DE19808810C1 - Hohlstein für den Gitterbesatz vom Kammern eines Glasschmelzofens und dessen Verwendung - Google Patents
Hohlstein für den Gitterbesatz vom Kammern eines Glasschmelzofens und dessen VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen winkelsymmetrischen
Hohlstein aus feuerfestem Material für den Gitterbesatz von
Kammern eines Glasschmelzofens nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Derartige Hohlsteine mit achteckiger Außenkontur und recht
eckiger Innenkontur sind bspw. aus der EP-B-0 093 472 bekannt.
Durch den aus ihnen zusammengesetzte Gitterbesatz werden die
Abgase hindurchgeführt, wodurch sich die Hohlsteine erwärmen.
Sind diese genügend aufgeheizt, wird nach Umschaltung der
Beheizung Verbrennungsluft über den erwärmten Gitterbesatz
unter Wärmeaufnahme geführt, während die Abgase über eine
andere Kammer mit einem anderen Gitterbesatz abgeleitet
werden. Dies wird im Wechsel der Strömungsrichtungen so
fortgeführt. Bei den bekannten Hohlsteinen sind zur Ver
besserung des Wärmeübergangs von den Abgasen auf die Hohl
steine und insbesondere von diesen auf die Verbrennungsluft
in den den Durchgangskanal begrenzenden Seitenwänden sich bis
zur Außenfläche des Hohlsteins erstreckende, an der Aufstands
fläche offene und nach oben gerundete Ausnehmungen vorgesehen.
Hierdurch wird zwar das Gewicht der Hohlsteine verringert,
deren Stabilität wird jedoch durch die Verringerung der
Aufstandsfläche im Bereich der die Stabilität gewährleistenden
Seitenwände beeinträchtigt. Das gleiche Problem besteht bei
den aus der DE-C-44 17 526 bekannten Hohlsteinen, bei welchen
zur weiteren Verringerung des Gewichts die Eckwandungen des
Hohlsteins eine um 15-25% geringere Stärke als die Seitenwan
dungen haben.
Aus der DE-A-40 38 844 ist ein feuerfester Hohlstein für einen
Wärme-Regenerator eines Glasschmelzofens bekannt, welcher
einen hohlprismatischen Körper mit im wesentlichen dreieckför
migem Querschnitt aufweist. Wegen der von einem Kreis
wesentlich abweichenden Dreiecksform solcher Steine wirken
sich Temperaturunterschiede in einzelnen Steinbereichen
nachteilig auf die Standzeit aus. Da ein solcher Stein nur die
Stabilität bestimmende Seitenwandungen und keine Eckwandungen
aufweist, sind zur Aufstandsfläche offene Nuten oder Aus
sparungen nur in Seitenwandungen vorgesehen, wodurch die
Stabilität wegen der erheblichen Verringerung der Aufstands
fläche nennenswert gemindert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei gleich
bleibendem Wirkungsgrad und Gewichtsreduzierung eine größere
Stabilität des Hohlsteins sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Hohlstein der
eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Auf diese Weise werden die Seitenwandungen in ihrer Stabilität
durch die den Wirkungsgrad erhöhenden und das Gewicht
verringernden Durchbrechungen nicht beeinträchtigt. Die
Aufstandsfläche kann so gegenüber herkömmlichen Hohlsteinen
verdoppelt bis verdreifacht werden, mit einer entsprechenden
Verbesserung der Stabilität trotz Vergrößerung der Turbulenzen
und damit Verbesserung des Wärmeübergangs sowie der Erhöhung
der Wärmeaustauschflächen.
Dabei können die Eckwandungen mit unteren Durchbrechungen,
welche zur unteren Stirnfläche des Hohlsteins offen sind,
versehen sein, und/oder mit oberen Durchbrechungen, welche zur
oberen Stirnfläche des Hohlsteins offen sind.
Es ist auch möglich, ein und diesselbe Eckwandung sowohl mit
einer zur unteren Stirnfläche offenen unteren Durchbrechung
als auch mit einer zur oberen Stirnfläche offenen oberen
Durchbrechung zu versehen, so daß die Seitenwandungen im
Eckbereich lediglich über ein verhältnismäßig schmales
Verbindungselement miteinander in Verbindung stehen.
Es ist aber auch möglich, daß die Eckwandungen stirnseitig
Vorsprünge und/oder, vorzugsweise abwechselnd, Vertiefungen
aufweisen bzw. bilden, je nachdem wo die Durchbrechung
vorgesehen ist, unten oder oben. Mit Hilfe dieser Vorsprünge
und Vertiefungen werden die untereinander gleichen aufein
anderstehenden Hohlsteine zentriert.
Es ist ferner möglich, eine Zentrierung dadurch vorzusehen,
daß die unteren und oberen Stirnflächen einander zugeordnete
Nut/Feder-Anordnungen aufweisen.
Da die Stabilität der Hohlsteine im wesentlichen von den
massiven Seitenwandungen gewährleistet ist, können die
Eckwandungen zur weiteren Gewichtsreduzierung auch dünner als
die Seitenwandungen ausgebildet sein.
Zum gleichen Zweck ist es auch möglich, daß die Seitenwandun
gen zur unteren Stirnfläche hin schmaler werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung von für den
Aufbau eines Gitterbesatzes von Kammern eines Glasschmelzofens
geeigneten Hohlsteinen der zuvor geschilderten Art, wobei die
Hohlsteine derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß
jeweils einer unteren oder oberen Durchbrechung ein nicht
durchbrochener oberer bzw. unterer Wandungsbereich des
benachbarten Hohlsteins gegenüberliegt. Dies kann bspw.
dadurch erreicht werden, daß Hohlsteine zweier unterschiedli
cher Arten in dem Gitterbesatz verbaut werden, wobei bei der
einen Art in den Eckwandungen nur untere Durchbrechungen und
bei der anderen Art nur obere Durchbrechungen vorgesehen sind.
Das gleiche Ziel läßt sich jedoch bspw. auch dadurch er
reichen, daß an ein und demselben Hohlstein über den Umfang
verteilt abwechselnd obere bzw. untere Durchbrechungen in den
Eckwandungen vorgesehen sind und diese untereinander gleichen
Hohlsteine um 90° drehversetzt miteinander verbaut werden. Da
so einer Durchbrechung immer eine Wandung des Nachbarsteins
gegenüberliegt, nehmen alle Seitenflächen an dem Wärme
austausch teil, was bei unmittelbar einander gegenüberliegen
den Flächen nicht der Fall ist.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus
führungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch in Schrägansicht einen Teil eines bestimmten
Gitterbesatzes aus erfindungsgemäßen Hohlsteinen gemäß
einem Ausführungsbeispiel, und
Fig. 2 eine ähnliche Darstellung mit Hohlsteinen anderer Ausgestaltung.
Die Hohlsteine 1 des Gitterbesatzes nach Fig. 1 bestehen aus feuerfestem
Material und sind winkelsymmetrisch ausgebildet, d. h. bei einer Drehung um 90°
um ihre senkrechte Mittellängsachse nehmen sie wieder dieselbe Geometrie
ein, wie vor der Drehung. Die Hohlsteine 1 haben eine im wesentlichen
achteckige prismatische Außenkontur und einen Durchgangskanal 4, welcher
koaxial zu ihrer Längsmittelachse verläuft und von z. B. breiteren
Seitenwandungen 2 und diese verbindenden z. B. schmaleren Eckwandungen
3 begrenzt ist. Der Durchgangskanal 4 hat einen im wesentlichen achteckigen
Kanalquerschnitt. In den Eckwandungen 3 liegen Durchbrechungen 5, welche
zu der als Aufstandsfläche dienenden unteren Stirnfläche 7 offen sind. Die
Durchbrechungen 5 sorgen für eine Durchwirbelung der durch die
Durchgangskanäle 4 strömenden Gase, so daß der Wirkungsgrad bei
gleichzeitiger Reduzierung des Gewichts erhöht wird, ohne daß die von den
Seitenwandungen 2 bestimmte Stabilität der Hohlsteine 1 beeinträchtigt wird.
Aufgrund des Umstandes, daß die Durchbrechungen 5 entgegen dem Stand
der Technik nicht mehr in den Seitenwandungen 2 sondern in den diese
verbindenden und ggf. mit geringerer Stärke ausgebildeten Eckwandungen
3 vorgesehen sind, verbleiben die Seitenwandungen 2 als tragende Elemente,
so daß eine gegenüber herkömmlichen Hohlsteinen bis zu einem Faktor 3
vergrößerte Aufstandsfläche erzielt werden kann.
Statt der in Fig. 1 veranschaulichten unteren Durchbrechungen 5 können auch
obere Durchbrechungen 6, wie bei den Hohlsteinen 1' und 1" in Fig. 2
vorgesehen sein, und zwar in einer Eckwandung 3 lediglich eine obere
Durchbrechung 6, welche sich zur oberen Stirnfläche 8 öffnet (Hohlstein 1') als
auch zusätzlich zu den unteren Durchbrechungen 5 (Hohlstein 1").
Bei den Hohlsteinen 1 gemäß Fig. 1 weisen die Eckwandungen 3 stirnseitig
Vorsprünge 9 auf, so daß die Fußabschnitte der Seitenwandungen 2 der
darübersitzenden Hohlsteine 1 zwischen je zwei Vorsprüngen 9 Platz finden,
um eine gegenseitige achsparallele Zentrierung sicherzustellen. Für den Fall,
daß obere Durchbrechungen 6 wie bei den Hohlsteinen 1' und 1" vorgesehen
sind, finden sich entsprechende komplementäre Vorsprünge 9 im Bereich der
unteren Stirnfläche 7.
Sind solche Vorsprünge 9 nicht vorhanden, so kann die Zentrierung auch über
Nut/Feder-Anordnungen 10, 11 erfolgen, wie bei den in Fig. 2 dargestellten
Hohlsteinen veranschaulicht ist.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Hohlsteins 1'''
werden die Seitenwandungen 2 zur unteren Stirnfläche 7 hin schmaler. Eine
entsprechend abnehmende Breite am oberen Ende der Seitenwandungen 2
kann natürlich ebenfalls vorgesehen sein, wenn obere Durchbrechungen 6 in
den Eckwandungen 3 vorgesehen sind. Hierdurch wird bei weiterer
Gewichtseinsparung die Herstellbarkeit vereinfacht.
Anhand der einander benachbarten Hohlsteine 1 und 1' ist in Fig. 2
veranschaulicht, daß die in den Eckwandungen 3 vorgesehenen
Durchbrechungen 5, 6 zweckmäßigerweise so gelegt sind, daß ihnen massive
Eckwandungsbereiche gegenüberliegen. Damit empfangen die
entsprechenden Flächen die volle Gasstrahlung des Nachbarkanals und
können zu 100% den Wärmeaustauschflächen zugeordnet werden. Hierdurch
wird die Wirksamkeit des Gitterbesatzes noch weiter erhöht.
Da die massiven Seitenwandungen 2 die tragende Funktion übernehmen,
können die Ecken der Hohlsteine 1 zur Gewichtseinsparung ohne
Stabilitätseinbuße stärker abgeflacht werden, als dies bisher möglich war.
Wie an dem Hohlstein 1"" in Fig. 1 veranschaulicht, können die Vorsprünge 9
auf der Auflagenseite abwechselnd auch durch Vertiefungen 12 ersetzt werden.
Werden die Besatzhohlsteine dann abwechselnd um 90° gedreht, können sie
auch mit der Oberseite nach unten auf darunterliegende Steinlagen gesetzt
werden. Auf diese Weise läßt sich dann mit einem einzigen Format eine
Einbausituation erzielen, bei welcher eine Durchbrechung jeweils einem Steg
gegenüberliegt.
Die Fixierungselemente Nut 10/Feder 11 können auch, wie bei dem
Hohlstein 1''''' in Fig. 2 veranschaulicht, jeweils so angeordnet sein, daß
jeweils zwei konkave Elemente auf jeweils zwei konvexe Elemente oder
umgekehrt folgen.
Die Figuren veranschaulichen unterschiedliche erfindungsgemäße Hohlsteine
in je einer einzigen Zusammenstellung. Selbstverständlich werden in der Praxis
in der Regel in einem Gitterbesatz in einer Vielzahl von Gitterlagen einheitliche
Ausführungsformen verwendet.
1
Hohlstein
2
Seitenwandungen
3
Eckwandungen
4
Durchgangskanal
5
Durchbrechungen
6
Durchbrechungen
7
untere Stirnfläche
8
obere Stirnfläche
9
Vorsprünge
10
Nut
11
Feder
12
Vertiefung
Claims (8)
1. Winkelsymmetrischer Hohlstein (1) aus feuerfestem
Material für den Gitterbesatz von Kammern eines Glasschmelz
ofens, mit einer polygonalen prismatischen Außenkontur und mit
einem koaxial zu seiner Längsachse verlaufenden, von breiteren
Seitenwandungen (2) und diese verbindenden schmaleren
Eckwandungen (3) begrenzten Durchgangskanal (4) von im
wesentlichen polygonalem Kanalquerschnitt, wobei in
Wandungen Durchbrechungen vorgesehen sind, welche zu einer der
Stirnflächen (7, 8) offen sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchbrechungen (5, 6) in den Eckwandungen (3) liegen und
die Seitenwandungen (2) durchbrechungsfrei sind.
2. Hohlstein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch untere Durchbrechungen (5),
welche zur unteren Stirnfläche (7) offen sind und/oder obere Durchbrechungen (6), welche
zur oberen Stirnfläche (8) offen sind.
3. Hohlstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
in ein und derselben Eckwandung (3) sowohl zur unteren
Stirnfläche (7) offene untere Durchbrechungen (5) als auch zur
oberen Stirnfläche (8) offene obere Durchbrechungen (6)
vorgesehen sind.
4. Hohlstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Eckwandungen (3) stirnseitig
Vorsprünge (9) und/oder Vertiefungen (12) aufweisen.
5. Hohlstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die unteren und oberen Stirnflächen (7,
8) einander zugeordnete Nut/Feder-Anordnungen (10, 11)
aufweisen.
6. Hohlstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Eckwandungen (3) dünner sind als die
Seitenwandungen (2).
7. Hohlstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandungen (2) zur
unteren Stirnfläche (7) hin schmaler werden.
8. Verwendung von für den Aufbau eines Gitterbesatzes von
Kammern eines Gasschmelzofens geeigneten Hohlsteinen (1) nach
einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hohlsteine (1) derart drehversetzt zueinander angeordnet sind,
dass jeweils einer unteren oder oberen Durchbrechung (5, 6)
ein nichtdurchbrochener Wandungsbereich des benachbarten
Hohlsteins (1) gegenüberliegt.
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