-
Die Erfindung betrifft ein Fertigbauteil für einen Ofen, nämlich ein selbsttragendes Wand- oder Deckenelement.
-
Ein solches Fertigbauteil ist beispielsweise aus der
EP 0 867 674 B1 bekannt. Dabei ist ein Decken- und/oder Wandelement aus wannenförmigen Blechelementen gebildet, die mit Isolierpaketen versehen sind.
-
Die
US 6,905,332 B1 offenbart einen aus Wand- und Deckenmodulen gebildeten Ofen. Die Wand- und Deckenelemente weisen zum Zwecke der thermischen Isolierung im Inneren Kammern auf, welche von einem thermischen Isolationsmaterial umgeben sind. Die Wand- und Deckenelemente weisen ferner eine Außen- und Innenwand auf, welche jeweils aus Metall hergestellt ist.
-
Die bekannten Fertigbauteile zur Herstellung eines Ofens erfordern einen relativ hohen Herstellungsaufwand. Es müssen aus unterschiedlichen Materialien hergestellte Teile montiert werden. Wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien kann es im Laufe der Zeit zu einem Ablösen, beispielsweise eines thermisch isolierenden Materials von einer metallischen Trägerstruktur, und damit zu einer Verminderung der thermisch isolierenden Eigenschaften des Fertigbauteils kommen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst einfach und kostengünstiges Fertigbauteil zur Herstellung eines Ofens angegeben werden, welches sich durch eine gute Haltbarkeit auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 17.
-
Nach Maßgabe der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Fertigbauteil in einem Stück aus einer vergießbaren feuerfesten Masse hergestellt ist. – In Abkehr vom Stand der Technik wird erfindungsgemäß erstmals die Verwendung eines selbsttragenden Fertigbauteils vorgeschlagen, welches aus einem Stück durch Gießtechnik hergestellt ist. Es kann somit einfach und kostengünstig hergestellt werden. Eine zur Herstellung des Fertigbauteils verwendete Form kann mehrfach verwendet werden. Das vorgeschlagene Fertigbauteil lässt sich einfach an Ort und Stelle mit einem Kran versetzen. Damit vereinfacht sich erheblich die Herstellung eines Ofens.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Fertigbauteil aus mehreren Schichten mit abnehmender Hitzebeständigkeit gegossen. So kann beispielsweise eine erste Schicht, welche dem Innenraum des Ofens zugewandt ist, aus einer feuerfesten Masse mit einer hohen Hitzebeständigkeit hergestellt sein und eine zweite Schicht, welche beispielsweise eine Außenwand des Fertigbauteils bildet, kann aus einer feuerfesten Masse mit einer geringeren Hitzebeständigkeit gegossen sein. Damit können Herstellungskosten eingespart werden. Abgesehen davon zeichnet sich ein aus mehreren Schichten mit abnehmender Hitzebeständigkeit aufgebautes Fertigbauteil durch eine verbesserte Haltbarkeit aus.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist in der Masse zumindest eine parallel zur Außenseite verlaufende Armierungslage vorgesehen. Eine solche Armierungslage dient im Falle der Bildung eines, beispielsweise durch thermische Spannungen induzierten, Risses im Fertigbauteil dazu, dessen selbsttragende Eigenschaften weiterhin aufrechtzuerhalten.
-
Vorteilhafterweise ist eine in der Nähe der Außenseite vorgesehene erste Armierungslage aus einem Stahlgitter und/oder Metallfasern gebildet. In der Nähe der Außenseite wird das Fertigbauteil im Betrieb nicht allzu heiß. Infolgedessen kann hier als Armierung ein Stahlgitter verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können der Masse in einer die Außenwand umfassenden äußeren Schicht auch Metallfasern zugesetzt sein.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine zwischen der ersten Armierungslage und einer der Außenseite gegenüberliegenden Innenseite vorgesehene zweite Armierungslage aus einer Glas- und/oder Keramikfasermatte und/oder Glas- und/oder Keramikfasern hergestellt. Die zweite Armierungslage kann sich in einem mittleren Abschnitt des Fertigbauteils befinden. Dort sind im Betrieb höhere Temperaturen als in der Nähe der Außenwand zu erwarten. Zu Armierungszwecken kann hier eine Glas- und/oder Keramikfasermatte in die Masse eingegossen werden. Alternativ oder zusätzlich können der Masse in diesem Bereich auch Glas- und/oder Keramikfasern beigemischt werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine in der Nähe der Innenseite vorgesehene dritte Armierungslage aus einer im Wesentlichen aus feuerfestem Material, vorzugsweise Al2O3, Al2O3/SiO2 oder ZrO2, hergestellten Matte und/oder daraus hergestellten Stäben und/oder Fasern gebildet. In der Nähe der Innenseite des Fertigbauteils ist im Betrieb mit den höchsten Temperaturen zu rechnen. Zu Armierungszwecken kann in diesem Bereich in die Masse eine aus feuerfestem Material hergestellte Matte eingegossen sein. Alternativ oder zusätzlich können der Masse hier auch aus dem feuerfesten Material hergestellte Stäbe oder Fasern beigemischt werden. Die dritte Armierungslage kann zwischen der zweiten Armierungslage und der Innenseite des Fertigbauteils vorgesehen sein.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wandelement an seinen gegenüberliegenden Wandfügekanten ein Fügeprofil aufweist. Ferner kann das Wandelement an einer Deckenfugekante ein eine Schulter zum Abstützen des Deckenelements aufweisendes Deckenfügeprofil aufweisen. – Die Fügeprofile und/oder das Deckenfügeprofil sind zweckmäßigerweise in einem Stück mit dem Wandelement hergestellt.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung korrespondiert ein an einer ersten Wandfügekante vorgesehenes erstes Fügeprofil zu einem an einer zweiten Wandfügekante vorgesehenen zweiten Fügeprofil. D. h. das erste und das zweite Fügeprofil könnten unterschiedlich ausgebildet sein. Sie sind jedoch so ausgebildet, dass sie beim Aneinanderstellen der Wandelemente ineinandergreifen und vorzugsweise eine labyrinthartige thermische Dichtung bilden.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an der Außenseite eingegossene Gewindebuchsen zur Befestigung von Installationselementen vorgesehen. Damit kann weiter die Montage eines aus dem erfindungsgemäßen Fertigbauteilen hergestellten Ofens erheblich beschleunigt werden.
-
Ferner können an vorgegebenen Positionen Durchbrüche zum Durchführen von Installationselementen vorgesehen sein. Auch das trägt zu einer Beschleunigung der Montage des Ofens bei.
-
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass das Wandelement eine erste Breite im Bereich von 1,50 bis 2,50 m, vorzugsweise 1,90 bis 2,10 m, aufweist. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, dass eine zweite Breite des Deckenelements der vorgenannten ersten Breite des Wandelements entspricht. In diesem Fall kann aus in der ersten und zweiten Breite aufeinander abgestimmten Wand- und Deckenelementen z. B. ein eine einheitliche Breite aufweisendes Tunnelelement für einen Tunnelofen hergestellt werden. Indem die Wand- und Deckenelemente nach Art von Modulen hergestellt sind, können sie im Falle einer Beschädigung schnell und einfach ausgetauscht werden.
-
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei der feuerfesten Masse um einen feuerfesten Beton. Aus einem solchen feuerfesten Beton lässt sich besonders einfach das erfindungsgemäße Fertigbauteil herstellen. Bei dem feuerfesten Beton handelt es sich z. B. um einen Kalziumaluminat-Beton, wobei der Gehalt an Kalziumaluminat je nach Hitzebeständigkeit variieren kann. Der feuerfeste Beton bindet hydraulisch ab. Ein daraus hergestelltes Fertigbauteil weist eine hervorragende Festigkeit und Hitzebeständigkeit auf.
-
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Kit zur Herstellung eines Ofens, insbesondere eines Tunnelofens, vorgeschlagen, umfassend zumindest zwei erfindungsgemäße Wandelemente und ein dazu korrespondierendes Deckenelement. Der Kit kann weiterhin zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Montagemittel umfassen: Doppel-T-Träger zum Sichern der Deckenelemente, Winkeleisen zum Befestigen von auf einer Bodenplatte abgestützten Wandelementen, Isoliermatten zum Ausfüllen von Dehnungsfugen zwischen den Wandelementen und dgl. Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Ofen, insbesondere ein Tunnelofen, vorgeschlagen, welcher aus den erfindungsgemäßen Fertigbauteilen hergestellt ist.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erste perspektivische Ansicht eines Wandelements,
-
2 eine zweite perspektivische Ansicht des Wandelements gemäß 1,
-
3 eine perspektivische Ansicht zweier Wand- und eines Deckenelements,
-
4 eine Frontansicht eines Tunnelelements,
-
5 eine perspektivische Ansicht des Tunnelelements gemäß 4,
-
6 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Tunnelofens und
-
7 eine schematische Schnittansicht durch ein Fertigbauteil.
-
In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen W allgemein ein Wandelement und mit dem Bezugszeichen D allgemein ein Deckenelement bezeichnet.
-
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Außenseite A eines Wandelements W, welches in einem Stück aus feuerfestem Beton gegossen worden ist. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein erstes Fügeprofil und mit dem Bezugszeichen 2 ein dazu korrespondierend ausgebildetes zweites Fügeprofil bezeichnet. Das erste 1 und das zweite Fügeprofil 2 sind nach Art ineinandergreifender Schultern ausgebildet. Mit dem Bezugszeichen 3 sind Gewindebuchsen bezeichnet, welche im Bereich der Außenseite A in das Wandelement W eingegossen sind. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet Durchbrüche, durch welche beispielsweise Thermoelemente, Brenner oder dgl. von der Außenseite A durch das Wandelement W hindurch geschoben werden können.
-
2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Innenseite I des Wandelements W. Hier ist insbesondere ein Deckenfügeprofil 5 gut erkennbar, welches ebenfalls nach Art einer Schulter ausgebildet ist. An einer dem Deckenfügeprofil 5 gegenüberliegenden Unterkante des Wandelements W ist ein weiteres Profil 6 vorgesehen, welches zum Führen von im Tunnelofen verfahrbaren Wägen (hier nicht gezeigt) und insbesondere zur thermischen Isolierung einer Unterseite der Wägen sowie einer (hier nicht gezeigten) Bodenplatte dient.
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der einzelnen wesentlichen Bauteile eines Tunnelelements. Das Deckenelement D weist an zwei einander gegenüberliegenden Kanten jeweils ein weiteres Deckenfügeprofil 7 auf, welches korrespondierend zu den an den Wandelementen W vorgesehenen Deckenfügeprofilen ausgebildet ist. Ferner weist das Deckenelement D an seinen Längskanten ein drittes 8 und ein viertes Fügeprofil 9 auf, welche ebenfalls korrespondierend zueinander ausgebildet sind. Das dritte 8 und das vierte Fügeprofil 9 können ähnlich wie das erste 1 und das zweite Fügeprofil 2 nach Art einer Schulter ausgebildet sein. Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein aus Stahl hergestelltes, klammerartiges Befestigungselement bezeichnet, mit dem ein aus den Wandelementen W und dem Deckenelement D zusammengesetztes Tunnelelement zusammengehalten wird. Das Befestigungselement 10 kann beispielsweise aus einem Doppel-T-Träger gebildet sein, an dessen Enden sich senkrecht davon erstreckende Bleche angeschweißt sind.
-
Die 4 und 5 zeigen ein aus den Wandelementen W und dem Deckenelement D gebildetes Tunnelelement. Daraus ist insbesondere ersichtlich, dass eine erste Breite B1 der Wandelemente W einer zweiten Breite B2 des Deckenelements D entspricht. Das Befestigungselement 10 ist so ausgebildet, dass es im Wesentlichen formschlüssig auf das aus den Wandelementen W und dem Deckenelement D gebildete Tunnelelement aufgesetzt und dort fixiert werden kann. Die vom Befestigungselement 10 sich erstreckenden Bleche liegen dabei an den Wandelementen W an. Ferner kann das Deckenelement D zur Vermeidung einer Durchbiegung am Doppel-T-Träger des Befestigungselements 10 zusätzlich fixiert werden.
-
6 zeigt einen Abschnitt eines aus den in den 4 und 5 gezeigten Tunnelelementen gebildeten Tunnelofens. Dabei ist insbesondere erkennbar, dass in die Durchbrüche 4 der Wandelemente W Befestigungsmittel 11 eingesteckt sind, welche beispielsweise zum Abstützen einer Leitung 12 zur Zufuhr von Gas oder Luft dienen.
-
7 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein Fertigbauteil. Eine dem Innenraum des Tunnelofens zugewandte Innenseite ist mit I und die gegenüberliegende Außenseite mit A bezeichnet. Das Fertigbauteil kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden:
Zunächst wird in eine vorgegebene Form eine erste Schicht S1 eines ersten feuerfesten Betons gegossen, welcher eine vorgegebene erste Hitzebeständigkeit aufweist. Dabei kann in die erste Schicht S1 ein aus Stahl hergestelltes Armierungsgitter 13 in herkömmlicher Art und Weise eingegossen werden. Sodann wird auf die erste Schicht S1 eine zweite Schicht S2 gegossen, welche aus einem zweiten feuerfesten Beton gebildet ist. Der zweite feuerfeste Beton weist eine zweite Hitzebeständigkeit auf, welche größer als die erste Hitzebeständigkeit des ersten feuerfesten Betons ist. In die zweite Schicht S2 können als weitere Armierung Glasfasermatten 14 eingegossen werden. Auf die zweite Schicht S2 wird sodann eine dritte Schicht S3, gegossen, welche aus einem dritten feuerfesten Beton hergestellt ist. Der dritte feuerfeste Beton weist eine dritte Hitzebeständigkeit auf, welche größer als die zweite Hitzebeständigkeit des zweiten feuerfesten Betons ist. In den dritten feuerfesten Beton können aus Al2O3/SiO2 hergestellte Fasern und/oder Stäbe 15 eingegossen werden. Bei dem vorgenannten Herstellungsverfahren eines aus mehreren Schichten S1, S2, S3 hergestellten Fertigbauelements hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Schichten S1, S2, S3 noch im nassen Zustand aufeinander zu gießen. D. h. mit dem Aufgießen der zweiten Schicht S2 und/oder der dritten Schicht S3 wird nicht gewartet, bis die jeweils darunterliegende befindliche Schicht S1, S2 vollständig ausgehärtet ist.
-
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Fertigbauelement lediglich aus einer einzigen Schicht, d. h. aus einem feuerfesten Beton mit ein und derselben Hitzebeständigkeit, herzustellen. Dabei kann auch die in 7 gezeigte Armierung zumindest teilweise weggelassen werden. Es ist auch möglich, das Fertigbauelement aus zwei Schichten herzustellen, wobei die beiden Schichten jeweils eine unterschiedliche Hitzebeständigkeit aufweisen. Auch hier können die Armierungen teilweise weggelassen werden.
-
Dem feuerfesten Beton können Zuschlagsstoffe zugesetzt sein, welche dessen thermische Isolationseigenschaften verbessern. Es kann sich dabei beispielsweise um aus Blähton hergestellte Partikel oder dgl. handeln.
-
Die erfindungsgemäßen Wand- W und Deckenelemente D werden vorteilhafterweise in einem Kit nach Art eines Baukastensystems zusammengefasst. Ein solcher Kit umfasst zweckmäßigerweise sämtliche zur Montage eines Tunnelofens erforderlichen Montagemittel, insbesondere die Befestigungselemente 10, geeignete Winkelprofile zum Fixieren der beispielsweise mit einem Kran versetzten Wandelemente W und dgl. Dabei werden die Wandelemente W so auf einer (hier nicht gezeigten) Bodenplatte fixiert, dass ein nächstfolgendes Wandelement W unter Ausbildung einer Dehnungsfuge angesetzt wird. Die zwischen den beiden Wandelementen W gebildete Dehnungsfuge kann beispielsweise mit einer keramischen Fasermatte ausgefüllt werden. Das Vorsehen der Dehnungsfuge vermindert im Betrieb auftretende thermische Spannungen zwischen den Wandelementen. Außerdem kann damit eine thermisch bedingte Änderung einer Länge eines Tunnelofens vermieden werden.
-
Die Erfindung ist vorstehend beispielhaft anhand von Fertigbauteilen zur Herstellung eines Tunnelofens beschrieben worden. Selbstverständlich ist es nach dem Gegenstand der Erfindung auch möglich, Fertigbauteile zur Herstellung andersartig gestalteter Öfen bereitzustellen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- erstes Fügeprofil
- 2
- zweites Fügeprofil
- 3
- Gewindebuchse
- 4
- Durchbruch
- 5
- Deckenfügeprofil
- 6
- weiteres Profil
- 7
- weiteres Deckenfügeprofil
- 8
- drittes Fügeprofil
- 9
- viertes Fügeprofil
- 10
- Befestigungselement
- 11
- Montagemittel
- 12
- Leitung
- 13
- Armierungsgitter
- 14
- Glasfasermatte
- 15
- Al2O3/SiO2-Stäbe
- A
- Außenseite
- B1
- erste Breite
- B2
- zweite Breite
- D
- Deckenelement
- I
- Innenseite
- S1
- erste Schicht
- S2
- zweite Schicht
- S3
- dritte Schicht
- W
- Wandelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0867674 B1 [0002]
- US 6905332 B1 [0003]
