DE10000276A1 - Tragende Struktur für Brennöfen mit sehr hoher Brenntemperatur - Google Patents

Abstract

Aufbau zum Brennen von Gegenständen bei sehr hohen Temperaturen aus einer tragenden Hauptstruktur, einer Zwischenstruktur aus Siliziumcarbid oder dergleichen zum Aufnehmen des Gewichts der zu brennenden Chargen, einem Bett aus Isoliermaterial, in dem die Zwischenstruktur eingelassen ist, höheneinstellbaren Trägerelementen, durch die die Zwischenstruktur auf eine solche Höhe gebracht wird, daß die tragende Struktur durch eine Zwischenschicht aus Isoliermaterial davor geschützt wird, eine höhere Temperatur als die Grenztemperatur für den Gebrauch des die tragende Struktur bildenden Werkstoffs zu erreichen, durch die obere Schicht aus Isoliermaterial reichenden Bauelemente, die das Gewicht der Chargen auf die Zwischenstruktur übertragen, wobei die Dicke der Schicht aus Isoliermaterial oberhalb der Zwischenstruktur so festgelegt ist, daß die Zwischenstruktur keine höhere Temperatur als die Gebrauchsgrenze des Werkstoffs der Zwischenstruktur erreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau, der dazu bestimmt ist, Keramikgegenstände in Brennöfen mit sehr hohen Temperaturen zu brennen.

Unter sehr hohen Temperaturen sind Temperaturen von mehr als 1500°C zu verstehen.

Es ist bekannt, daß Siliziumcarbid (SiC) eine sehr hohe mechanische Festigkeit und eine sehr hohe Maßstabilität bis zu Temperaturen in der Größenordnung von 1500°C aufweist. Feuerfeste Materialien, die höheren Temperaturen als 1500°C widerstehen, haben demgegenüber keine ausreichende mechanische Festigkeit und Maßstabilität.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen in einem Brennofen anzuordnenden Aufbau zu schaffen, dessen tragende Elemente gegen die Einwirkung sehr hoher Temperaturen geschützt sind. Dieses Problem wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die tragende Struktur kann vorteilhafterweise, jedoch nicht notwendigerweise, aus einem durch einen Tunnelofen fahrenden Ofenwagen bestehen. Ebenso ist es möglich, den Aufbau ortsfest in einem Kammerofen anzuordnen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Ofenwagens, der den erfindungsgemäßen Aufbau trägt;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Abwandlung der Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist erkennbar, daß der Ofenwagen in bekannter Weise einen Metallaufbau aus Längsträgern 1, die einen Auflagetisch 2 tragen, aufweist, wobei diese Längsträger 1 auf Rädern 3 ruhen.

Auf dem Auflagetisch 2 sind Stützen 10 angeordnet, auf die Querträger 11 gelegt sind.

Diese Querträger 11 bilden eine tragende Zwischenstruktur, die dazu bestimmt ist, das Gewicht der zu brennenden Chargen 30 zu tragen.

Die tragende Zwischenstruktur kann allein durch die Querträger 11 oder durch ein Gitter aus den Querträgern 11 und Längsträgern 12 gebildet sein, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Die Querträger 11 und die Längsträger 12 bestehen vorzugsweise aus Siliziumcarbid (SiC).

Dieser Werkstoff hat die Eigenschaft, eine große Maßstabilität und mechanische Festigkeit bis zu einer Temperatur in der Größenordnung von 1500°C aufzuweisen.

Da indessen die Chargen 30 bei Temperaturen von etwa 1800°C gebrannt werden sollen, ist es erforderlich, sowohl die tragende Zwischenstruktur 11, 12 als auch das tragende Grundelement, d. h. den Ofenwagen, davor zu schützen, daß er nicht eine Temperatur oberhalb der oberen Gebrauchsgrenze erreicht.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß die tragende Zwischenstruktur in einer Masse eines Isoliermaterials eingebettet ist.

Im Beispiel der Fig. 1 ist die Masse aus Isoliermaterial 21 sowohl unterhalb als auch oberhalb der tragenden Zwischenstruktur 11, 12 angeordnet.

Bei der Abwandlung gemäß Fig. 2 werden zwei Schichten aus verschiedenem Isoliermaterial verwendet, eine untere Schicht 25 und eine obere Schicht 26.

Beim in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist eine erste Schicht 20 aus feuerfestem Zement vorgesehen, über der eine weitere Schicht aus Isoliermaterial 21 ausgebreitet ist. Die Werkstoffe hierfür können keramische Fasern, Aluminiumoxidschaum oder ähnliche Werkstoffe sein, die die Eigenschaft haben zu isolieren und sehr hohen Temperaturen widerstehen zu können.

Die Schicht 21 aus Isoliermaterial reicht höher als die Querträger 11 und die Längsträger 12, so daß sämtliche Bauteile aus Siliziumcarbid (SiC), nämlich die Querträger 11 und die Längsträger 12, in diesem Isoliermaterial 21 eingebettet sind.

Auf jeden Längsträger 12 ist ein Block 22 aus feuerfestem Material gesetzt, wobei der obere Bereich 21a der Isoliermasse 21 etwa bis zur halben Höhe der Blöcke 22 reicht. Die Blöcke 22 sind so geformt, daß sie sich den Längsträgern 12 anpassen, indem sie diese beispielsweise übergreifen.

Auf den oberen Bereich 21a des Isoliermaterials, zwischen den Blöcken 22, ist eine weitere Schicht 23 eines feuerfesten Materials angeordnet, deren Höhe so eingestellt ist, daß ihre obere Fläche 23a ein wenig höher liegt als das obere Ende der Blöcke 22.

Auf das obere Ende der Blöcke 22 sind Stützen 24 gesetzt. Auch diese Stützen 24 bestehen aus feuerfestem Material.

Auf jeden Block 22 kann eine einzige Stütze 24 gesetzt sein, oder es können auch mehrere daraufgesetzt sein. In diesem Fall bestehen sie bevorzugterweise aus unterschiedlichen Materialien, um die Auswirkungen von thermischen Schocks zu vermindern.

Vorzugsweise sind die aufeinandergestapelten Elemente 22, 24, die die zu brennenden Chargen 30 tragen, in die obere Schicht des Isoliermaterials 21, 23 (Fig. 1) oder 26 (Fig. 2 und Fig. 3) eingelassen, wodurch sie stabilisiert werden.

Die Bauelemente 22 und 24 leiten das Gewicht der Chargen 30 direkt auf die tragende Zwischenstruktur 11, 12, ohne daß diese Chargen die obere Isolierschicht belasten.

Aus den Fig. 1, 2, 3 ist ersichtlich, daß die Blöcke 22 die Längsträger 12 übergreifen, wodurch die Stabilität der übereinandergestapelten Bauelemente 22, 24 verbessert wird.

Die Dicke der oberen Isolierschicht 21, 23 oder 26 wird nach der höchsten, im Brennofen auftretenden Temperatur bestimmt, um zu erreichen, daß die tragende Zwischenstruktur 11, 12 nicht eine die obere Gebrauchsgrenze des Werkstoffs, aus dem die tragende Zwischenstruktur 11, 12 besteht, d. h. 1500°C im Falle einer tragenden Zwischenstruktur aus Siliziumcarbid, überschreitende Temperatur erreicht.

Vorzugsweise sind die Stützen 24 (oder die aufeinandergestapelten Stützen 24) hohl, um möglichst leicht zu sein, und können als Rohr ausgebildet oder mit einem H-, X- oder analogen Querschnitt versehen sein.

Ebenso wie es notwendig ist zu vermeiden, daß die tragende Zwischenstruktur 11, 12 eine die Gebrauchsgrenze überschreitende Temperatur erreicht, soll auch die untere tragende Struktur, d. h. der Ofenwagen 1, 2, keine die Gebrauchsgrenze überschreitende Temperatur erreichen.

Zu diesem Zweck sind Mittel erforderlich, mit deren Hilfe sich die Dicke des Isoliermaterials unterhalb der tragenden Zwischenstruktur 11, 12 beliebig bestimmen läßt, ob sie nun aus mehreren Schichten 20, 21 wie im Falle der Fig. 1 oder aus nur einer einzigen Schicht 26 wie im Falle der Fig. 2 besteht.

Diese Mittel bestehen entweder aus den Stützen 10 oder Vorsprüngen 40 oder aus beiden gleichzeitig.

Die Höhe der Stützen 10 und die Höhe, auf der die Vorsprünge 40 angeordnet sind, bestimmen die Dicke der unteren Schicht 21, 25 und werden abhängig von der im Brennofen herrschenden Temperatur berechnet, um eine ausreichende Isolierung der unteren tragenden Struktur, d. h. des Ofenwagens im Falle der Fig. 1 und 2 und der Ofensohle 5 im Falle der Fig. 3 zu gewährleisten.

Die Querträger 11 können allem durch die Stützen 10 oder durch die Vorsprünge 40 oder durch beide gleichzeitig getragen werden.

Die Stützen 10 werden einfach auf den Auflagetisch 2 oder die Ofensohle 5 aufgesetzt.

Die Vorsprünge 40 sind in den Seitenwänden 42 der Ofenwagen angeordnet.

Die Höhe der Stützen 10 läßt sich auf einfache Weise verändern, indem sie durch Stützen mit einer anderen Höhe ersetzt werden. Die Höhe der Vorsprünge 40 läßt sich nicht verändern, so daß in diesem Fall die Höhe der Vorsprünge 40 entweder durch Unterlegklötze oder durch Keramikschrauben, oder indem ein feuerfester Zement aufgegossen wird, eingestellt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 handelt es sich um einen ortfesten Aufbau.

Die untere tragende Struktur wird in diesem Fall durch die Ofensohle 5 gebildet, die sowohl die Seitenwände 4 als auch die Bauelemente, die mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, trägt.

Claims (13)

1. Aufbau zum Brennen von Gegenständen bei sehr hohen Temperaturen aus:

• - einer tragenden Hauptstruktur (1, 2),
• - einer Zwischenstruktur (11, 12) aus Siliziumcarbid oder dergleichen zum Aufnehmen des Gewichts der zu brennenden Chargen (30),
• - einem Bett aus Isoliermaterial (21), in dem die Zwischenstruktur (11, 12) eingelassen ist.
• - höheneinstellbaren Trägerelementen (10, 40), durch die die Zwischenstruktur (11, 12) auf eine solche Höhe gebracht wird, daß die tragende Struktur (1, 2) durch eine Zwischenschicht (21) aus Isoliermaterial davor geschützt wird, eine höhere Temperatur als die Grenztemperatur für den Gebrauch des die tragende Struktur (1, 2) bildenden Werkstoffs zu erreichen,
• - durch die obere Schicht (21, 23) aus Isoliermaterial reichenden Bauelementen (22, 24), die das Gewicht der Chargen (30) auf die Zwischenstruktur (11, 12) übertragen, wobei die Dicke der Schicht (21, 23) aus Isoliermaterial oberhalb der Zwischenstruktur (11, 12) so festgelegt ist, daß die Zwischenstruktur (11, 12) keine höhere Temperatur als die Gebrauchsgrenze des Werkstoffs der Zwischenstruktur (11, 12) erreicht.

2. Aufbau nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenstruktur aus Querträgern (11) besteht und das Gewicht der zu brennenden Chargen (30) auf die Querträger (11) durch die obere Schicht der Isoliermaterialien durchquerende Bauelemente (22, 24) übertragen wird.

3. Aufbau nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenstruktur aus Querträgern (11) und daraufgelegten Längsträgern (12) besteht und das Gewicht der zu brennenden Chargen (30) auf die Längsträger (12) durch die obere Schicht (21) des Isoliermaterials durchquerende Bauelemente (22, 24) übertragen wird.

4. Aufbau nach Anspruch 2 und 3, bei dem die Länge der die obere Schicht (21) des Isoliermaterials durchquerenden Bauelemente (22, 24) einstellbar ist, um die Höhenlage der zu brennenden Chargen (30) festzulegen.

5. Aufbau nach Anspruch 3, bei dem die Querträger (11) aus Siliziumcarbid, die die Längsträger (12), ebenfalls aus Siliziumcarbid, tragen, auf Stützen (10) ruhen, deren Höhe beliebig bestimmbar ist.

6. Aufbau nach Anspruch 3, bei dem die Querträger (11) aus Siliziumcarbid mit ihren Enden auf Vorsprüngen (40) ruhen, die auf der vorgesehenen Höhe in dem feuerfesten Material, aus dem die Seitenwände (42) der Ofenwagen bestehen, angeordnet sind.

7. Aufbau nach Anspruch 6, bei dem die Höhe der Querträger (11) durch Unterlegklötze aus feuerfester Keramik bestimmt wird, die zwischen den Vorsprüngen (40) und den Enden der Querträger (11) angeordnet werden.

8. Aufbau nach Anspruch 6, bei dem die Höhe der Querträger (11) durch Schrauben aus feuerfester Keramik bestimmt wird, die in entsprechenden Aufnahmen in den Vorsprüngen (40) eingeschraubt sind.

9. Aufbau nach Anspruch 6, bei dem die Höhe der Querträger (11) dadurch bestimmt wird, daß feuerfester Zement zwischen die Vorsprünge (40) und die Enden der Querträger (11) gegossen wird.

10. Aufbau nach den Ansprüchen 5 bis 9, bei dem die Querträger (11) sowohl auf den Stützen (10) als auch auf den Vorsprüngen (40) ruhen.

11. Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Blöcke (22) aus feuerfestem Material auf die Längsträger (12) aufgesetzt sind und eine sich daran anpassende Form aufweisen.

12. Aufbau nach Anspruch 11, bei dem eine oder mehrere zusätzliche Stützen (24) auf die Blöcke (22) gesetzt sind, wobei die zusätzlichen Stützen (24) aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, um die Wirkung von thermischen Schocks zu vermindern.

13. Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Isoliermaterial ein Werkstoff wie keramische Faser, Aluminiumoxidschaum, feuerfester Beton, Feuerfestziegel oder dergleichen ist.