AT406197B

AT406197B - Prismatischer feuerfester hohlstein

Info

Publication number: AT406197B
Application number: AT0081095A
Authority: AT
Original assignee: Veitsch Radex Ag
Priority date: 1994-05-19
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2000-03-27
Also published as: ITMI951010A0; FR2720148B1; CN1063844C; ES2131993A1; GB2289525A; CN1124810A; BE1008992A3; KR950032007A; CA2149711C; US5634313A; HU9501335D0; JP2741579B2; IT1274524B; FR2720148A1; HUT71444A; DE4417526C1; PL308616A1; ITMI951010A1; CA2149711A1; TW435509U

Description


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   Die Erfindung betrifft einen prismatischen, feuerfesten Hohlstein, wie er beispielsweise für den Gitterbesatz von Kammern eines Glasschmelzofens Verwendung findet. 



   Bekannte Hohlsteine der gattungsgemässen Art beschreibt die DE 29 34 208 C2. Die Steine zeichnen sich durch eine achteckige Aussenkontur und einen viereckigen mittigen Kanal mit abgerundeten Ecken aus. Die Steine werden zum Aufbau eines Gitterbesatzes für einen Glasschmelzofen lagenweise versetzt aufeinander geschichtet, wobei die abgerundeten Kanalecken von Steinen einer Ebene gegenüber den korrespondierenden äusseren Eckbereichen benachbarter Steine der darunterliegenden Ebene vorspringen. Im Ergebnis ergibt sich eine ge- wünschte turbulente Strömung im Kanalbereich. 



   Hohlsteine mit achteckiger Innen- und Aussenkontur beschreibt die DE 40 38 844 C2 in den Figuren 12A und 12B. 



   In der EP 0 093 472 A1 werden diese Steine dahingehend weitergebildet, dass die Hohlsteine eine bestimmte Dimensionierung von Kanaldurchmesser und Wandstärke aufweisen sollen Eine typische Wandstärke wird mit 40 mm angegeben. 



   In der AT 381 692 B wird vorgeschlagen, die Hohlsteine einer Gitterung - von unten nach oben betrachtet - mit immer kleinerer Bauhöhe auszubilden und entsprechend horizontale Durchströmungsöffnungen ebenfalls von unten nach oben zu verkleinern 
Bei dieser Ausführungsform ist die Wandstärke der Hohlsteine ebenso wie die im vorgenannten Stand der Technik stets konstant 
Wie sich beispielsweise aus Figur 4 der AT 381 692 B ergibt, berühren sich benachbarte   Steine einer Besatzebene nicht ; stehen vielmehr in geringem Abstand zueinander. Die   dargestellte Zusammenstellung der Steine resultiert aus dem prinzipiellen Gitteraufbau, wonach ein Stein einer Ebene auf entsprechenden vier Teilabschnitten von vier Steinen der darunterliegenden Ebene aufsteht. 



   Prismatische Hohlsteine der bekannten Art, die allgemein als Topfsteine oder   Topflochsteine   bezeichnet werden, haben sich bewährt und werden auch heute noch in grossem Umfang eingesetzt. 



   Gleichwohl besteht natürlich ein Bedürfnis, die Qualität und Wirkungsweise der Gittersteine weiter zu verbessern. 



   In diesem Zusammenhang hat die Erfindung erkannt, dass die bekannte Konfektionierung einzelner, untereinander baugleicher Hohlsteine beispielsweise zu einem Gitterbesatz einer Regeneratorgitterung einer Glasschmelzwanne den Nachteil hat, dass der zwischen den Eckbereichen benachbarter Steine einer Ebene verbleibende Spalt wärmetechnisch nicht nutzbar ist. Im Stand der Technik betrug dieser Spalt üblicherweise circa 6 mm. Weder Strahlungs- noch Konvektionswärme kann bei dieser geringen Spaltbreite wirtschaftlich genutzt werden. 



   Die Erfindung geht deshalb unter anderem von der Überlegung aus, die Geometrie der Hohlsteine so zu ändern, dass korrespondierende Flächenabschnitte benachbarter Steine einen grösseren Abstand zueinander aufweisen, um den so gebildeten Spalt als wirksame Heizfläche zur Optimierung des Wirkungsgrades der Gitterung nutzen zu können. 



   Ein einfaches Auseinanderziehen benachbarter Steine einer Gitterungsebene führt nicht zum Ziel, da dies eine entsprechende dimensionsmassige Anpassung der Steine der darüberliegenden Ebene notwendig machen würde, was schon aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht gewünscht wird 
Das genannte Ziel lässt sich aber gleichwohl erreichen, wenn die im Stand der Technik bekannte abgeschrägte Aussenfläche im Eckbereich des Steins vergrössert wird, wodurch sich zwangsweise eine Vergrösserung des Spalts gegenüber dem benachbarten Stein (bei ansonsten gleicher Anordnung) ergibt. 



   Ausgehend von den bekannten Hohlsteinen hätte dies jedoch im Eckbereich der Steine eine zu geringe Wandstärke zur Folge, weshalb ein ergänzender Erfindungsgedanke darauf abzielt, auch die Innenkontur des Steins, also die Wandfläche des Kanals, an die neue Geometrie anzupassen, indem die im Stand der Technik bekannte abgerundete Ecke nun abgeflacht wird 
Dabei wird die Wanddicke des Steins im Eckbereich zwar gegenüber den übrigen Abschnitten verringert. Diese Verringerung der Wandstärke ist jedoch durchaus erwünscht, um das Gitterungsgewicht herabzusetzen, ohne den wärmetechnischen Wirkungsgrad zu verringern 
Zwar ergibt sich bei der erfindungsgemässen Ausführungsform, wie nachstehend noch näher beschrieben wird, eine - von der absoluten Fläche her betrachtet - Verringerung der Steinoberfläche.

   Auf die gesamte Gitterung bezogen wird die wärmetechnisch nutzbare Steinoberfläche allerdings vergrössert, weil - wie ausgeführt - nun auch die Aussenflächen im 

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 Eckbereich wärmetechnisch mitgenutzt werden können, die bisher praktisch keinen Beitrag leisten konnten 
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen prismatischen feuerfesten Hohlstein mit den Merkmalen des Anspruches 1 
Soweit von "Flächenabschnitten" gesprochen wird, werden darunter die sogenannten Hauptflächen verstanden, die zusammen die Aussen- und Innenkontur des Hohlsteins ergeben und plan, also eben, ausgebildet sein können. Es ist aber auch möglich, die Flächen profiliert zu gestalten oder über abgerundete Bereiche miteinander zu verbinden. 



   Soweit von "parallelen" Flächenabschnitten gesprochen wird, so schliesst dies, insbesondere im Verhältnis der Flächenabschnitte des Kanals zu den Flächenabschnitten der Umfangsfläche auch solche Geometrien ein, bei denen zum Beispiel die Flächenabschnitte des Kanals eine leichte Neigung zur Vertikalen aufweisen, die herstellungstechnisch   (presstechnisch)   bedingt ist 
Die entscheidenden Unterschiede des neuen Hohlsteins zu denen nach dem Stand der Technik bestehen vor allem in der neuen Geometrie des Kanals (seiner Flächenabschnitte) und insbesondere in der speziellen Ausbildung einzelner Wandbereiche mit geringerer Wanddicke gegenüber den dazwischen verlaufenden Wandbereichen. 



   Wie oben ausgeführt hat dies zur Konsequenz, dass die Hohlsteine einer Besatzebene einen grösseren Abstand zueinander aufweisen als im Stand der Technik, um so zwischen den Wandbereichen mit geringerer Wandstärke benachbarter Hohlsteine einer Besatzebene einen vergrösserten Spalt auszubilden, der zwei neue, energetisch wirksame Heizflächen zur Verfügung stellt und damit den wärmetechnischen Wirkungsgrad der Gitterung insgesamt charakteristisch verbessert. 



   Dabei hat sich eine optimale Spaltweite zwischen benachbarten Eckbereichen zweier Hohlsteine einer Besatzebene von 20 bis 30 mm als bevorzugt herausgestellt, mit einem Optimum bei etwa 25 mm 
Ausgehend von üblichen Formaten gattungsgemässer Hohlsteine wird dies bei einer Reduzierung der Wandstärke um 20 bis 22 % gegenüber den übrigen Wandbereichen erreicht 
Beispielsweise ergibt sich daraus folgende Bemassung: - Abstand der Aussenflächen zweier gegenüberliegender Wandbereiche ausserhalb des 
Eckbereichs : 218 mm +/- 2 mm - Abstand zweier Aussenflächen gegenüberliegender Eck-Wandererche 228 mm +/- 2 mm   - Wandstärke ausserhalb der Eckbereiche : mm +/- 2 mm - Wandstärke in den Eckbereichen : mm @ 1 mm    - Abstand zweier Innenflächen gegenüberliegender Wandbereiche ausserhalb der Ecken 142 mm +/- 2 mm. 



   Die Wandbereiche mit geringerer Wandstärke können ebenso wie die Wandbereiche mit grösserer Wandstärke Ausnehmungen aufweisen, die vorzugsweise von der Grundfläche des Hohlsteins aus verlaufen. Ausnehmungen mit Torbogenprofil (abgerundeter Oberkante) haben sich sowohl herstellungstechnisch als auch wärmetechnisch als günstig erwiesen 
Zur Konfektionierung eines Gitterbesatzes werden die Steine wie beschrieben lagenweise versetzt aufeinander angeordnet.

   Um die Verbindung übereinander angeordneter Hohlsteine zu optimieren, wird deshalb vorgeschlagen, dass die Wandbereiche auf ihren Deckflächen Erhebungen zur formschlüssigen Aufnahme der korrespondierenden Ausnehmungen aufweisen Selbstverständlich sollen diese Erhebungen nicht vollständig in die Ausnehmungen eingreifen, vielmehr soll über die Ausnehmungen eine horizontale Querströmung zwischen benachbarten Hohlsteinen sichergestellt werden, so dass vorgeschlagen wird, die Höhe der Erhebungen (in Richtung der Mittenlängsachse des Steins betrachtet) auf maximal 20 % der Höhe der Ausnehmungen zu begrenzen. 



   Eine weitere Optimierung des wärmetechnischen Wirkungsgrades ergibt sich dann, wenn die Ausnehmungen an der Grundfläche eine Breite aufweisen, die grösser als ihre maximale Höhe   (in   Richtung der Mittenlängsachse betrachtet) ist. 



   Dabei können die Ausnehmungen an der Grundfläche eine Breite aufweisen, die 80 und mehr % der Breite der zugehörigen Wandfläche beträgt. 



   Auf diese Weise kann die Steinhöhe insgesamt gegenüber bekannten Ausführungsformen reduziert werden. 



   Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. 



   Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben 

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Dabei zeigen -jeweils in schematisierter Darstellung - 
Figur 1 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemässen Hohlstein 
Figur 2 eine Seitenansicht des Hohlsteins nach Figur 1 
Figur 3. die Aufsicht auf eine Lage einer Gitterung mit Hohlsteinen nach Figur 1 und 2 
In den Figuren 1 und 2 ist der Hohlstein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt Er besteht aus insgesamt acht Wandbereichen 12a-d und 14a-d, wobei die Wandbereiche 14a-d die sogenannten Eckbereiche bilden. 



   Die Wandbereiche 12a-d weisen jeweils einen äusseren Flächenabschnitt 12f und einen inneren, dazu parallelen Flächenabschnitt 12i auf. 



   Entsprechend werden die Wandbereiche 14a-d aussenseitig von einem Flächenabschnitt 14f und innenseitig von einem dazu parallelen Flächenabschnitt 14i begrenzt. 



   Die untere Stirnfläche (Grundfläche) trägt das Bezugszeichen 16 und die oberen Stirnfläche (Deckfläche) das Bezugszeichen 18. 



   Während die Flächenabschnitte 12f, 14f jeweils abwechselnd aneinander anschliessen und zusammen die Umfangsfläche U des Hohlsteins 10 bilden, begrenzen die jeweils abwechselnd aneinander anschliessenden inneren Flächenabschnitte 12i, 14i einen zur Mittenlängsachse M des Hohlsteins 10 koaxialen Kanal 20. 



   Wie insbesondere Figur 1 erkennen lässt, schliessen die inneren Flächenabschnitte 12 14 über leicht gekrümmte Wandabschnitte 22 aneinander an, während die äusseren Flächenabschnitte 12f, 14f jeweils abgewinkelt ineinander übergehen. 



   Figur 1 zeigt deutlich, dass die Wandstärke D1 der Wandbereiche 12a-e deutlich grösser ist als die Wandstärke D2 im Bereich der Wandbereiche 14a-d. Während D1 beispielsweise 38 mm beträgt, ist die Wandstärke D2 auf 30 mm begrenzt Daraus ergibt sich bei einem Gitterungsaufbau nach Figur 3 ein Abstand A zwischen benachbarten äusseren Flächenabschnitten 14f der eckseitigen Wandbereiche 14a-d von etwa 25 bis 26 mm. 



   Auf diese Weise wird über die Flächenabschnitte 14f gegenüber dem Stand der Technik eine neue, wärmetechnisch nutzbare Aussenfläche des Hohlsteins 10 zur Verfügung gestellt und in den Spalten S zwischen benachbarten Hohlsteinen 10 ebenfalls eine Konvektionsströmung ausgebildet. 



   Die Wandbereiche 12a-d sind unterseitig mit Ausnehmungen 24 und oberseitig mit jeweils zwei korrespondierenden Erhebungen 26a, b ausgebildet, die parallel zueinander zwischen dem jeweiligen äusseren Flächenabschnitt 12f und dem inneren Flächenabschnitt 12 verlaufen. Dabei ist der Abstand der äusseren Begrenzungsflächen der Erhebungen 26a, b so gewählt, dass beim Aufsetzen einer Ausnehmung 24 eines Hohlsteins 10 der nächsten Besatzebene ein Formschluss zwischen den Erhebungen 26a, b und der Ausnehmung 24 erreicht wird. 



   Wie vor allem Figur 2 zeigt, ist die Breite B der Ausnehmung 24 im Bereich der Grundfläche 16 nur etwas kleiner als die Breite des zugehörigen Wandbereiches 12b und die Höhe H der Ausnehmung 24 deutlich kleiner als die Breite B. 



   Die eckseitigen Wandbereiche 14a-d sind hier ohne Ausnehmungen beziehungsweise Erhebungen gestaltet. 



   Figur 3 zeigt im einzelnen, wie die Hohlsteine 10 einer Besatzebene zueinander angeordnet werden (unter Ausbildung der genannten Spalte S) und zeigt auch (gestrichelt dargestellt) einen Hohlstein 10 einer darüber angeordneten Besatzebene, der ersichtlich auf vier Wandbereichen von vier Hohlsteinen 10 der unteren Besatzebene aufsteht, wobei die Ausnehmungen 24 in den Wandbereichen 12a-d des gestrichelt dargestellten Hohlsteins 10 auf den korrespondierenden Er- hebungen 26a, b der Deckfläche 18 der zugehörigen Hohlsteine 10 der unteren Besatzebene aufgenommen und positioniert werden. 

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Claims

Patentansprüche: 1 Prismatischer, feuerfester Hohlstein mit acht Wandbereichen (12a-d, 14a-d), deren äussere Umfangsfläche (U) aus acht, zueinander abgewinkelten äusseren Flächenabschnitten (12f- 14f) besteht und deren innere Umfangsfläche von parallel zu den äusseren Flächenabschnitten (12f, 14f) der äusseren Umfangsfläche (U) verlaufenden acht inneren Flächenabschnitten (12i, 14i) gebildet wird und einen koaxial zur Mittenlängsachse (M) des Hohlsteins verlaufenden Kanal (20) begrenzen, wobei der Hohlstein so gebildet ist, dass er nach einer Drehung um 90 um die Mittenlangsachse (M) die ursprüngliche Geometrie <Desc/Clms Page number 4> wieder erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass vier (14a-d) der jeweils diametral gegenüberliegenden Wandbereiche eine um 15 % bis 35 % geringere Wandstärke (D2)

als die restlichen vier Wandbereiche (12a-d) aufweisen.
2. Hohlstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandbereiche (14a-d) mit geringerer Wandstärke insbesondere eine um 20 bis 22 % geringere Wandstärke (D2) als die übrigen Wandbereiche (12a-d) aufweisen.
3 Hohlstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandbereiche (14a- d) mit geringerer Wandstärke eine Wandstärke (D2) von 30 mm +/- 5 mm aufweisen
4. Hohlstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge (22) der Flächenabschnitte (12i, 14i) des Kanals (20) abgerundet ausgebildet sind.
5 Hohlstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandbereiche (14a-d) mit geringerer Wandstärke mit Ausnehmungen ausgebildet sind.
6. Hohlstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandbereiche (12a-d) mit grösserer Wandstärke (D1) mit Ausnehmungen (24) ausgebildet sind
7 Hohlstein nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (24) von der Grundfläche (16) des Hohlsteins (10) aus verlaufen.
8 Hohlstein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandbereiche (14a-d) mit geringerer Wandstärke auf ihren Deckflächen (18) Erhebungen zur formschlüssigen Aufnahme korrespondierender Ausnehmungen aufweisen.
9. Hohlstein nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandbereiche (12a-d) mit grösserer Wandstärke (D1) auf ihren Deckflächen (18) Erhebungen (26a, 26b) zur formschlüssigen Aufnahme korrespondierender Ausnehmungen (24) aufweisen.
10. Hohlstein nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhebungen (26a, 26b) maximal 20 % der Höhe (H) der Ausnehmungen (24) beträgt
11. Hohlstein nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (24) an der Grundfläche (16) eine Breite (B) aufweisen, die grösser als ihre maximale Höhe (H) in Richtung der Mittenlängsachse (M) ist.
12. Hohlstein nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (24) an der Grundfläche (16) eine Breite (B) aufweisen, die mindestens 80 % der Breite der zugehöngen Wandfläche (12f) beträgt.

Hiezu 2 Blatt Zeichnungen