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Gestaltung frei tragender Ofengewölbe aus ungeformten feuerfesten
Massen Zur Abdeckung von Ofen, Feuerungen, Abgaskanälen, Türen usw. dienen im Ofenbau
im allgemeinen frei tragende Gewölbe, deren untere und obere Begrenzungslinien in
der gebräuchlichsten Form Teile eines Kreises darstellen - im extremen Fall einen
Halbkreis bilden -, aber in besonderen Fällen auch andere Kurven darstellen können;
zu nennen sind Parabolgewölbe, Korbbodengewölbe. Beim Aufbau eines frei tragenden
Gewölbes aus feuerfesten gebrannten Steinen benutzt man Radialsteine, d. h. Steine
keilförmigen Querschnitts. In einem gemauterten Gewölbe sind zwischen den Steinen
Mörtelfugen vorhanden, und zwar einmal Fugen zwischen den Keilflächen der Steine,
deren Verlängerung nach unten sich theoretisch im Mittelpunkt des Kreises schneiden,
dessen Abschnitt die untere Begrenzung des Gewölbes bildet. Diese Fugen sind als
Radialfugen zu kennzeichnen. Außer den Radialfugen besitzt ein gemauertes Gewölbe
noch Fugen zwischen den einzelnen Steinreihen verlaufend; diese Fugen sind als Vertikalfugen
zu kennzeichnen.
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Beim Aufbau frei tragender Gewölbe aus ungeformten feuerfesten Massen,
z. B. feuerfesten, erdfeucht angemachten Stampfmassen, sind keine Mörtelfugen vorhanden;
da jedoch nach der üblichen Methode die ungeformten Massen in Schichten eingebracht,
schichtweise verstampft und so jeder Bauteil aus einer Vielzahl von neben- oder
übereinanderliegenden Schichten besteht, bilden sich auch hier in gewisser Weise
Fugen aus - die Trennflächen zwischen zwei Stampfschichten -, die als Stampffugen
zu kennzeichnen sind.
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Die übliche Methode der Ausstampfüng von Ofenbauteilen arbeitet mit
vertikaler oder nahezu vertikaler Führung des Stampfwerkzeuges. Bei dieser Arbeitsweise
entstehen horizontale oder nahezu horizontal verlaufende Stampffugen. In dieser
Weise sind auch frei tragende Gewölbe ausgeführt worden.
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Eine verbesserte Methode der Gestaltung frei tragender Gewölbe ist
in der deutschen Patentschrift 920 505 beschrieben. Hiernach soll so gearbeitet
werden, däß jede Stampfschicht im Winkel von 15 bis 90° zur inneren Gewölbebegrenzung
verläuft. Ein derartiges Gewölbe weist also praktisch nur Radialfugen auf.
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Lediglich der Mittelteil dieser Gewölbe muß zwangläufig andersartig
gestampft werden. Entweder muß hier mit Horizontalschichten und Horizontalfugen
gearbeitet werden, oder es kann teilweise auch mit vertikalen Stampfschichten und
Stampffugen dieser Mittelteil gebildet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine neue Gestaltungsweise für Ofengewölbe,
die sich grundlegend vom Bekannten unterscheidet und eine Reihe von Vorzügen gegenüber
den älteren Arbeitsweisen aufweist. Gemäß der Erfindung werden die Gewölbe so gestaltet,
daß sie nur zwei, vier oder sechs radial verlaufende Fugen im Abstand von 25 bis
60 cm aufweisen, während das Gewölbe im übrigen schichtfrei oder unter Anordnung
von senkrecht zu den Radialfugen verlaufenden vertikalen Stampfschichten aufgebaut
ist.
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Die Gestaltung eines solchen Gewölbes ist in Abb. 1 vereinfacht wiedergegeben.
Die seitlichen Tragwände a können gemauert oder gestampft sein; mit b sind die beiden
Widerlager benannt; c, c', d, d' und e sind die fünf Teile
des Gewölbes, das im vorliegenden Fall eine Spannweite von 2400 mm haben soll.
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Der Aufbau eines solchen Gewölbes kann wie folgt geschehen (vgl. Abb.
2).
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Neben der auf einer Lehre angeordneten Unterschalung sind entsprechende
Längsschalbretter od. dgl. angebracht, und zwar insgesamt vier. Die außenliegenden
Teile werden seitlich durch das Widerlager und ein Längsschaltbrett begrenzt, die
inneren, d, d' und e,
beiderseitig durch Längsschalbretter. Das Aufstampfen
kann in der Weise geschehen, daß auch nur mit einer Längsschalung gearbeitet wird,
welche zunächst benutzt wird, um einen Außenteil c zu bilden. Ist dieser Teil aufgestampft,
so wird die Schalung entfernt und nach innen versetzt. In den so gebildeten Raum,
der seitlich einerseits durch verstampfte Masse, auf der anderen durch die Längsschalung
begrenzt wird, wird der zweite Teil der Stampfmasse eingebracht, hier verdichtet
und so der zweite Teil des Gewölbes d gebildet. In der gleichen Weise wird weiter
verfahren, bis das ganze Gewölbe errichtet ist.
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Da der Aufbau des Gewölbes in mehreren Teilen den Sinn hat, ein elastisches,
nachgiebiges Gewölbe zu schaffen, ist anzuraten, die Begrenzungsschicht jedes gestampften
Teiles nicht aufzurauhen, damit in der
Begrenzungsschicht zwischen
je zwei Teilen das Gewölbe sich bewegen (»gehen«) kann.
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Von besonderem Vorteil ist der Aufbau des Gewölbes aus mehreren Teilen
in der Weise, daß Feldüber-Feld gearbeitet wird. Besteht z. B. ein Gewölbe aus fünf
Teilen, wie in Abb. 1 und 2 a gezeigt, so empfiehlt es sich, alle vier Längsschalungen
einzubringen und zunächst die Gewölbeteile c, e und c' aufzustampfen. Sind diese
drei Teile aus der Stampfmasse gebildet, so wird zunächst die Schalung zwischen
den Teilen c und e entfernt und in den Raum d die Stampfmasse eingebracht.
Ist der Teil d aufgestampft, so wird die Schalung zwischen den Teilen e und c' entfernt
und Teil d' durch Aufstampfen gebildet. Der Vorteil dieser Arbeitsweise ist der,
daß eine besonders gute Verdichtung erzielt wird. Da jede Schalung etwas federt,
könnte bei andersartiger Arbeitsweise eine Lockerung bereits gestampfter Teile eintreten.
Beim Feld-über-Feld-Arbeiten ist diese Gefahr weitgehend ausgeschaltet.
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Beim Feld-über-Feld-Arbeiten sind möglichst in allen Fällen zunächst
die Außenteile c, c' aufzustampfen. Besteht das Gewölbe aus drei Teilen (Abb. 2b),
so lasse man zunächst den Mittelteil frei, während die beiden Außenteile gestampft
werden. Soll das Gewölbe aus sieben Teilen (Abb. 2e) bestehen, so stampfe man anfangs
die beiden äußeren Teile, lasse die angrenzenden Felder frei, stampfe dann die beiden
an den frei bleibenden Mittelteil angrenzenden Felder, und erst nach Fertigstellung
dieser Arbeiten stampfe man die bis dahin frei gebliebenen Teile.
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In der Längsrichtung der Gewölbe, d. h. senkrecht zur Wölbung, ist
eine Unterteilung lediglich dann vorzusehen, wenn die Länge zu groß ist, d. h. wenn
sie mehr als 3 m ausmacht. Bis zu 3 m Länge kann in einem Zuge gearbeitet werden.
Im allgemeinen ist es auch nicht erforderlich, in der Längsrichtung irgendwelche
Dehnfugen vorzusehen. Gegebenenfalls können in der Längsrichtung Unterbrechungen
vorgenommen werden, welche durch das Einlegen unbesandeter Teerpappe zu erzielen
sind. Das kommt bei Gewölben großer Länge in Betracht.
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Die -Bildung der einzelnen Gewölbeteile kann in verschiedener Weise
geschehen. Bei Gewölben geringer Stärke, z. B. von 100 bis 120 mm, ist eine Arbeitsweise
zulässig, bei welcher mit Füllaufsatz gearbeitet wird, d. h., die für die Bildung
der vollen Stärke des Gewölbes benötigte Stampfmasse wird in den aus Schalbrettern
und Füllaufsatz gebildeten Raum eingebracht und der Gewölbeteil durch Aufstampfung
in einem Zuge gebildet. Bei dieser Arbeitsweise ist jedoch zwangläufig der untere
Teil des ganzen Gewölbes weniger stark verdichtet, als die oberen Teile es sind.
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Das erscheint jedoch zulässig, wenn die Abstimmung der Stampfmasse
so gewählt ist, daß die Unterschiede in der Verdichtung nicht zu bedeutend sind
bzw. die unteren Teile -des Gewölbes trotz der geringeren Verdichtung noch ausreichende
mechanische Widerstandsfähigkeit besitzen.
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Wenn auch für den Unterteil des Gewölbes eine hohe Verdichtung gewünscht
wird, benutzt man für das Aufstampfen nacheinander Stampffüße verschiedener Stampfflächen.
Zuerst ist mit ganz kleiner Stampffläche, z. B. 5 bis 10 cm2, zu arbeiten. Ein solcher
Stampffuß dringt tief in die Stampfmasse ein und verdichtet die untenliegenden Teile.
Dann verwende man Stampffüße mit etwas größerer Stampffläche, z. B. 10 bis 20 cm2,
und zum Schluß solche mit großer Stampffläche (bis zu 100 cm2). Eine dritte Möglichkeit
ist die Durchführung der Ausstampfung dieses Gewölbeteiles in kontinuierlichem Arbeitsgang
bei laufender Massezuführung während des Stampfens. Hierbei kann die Stampfrichtung
vertikal oder horizontal sein.
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Ein schichtfreier gestampfter Bauteil kann auch erzielt werden bei
vertikaler Stampfrichtung und periodischer Massezugabe, bei Verwendung meißelartiger
Stampfwerkzeuge, was eine weitere Ausführungsmöglichkeit darstellt.
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Schließlich möge noch eine weitere Ausführungsart benannt sein, nämlich
die Gestaltung jedes Gewölbeteiles für sich bei horizontaler Stampfrichtung, wobei
Vertikalstampfschichten entstehen, die jedoch senkrecht zur radialen Richtung verlaufen.
Eine derartige Stampfform ist an sich bekannt und auch bei Gewölben bereits zur
Anwendung gekommen (deutsche Patentschrift 920505: Mittelkanal).
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Für gewisse Gewölbe, d. h. bei nicht zu hoher thermischer Beanspruchung,
kann sogar völlig von der Stampfarbeit abgegangen werden, was eine weiter mögliche
Ausführungsart darstellt. Wird entsprechende feuerfeste Masse mit hydraulischen
Bindemitteln, z. B. 5 bis 1510/9 Tonerdezement, versetzt, so kann diese, weich plastisch
angemacht, durch Einschlämmen in den durch Schalbretter begrenzten Raum eingebracht
werden. Bei Schlämmarbeiten empfiehlt sich ganz besonders das Feld-über-Feld-Arbeiten,
wobei die Teile d, d' erst eingeschlämmt werden, nachdem die Teile c, c'
und e bereits abgebunden bzw. eine gewisse Verfestigung erlangt haben.
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Da in den meisten Fällen die eingeschlämmten Massen eine gewisse Schwindung
des Abbindens aufweisen, empfiehlt es sich, in solchen Fällen die Teile
d, d' schwächer zu halten als die anderen Teile. Schließlich ist bei Anwendung
der Schlämme auch möglichst nur ein Teil zu schlämmen, z. B. die Teile c, c' und
e, die beiden anderen Teile dagegen durch Verstampfen mit Masse zu bilden, die nicht
mit hydraulischen Bindemitteln versetzt worden ist, sondern erdfeucht angemacht
wurde.
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Bei Gestaltung der neuartigen Gewölbe ist es im übrigen auch möglich,
verschiedene der oben angedeuteten Arbeitsweisen in Kombination zu benutzen, das
heißt z. B. für die Teile c und c', mit Vertikalstampfschichten zu arbeiten, für
alle übrigen mit Meißelstampfern oder kontinuierlichen Vertikalstampfern oder durch
Arbeiten mit Fülltrichtern, mit oder ohne Verwendung verschiedener Stampffüße.
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In gewissen Fällen kann es angezeigt sein, für gewisse Gewölbeteile
auch unter Bildung radialer Stampfschichten zu arbeiten, allerdings muß auch in
diesen Fällen die Bildung radialer Stampfschichten auf einen kleinen Teil beschränkt
bleiben. Die Arbeitsweise mit radialer Schichtung empfiehlt sich z. B. aus arbeitstechnischen
Gründen für die Außenteile c, c' bei Gewölben mit großem Stich, da in diesen Fällen
nahezu vertikal gestampft werden kann. Alle mittleren Teile sind dagegen nach einer
der oben angegebenen Arten zu bilden.
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Zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung sind alle Stampfmassen
geeignet, sofern sie eine ausreichende Verdichtung ermöglichen und nahezu raumbeständig
sind.
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Es möge zum Schluß noch erwähnt sein, daß die tragende Schalung nach
Beendigung der Stampfarbeit, allenfalls nach Austrocknung des gestampften Bauteiles,
zu entfernen ist. Es ist nicht anzuraten, eine Schalung, sofern sie aus Holz ist,
verbrennen zu lassen. Am besten ist es, wenn die Schalung alsbald
nach
beendeter Stampfung teilweise entfernt wird, und zwar so; daß bis zur beendeten
Trocknung eine Unterstützung an den Schichtfugen stehenbleibt.