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Ofentür für Herdschmelzöfen mit einem Metall-Tragrahmen Die Erfindung
betrifft wassergekühlte Ofentüren, die mit einem hitzebeständigen Werkstoff ausgekleidet
sind.
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Diese wassergekühlten Türen sind notwendig, um den Erschmelzungsvorgang
im Herdschmelzofen beobachten zu können. Weiterhin kann durch diese Türen die Beschickung
vorgenommen werden; auch ist eine Entnahme von Schmelzgut für Analysenzwecke möglich.
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Es sind wassergekühlte mit feuerfesten Materialien ausgekleidete Ofentüren
für Herdschmelzöfen bekannt. In der USA-Patentschrift 2 705 477 wird eine
gekühlte Ofentür beschrieben, deren feuerfeste Verkleidung aus einer einzigen durchgehenden
Platte besteht. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß bei örtlich begrenzter Beschädigung
der Verkleidung die gesamte Platte erneuert werden muß. Diese Reparatur bedingt,
daß die Ofentür nach Stillegung des Ofenbetriebes auszubauen ist.
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Bekannt ist weiterhin nach der USA-Patentschrift 2 681642 eine Ausführungsform
für eine Ofentür, bei der die feuerfeste Verkleidung nicht aus einer einzigen Platte,
sondern aus mehreren einzelnen Ziegelsteinen zusammengesetzt ist. Diese Ziegelsteine
sind so aufgeführt, daß sie sich durch ihre Formgebung gegenseitig im Rahmen der
Ofentür abstützen. Diese ineinandergreifenden Ziegelabschnitte sind auf Grund ihrer
Querschnittsausbildung stark bruchgefährdet, und ihr Einbau ist langsam und damit
kostspielig.
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Weiterhin werden diese Steine durch Kühlwasserrohre in Einbaulage
gehalten, die sich durch sämtliche Steine einer vertikalen Steinreihe erstrecken.
Wird ein oder werden mehrere Steine beschädigt, so muß die Tür vom Ofen entfernt
werden, damit das Einfügen sowie der Wiedereinbau der Kühlwasserrohre vorgenommen
werden kann. Auch hier können Reparaturen nur nach Stillegung des Herdschmelzofens
erfolgen.
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Eine weitere wassergekühlte Ofentür ist durch die USA-Patentschrift
2 617 372 bekanntgeworden. Die Verkleidung dieser Ofentür besteht aus einer einzigen
durchgehenden armierten Verkleidungsplatte. Diese Verkleidungsplatte ist entweder
mit dem Türrahmen verschweißt oder im Falle häufig auftretender Beschädigung mit
dem Rahmen verschraubt, um eine schnellere Reparatur zuzulassen. Die Nachteile dieser
Ausführungsform sind gleich wie die der erstgenannten Ofentür.
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Weiterhin wird in der USA-Patentschrift 2 577 736 eine wassergekühlte
Ofentür beschrieben, deren Auskleidung durch eingebettete Wasserrohre in Einbautage
gehalten wird. Bei Auskleidung der Tür wird das feuerfeste Material um die Ofenrohre
herum in den Rahmen der Tür eingestampft. Somit besteht diese Auskleidung aus einer
durchgehenden die Wasserrohre enthaltenden Platte, und bei einer örtlichen Beschädigung
muß die Verkleidung aus dem Rahmen herausgebrochen und neues Material eingestampft
werden. Diese Arbeiten sind sehr aufwendig und zeitraubend und verursachen hohe
Kosten bei der Reparatur, die auch nur bei stillgelegtem Ofen vorgenommen werden
kann.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer wassergekühlten Tür
für Herdschmelzöfen mit einer hitzebeständigen Auskleidung, die aus einer Anzahl
von Blöcken oder Platten zusammengesetzt ist, die bequem entfernt oder ersetzt werden
können, und zwar soll die Reparatur der Verkleidung entweder bei eingehängter offener
Ofentür oder bei ausgehängter Ofentür durch eine besondere Anordnung der Blöcke
und ihre Befestigung am Türrahmen schnell und ohne Schwierigkeiten vorgenommen werden
können, ohne daß der Ofenbetrieb stillgelegt werden muß.
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Die Erfindung geht von einer Ofentür mit metallischem Tragrahmen aus,
der eine Verkleidung aus Blöcken oder Platten gleichmäßiger Größe und Form trägt.
Gemäß der Erfindung ist jedem einzelnen Block an einer zentralen Stelle ein einziges
Befestigungsmittel zugeordnet, das mit einem Abschnitt unlösbar in seinem Block
eingebettet ist, der aus einem an sich bekannten Metall-Verstärkungsgitter und einem
starr an diesem befestigten Verankerungselement besteht, die vollständig innerhalb
des Umfangs des Blockes angeordnet sind; das Befestigungsmittel weist ferner einen
weiteren Abschnitt
außerhalb des Blockes auf, der gegenüber dem
Verankerungselement ein eigenes Teil darstellt, jedoch mit diesem in lösbarer Verbindung
und in Anlage mit der Rückseite der Ofentür bringbar ist; der Tragrahmen ist mit
mehreren vertikal verlaufenden Schlitzen versehen, die die außen liegenden Abschnitte
des Befestigungsmittels aufnehmen und in der Mitte der vertikalen Blockreihe ängeordnet
sind, und eine Reihe vertikal verlaufender Wassermäntel ist an der Rückseite der
Blockreihen im Abstand voneinander angeordnet, die entlang den Schlitzen Kanäle
bilden und die in Eingriff mit dem Tragrahmen befindlichen Befestigungsmittel vollständig
aufnehmen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Verankerungselement
aus einer Schraubenmutter; die durch den Schlitz in dem Tragrahmen zugänglich ist.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß durch
sie eine der größten Schwierigkeiten bei dem Betrieb von Herdschmelzöfen vermieden
werden. Diese bestanden darin, daß bei örtlich begrenzten Beschädigungen der Verkleidung
nach Stilllegung des Ofens die Tür ausgebaut und die gesamte Verkleidung ersetzt
werden mußte. Die Formgebung der Ziegel und Platten ist so getroffen, daß keine
zusätzlichen Behälter notwendig sind, um sie beim Transport vor Beschädigung zu
schützen. Überdies gewährleistet die Einbeziehung eines metallischen Verstärkungsgitters
mit daran befestigten, in die Blöcke oder Platten eingebetteten Befestigungs- und
Tragmitteln eine längere Lebensdauer infolge niedriger Betriebstemperaturen bei
besserer Wärmesteuerung. Die Verstärkungs- und Befestigungsmittel schaffen eine
Möglichkeit der begrenzten Wärmeübertragung von Ziegel zu umgebendem Kühlwassermantel.
Der Wärmeausgleich trägt zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Ziegel oder Platten
bei. Die Befestigung der die Verkleidung bildenden Ziegel oder Platten durch Stehbolzen
und Klemmuttern am Tragrahmen gewährleistet, daß deren Austausch mit dem geringstmöglichen
Arbeitsaufwand vorgenommen werden kann. Als Endergebnis werden geringere Betriebskosten
infolge der längeren Lebensdauer der hitzebeständigen Blöcke oder Platten und durch
die einfache und schnelle Austauschbarkeit dieser erzielt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Reihe von vertikalen,
rechteckig geformten Wassermänteln durch eine Anzahl von Schlitzen oder Öffnungen
voneinander getrennt, die eine Befestigung und Halterung der hitzebeständigen Blöcke
oder Platten ermöglichen. Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, die Tür
vom Ofen abzunehmen, um die Verkleidung zu ersetzen, jedoch ist daran zu erinnern,
daß dieses Ersetzen wesentlich schneller durchführbar ist, als bei den alten Typen
von monolithischen Auskleidungen, bei denen der Werkstoff von Hand Lage auf Lage
eingeschmiert oder aufgespritzt und sodann vor der Inbetriebnahme getrocknet wird.
Hierbei ist es möglich, die neuen vorgeformten, hitzebeständigen Blöcke oder Platten
einzusetzen und sie in den Schlitzen zu verschrauben, wonach die Tür sofort wieder
betriebsfertig ist.
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Bei einer zweiten zweckmäßigeren Ausführungsform ist ebenfalls eine
Anzahl von vertikalen, rechteckig geformten Wassermänteln mit Trennschlitzen zur
Befestigung und Halterung der vorgeformten, hitzebeständigen Blöcke oder Platten
vorgesehen. In diesem besonderen Fall endet die Reihe der vertikalen Wassermäntel
kurz vor dem obenliegenden Gehäuseteil der Tür, wobei ein Zwischenraum zum Einsetzen
und Herausnehmen der hitzbeständigen Blöcke oder Platten von der Rückseite her freibleibt.
Entlang der Oberseite der vertikalen Wassermäntel verläuft ein horizontaler, rechteckig
geformter Wasserrücklaufkanal, der die Wassermäntel mit dem Auslaß verbindet, um
eine vollständige Kühlung der Tür zu gewährleisten. Der oberhalb der Wassermäntel
liegende Teil der Tür ist deshalb offen und gestattet es infolgedessen, eine Befestigung
und Halterung der hitzebeständigen Verkleidung an der Tür auf einfachste Weise dadurch
zu ermöglichen, daß man sie in den Schlitzen nach unten gleiten läßt und sie sodann
an Ort und Stelle verriegelt. Die letzte Reihe der hitzebeständigen Blöcke und Platten
in dem oberen offenen Raum wird durch Winkelplatten festgehalten, die mittels in
die Oberseite des Wasserrückflußmantels eingeschraubter Deckelschrauben befestigt
sind.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nunmehr unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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F i g. 1 ist eine Stirnansicht der Rückseite einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten wassergekühlten Ofentür für einen offenen Herdofen, die vom Ofen abgenommen
werden muß, wenn die hitzebeständigen Blöcke oder Platten ausgetauscht werden sollen.
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F i g. 2 ist ein horizontaler Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i
g. 1.
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F i g. 3 ist eine Stirnansicht der Rückseite einer wassergekühlten
Ofentür für einen offenen Herdofen gemäß der Erfindung, bei der die hitzebeständigen
Blöcke und Platten von der Rückseite durch eine Öffnung an der Türoberseite abgenommen
und ersetzt werden können, ohne daß dabei ein Abbau der Tür vom Ofen erforderlich
ist.
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F i g. 4 ist ein horizontaler Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i
g. 3.
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F i g. 5 ist eine Draufsicht auf einen vorgeformten hitzebeständigen
Block oder eine Platte mit dem mit einer Befestigungs- und Halterungsmutter versehenen
Verstärkungsgitter.
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F i g. 6 ist eine Seitenansicht des vorgeformten hitzebeständigen
Blocks oder der Platte gemäß F i g. 5 und zeigt die mit der hinteren oder Lagerfläche
bündige Befestigungs- und Tragmutter.
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Vor Beginn der ins einzelne gehenden Beschreibung der Erfindung erscheint
es zweckmäßig, die Begriffe »Vorderseite« und »Rückseite« der Ofentür klarzustellen,
um die Beschreibung eindeutig verständlich zu machen. Die »Vorderseite« der Ofentür
i i s t die innen liegende Seite, die der im Ofenraum herrschenden Wärme ausgesetzt
ist, während die »Rückseite« die außen liegende Seite ist, die dieser Ofenwärme
nicht ausgesetzt und zu jedem Zeitpunkt zugänglich ist.
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Die erfindungsgemäße Ofentür weist einen äußeren, rechteckigen, metallischen
Tragrahmen 10 und ein inneres System aus vorgeformten Blöcken oder Platten 17 auf,
die eine Abdeckung oder Auskleidung für die Tür bilden und die aus hoch hitzebeständigem
Werkstoff zusammengesetzt sind. Der Rahmen 10 hat eine Rückwand 11 und Seitenwände
13, die gemeinsam eine Tasche zur Aufnahme der vorgeformten Blöcke bilden.
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Ein Mantel 12 erstreckt sich um den Umfang oder Rand des Tragrahmens
herum; er bildet Kanäle 14 für die Hindurchleitung von Wasser oder einem anderen
Kühlmittel.
Zusätzliche, vertikal angeordnete und unter einem gegenseitigen Abstand liegende
Wassermänte19 sind an der Außenseite der Rückwand 11 vorgesehen und bilden vertikale
Kanäle 15 zur Hindurchleitung von Wasser, die mit den Wasserkanälen 14 in dem Ober-
und dem Unterteil des Mantels 12 in Verbindung stehen. In den oberen Wasserkanal
14 sind an dessen einander gegenüberliegenden Enden eine Wassereinlaßleitung 30
und eine Wasserauslaßleitung 31 eingeschraubt, die lösbar über geeignete Verbindungsstücke
mit einer Kühlmittelquelle und einem Abfiuß verbunden sind.
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Wie in den F i g. 1 und 2 deutlich gezeigt ist, sind die vertikal
verlaufenden Wassermäntel 9 ausreichend voneinander entfernt, daß sie die Hinterplatte
11 freigeben und Kanäle bilden, die den erforderlichen Raum für die (später zu beschreibenden)
Befestigungselemente freilassen, die zur Befestigung der vorgeformten Blöcke an
dem Tragrahmen Verwendung finden. Diese freiliegenden Teile der Hinterplatte
11 sind mit vertikalen Schlitzen 16 versehen, durch die die Befestigungselemente
für die Blöcke hindurchgesteckt werden und die eine Festlegung der Blöcke genau
vertikal übereinander bewirken.
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Eine zylindrische Hülse oder Muffe 8 verläuft durch einen der vertikalen
Wassermäntel 9 hindurch von einer Türseite zur anderen Türseite und bildet das übliche
Schauloch zur Beobachtung der im Ofen stattfindenden Vorgänge.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, die Ofentür 10
vom Ofen abzunehmen, um die feuerfesten Blöcke oder Platten 17, die in deren Vorderseite
eingesetzt sind, 'herausnehmen oder ersetzen zu können. Es ist nicht erforderlich,
die Tür zu einer weiter entfernten Stelle zu transportieren, um diese Reparatur
durchzuführen, sondern dies kann vielmehr bequem und kurzfristig in nächster Nähe
des Ofens erfolgen. Es ist wünschenswert, die Blöcke 17 mit einem geeigneten, hoch
hitzebeständigen Zement in plastischem Zustand zu überziehen, um die Zwischenräume
zwischen den hitzebeständigen Blöcken auszufüllen; nach ausreichendem Abbinden des
Zements werden die Wulste auf den Stirnseiten der Blöcke ausreichend entfernt, damit
sich die Stirnseiten der Blöcke oder Platten ohne Reißen oder Absplittern unter
der auf sie einwirkenden starken Hitze ausdehnen können.
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Gemäß dem zweiten, in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Ofentür im wesentlichen gleich derjenigen des vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiels, und sie weist einen äußeren, rechteckigen Metall-Tragrahmen
10 a mit Seitenwänden 12 a und 13 a
sowie mit
einem Wassermantel 14 a für die Hindurchleitung von Wasser oder einem anderen Kühlmittel
auf. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel enden jedoch die vertikal verlaufenden
rechteckigen Wassermäntel 9 a in einem bestimmten Abstand unterhalb des oberen Wasserkanals
14 a und sind miteinander verbunden über einen weiteren horizontalen Wassermantel
21, der seinerseits mit den Seitenkanälen 14 a des Wassermantels verbunden ist.
Die Öffnung 22 an der Oberseite der Tür 10 a ist ausreichend hoch,
um ein Einsetzen eines hitzebeständigen Blockes oder einer Platte 17 durch diese
öffnung von der Rückseite her zu ermöglichen, so daß diese an der Vorderseite der
Ofentür angebracht werden kann, ohne daß hierbei die Ofentür vom Ofen abgenommen
werden muß. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist auch der horizontale Wasserkanal
21 mit einer Reihe von Zugangsöffnungen 23 für die Block-Befestigungselemente versehen.
Zusätzlich ist die obere Reihe von hitzebeständigen Blöcken oder Platten in der
öffnung 22 durch Winkel 25 an Ort und Stelle gehalten, die an dem horizontalen Wasserkanal
21 mittels Deckelschrauben 26 und Sicherungsringen 27 befestigt sind.
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Das charakteristische Merkmal beider Ausführungsbeispiele liegt darin,
daß die Türabdeckung oder -auskleidung die Form von getrennten, vorgeformten Blöcken
oder Platten aufweist, die von gleichmäßiger Größe und Form sind und einzeln an
dem wassergekühlten Tragrahmen befestigt und abgestützt sind. Einer der Blöcke,
der mit 17 bezeichnet ist, ist in den F i g. 5 und 6 gezeigt. Er ist rechteckig
geformt, und in ihm ist ein metallisches Verstärkungsgitter 28 eingebettet,
das aus zwei in geeigneter Weise geformten Metallbändern besteht, die unter einem
geeigneten gegenseitigen Winkel zueinander verlaufen und mit einer großen Viereckmutter
29 im Bereich der Schnittstelle verschweißt sind. Die einander gegenüberliegenden
Enden jedes Bandes sind aus der Schnittebene nach außen abgebogen, so daß sie in
Richtung der Blockdicke verlaufen. Diese nach außen vorstehenden abgebogenen Teile
sind sodann mittig auseinandergeschnitten und nochmals in zueinander entgegengesetzten
Richtungen umgebogen, so daß sie Nasen bilden, die parallel zur Blockstirnseite
verlaufen. Das Metall-Verstärkungsgitter bewirkt somit nicht nur eine gute Verstärkung
des hitzebeständigen Blockes, sondern führt auch zur Erzielung eines bestimmten
Wärmegleichgewichtes und somit zur Unterstützung der Kühlung des Blockes.
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Wie die F i g. 5 und 6 erkennen lassen, liegt die große Viereckmutter
29 bündig mit der Außenfläche des Blockes, und sie dient zur Befestigung der Blöcke
oder Platten 17 an der Ofentür. Diese Befestigung erfolgt durch einen Gewindebolzen
18, der in die Viereckmutter 29 eingeschraubt und durch einen der Schlitze 16 oder
16 a in der Hinterplatte 11. oder 11 a
hindurchgeführt ist. Auf den
Gewindebolzen ist eine ebene Scheibe 19 aufgeschoben, die an der Hinterplatte 11
oder 11 a zur Anlage kommt, und sodann wird auf den Gewindebolzen eine Klemmutter
20 aufgeschraubt, so daß der Block oder die Platte an Ort und Stelle festgeklemmt
wird. Die Muttern 20 werden vollständig von den Kanälen aufgenommen, die durch die
Zwischenräume zwischen den Wassermänteln 9 oder 9 a entlang den Schlitzen 16 oder
16a bei den beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung gebildet werden. Die Wärmeübertragung
in dem Block oder der Platte erfolgt deshalb direkt auf den Metalltragrahmen und
sodann zu den Wassermänteln.
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Bei dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
sind die Gewindebolzen 18 für die oberste horizontale Reihe von Blöcken oder Platten
durch Öffnungen in den vertikalen Abschnitten der Winkelplatten 25 hindurchgeführt,
an denen die Blöcke mittels der Unterlegscheiben 19 und der Klemmutter
20 verankert sind.
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Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden auch die Gewindemuttern
18 für die verschiedenen vertikalen Stapel von Blöcken zuerst an den Blöcken befestigt
und sodann in die vertikalen Schlitze 16 a an der Oberseite während des Zusammenbaues
oder
der Reparatur eingeschoben, wobei die Schlitze auf diese Weise
als Führungen zum Einschieben und Herausschieben der Blöcke und zur genau vertikal
fluchtenden Ausrichtung derselben dienen. Beim Ausbau der Blöcke können die Gewindebolzen
an den Blöcken befestigt bleiben und zum Anheben und Führen der Blöcke durch die
öffnung 22 an der Oberseite heraus herangezogen werden, während die Ofentür am Ofen
verbleibt; wenn die Blöcke beschädigt sind, so können sie in den Ofen hinein weggeschlagen
und sodann ersetzt werden.
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Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, kann die Rückseite der
Blöcke oder Platten vor ihrem Einsetzen mit einem geeigneten, hoch hitzebeständigen
Zement in plastischem Zustand überzogen werden, um ein vollständiges Unterfüttern
der Platten oder Blöcke bei deren Verschraubung an Ort und Stelle zu gewährleisten.
Es ist bequem ersichtlich, daß die Stirnseiten der Blöcke sich sodann bequem ausdehnen
und zusammenziehen können, ohne daß dabei ein Absplittern von den Stirnseiten stattfindet:
Für die vorgeformten Blöcke oder Platten kann jedes geeignete hoch hitzebeständige
Material Verwendung finden, jedoch ist das bevorzugte Material Chrom-Magnesium.
Das zur Befestigung und Halterung der Blöcke an Ort und Stelle vorzugsweise verwendete
hoch hitzebeständige Material liegt im plastischen Zustand vor.
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Für den Durchschnittsfachmann ist deutlich ersichtlich, daß die beschriebene
Erfindung eine beträchtliche Verbesserung für offene Herdöfen darstellt. Ofentüren
haben immer schon ein wesentliches Reparaturproblem dargestellt, weil sie bisher
nur dadurch repariert werden konnten, daß plan sie von dem Ofen abnahm und sie zu
einer Reparaturwerkstatt überführte, währenddessen eine neue Tür eingebaut werden
mußte. Durch die Erfindung ist eine einfache und schnelle Reparatur der Türen möglich,
so daß viel Zeit und Arbeit beim Betrieb des Ofens eingespart und die Notwendigkeit
großer Arbeitsflächen für die Durchführung der Tür-Reparaturarbeiten vermieden wird.