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Aus Rippen- und Furchensteinen bestehende Hängestützdecke für Industrieöfen
Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Rippen-und Furchensteinen bestehende Hängestützdecke
für Industrieöfen, bei welcher über dem Kopf der zu einer Rippenschar gehörenden
Rippensteine ein Halteeisen vorgesehen ist und die Köpfe der Rippensteine über sie
querende, zu einer das Halteeisen umfassenden Schleife geschlungene Aufhängedrähte
an den Halteeisen befestigt sind.
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Seit längerer Zeit werden bei Industrieöfen, in denen eine hohe Temperatur
herrscht, insbesondere bei metallurgischen Öfen, wie Siemens-Martin-Ofen, aus hochfeuerfesten
Spezialsteinen hergestellte Hängestützgewölbe verwendet. Diese bekannten Gewölbe
bestehen üblicherweise aus Tragrippen und zwischen diesen befindlichen Furchensteinen.
Einzelne, gegebenenfalls auch alle Steine einer Gewölberippe sind an einer Tragkonstruktion
- in der Regel an über dem Rippengurtbogen angebrachten T-Profilen - mittels Drähten
oder anderen Befestigungsmitteln aufgehängt. Die Furchensteine sind hingegen nicht
aufgehängt. Sie werden ohne Mörtelverbindung zwischen den aufgehängten Rippensteinen
von diesen festgehalten und durch den Gewölbedruck abgestützt.
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Wenn diese Hängestützgewölbe an einzelnen Stellen oder insgesamt stark
verschlissen sind, dann werden üblicherweise zum teilweisen Ausgleich des Verlustes
an Steinsubstanz und zur Erzielung einer verlängerten Lebensdauer des Gewölbes an
denjenigen Stellen des Gewölbes, an denen sich dies als erforderlich erweist, zwischen
die Rippen auf die Furchensteine sogenannte »Nachsetzsteine« aufgebracht.
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Damit die N achsetzsteine den nötigen festen Halt zwischen den Rippensteinen
haben, ist ihre Form den konisch ausgebildeten Rippensteinen in der Weise angepaßt,
daß die Kopfseiten der nachgesetzten Steine dicht an den Rippensteinen anliegen.
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Ein hinreichend planes Aufliegen der Kopfseiten der Nachsetzsteine
an den Rippensteinen kann allerdings - auch bei Verwendung von in geeigneter Weise
geformten Nachsetzsteinen - nur erreicht werden, wenn die Rippensteine beim Nachsetzen
ihre ursprüngliche Lage noch innehaben, d. h. wenn sie nicht seitlich geneigt sind.
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Diese Bedingung ist aber in der Praxis bei den bisher bekanntgewordenen
Hängestützgewölben üblicherweise nicht erfüllt. Das Nachsetzen ist nämlich erst
zu einem Zeitpunkt sinnvoll, wenn im Laufe der Ofenreise die Innenseite des Gewölbes
erheblich abgenutzt ist, d. h. wenn die Rippen- und Furchensteine entsprechend verkürzt
sind. Mit der Verkürzung der Länge der Rippensteine verringert sich aber die Fläche,
auf der sich die Gewölbesteine gegenseitig abstützen. Die einzelnen Gewölbesteine
besitzen unter diesen Umständen nicht mehr den ursprünglich vorhandenen festen Halt,
so daß die Rippensteine den im Gewölbe herrschenden Spannungen und Drücken nachgeben
und sich mehr oder minder stark seitlich neigen.
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Infolgedessen wird bei solcher Art aus ihrer Lage gebrachten Rippensteinen
an manchen Stellen des Gewölbes der für den Nachsetzstein zur Verfügung stehende
Raum zwischen den Rippensteinen zu klein, so daß die an diesen Stellen nachzusetzenden
Steine behauen werden müssen, damit an ihren Kopfseiten ein planes Aufliegen an
den Rippensteinen erreicht wird. An anderen Stellen wird der zur Verfügung stehende
Raum wiederum zu groß, so daß zwischen dem Nachsetzstein und dem Rippenstein ein
freier Raum verbleibt, der mit Mörtel ausgefüllt werden muß. Diese Korrekturarbeiten
beim Nachsetzen sind zeitraubend und kostspielig.
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Um diese Korrekturarbeiten zu vermeiden, pflegt man die Nachsetzsteine
bereits zu einem Zeitpunkt aufzulegen, zu dem die erwähnten Lageveränderungen der
Rippensteine noch nicht eingetreten sind. Bei dieser Arbeitsweise wird allerdings
die Ausnutzbarkeit des Gewölbes vermindert, so daß diese .Maßnahme nur eine wenig
wirtschaftliche Behelfslösung darstellt. Die Furchensteine fallen nämlich zwangläufig,
gleichgültig ob das Nachsetzen zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt erfolgt,
verhältnismäßig bald nach dem Nachsetzen aus dem Gewölbeverbandheraus. Dies geschieht
einmal wegen des auf ihnen lastenden Druckes der Nachsetzsteine und zum anderen
deshalb, weil die Nachsetzsteine eine Wärmeausdehnung erfahren und sich bei ihrer
Volumenzunahme der feste Halt zwischen Rippen- und Furchensteinen lockert. Nach
dem Herausfallen der Furchensteine übernehmen
dann die Nachsetzsteine
ihre Funktion. Wenn nun die Furchensteine beim Herausfallen noch nicht hinreichend
aufgebraucht sind, ergibt sich ein zu großer Verbrauch an dem teueren Steinmaterial.
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Die bisherigen Hängestützgewölbe haben aber noch einen weiteren großen
Nachteil; denn in der Regel werden Gewölbe im Betrieb nicht an allen Stellen gleichmäßig
abgenutzt, so daß nur an einzelnen Stellen die Notwendigkeit gegeben ist, Nachsetzsteine
aufzulegen. Andere Gewölbestellen werden dann zu einem späteren Zeitpunkt nachgesetzt,
sobald sich dies als notwendig erweist. Werden aber nur an einzelnen Gewölbeteilen
Nachsetzsteine aufgebracht, so wird auf die neben diesen Ausbesserungsstellen befindlichen
Rippen örtlich ein starker Seitendruck ausgeübt, der diese Rippen veranlaßt, sich
in erheblichem Maße seitlich zu neigen. Durch die starke Neigung der Rippensteine
tritt häufig ein vorzeitiges Herausfallen der Furchensteine aus dem Gewölbeverband
ein. Dies ist wegen des damit verbundenen Verlustes an Steinsubstanz sehr unerwünscht.
Aber auch wenn die Furchensteine nicht vorzeitig aus dem Gewölbeverband herausfallen,
dann hat die Neigung bestimmter Gruppen von Rippensteinen zur Folge, daß sich das
später in der Nähe dieser Stellen vorzunehmende Nachsetzen der Steine wegen umfangreicher
Korrekturarbeiten besonders schwierig gestaltet.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird vielfach davon abgesehen,
nur einzelne Teile des Gewölbes mit Naclisetzsteinen zu versehen, und es werden
-- wenn sich dies auch nur an einzelnen Stellen als notwendig erweist - bereits
frühzeitig am ganzen Gewölbe Nachsetzsteine aufgebracht. Eine solche Arbeitsweise
ist aber sehr unwirtschaftlich.
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Weiterhin ist es bekannt, auf den Köpfen der zu einer Rippenschar
gehörenden Rippensteine Halteeisen vozusehen. Letztere sind einzeln aufgehängt,
wobei der schwalbenschwanzförmige Kopf von einer Klammer umfaßt wird.
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Ferner gehören Rippensteine zum Stand der Technik, bei denen Halteeisen
mit T-Profil auf die Köpfe der Rippensteine aufgesetzt sind. Hierbei befinden sich
die senkrechten T-Profile auf der dem Kopf der Rippensteine abgewandten Seite. Ein
Aufhängedraht quert den Kopf der Rippensteine und ist zu einer das Halteeisen umfassenden
Schleife geschlungen.
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Bei keinem dieser beiden letztgenannten Vorschläge wird eine vollkommen
bleibend gesicherte Lage der Rippensteine zueinander gewährleistet, vielmehr können
die Deckensteine sich verlagern. so daß auch bei diesen Vorschlägen die eingangs
erwähnten Mängel auftreten.
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Auch der Vorschlag, zwischen zwei einander benachbarten Aufhängeeisen
Verbindungseisen vorzusehen, kann das hier auftretende Problem nicht lösen. Die
Aufhänge- oder Halteeisen sind zwischen zwei Rippensteinen eingelagert. Die Verbindungseisen
werden in augenartige Ansätze der Halteeisen eingesetzt. Mittels einer derartigen
Verbindung der Aufhängeeisen kann der erfindungsgemäße Zweck, den Halteeisen ihre
vorgeschriebene Lage zu sichern, nicht erreicht werden, da bei auftretenden Verlagerungen
die Köpfe aus den sie aufnehmenden Augen herausspringen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgeführten
Mängel der Hängestützdecken zu vermeiden.
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Nach der Erfindung sind bei der eingangs erwähnten Hängestützdecke
außer einer ihre Lage sichernde Festlegung der Rippensteine an den Halteeisen die
einander benachbarten Halteeisen in an sich bekannter Weise durch in Ouerrichtung
zu ihnen angeordnete Verbindungseisen miteinander verbunden, wobei die Verbindungseisen
durch Fixiermuttern an den Stegen der Halteeisen festgelegt sind und somit die den
letzteren erteilte vorgeschriebene Lage aufrechterhalten wird. Die Folge hiervon
ist, daß keinerlei Verlagerungen der Rippensteine eintreten können.
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Die Halteeisen umfassen die Köpfe der Rippensteine kappenartig. Auch
können die Halteeisen mit T-Profil mit ihrem flachen Flansch in die Kopffläche der
Rippensteine eingelassen sein.
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Die Verbindungseisen können den auf der den Köpfen der Rippensteine
abgewandten Seite befindlichen senkrechten Steg der Halteeisen durchgreifen und
auf einander zugewandten Seiten der einander benachbarten Halteeisen mit gegen die
Stege zu ziehenden Muttern ausgerüstet sein.
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Es ist möglich, die zu zwei benachtbarten Halteeisen gehörenden Verbindungseisen
zu den Verbindungseisen zwischen dem einen dieser Halteeisen benachbarten Halteeisen
zueinander versetzt anzuordnen.
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Bei Verbindungseisen für einander benachbarte Halteeisen von geringerer
Länge, als es dem Abstand zweier benachbarter Halteeisen entspricht, und einer Verbindung
der sich gegenüberliegenden Enden der in einer Flucht liegenden Verbindungseisen
durch eine Überwurfmutter sind erfindungsgemäß die Verbindungseisen so durch den
auf der den Köpfen der Rippensteine abgewandten Seite befindlichen senkrechten Steg
der Halteeisen gesteckt, daß sie zu beiden Seiten des Steges ausladen und sich etwa
mit ihrer Längenmitte in der durchgriffenen Bohrung des Steges der Halteeisen verbinden,
wobei die Verbindungseisen durch von beiden Steigseiten gegen den Steg gezogene
Muttern auf ihnen am Steg festgelegt sind.
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Dadurch, daß durch die Erfindung die Hängestützdecke zu einem starren
Gebilde verbunden ist und eine Lockerung des Steinverbandes auf einfache und sinnvolle
Weise vermieden wird, ist ein Hängestützgewölbe geschaffen, welches die erwähnten
Nachteile nicht aufweist. Das Nachsetzen von Steinen kann rasch und ohne Korrekturarbeiten
vorgenommen werden. Hierdurch und auf Grund der :Möglichkeit, das Nachsetzen erst
vorzunehmen, wenn das Gewölbe weitgehend verschlissen ist, ergibt sich ein verbesserter
Ausnutzungsgrad der Anlage.
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Die Zeichnung stellt in Abb. 1 bis 5 Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dar.
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Abb. 1 zeigt Rippensteine 1, auf die ein längs über die Rippen verlaufendes,
mit einem Steg 2 versehenes Halteeisen 3 kappenförmig aufgesetzt ist. Dieses Halteeisen
legt die Rippensteine in ihrer Lage fest und versteift die gesamte Rippe. 4 ist
der durch eine im Rippenstein 1 vorgesehene Öffnung 5 in üblicher Weise angebrachte
Aufhängedraht, mit dem die Rippensteine an der in der Zeichnung nicht dargestellten
Tragkonstruktion befestigt sind. Die Schlinge des Aufhängedrahtes wird in einer
solchen Weise angebracht, daß sie eine feste Verbindung zwischen dem Halteeisen
und den Rippenköpfen herstellt. 6 sind die zwischen den Rippensteinen 1 befindlichen
Furchensteine. 7 ist eine mittels einer Überwurfmutter 8 verstellbare Querversteifung
zwischen den Halteeisen 3, die durch eine im Steg 2 der Halteeisen 3 vorgesehene
Öffnung 9 hindurchgesteckt wird und mit Fixiermuttern 10 beiderseits des Steges
festgehalten wird.
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Die Querversteifung besteht bei dem Ausführungsbeispiel aus mit Gewinde
versehenen Rundeisen 7, deren Länge a zweckmäßigerweise etwas kleiner gewählt
wird
als der Abstand b zwischen den Stegen 2. Das Rundeisen, an dessen einer Seite vor
dem Durchstecken durch die öffnung 9 die Überwurfmutter 8 und eine Fixiermutter
10 aufgeschraubt werden, wird beim Anbringen der Querversteifung zwischen den auf
den Rippenscharen befindlichen Halteeisen durch die Öffnung 9 im Steg 2 so durchgesteckt,
daß zu jeder Seite des Steges etwa die Hälfte des Rundeisens 7 herausragt. Es wird
nun die bereits am Rundeisen befindliche Fixiermutter 10 an den Steg 2 herangeschraubt
und auf der anderen Seite des Steges die andere Fixiermutter 10 angebracht und herangeschraubt,
so daß das Rundeisen 7 in seiner Lage zum Steg 2 nunmehr festgelegt ist. In derselben
Weise wird bei dem danebenliegenden Steg verfahren, und schließlich werden die zwischen
beiden Stegen befindlichen Rundeisenenden durch die Überwurfmutter 8 verbunden.
Die Querversteifungen werden in einer den jeweiligen Erfordernissen entsprechenden
Zahl und Anordnung angebracht.
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Es können auch andere Arten von Querverbindungen zwischen den Halteeisen
gewählt werden. Eine solche ist beispielsweise in Abb. 2 im Querschnitt dargestellt.
Je zwei mit einem Steg 2 versehene Halteeisen 3 werden durch ein mit einem Gewinde
versehenes Rohr oder Rundeisen 11, das durch Löcher 9 im Steg 2 des Halteeisens
durchgesteckt und mit Muttern 12 befestigt wird, miteinander verbunden.
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Abb. 3 zeigt in Draufsicht die zwischen drei Halteeisen 3 entsprechend
Abb. 2 hergestellte starre Querverbindung, wobei die zu zwei benachbarten Halteeisen
gehörenden Verbindungseisen 11 zu den Verbindungseisen zwischen dem einem dieser
Halteeisen benachbarten Halteeisen zueinander versetzt sind.
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Abb. 4 zeigt ein Halteeisen 13, welches sowohl einen nach oben gerichteten
Steg 14 als auch einen nach unten gerichteten Steg 15 besitzt, der in den Rippenstein
1 versenkt ist. In diesem Falle erhalten die Rippensteine 1 bei ihrer Herstellung
einen nutenförmigen Einschnitt, in den der nach unten gerichtete Steg 15 des Halteeisens
eingepaßt wird.
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In der Ausführungsform des Halteeisens gemäß Abb. 5 ist das Halteeisen
16 in den Rippensteinkopf 1 eingelassen. Auch bei dieser Ausführungsform müssen
die Rippensteine bereits bei ihrer Herstellung eine entsprechende Form erhalten.