DE19808810C1

DE19808810C1 - Hohlstein für den Gitterbesatz vom Kammern eines Glasschmelzofens und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE19808810C1
Application number: DE19808810A
Authority: DE
Inventors: Klaus Wieland
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2018-03-04

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.

Bezugszeichenliste

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

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.