einzelnen Steine 1 drucklos zueinander eingebaut werden können, empfiehlt es sich trotzdem, eine solche ebene Decke, einerseits zur Ausschaltung klaffende Fugen, die den Verschleiss fördern, anderseits zur Aufnahme derWärmedehnung, seitlich mittels Federn 3 elastisch abzustützen, wozu schräge Widerlager 2, 4 dienen. Diese ergeben schräge Gleitflächen, wodurch sich eine selbsttätige Dnuckregelung bzw.
konstante spezifische Flächenpressung in der Decke einhalten lässt. Es sei dazu bemerkt, dass man in der Praxis wohl stets zwei solcher Schrägflächen ausführen wird, obgleich theoretisch deren eine genügt.
Es ist ersichtlich, dass es vorteilhaft ist, wenn die federnden Tragglieder über Träger an der Decke angreifen, an welchen Trägem die deckenbiIdenden Bauelemente befestigt sind. Diese Massnahme ist an sich bekannt.
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