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Versteifungselemente aufweisender Glühkasten zum Einsetzen in Glühöfen
Die Erfindung betrifft einen Glühkasten zum Einsetzen in Glühöfen mit einem trogförmigen
Unterteil zur Aufnahme des Glühgutes und einem oder mehreren Deckelteilen zum Verschließen
des Unterteiles, wobei das bzw. die Deckelteile mit ihren Unterkanten in an den
oberen Rändern des Unterteiles vorgesehene Rinnen fassen, die als Sandtassen ausgebildet
sind und mit denen das Unterteil und die Deckelteile gegeneinander abgedichtet sind.
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Derartige Glühkästen unterliegen einer hohen Beanspruchung, da während
des Glühvorganges sowohl der Kasten als auch das Glühgut ihre Abmessungen ändern;
das eingegebene Glühgut stützt sich hierbei im wesentlichen an den Längsseiten des
Glühkastens ab. Während des Aufheizens des Glühkastens erreichen dessen nur eine
geringe Wärmekapazität aufweisende Wandungen relativ schnell hohe Temperaturen und
dehnen sich entsprechend. Das im Inneren des Glühkastens befindliche Glühgut größeren
Querschnittes und damit größerer Wärmekapazität wird über die Wandungen wesentlich
langsamer aufgeheizt, so daß dessen wesentliche Dehnung erst erfolgt, nachdem der
Glühkasten bereits seine der Ofentemperatur entsprechenden Abmessungen erreicht
hat. Beim Abkühlen dagegen kühlen die Glühkastenwände zunächst relativ rasch ab,
da das an den Wänden auftretende Temperaturgefälle nun dem im Ofen aufgetretenen
entgegengerichtet ist, während das Glühgut, falls es bis zur Auskühlung im Kasten
verbleibt, seine Kaltabmessungen erst nach längerer Zeit wieder erreicht.
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Zur Vermeidung bzw. Verminderung der durch die thermischen bzw. mechanischen
Beanspruchungen bedingten Verformungen, insbesondere der Seitenwände der Glühkästen,
ist es bekannt, diese Seitenwände mit versteifenden Falten oder Sicken auszustatten
und gegebenenfalls zur Übernahme weiterer Beanspruchungen in die Versteifungsfalten
oder -sicken Bügel einzusetzen, deren freie Enden durch auftretende Seitenkräfte
aufnehmende Traversen gegeneinander abgestützt sind. Diese Bügel fangen zwar beträchtliche,
sonst auf die Kastenwandungen ausgeübte Seitenkräfte ab, so daß die Lebensdauer
der Glühkästen erhöht wird. Sie erfordern aber ihrerseits eine nicht unerhebliche
Wartung und laufende Instandsetzungsarbeiten; darüber hinaus ist die Beanspruchung
der Seitenwände der Glühkästen derart hoch, daß auch derartige Bügel bleibende Deformierungen
nicht völlig zu unterbinden vermögen.
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Bei im wesentlichen ausschließlich den eigenen thermischen Beanspruchungen
ausgesetzten, über das Glühgut zu stülpenden Glühhauben ist es bekannt, deren unteren
Rand durch aufgesetzte oder aus der Wand der Glühhaube gebildete Profile zu verstärken.
Diese Profile können auch unter Einschließung eines Abstandes am unteren Rand vorgesehen
sein; dieser stützt sich dann auf dem ihn umgebenden Profilring ab, so daß Wandung
und Profilring den Beanspruchungen gegenüber als Ober- bzw. Untergurt wirken. Wegen
des steten Arbeitens des Materials unter der thermischen Beanspruchung ist es jedoch
erforderlich, dieser Versteifung nachstellbare, oft zu bedienende Spannglieder zuzuordnen,
um bleibende Verformungen der Glühhauben ausgleichen zu können. Bei Glühkästen ist
eine derartige Versteifung des offenen Randes bereits durch die Profilstäbe bewirkt,
die an dessen oberem Ende die Sandtassen bilden.
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Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine den am höchsten
beanspruchten mittleren bis oberen Höhenbereich der Seitenwände von Glühkästen abstützende
Vorrichtung zu schaffen, die auch nach längerem Betrieb keiner wesentlichen Wartung
bzw. Nachstellung bedarf. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Wandungen des
Unterteiles des Glühkastens im mittleren bis oberen Höhenbereich mit Stützplatten
ausgestattet werden, die vorkragende Stützkörper aufweisen, auf denen ein aus einem
Zugstab bzw. -stäben gebildetes, geschlossenes, den Kasten umfassendes Polygon aufliegt.
Zwischen den Stützplatten und dem Polygon sind diese gegeneinander abstützende,
nachstellbare Spannvorrichtungen vorgesehen, die nach außen gerichtete, von den
Wandflächen des Glühkastens ausgehende Kräfte auf das Polygon zu übertragen vermögen.
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Bewährt hat es sich, diese Spannvorrichtungen selbständig nachstellbar
zu gestalten. Zweckmäßig sind hierzu den Stützplatten vertikal verschiebbare Keile
zugeordnet, deren in Richtung auf die Stützplatten gegen die Horizontale abfallende
Arbeitsflächen gegen den Polygonstab angestellt sind. Als
zweckmäßig
wurde erkannt, die oberen Flächen der Stützkörper gegen die Horizontale in Richtung
auf die Stützplatten hin ansteigen zu lassen. Als empfehlenswert wurde gefunden,
den oberen Flächen der Stützkörper nebeneinanderliegende, dem- Querschnitt des Polygons
angepaßte Ausschnitte zuzuordnen. Diese Ausschnitte können bei ausreichender Tiefe
allein oder aber auch in Verbindung mit aufliegenden Keilen infolge ihrer treppenartigen
Ausbildung von innen nach außen gerichtete Druckkräfte auf den Polygonstab übertragen
und können bei stärkerer Dehnung des Polygonstabes diesen in eine tiefer gelegene,
einen größeren Abstand von der Stützplatte aufweisende Ausnehmung gleiten lassen.
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Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Stützplatten mit jeweils
zwei zueinander parallel angeordneten Stützkörpern verbunden, zwischen deren einander
zugewandten Seitenflächen der verschiebbare Keil geführt ist. Als zweckmäßig wurde
hierbei erkannt, die Keile mit ihrer vertikalen Rückfläche auf der Stützplatte abzustützen.
Zusätzliche Führungsmittel bewirken hierbei eine zwangläufige Führung entlang der
Stützplatte und begrenzen zweckmäßig auch den Verschiebeweg der Keile. Diese Führungsmittel
können als in Langlöchern geführte Stifte ausgebildet sein, wobei ein oder mehrere
mit dem Keil verbundene Stifte in Langlöchern der Stützkörper geführt öder auch
in den Stützkörpern gehaltene Stifte durch Langlöcher des Keiles fassen können.
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Als vorteilhaft wurde gefunden, die Anstellung der Keile durch deren
Gewicht zu bewirken, das durch entsprechende Bemessung der Keile sowie gegebenenfalls
durch mit ihnen verbundenen zusätzlichen Ballast auf den erforderlichen Betrag gebracht
werden kann.
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Als empfehlenswert wurde gefunden, die an dem Polygonstab anliegenden
Arbeitsflächen der Keile sowie gegebenenfalls der Stützkörper derart auszubilden,
daß die Keile selbstsperrend sind, d. h. beim Nachgeben des stützenden Polygonstabes
absinken und ihn in seiner neuen Stellung fixieren, so daß nunmehr auftretende.
Spannungen übertragen. werden, ohne daß die Keile ausweichen. Andererseits wurde
aber auch- gefunden, daß die Arbeitsflächen derart geneigt sein können, daß die
Haftreibung der Keile erst nach trberschreitung eines vorgegebenen Betrages der
übertragenen Kräfte überstiegen wird, so daß die vom Polygonstab auf die Seitenwände
übertragenen Druckkräfte begrenzt sind.
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Als zweckmäßig wurde erkannt, jeweils an den Enden der Seiten des
Glühkastens bzw. an seinen Ecken den. Polygonstab tragende, vorzugsweise sich selbst
nachstellende Stützplatten vorzusehen. sowie zusätzlich über die abzustützenden
Längswände verteilt Stützplatten anzuordnen. Die Seiten des die Zugspannungen aufnehmenden
Polygons können hierbei im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden des Glühkastens
verlaufen.
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Im einzelnen ist die. Erfindung im folgenden an Hand der Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles sowie der beigegebenen Zeichnungen erläutert. Es zeigt
hierbei F i g.1 die Aufsicht auf einen gemäß der Erfindung ausgebildeten, oberhalb
des Polygonstabes horizontal geschnitten dargestellten Glühkastens, F i g. 2 einen
Vertikalschnitt mit Seitenansicht der Polygonstababstützung, F i g. 3 die Seitenansicht
zu F i g. 2 sowie F i g. 4 schematisch in der Seitenansicht einen Ausnehmungen aufweisenden
Stützkörper mit einem in diesen eingelegten, geschnitten dargestellten Polygonstab.
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In F i g.1 ist das Unterteil 1 eines Glühkastens in der Aufsicht auf
einen unterhalb der Sandtassen gelegten Horizontalschnitt dargestellt. Zur Versteifung
der Seitenwände sowie des Bodens sind in diese Sikken 2 eingepreßt, in die zur weiteren
Versteifung bzw. zur Entnahme des eingebrachten Glühgutes in an sich bekannter Weise
in der Figur nicht dargestellte Bügel einzulegen sind. Geschnitten dargestellt sind
mit dem Glühkasten verschweißte Laschen 3, deren oberes, nicht dargestelltes Ende
Ösen zum Erfassen des Glühkastens durch Kranhaken aufweist. Umgeben ist der Glühkasten
1 von einem an einer überlappungsstelle 4 zu einem geschlossenen Polygon zusammengeschweißten
Rundstab 5. An der Stoßstelle 4 sind die beiden überlappenden Enden jeweils um halbe
Stabstärke nach oben bzw. nach unten gekröpft, und die überlappenden Bereiche sind
im Ausführungsbeispiel durch zwei Längsnähte sowie je eine quer vor den Stabenden
liegende Schweißnaht 6 miteinander verbunden.
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Das durch die Verbindungsstelle 4 geschlossene Polygon 5 wird von
den oberen Flächen von Stützkörpern 7 und 8 getragen, die mit der Stützplatte 9
mit dem Glühkasten 1 verbunden sind. Die Stützplatte 9 ist mit Schweißnähten 11
mit der Seitenwand des Glühkastenunterteiles 1 verbunden. Mit der Stützplatte verschweißt
sind zwei in gleicher Höhe parallel zueinander vorgesehene Stützkörper 7 und 8,
deren den Polygonstab 5 tragende Arbeitsflächen 12 gegen die Horizontale zur Stützplatte
9 hin steigend ausgeführt ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei einer Dehnung des
Polygons 5 gegenüber dem Glühkastenunterteil der Stab 5 auf der Arbeitsfläche
12 abwärts rutscht, d. h. in einem größeren Abstand von der Kastenwand 1 bzw. der
Stützplatte 9 auf der Arbeitsfläche 12 zur Auflage gelängt. Zwischen den Stützkörpern
7 und 8 ist, in vertikaler Richtung 13 verschiebbar und gegen Verkanten durch die
Stützkörper 7 und 8 geführt, ein Keil 10 vorgesehen, der infolge seines Gewichtes
nach unten fällt, bis seine in Richtung auf die Stützplatte 9 hin gegen die Horizontale
fallende Arbeitsfläche 14 auf dem Stab 5 zur Auflage gelangt. Die rückwärtige Stützfläche
15 des Keiles stützt sich hierbei gegen die Stützplatte 9 ab. Eine weitere
Führung sowie eine Begrenzung des Hubes wird durch die Führungsflächen 16 und 17
sowie den mit dem Keil 10 verbundenen Bolzen 18 bewirkt, der in Langlöchern 19 der
Stützkörper 7 bzw.8 gleitet.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Arbeitsflächen 12 der Stützkörper
sowie die Arbeitsfläche 14 des Keiles 10 derart geneigt gehalten, daß durch Selbsthemmung
der Keil unter Beanspruchung nicht nachzugeben vermag. Das bedeutet, daß bei Erweiterung
des Polygons 5 dieses entlang der Arbeitsflächen 12 der Stützkörper auf einen tiefer
gelegenen Aufnahmebereich hin rutscht. Der hierbei freigegebene Keil 10 rutscht
unter Einwirkung seines eigenen Gewichtes nach, bis seine Arbeitsfläche
14 wieder zur Auflage auf den Polygonstab 5 gelangt. Werden nun auf die Glühkastenwandungen
Kräfte ausgeübt, unter deren Einwirkung diese ohne Vorhandensein einer äußeren Abstützung
nach außen durchgewölbt würden, so werden diese Kräfte auf den Stab übertragen.
Da
der Keil 10 selbsthemmend ausgebildet ist, bleibt er unter dieser Belastung in der
vorher eingenommenen Stellung, so daß die in F i g. 2 vom Stab 5 ausgeübte, im wesentlichen
horizontal nach rechts gerichtete Kraft in Form zweier Teilkräfte auf Stützkörper
und Keil übertragen werden, wobei diese Teilkräfte annähernd normal auf den Arbeitsflächen
12
und 14 stehen. Während infolge der festen Schweißverbindung diese
Kräfte von den Stützkörpern 7 und 8 direkt auf die Stützplatte 9 übertragen werden,
liegt der Keil 10 unter Einwirkung einer Normalkraft mit seiner Stützfläche 15 auf
der Stützplatte 9 auf, so daß infolge dieser Pressung gleichzeitig auch die zweite,
die Tangentialkomponente, übertragen werden kann, ohne daß die Haftreibung überschritten
wird und der Keil nach oben ausweicht. Damit ist durch die relativ einfache Konstruktion
der Stützplatte mit Stützkörpern und Keil ein Bauelement geschaffen, das sich selbsttätig
dem den Glühkasten umgebenden Polygonzug anpaßt und sich jeweils beim Lockern der
Verbindung, d. h. beim Zurückweichen des Polygons 5, selbsttätig nachzustellen vermag,
während vom Polygon 5 über die Arbeitsflächen und die Stützplatte auf die Wandungen
übertragene stützende Kräfte ungemindert zur Auswirkung gelangen. Da im übrigen
das Polygon im wesentlichen auf Zug beansprucht wird, ergibt sich eine relativ leichte
Konstruktion, die große, sonst eine Deformierung der Seiten des Glühkastens bewirkende
Kräfte sicher abzufangen vermag.
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Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen lassen sich die Arbeitsflächen
12 und 14 gegen die Horizontale schwächer oder aber auch stärker geneigt ausführen,
so daß beispielsweise die Selbsthemmung des Keiles 10 nicht erreicht wird, sondern
dieser beim Überschreiten von durch die Konstruktion vorgegebenen Kräften zurückzuweichen
vermag. Hierdurch läßt sich eine Begrenzung der zu übertragenden Kräfte erzielen.
Darüber hinaus läßt sich gegebenenfalls eine Verriegelung des Keiles in gewählten
Stellungen bewirken, beispielsweise indem an Stelle des Langloches 19 eine Reihe
von Löchern vorgesehen wird, in deren eines durch Hindurchstecken eines in diesem
Fall nicht mit dem Keil fest verbundenen Bolzens der Keil sich in gewünschter Höhe
fixieren läßt. In diesem Fall aber wäre es erforderlich, bei der Benutzung des Glühkastens
laufend die Spannung des Polygons zu überwachen und gegebenenfalls einen bzw. die
Keile in einer anderen Stellung zu fixieren. Das in F i g.1 bis 3 beschriebene Ausführungsbeispiel
dagegen sichert die selbsttätige Nachstellung ohne besonderen Aufwand.
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Eine ähnliche Wirkung läßt sich durch eine Ausbildung erreichen, wie
sie schematisch in der Seitenansicht in F i g. 4 dargestellt ist. Die abgebrochen
dargestellte Stützplatte 20 ist hier mit einem Stützkörper 21 verbunden,
dessen im wesentlichen nach außen abfallende Arbeitsfläche in treppenförmiger Anordnung
eine Reihe von Ausnehmungen 22 aufweist, deren Querschnitt dem des Polygonstabes
23 entsprechend ausgebildet ist. Bei wesentlicher Dehnung vermag der Polygonstab
von einer der Ausnehmungen 22 in die nächsttiefere zu fallen, und beim folgenden
Schrumpfen des Polygonstabes in Bezug auf die Abmessungen des Glühkastens stützt
dieser sich mit der nächst tiefer gelegenen, von der Stützplatte 20 weiter entfernten
Ausnehmung 22 ab. Es hat sich auch bewährt, beim Ausführungsbeispiel nach F i g.
2 und 3 die Arbeitsflächen 12 der Stützkörper 7 und 8 mit entsprechenden
Ausnehmungen auszustatten; da hier die wesentlichen Kräfte durch den Keil übertragen
werden, ist es nicht erforderlich, die Ausnehmungen derart tief und die Arbeitsfläche
12 derart steil auszubilden wie die der F i g. 4.