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Die Erfindung betrifft ein hochtemperaturfestes Halteelement zum Halten von Bauteilen, die zumindest temporär eine Temperatur von mehr als 500°C, insbesondere von mehr als 1000°C, aufweisen. Die Halteelemente weisen einen Tragkopf zum Halten des Bauteils und einen Ankerstiel auf, wobei sie mit dem Ankerstiel in eine hohlzylindrische oder sacklochartige Aufnahme eingesteckt und dort durch Einkleben oder insbesondere Einzementieren befestigt sind. Die erfindungsgemäßen Haltelemente werden im Falle einer typischen Anwendung in feuerfeste Betone, Feuerleichtsteine oder Vakuumformteile aus biolöslicher oder keramischer Faser in Wärmebehandlungsanlagen, insbesondere in Öfen unterschiedlichster Ausführung, montiert.
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Hochtemperaturfeste Halteelemente dieser Art sind allgemein bekannt. Die erfindungsgemäßen Halteelemente sind üblicherweise vollständig aus Keramik gefertigt und weisen den Ankerstiel auf, mit dem sie in der Aufnahme gehalten sind. Über hochtemperaturfesten Zement kann der Ankerstiel dann zum Beispiel in der Aufnahme fixiert werden.
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Der Tragkopf steht von der Oberfläche ab und hält das heiße Bauelement, das zum Beispiel das Rohr einer Hochtemperaturheizung sein kann. Letztlich kann die Erfindung aber in Verbindung mit allen Bauteilen verwendet werden, die eine hohe Temperatur ertragen können müssen. Unter hoher Temperatur im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind Temperaturen von mehr als 500 °C, insbesondere aber Temperaturen von 1000 °C bis 1500 °C, zu verstehen.
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Die bekannten hochtemperaturfesten Halteelemente weisen einen zylindrischen Ankerstiel auf, mit dem sie in eine Bohrung einzementiert werden. Sie haben den Nachteil, dass insbesondere bei Auftreten von Querbelastungen im Bereich des Tragkopfes in den Ankerstiel ein Biegemoment eingebracht wird, das zum Lösen des Halteelementes dergestalt führen kann, dass das Halteelement in Drehrichtung beweglich wird.
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Ferner ist es möglich, dass der zylindrische Ankerstiel in Längsrichtung des Ankerstiels aus der Bohrung herausgezogen wird. Insbesondere bei hochtemperaturfesten Halteelementen ist diese Gefahr gegeben, da die sonst üblichen Gleithilfen, die das Einleiten eines kritischen Momentes oder sonstiger kritischen Kräfte in das Halteelement aufgrund ihrer gleitenden Eigenschaften im niedrigen Bereich der Temperaturen verhindern können, bei hochtemperaturfesten Anwendungen oft nicht eingesetzt werden können. Somit liegt meist ein metallisches oder keramisches Bauteil auf dem keramischen Halteelement auf, so dass insbesondere bei Berücksichtigung der auftretenden Wärmeausdehnungen die Gefahr einer unzulässigen Belastung schneller auftreten kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein hochtemperaturfestes Halteelement zu schaffen, bei dem das verschleißoptimierte Halten der heißen Bauelemente bei einfachem Aufbau das Halteelementes und bei leichter Montage möglich ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest der Tragkopf aus Keramik gefertigt ist und der Ankerstiel Bereiche unterschiedlichen Durchmessers aufweist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Halteelementes wird nun im einfachsten Fall durch die Variation des Durchmessers des Ankerstiels verhindert, dass das einzementierte Halteelement aus der Aufnahme herausgezogen werden kann. Insbesondere dann, wenn sich eine im Vergleich zum vorderen und hinteren Ende des Ankerstiels im Durchmesser reduzierte Taille ergibt, ist das Ankerelement durch den Zement sicher in der Bohrung gehalten.
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Der erfindungsgemäße Vorteil wird durch weitere Merkmale weiter verbessert. So kann zum einen der Ankerstiel nicht rund ausgebildet sein, sondern einen unrunden Querschnitt aufweisen. Dies kann im einfachsten Fall ein ovaler Querschnitt sein, der bereits eine Drehung im Zementbett verhindern kann. Bevorzugt wird der Ankerstiel aber eine Querschnittsfläche aufweisen, die zum Beispiel von zwei Paaren einander gegenüberliegender, glatter Flächen gebildet ist, wobei die beiden Paare um 90° zueinander verdreht sind, so dass sich in jeweils vier Richtungen eine ebene Fläche ergibt. Zur Schaffung der Taille können zwei oder mehr dieser Flächen auch nach innen gebogen sein, so dass sie von der Seite gesehen konkav ausgebildet sind. Auch eine konvexe Biegung oder eine Biegung der Seitenflächen radial nach außen mit dann leicht rinnenförmiger Formgebung ist natürlich möglich.
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Der Tragkopf kann anwendungsspezifisch ausgebildet sein. Bei einer möglichen Ausgestaltung des Halteelementes kann der Tragkopf zum Beispiel T-förmig ausgebildet sein, wobei er mit einem den Ankerstiel verlängernden Teil und einem Endstück ausgebildet sein kann, das sich in zwei gegenüberliegende Richtungen von dem Mittelteil erstreckt. Aber auch alle anderen möglichen Ausgestaltungen eines Endstückes, zum Beispiel eine hakenartige Ausgestaltung, eine L-förmige Ausgestaltung oder auch eine kreuzartige Ausgestaltung sind möglich.
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Auch kann der Tragkopf einen Bereich aufweisen, der bei bestimmungsgemäßer Montage zwischen dem zu haltenden Bauteil und der Fläche, vor der das Bauteil gehalten ist, angeordnet ist, so dass der Tragkopf als Distanzhalter fungieren kann. Schließlich kann aufgrund der guten Formgebungs- und Fertigungsmöglichkeiten eines keramischen Bauteils auch ein ringförmiges oder ovales Endstück vorgesehen sein. Wesentlich ist lediglich die Tatsache, dass der Tragkopf in der Lage ist, seine mechanische Halteaufgabe zu erfüllen.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Halteelementes besteht darin, dass das Halteelement einen von der Mittellinie des Ankerstiels radial nach außen hervorspringenden Kragen aufweist. Dieser Kragen kann ohne weitere Hilfsmittel eine Einschubbegrenzung darstellen, so dass er sich beim Einschieben des Halteelementes in eine hohlzylindrische Aufnahme an deren vorderen Rand abzustützen vermag. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung eines Halteelementes weist einen Distanzhalter auf, der auf das freie Ende des Ankerstiels aufgeschoben ist und sich mit einem vorderen Rand an den Kragen abstützt. Dieser Distanzhalter ist bevorzugt ringförmig ausgebildet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, hochtemperaturfesten Halteelementes,
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2 das hochtemperaturfeste Halteelement aus 1 in einer Seitenansicht,
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3 das hochtemperaturfeste Halteelement aus den 1 und 2 in einer Seitenansicht aus einer anderen Perspektive,
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4 das hochtemperaturfeste Halteelement aus den 1, 2 und 3 in einer Schnittansicht entlang des Schnitts A-A aus 2,
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5 einen als Ring ausgebildeten Distanzhalter,
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6 eine weitere Ausgestaltung eines hochtemperaturfesten Halteelementes,
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7 den Kopf des in 6 dargestellten, hochtemperaturfesten Halteelementes mit Distanzhalter in einer Seitenansicht im Schnitt,
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8 eine dritte Ausgestaltung eines hochtemperaturfesten Halteelementes und
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9 das hochtemperaturfeste Halteelement aus 8 in einer Schnittansicht entlang des Schnitts B-B aus 8.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Halteelement dargestellt. Dieses Halteelement weist einen Ankerstiel 2 sowie einen Tragkopf 1 auf. Der Tragkopf 1 ist hier beispielhaft von zwei wesentlichen Komponenten gebildet, einmal einem den Ankerstiel 2 verlängernden Mittelstück sowie einem an diesem Mittelstück angeordneten Kopfteil, das sich in zwei gegenüberliegende Richtungen von diesem Mittelstück weg erstreckt, so dass sich ein T-förmiger Tragkopf 1 ergibt.
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Der Ankerstiel 2 ist unrund ausgebildet und weist vier Seitenflächen auf. Zwei dieser Seitenflächen sind plan ausgebildet, während zwei weitere Seitenflächen, die jeweils zwischen den planen Flächen vorgesehen sind, konkav ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich eine in einer Querrichtung des Ankerstiels 2 ausgebildete Taille 5 des Ankerstiels 2. Durch diese, im mittleren Bereich vorgesehene Querschnittsverringerung kann ein Herausziehen des Ankerstiels 2 aus der Aufnahme vermieden werden, solange der Zement, mit dem der Ankerstiel 2 in der Aufnahme gehalten ist, fest ist.
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Die eckige Ausbildung des Ankerstiels 2 wiederum trägt dafür Sorge, dass ein Verdrehen des Ankerstiels 2 innerhalb der Aufnahme selbst dann unmöglich ist, wenn sich die Flächen des Ankerstiels 2 von dem Zement durch Aufhebung des Haftverbundes lösen sollten.
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Im Übergangsbereich zwischen dem Ankerstiel 2 und dem Tragkopf 1 ist ein radial nach außen hervorspringender Kragen 4 vorgesehen. Dieser Kragen 4 kann eine Einschubbegrenzung für den Ankerstiel 2 darstellen, so dass dieser nur bis zu einer bestimmten Tiefe in die Aufnahme eingeschoben werden kann, was wiederum verhindert, dass das heiße Bauteil, das von dem erfindungsgemäßen Halteelement getragen wird, zu nah an der Wand oder der Decke des Gebäudes montiert wird.
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In den 2, 3 und 4 ist das in 1 dargestellte Halteelement aus anderen Perspektiven dargestellt. In 2 ist die Taille 5 des im Durchmesser in der Mitte reduzierten Ankerstiels 2 gut zu erkennen. 4, die den Schnitt A-A aus 2 darstellt, verdeutlicht die Formgebung des Ankerstiels 2. Dieser weist in Richtung der beiden seitlich hervorspringenden, ausgetragenen Bereiche des Tragkopfes 1 jeweils zwei glatte und plane Flächen auf, während die hierzu um 90° versetzten Flächen in der Mitte nach innen gezogen sind, so dass sich die Taille 5 ergibt.
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In 5 ist ein Distanzhalter 3 dargestellt, der in Verbindung mit der Ausgestaltung nach den 1 bis 4 Verwendung finden kann. Dieser Distanzhalter 3 ist hier ringförmig ausgebildet und weist eine Kragenstütze 6 auf, die sich gegen den Kragen 4 abstützt, wenn der Distanzhalter 3 vom freien Ende aus auf den Ankerstiel 2 aufgeschoben wird.
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Bevorzugt ist der Distanzhalter 3 so ausgebildet, dass der Kragen 4 vollständig im Inneren des ringförmigen Distanzhalters 3 aufgenommen werden kann und sich dort auf die Kragenstütze 6 abstützen kann. Das Spiel der jeweiligen Bauteile ist natürlich so bemessen, dass die erwarteten Wärmeausdehnungen kompensiert werden können.
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In den 6 und 7 einerseits sowie in den 8 und 9 andererseits sind weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Halteelementes dargestellt.
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Das in den 6 und 7 dargestellte Halteelement weist einen im wesentlichen L-förmigen Tragkopf 1 auf, wobei auch hier der Ankerstiel 2 mit der im Zusammenhang mit den 1 bis 4 bereits beschriebenen Taille 5 versehen ist. Auch dieser Ankerstiel 2 weist den außen hervorspringenden Kragen 4 auf, der auch hier ringförmig ausgebildet ist, wobei dies nicht unbedingt notwendig ist. Auch ein oder mehrere nach außen hervorspringende, zum Beispiel stabförmige Kragen oder nach außen gewölbte Erhebungen können die gleiche Funktion übernehmen. Letztlich kommt dies darauf an, wie der Kragen 4, sofern dieser verwendet wird, mit der Kragenstütze 6 zusammenwirkt.
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Der Tragkopf 1 ist auch bei dieser Ausgestaltung durch den Kragen 4 von dem hinteren Teil des Ankerstiels 2 getrennt. Letztlich ist allerdings die Position des Kragens 4 relativ zum Ankerstiel 2 nur insoweit wichtig, als dass diese Position das Maß bestimmt, um das der Tragkopf 1 mit seinem tragenden Bereich von der Fläche absteht, von der das von dem Halteelement zu tragende Bauteil beabstandet sein soll.
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Der Tragkopf 1 kann auch einen eingesenkten Auflagebereich aufweisen, der als Ablage für das zu tragende Bauteil dienen kann, so dass ein Halten auch in axialer Richtung des Ankerstiels 2 und dessen virtueller Verlängerung möglich ist. Diese Fixierung in axialer Richtung kann aber auch von dem Distanzhalter 3 oder einem separaten Bauteil vorgenommen werden.
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Das in den 8 und 9 dargestellte Halteelement wiederum weist einen Auflagehaken auf, der hier den Tragkopf 1 bildet. 9 zeigt den Schnitt B-B aus 8. Auch hier ist zu erkennen, dass der beispielhaft dargestellte Ankerstiel 2 mit zwei gegenüberliegenden, planen Flächen sowie zwei hierzu um 90° verdrehten, zur Bildung der Taille 5 konkav ausgebildeten Flächen ausgebildet ist.
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Bei der in 8 dargestellten Form des Tragkopfes 1 ist zu erkennen, dass der Tragkopf 1 einen wandseitigen Bereich aufweist, gegen den sich das zu tragende Bauteil ebenfalls abzustützen vermag. Da das erfindungsgemäße Halteelement üblicherweise aus Keramik gefertigt ist, bewirkt dies, dass eine keramische Anlagefläche vorgesehen ist, die einen unmittelbaren Kontakt des zu tragenden Bauteils mit der Oberfläche der Wand vermeiden kann. Auf diese Weise kann auf den Distanzhalter 3 verzichtet werden, wobei natürlich auch dieses Halteelement in Verbindung mit einem zusätzlichen Distanzhalter 3 verwendet werden kann.
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Bevorzugt sind der Ankerstiel 2 und der Tragkopf 1 aus Keramik gefertigt, wobei insbesondere beide Bauteile von einem gemeinsamen Keramikbauteil gebildet sein können. Auch der Kragen 4 wird bevorzugt bei der Herstellung dieses Keramikbauteiles ausgearbeitet. Der Distanzhalter 3 kann ebenfalls aus Keramik bestehen, gegebenenfalls kann hier auch ein metallisches Bauteil Verwendung finden. Letzteres kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Tragkopf 1 so ausgebildet ist, dass sich eine gewisse Entfernung zwischen dem zu haltenden Bauteil und dem Distanzhalter aufgrund der Formgebung des Tragkopfes 1 ergibt, so wie es beispielsweise in den 8 und 9 dargestellt ist.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Halteelementes sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Wesentliche Merkmale der Erfindung sind der unrunde Querschnitt des Ankerstiels 2 sowie die Tatsache, dass der Durchmesser des Ankerstiels 2 über die Länge nicht konstant ist, was insbesondere durch die Taille 5 bewirkt wird. Aber auch eine umgekehrte Formgebung, bei der der mittlere Bereich verdickt ist, oder das Vorsehen mehrerer Taillen 5 oder auch die Kombination von verdickten und taillierten Bereichen ist möglich.
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Schließlich kann auch der Querschnitt des Ankerstiels jede beliebige, unrunde Form aufweisen, wobei die unrunde Form im Wesentlichen bereits durch Taillierung gewährleistet ist. Eine zusätzliche Formgebung kann aber den Schutz gegen unbeabsichtigtes Verdrehen des Halteelementes innerhalb der Aufnahme verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragkopf
- 2
- Ankerstiel
- 3
- Distanzhalter
- 4
- Kragen
- 5
- Taille
- 6
- Kragenstütze
