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Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolierung für den Aussenman- tel eines Brenners.
Brenner, insbesondere Brenner für Drehrohröfen, weisen eine Mehrzahl von Brennstoffkanälen auf, über welche feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe und radial ausserhalb der Brennstoff- kanäle Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Zufuhr von Verbren- nungsluft über einen radial ausserhalb der Brennstoffkanäle angeordneten Kanal führt hierbei dazu, dass der Aussenmantel derartiger Brenner durch die Verbrennungsluft gekühlt werden kann, wobei gleichzeitig die Verbrennungsluft vorgewärmt wird, wenn derartige Brenner in einen Ofen, beispielsweise Drehrohrofen, hineinragen. Beim Einsatz in Drehrohröfen ragen die Brenner lanzenförmig von einer Stirnseite in das Innere des Ofens um eine Flamme zu erzeugen, die sich im wesentlichen entlang der Achse des Drehrohrofens erstrecken soll.
Bedingt durch die hohen Ofentemperaturen ist aber nun der Aussenmantel derartiger Brenner hohen thermischen Belastungen unterworfen, und es hat sich gezeigt, dass die Standzeit derartiger Brenner wesentlich verbessert werden kann bzw. verlängert werden kann, wenn der Aussenmantel mit einer Isolierung geschützt wird. Als Material für derartige Isolierungen kommen keramische Feuerfestmaterialien in Betracht, welche sich durch eine hohe Abrasionsfestigkeit auszeichnen, da neben einer hohen thermischen Belastung insbesondere in Drehrohröfen für die Klinkerherstellung auch eine hohe mechanische Belastung des Brenners beobachtet wird. Derartige Feuerfestmaterialien haften aber nun schlecht an hitzebeständigen Stahlmänteln und es ist daher erforderlich, eine entsprechende Verankerung der Vergussmasse bzw. der Isolierung sicherzustellen.
In diesem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen, Stahlgussringe mit einer Wabenstruktur ihrer Oberfläche vorzufertigen, in welche das Feuerfestmaterial eingebracht wird. Nach dem Aufschieben derartiger Ringe mit einer Wabenstruktur und dem Einbringen der Feuerfest-Vergussmasse bestehen aber immer noch Probleme mit der sicheren Verankerung der mit der Vergussmasse verfüllten Waben an der Aussenseite des Brennerrohres, wobei insbesondere unterschiedliche thermische Belastungen und ein nicht hinrei-
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chender Wärmeaustausch eine nicht ausreichende Vergleichmässigung der Temperaturen zwischen dem Mantelrohr und dem Material der Isolierung zur Folge haben, was bei Vibration ein Ablösen der Ringe zur Folge haben kann.
Insgesamt sind die bekannten Lösungen relativ aufwändig und erfordern zur Sicherung der Verankerung und zur Erzielung einer hohen Verschleissfestigkeit der Isolierung einen aufwändigen Herstellungsprozess.
Die Erfindung zielt nun darauf ab eine einfache Isolierung für den Aussenmantel eines Brenners zu schaffen, wobei die thermische und chemische Beständigkeit in einfacher Weise den Bedürfnissen angepasst werden kann und wobei weiters die Mög- lichkeit geboten werden soll gegebenenfalls schadhaft gewordene Teilbereiche der Isolierung in einfacher Weise zu tauschen.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Ausbildung im wesentlichen darin, dass die Isolierung aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung unterteilten Segmenten aus hitzebeständigem Material, insbesondere Sinterkeramik besteht, deren dem Aussenmantel des Brenners zugewandte Innenfläche Aus- nehmungen für die Aufnahme von mit dem Aussenmantel des Brenners verbundenen Verriegelungsgliedern aufweist. Eine derartige Aus- bildung von Segmenten kann in besonders einfacher Weise mit An- kern, wie sie beispielsweise in der älteren Anmeldung A 757/2002 bereits beschrieben wurden, eingesetzt werden.
Gemäss diesem äl- teren Vorschlag sind Anker als sich im wesentlichen in Achs- richtung oder Umfangsrichtung des Brennerrohres erstreckende Profile ausgebildet, wobei die Profile sich in einer zur Aussen- mantelfläche im wesentlichen parallelen Fläche erstreckende Vorsprünge bzw. Flügel tragen. Derartige Profile können über entsprechend grosse Querschnitte wärmeleitend mit den Segmenten verbunden werden, wobei die Ausbildung der Isolierung als in Umfangsrichtung unterteilte Segmente den Einsatz von hoch- verschleissfesten und hochtemperaturbeständigen Materialien, wie insbesondere Sinterkeramik, erlaubt, wobei auch bei nur unge- nügenden Wärmeübergängen zwischen den Ankerelementen bzw. Ver- riegelungsgliedern und den Segmenten ein Bruch oder ein vorzeitiger Verschleiss des hitzebeständigen Materiales nicht
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befürchtet werden muss.
Im Vergleich zu in Wabenstrukturen ein- gebrachten Vergussmassen, bei welchen Temperaturspitzen zu Span- nungsspitzen und zu einer vorzeitigen Zerstörung führen können, werden derartige Probleme bei über den Querschnitt homogenen Segmenten, wie beispielsweise Sinterkeramiksegmenten nicht beobachtet, sodass die Bruchgefahr und der vorzeitige Verschleiss wesentlich verringert wird.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Ausbildung ist es, dass die Isolierung aus einer Mehrzahl von über den Umfang des Brenners verteilten Segmenten besteht. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, zwischen den einzelnen Segmenten Dehnungsfugen freizulassen, sodass es bei entsprechen hohen Temperaturen nicht zu einem Bruch der Isolierung kommt.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Ausbildung ist aber auch, dass gleichzeitig eine sichere Verankerung bzw. Ver- riegelung der Segmente erfolgt. Mit Vorteil ist die erfindungs- gemässe Ausbildung hierbei so getroffen, dass die Ausnehmungen von hinterschnittenen Nuten und die Verriegelungsglieder von in im Querschnitt L- oder T-förmigen Ankerprofilen gebildet sind, auf welche die Segmente aufschiebbar sind. Bei Verwendung von T- förmigen Ankerprofilen, welche sich in axialer Richtung des Mantels des Brenners erstrecken, gelingt ein besonders einfaches Aufschieben der Segmente, wobei allerdings eine sichere Verriegelung gegen axiale Verschiebung durch zusätzliche Verriegelungsglieder erfolgen müsste.
Im Fall von im Querschnitt L-förmigen Verriegelungsgliedern, welche in Umfangsrichtung angeordnet sein können, gelingt das Aufschieben von Segmenten durch einfaches Aufsetzen und entsprechende axiale Verschiebung in einem Ausmass, welches sicherstellt, dass die zur Aussenmantelfläche des Brenners parallelen Vorsprünge des L- Profiles in die Hinterschneidungen der Nuten eingreifen und dort eine entsprechende Verriegelung bewirken.
Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass die Verriegelungsglieder von einstückig mit dem Mantelrohr gegossenen Ankerprofilen gebildet sind. Es ist aber auch möglich die Ankerprofile mit dem Mantelrohr zu verschweissen.
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Um eine sichere Verriegelung gegen ein unbeabsichtigtes Abziehen bzw. axiales Verschieben der Segmente zur Brennermün- dung zu gewährleisten bzw. zu verhindern, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass die Verriegelungsglieder mit dem Aussenmantel verbundene Stege und sich in axialer Richtung des Brenners erstreckende zu der der Brennermündung abgewandten Seite vorragende Vorsprünge aufweisen. Alternativ können die Vorsprünge aber auch in Richtung der Brennermündung vorragend ausgebildet sein. Dies ermöglicht ein Aufschieben der Segmente von der Brennermündung aus.
Bevorzugt ist hierbei die Ausbildung derart weitergebildet, dass die Segmente an ihrer dem Aussenmantel des Brenners zugewandten Oberfläche jeweils eine in Umfangsrichtung des Brenners verlaufende, von der Ausnehmung für die Verriegelungsglieder verschiedene Nut aufweisen, welche mit einer an dem Aussenmantel des Brenners vorgesehenen, gegenüber- liegenden Nut einen gemeinsamen Hohlraum zur Aufnahme eines Kleber, Mörtels oder dgl. ausbildet. Dies führt zu einer zusätzlichen Fixierung der Segmente und verhindert daher ein Abrutschen der Segmente in Richtung der Brennermündung.
Eine besonders bevorzugte Ausbildung der erfindungsgemässen Isolierung besteht im wesentlichen darin, dass die Ausnehmungen der Segmente von der Breite der Vorsprünge entsprechende Nuten gebildet sind, deren hinterschnittener Nutgrund bei axialer Ver- schiebung der Segmente die Vorsprünge umgreift.
Insgesamt können die sich in Achs- oder Umfangsrichtung des Brennerrohres erstreckenden Profile aufgrund der Materialeigen- schaften der Segmente auch relativ klein ausgebildet sein, da es keinesfalls erforderlich ist, dass die Profile über eine grosse Oberfläche mit den Segmenten in Verbindung stehen. Die Verrie- gelungsglieder können im wesentlichen hakenförmig ausgebildet sein und können wahlweise jeweils mittig in entsprechende Aus- nehmungen der Segmente eingreifen oder aber jeweils mit Ausneh- mungen an den Rändern benachbarter Segmente gleichzeitig im Eingriff stehen, wodurch sich eine besonders einfache Montage und eine besonders einfache Herstellung sowohl der Verriege- lungsglieder als auch der Segmente ergibt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In dieser zeigen Fig.l eine erste Ausbildung eines erfin- dungsgemäss ausgebildeten Segmentes einer Isolierung, Fig.2 und Fig.3 Schnitte durch diese Ausbildung, wobei Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II/II der Fig.3 und Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III/III der Fig.2 darstellt, Fig.4 eine abgewandelte Ausbildung eines Segmentes und die Fig. 5,6 und 7 verschiedene Ansichten einer weiteren abgewandelten Ausbildung der Segmente für die erfindungsgemässe Isolierung.
In Fig.l ist ein aus Sinterkeramik bestehendes Segment 1 dargestellt, dessen Unterseite, welche dem Aussenmantel eines Brennerrohres zugewandt ist, eine entsprechend hinterschnittene Nut 2 trägt, in welche ein hakenförmiges Verriegelungsglied 3 eingreift. Die Nut ist insbesondere aus den Darstellungen der Fig.2 und Fig.3, in welchen die gleichen Bezugszeichen beibe- halten wurden, deutlich ersichtlich, wobei die Nut in axialer Richtung eine Länge a aufweist, welche der axialen Erstreckung b des hakenförmigen Verriegelungsgliedes zumindest entspricht.
Durch Verschiebung des Segmentes in Richtung des Pfeiles 4 kann der hakenförmige Fortsatz 5 des Verriegelungsgliedes 3 in den hinterschnittenen Bereich 6 der Nut eingeschoben werden, wodurch unmittelbar eine entsprechende Verriegelung bewirkt wird und einem weiteren Verschieben der Segmente in Richtung des Pfeiles 4 wirksam entgegengewirkt wird. Die hakenförmigen Verriege- lungsglieder können hierbei konventionell ausgebildet werden und müssen insbesondere nicht dem Radius des Mantels entsprechend gekrümmte Flächen tragen, da die Verriegelung auch durch ent- sprechend geradlinigen Einschub und Eingriff in die entsprechend hinterschnittene Nut 2 des Segmentes 1 erfolgt.
Bei der Ausbildung nach Fig.4 erstrecken sich die hinterschnittenen Nuten der Segmente 7 lediglich über einen kurzen Bereich quer zur Achse der Segmente, ausgehend von den Seitenwänden 8. Die hinterschnittenen Nuten 9 werden hierbei ebenso wie bei der Darstellung nach Fig.l auf ein hakenförmiges Verriegelungsglied 3 aufgeschoben, wobei jeweils ein derartiges hakenförmiges Verriegelungsglied 3 gleichzeitig in die Nuten 9
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zweier in Umfangsrichtung benachbart angeordneter Segmente 7 eintauchen kann, wodurch wiederum ein besonders einfacher Einbau und eine sichere Verriegelung gewährleistet ist.
Bei der Ausbildung gemäss den Figuren 5,6 und 7 sind hakenförmige Verriegelungsglieder 3 vorgesehen, welche in die hinterschnittene Nut 2 eingreifen können. Die Nut 2 erstreckt sich hierbei nicht über die gesamte Breite des Segments 1, sondern ist etwa mittig angeordnet, wobei der Querschnitt der Nut 2 im wesentlichen dem Querschnitt des einzuführenden Verrie- gelungsglieds 3 entspricht. Dem Segment 1 benachbart ist eine weitere Isolierung 10 angeordnet, welche beispielsweise aus einer Vergussmasse hergestellt ist. Um ein Abnehmen der Segmente 1 auch nach bereits aufgebrachter Isolierung 10 zu ermöglichen, können die hakenförmigen Verriegelungsglieder 3 um 180 verdreht angebracht werden, sodass das freie Ende des Hakens in Richtung zur Brennermündung zeigt.