AT390321B - Aufhaengevorrichtung fuer gasdurchlaessige trennwaende - Google Patents

Description

Nr. 390 321

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängevorrichtung für gasdurchlässige Trennwände bzw. Einbauten in Öfen, insbesondere Hubbalken- oder Stoßöfen mit einem Rahmen und formschlüssig im Rahmen sitzenden gasdurchlässigen Wandelementen.

Wandelemente können in Stoßöfen und Hubbalkenöfen an verschiedenen Stellen zur Beeinflussung der Temperatur angebracht werden und können in besonders vorteilhafter Weise aus leichtem keramischen Material bestehen. Für gasdurchlässige Wandelemente ist in der Regel eine Wabenstruktur erforderlich und derartige leichte keramische Wabenstrukturen zeichnen sich durch eine nur sehr geringe mechanische Stabilität aus. Die Festlegung derartiger Wandelemente stößt daher auf Schwierigkeiten. Die keramischen Wandelemente weiden im Betrieb hoch erhitzt und wirken als strahlende Flächen zur Vergleichmäßigung der Temperatur im Ofen. Neben einer Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufes auf Grund der Strahlung der Wandelemente, kann auch eine Verringerung des Energiebedarfes der Öfen beobachtet werden, da die eingebrachte Energie besser gleichmäßig über die Länge des Ofens verteilt werden kann.

Es wurde bereits vorgeschlagen, derartige strahlende gasdurchlässige Wandteile mittels freiliegenden Ankern aus hochwarmfesten Sinterwerkstoffen, insbesondere Silitstäben, festzulegen. Die Verwendung von Stahl kommt aufgrund der hohen Temperaturbelastung nicht in Betracht Abgesehen von der nur geringen Festigkeit von Stahl bei hohen Temperaturen, würde die raschere Zunderbildung einen überaus hohen Verschleiß derartiger Anker mit sich bringen. In Öfen der eingangs genannten Art werden häufig hohe Temperaturen von 1300 ° bis 1350 °C im Kastenprofil des Industrieofens erreicht und konventionelle Aufhängungen der gasdurchlässigen Wandelemente wurden in der Vergangenheit in der Regel nach mindestens zwei bis drei Monaten zerstört. Es wurde beobachtet, daß diese Zerstörung großteils während der Reparaturstillstände, also in Temperaturbereichen unter 800 °C, auftrat, wobei eine gewisse Verbesserung durch Warmhalten oberhalb dieser Temperaturen beobachtet werden konnte, was jedoch einen wesentlich vergrößerten Energieverbrauch zur Folge hatte. Feuerfeste Wandelemente mit Wabenstruktur und somit Durchbrechungen zur Erzielung einer Gasdurchlässigkeit, sind wie bereits erwähnt mechanisch nicht sehr stabil, so daß ihre sichere Festlegung mit konventionellen Mitteln nicht ohne weiteres möglich ist Zur gegenseitigen Absicherung der Lage benachbarter Auskleidungselemente ist beispielsweise der DE-AS 1 905 017 entnehmbar, die Stirnflächen benachbarter Elemente in Form von ineinander eingreifenden Profilen auszubilden, um derart selbst bei Ausfall eines Verankerungselementes eine Abstützung über benachbarte Elemente zu ermöglichen.

Rahmenartige Halterungen bzw. Aufhängevorrichtungen für großformatige Maueielemente für Brennkammern sind beispielsweise der DE-OS 26 05 925 zu entnehmen. Bei dieser bekannten Ausbildung wurden Rahmen mit keilförmigen Innenflächen voigeschlagen, in welche die Wandelemente eingepaßt und mittels Bügeln, welche quer zur Wandfläche verlaufen und an den Rahmenteilen festgelegt wurden, gehalten sind. Diese bekannten Einrichtungen enthielten Monierungen, die als Kühlmitteliohre ausgebildet waren. Da metallische Teile für den Zusammenhalt des Rahmens Verwendung finden, kann die erforderliche Festigkeit nur dann gewährleistet weiden, wenn diese metallischen Teile ausreichend gekühlt sind, da Metalle bei den Ofentemperaturen ihre Festigkeit verlieren und sogar schmelzflüssig werden könnten. Ein Defekt im Kühlsystem könnte entweder zum Verlust der Festigkeit oder sogar zu explosionsartigem Verdampfen von Kühlmitteln im Inneren des Ofens führen, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des Ofens keinesfalls ausgeschlossen wird. Aus der DE-OS 30 30 714 ist eine Ausbildung bekanntgeworden, bei welcher ein Rahmen mit Tellerfedem vorgespannte Zugstangen aufwies, wodurch in bezug auf die metallischen Zugstangen wiederum die oben erwähnten Nachteile gelten.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Aufhängevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch bei hohen Ofentemperaturen und großen Temperaturschwankungen über lange Zeiträume stabil bleibt und mit welcher die empfindlichen Wandelemente mechanisch hinreichend sicher gehalten werden können. Insbesondere zielt die vorliegenden Erfindung darauf ab, auch in immer wieder auf tretenden Wartungspausen die Gefahr einer Zerstörung der Wandelemente herabzusetzen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der Rahmen zwei in der Einbaulage im wesentlichen vertikale Seitenteile aufweist, welche nahe ihrer Unterkante eine Durchbrechung für die Aufnahme eines unteren Querhauptes und nahe ihrer Oberkante ein nach innen ragendes Auflager für ein oberes Querhaupt aufweisen, daß das untere Querhaupt durch die Durchbrechungen der Seitenteile hindurchgesteckt angeordnet ist und das obere Querhaupt foimschlüssig an den Auflagern der Seitenteile aufliegt und daß die Seitenteile an ihrer Oberkante Lageraugen und/oder Bolzen für eine Abhängung der Aufhängevorrichtung an der Ofenoberseite aufweisen. Dadurch, daß der Rahmen aus miteinander lediglich durch Zusammenstecken oder Auflegen verbundenen Teilen zusammengesetzt ist, entfällt der Aufwand, welcher für Zugstangen bzw. Zuganker erforderlich ist Da keine Zuganker bzw. Zugstangen eingesetzt werden müssen, kommt es auch nicht zu Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten von feuerfesten Materialien und dem Material derartiger Zugstangen bzw. -anker. Die Verbindung der Rahmenelemente durch Hindurchstecken bzw. Auflegen von Querhäuptem auf ein Auflager erlaubt es, eine hinreichend stabile Konstruktion zu schaffen, welche auch bei großen Temperaturschwankungen ein gewisses Maß an gleitendem Ausgleich der Rahmenelmente ermöglicht, sodaß insgesamt die Wandelemente besonders schonend gehalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindimgsgemäßen Aufhängevorrichtung ist die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, daß die Querhäupter an ihren einander zugewandten Seiten Ausnehmungen und/oder hülsenförmige Fortsätze aufweisen, in welche zu den Seitenteilen parallele Träger gegen eine Verschiebung in dar -2-

Nr. 390 321 Längsrichtung der Querhäupter und gegen eine Verdrehung gesichert eingreifen, wobei die Träger formschlüssig mit Wandelementbauteilen Zusammenwirken. Dadurch, daß die Querhäupter an ihren einander zugewandten Seiten Ausnehmungen und/oder hülsenförmige Fortsätze aufweisen, läßt sich auch eine größere Anzahl von in der Rahmenebene angeordneten Trägem verwenden, welche gleichfalls wieder nur durch Zusammenstecken mit dem Rahmen verbunden sind. Diese Träger können mit Vorteil von I-Profden gebildet sein, deren Innensteg normal zur Rahmenebene angeordnet ist, sodaß Nuten ausgebildet werden, in welchen die Wandelemente - insbesondere die porösen bzw. gasdurchlässigen hoch hitzebeständigen Materialien - eingeschoben werden können. Es kann daher eine größere Anzahl kleinerer keramischer Wandelemente Verwendung finden, wodurch die Bruchgefahr der Wandelemente weiter herabgesetzt wird.

Zur Sicherung des Rahmens auch bei hoher mechanischer Beanspruchung, wie er beispielsweise durch Winddruck bzw. rasches Abströmen von Ofengasen entstehen kann, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß das untere Querhaupt an seinen die Seitenteile durchsetzenden Enden eine Ausnehmung oder Durchbrechung, insbesondere eine Bohrung, für die Aufnahme eines Verriegelungsgliedes, insbesondere eines Verriegelungsstiftes aufweist. Ein derartiges Verriegelungsglied bzw. ein derartiger Verriegelungsstift führt dazu, daß der Rahmen gegen übermäßige Verschiebekräfte gesichert wird, ohne daß die Möglichkeit eines Verschiebens der Rahmenelemente relativ zueinander vollständig unterbunden wird. Es wird lediglich verhindert, daß das Querhaupt aus den Durchbrechungen der Seitenteile heraustreten kann, sodaß die dazwischen liegenden Wandteile bzw. porösen Wandbausteine sicher in den von den I-Trägem gebüdeteten Nuten gehalten werden.

Auch das Auflager für das obere Querhaupt kann mit Vorteil ein gewisses Maß an Verschiebbarkeit zueinander zulassen, ohne die Stabilität zu beeinträchtigen. Zu diesem Zweck ist mit Vorteil das Auflager für das obere Querhaupt als nach oben offenes U-Profil ausgebildet.

Die Klaue der Abhängung einer Trennwand an der Ofendecke kann ohne Änderung der Materialwahl durchwegs aus Siliciumcarbid (SiC) und/oder rekristallisiertem Siliciumcarbid ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht hierbei vor, daß die Abhängung der Aufhängevorrichtung an der Ofendecke eine die Seitenteile umgreifende Klaue aufweist, welche mit einer Durchbrechung der Seitenteile fluchtende Durchbrechungen aufweist und ebenso wie ein die Durchbrechungen durchsetzender Verriegelungsbolzen aus SiC bzw. rekristallisiertem SiC besteht. Mit Vorteil ist hiebei der die Durchbrechungen durchsetzende Verriegelungsbolzen in der Rahmenebene oder parallel zur Rahmenebene angeordnet, sodaß bei hohen Gasdrucken eine geringfügige Verschwenkung der Rahmen um die von den Bolzen gebildete Achse ohne zusätzliche mechanische Belastung der einzelnen Wandelemente möglich ist

Eine besonders stabile und zugleich leichte Konstruktion des Rahmens läßt sich mit Rücksicht auf die bevorzugte Materialwahl, nämlich Siliciumcarbid, insbesondere rekristallisiertes Siliciumcarbid dadurch verwirklichen, daß die Rahmenteile als Hohlprofile, insbesondere als Vierkantrohre, ausgebildet sind.

Werden die Rahmenteile im Schlickergußverfahren hergestellt, so können dadurch homogene Materialeigenschaften gewährleistet werden. Um die Zugfestigkeit der Rahmenteile nicht zu beeinträchtigen, können die Durchbrechungen als gegossene Augen ausgebildet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Vorderansicht eines Rahmens teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie (Π-Π) der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Seitenteiles von der Innenseite des Rahmens gesehen, Fig. 4 ein Detail des Auflagers für das obere Querhaupt des Rahmens, Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles (V) der Fig. 4 und Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles (VI) der Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Rahmen (1) einer Aufhängevorrichtung gezeigt, welcher für die Aufnahme von gasdurchlässigen Trennwandelementen ausgebildet ist. Der Rahmen (1) besteht aus Seitenteilen (2), einem unteren Querhaupt (3) und einem oberen Querhaupt (4). Die Seitenteile (2) weisen Durchbrechungen (5) für die Aufnahme eines Vemegelungsbolzens (6) auf, welcher eine Klaue (7) der Abhängung der Aufhängevorrichtung an der Decke durchsetzt Die Zugstange, welche mit der Decke verbunden ist, ist mit (8) bezeichnet und der klaüenförmige Teil (7) weist mit der Durchbrechung (5) fluchtende Durchbrechungen (9) auf, durch welche der Verriegelungsbolzen (6) jeweils gesteckt ist. Der Rahmen (1) wird dadurch zusammengebaut, daß das untere Querhaupt (3) durch je eine Durchbrechung (10) in den Seitenteilen (2) hindurchgesteckt ist und in der hindurchgesteckten Lage kann eine Sicherung durch einen Verriegelungsstift (11) erfolgen. Der Verriegelungsstift (11) durchsetzt hiebei eine Durchbrechung an der Außenseite des Querhauptes (3), welches selbst als Hohlprofil ausgebildet ist. Die Durchbrechung erstreckt sich nur in das Innere dieses Hohlprofiles, sodaß der Verriegelungsstift sicher an der unteren Begrenzungswand des Hohlprofiles des Querhauptes (3) aufliegt. Das obere Querhaupt (4) ist auf Auflagern (12) gleitend gelagert. Die Auflager (12) umgreifen das obere Querhaupt (4) teilweise, sodaß ein sicherer Halt des oberen Querhauptes (4) gewährleistet ist.

Sowohl das obere Querhaupt (4) als auch das untere Querhaupt (3) weisen hülsenförmige Ansätze (13) auf, welche in Fig. 2 deutlich ersichtlich sind. In diese hülsenförmigen Ansätze (13) können von I-Profilen gebildete Träger (14) eingeschoben werden, welche wie Fig. 2 deutlich zeigt so orientiert angeordnet werden, daß der Innensteg (15) dieser Träger (14) quer zur Rahmenebene verläuft. Es wird auf diese Weise jeweils eine Nut geschaffen, in welche Wandelementbausteine eingeschoben werden können.

Die Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Seitenteiles (2) des Rahmens, welcher selbst wiederum als Hohlprofil ausgebildet ist. Am oberen Ende dieses Seitenteiles ist wiederum die Durchbrechung (5) für den -3-

Claims (8)

1. Nr. 390 321 Haltebolzen (6) ersichtlich. Die Durchbrechung (10) für das Durchstecken des unteren Querhauptes (3) ist am unteren Ende der Darstellung nach Fig. 3 ersichtlich. Das Auflager (12) weist, wie insbesondere aus den Figuren 4,5 und 6 noch deutlicher hervorgeht, in der Seitenansicht im wesentlichen die Form eines U auf, um auf diese Weise das obere Querhaupt (4) teilweise zu umgreifen. 5 In Fig. 4 ist ein Detail dieses oberen Auflagers (12) für das Querhaupt (4) ersichtlich. In der Seitenansicht nach Fig. 5 sind die aufwärtsragenden U-Schenkel (16) des Auflagers (12) deutlich dargestellt und es ist aus den Figuren 4, 5 und 6 ersichtlich, daß die Seitenteile ebenso wie die anderen Rahmenholme von Hohlprofilen gebildet sind, um auf diese Weise die Konstruktion möglichst leicht zu machen. Besonders vorteilhaft werden die Holme in einem Gußverfahren hergestellt und insbesondere Durchbrechungen gegossen, so daß homogene 10 Materialeigenschaften gewährleistet sind und die Zugfestigkeit in keiner Weise verringert wird. Die spezifische Formgebung des Rahmens erlaubt es auf metallische Zuganker bzw. Zugstangen zu verzichten, und es ist aufgrund der gewählten Formgebung der einzelnen Bauteile möglich, die Rahmenelemente und die Träger aus Siliciumcarbid, insbesondere rekristallisiertem Siliciumcarbid auszubilden. Derartige aus Siliciumcarbid, insbesondere rekristallisiertem Siliciumcarbid bestehende Rahmenelemente oder Träger zeichnen 15 sich durch eine überaus hohe Temperaturbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aus und weisen auch bei hohen Temperaturen eine hinreichende Zugfestigkeit auf, welche die Verwendung dieser Materialien ohne zusätzliche Verwendung von Zugankem ermöglicht Auch die Wandelemente, welche von einer Mehrzahl von Steinen gebildet werden, können aus Aluminiumoxid oder aus porösem Siliciumcarbid, insbesondere porösem rekristallisiertem Siliciumcarbid gebildet sein. 20 25 PATENTANSPRÜCHE 30 1. Aufhängevorrichtung für gasdurchlässige Trennwände bzw. Einbauten in Öfen, insbesondere Hubbalken- oder Stoßöfen mit einem Rahmen und formschlüssig im Rahmen sitzenden gasdurchlässigen Wandelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) zwei in der Einbaulage im wesentlichen vertikale Seitenteile (2) aufweist, welche nahe ihrer Unterkante eine Durchbrechung (10) für die Aufnahme eines unteren 35 Querhauptes (3) und nahe ihrer Oberkante ein nach innen ragendes Auflager (12) für ein oberes Querhaupt (4) aufweisen, daß das untere Querhaupt (3) durch die Durchbrechungen (10) der Seitenteile (2) hindurchgesteckt angeordnet ist und das obere Querhaupt (4) formschlüssig an den Auflagern (12) der Seitenteile (2) aufliegt und daß die Seitenteile (2) an ihrer Oberkante Lageraugen und/oder Bolzen (6) für eine Abhängung der Aufhängevorrichtung an der Ofenoberseite aufweisen. 40
2. 2. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querhäupter (3, 4) an ihren einander zugewandten Seiten Ausnehmungen und/oder hülsenförmige Fortsätze (13) aufweisen, in welche zu den Seitenteilen (2) parallele Träger (14) gegen eine Verschiebung in der Längsrichtung der Querhäupter (3,4) und gegen eine Verdrehung gesichert eingreifen, wobei die Träger (14) formschlüssig mit Wandelementbauteilen 45 Zusammenwirken.
3. 3. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (14) von I-Profilen gebildet sind, deren Innensteg (15) normal zur Rahmenebene angeordnet ist.
4. 4. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Querhaupt (3) an seinen die Seitenteile (2) durchsetzenden Enden eine Ausnehmung oder Durchbrechung, insbesondere eine Bohrung, für die Aufnahme eines Verriegelungsgliedes, insbesondere eines Verriegelungsstiftes (11) aufweist.
5. 5. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (12) für das obere 55 Querhaupt (4) als nach oben offenes U-Profil ausgebildet ist.
6. 6. Aufhängevorrichtung nach einem der Anbrüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängung der Aufhängevorrichtung an der Ofendecke eine die Seitenteile (2) umgreifende Klaue (7) aufweist, welche mit einer Durchbrechung (5) der Seitenteile (2) fluchtende Durchbrechungen (9) aufweist und ebenso wie ein die 60 Durchbrechungen (5,9) durchsetzender Verriegelungsbolzen (6) aus SiC bzw. rekristallisiertem SiC besteht -4- Nr. 390 321
7. 7. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Durchbrechungen (5, 9) durchsetzende Veniegelungsbolzen (6) in der Rahmenebene oder parallel zur Rahmenebene angeordnet ist
8. 8. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile 5 (2,3,4) als Hohlprofile, insbesondere als Vierkantrohre, ausgebildet sind. 10 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-