DE2231658A1 - Innenwandauskleidung fuer oefen - Google Patents

Description

DIPL.-CHEM. DR. ELISABETH JUNG DIPL.-PHYS. DR. JÜRGEN SCH[RDEWAHM PATENTANWÄLTE

MÜNCHEN 40, C^ui.lüNSSTRASSE 30 TELfFON 3ICO 67 TELKC
TELE)

u.Z.: H 017 M+a

28. Juni 1972 (Dr.S/Sch/kli/we)

SAUDER IKDUSTRIiIiS, INC.

220 Weaver Street, Emporia, Kansas, V.St.A.

" Innenwandauskleidung für öfen "

Priorität: 28. Juni 1971, V.St.A., Nr. 157 433

Die Erfindung.bezieht sich auf eine Innenwandauskleidung von Öfen, in denen eine Temperatur von über 87O°C entwickelt wird, für die thermische Isolation der Ofenwand.

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Die Probleme, die nit dem Isolieren des Inneren eines Ofens mit hoher Temperatur oder, anders ausaedrückt, don Wänden und der Decke eines solchen Ofens zusammenhängen,sind wohlbekannt. Früher wurde das Innerere von öfen mit hoher Temneratur mit verschiedenen Steinarten ausaekleidot, die solch hohe Temperaturen aushalten können. Wenn die Steinauskleidung verschleißt, ist es jedoch eine mühsame und zeitraubende Aufgabe, die alten Steine durch eine neue Steinauskleiduna oder Steinschicht zu ersetzen. Auf der anderen Seite hat man ^ersuche zur Isolation des Ofeninneren unternommen, wo das Innere oder die heiße Seite der Isolation keramisches Fasermaterial aufweist oder aus keramischem Fasermaterial besteht. Keramisches Feisematerial wie das, auf das sich die Erfindung bezieht, ist im allgemeinen in Form einer keramischen Faserdecke lieferbar, die gewöhnlich auf eine dem herkömmlichen Papierherstellunqsverfahren ähnliche Weise hergestellt wird. Als solche sind die Fasern, die die Decke bilden, (wie es auch in Verbindung mit Panier der Fall ist) in Ebenen ausgerichtet, die im allgemeinen parallel zur Längsrichtung der Herstellung der Decke oder des Schichtstückes sind. Wenn, wie bisher vorgeschlagen, Längsstücke der keramischen Faf^erdecke gegen eine Ofenwand geleat v/erden, oder ein isolierendes Zwischenteil, das seinerseits an der Ofenwand befestigt ist, überlagern, dann liegen die Fasern in Ebenen, die im allgemeinen parallel zur Ofenwand sind. Es wird auch angenommen, daß die Mehrzahl dieser Fasern in einer Richtung liegt, die tendenziell mit der Herstellunasrichtuna der Decke selbst übereinstimmt, obgleich.eine beträchtliche Anzahl von Fasern immer noch mehr

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— *3 mm

oder minder zufällig in diesen Ebenen ""anneordnet ist. Das Faserdeckenmaterial hat jedoch dort, v;o die Fasern in Ebenen parallel zur Ofenwand anqeordnet sind, die Tendenz,Risse zu bilden, die vom Schrumpfen bei Hitze herrühren.

Bei gewissen Tsolationsarten ist bekannt, daß Hochtemneratur-Probleme manchmal Schmelzen, Oxydation und andere Abnutzungsarten des Isoliermaterial beinhalten. Im Zusammenhang mit keramischer Faser-Isolation sind die Probleme, die bei hoher Temperatur auftreten, im allgemeinen Reißen, Delamination (Abblättern der Obei: flächenschichten) und Entglasen, die vermutlich alle untereinander zusammenhängen. Bei den niedrigeren Temperaturen des in der Erfindung empfohlenen Bereichs, nämlich 871° C bis 1 538° C ( 1 600° F bis 2 8O0° F ), findet die Entalasuna relativ langsam statt, an der oberen Grenze des Bereichs hingegen recht schnell, bald darauf gefolot von Reißen und/oder Delamination.

Im nachhinein zeigt der Stand der Technik das Merkmal der Isolation mittels Umorientieren von Fasern, aber nur in Verbindung mit Niedrigtemperatur-lRolation. Bekannt ist: US -PS Nr. 2949593 und Mr. 3Ol2923) das Abschneiden von Streitern von Fasermaterial von einem Schichtstück oder einer Hatte aus demselben, das Nebeneinnnder-Anordnen der Streifen, um eine Stirn-Anordnung zu schaffen, das Zusammendrücken der Streifen, und noch im zusammengedrückten Zustand, das Aufbringen einer anhaftenden oder klebenden Trägerschicht bzw. eines Hinterleoblattes von Panier oder Stoff an nur eine Seite des entstehenden zusammenetedrückten

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Blocks. Wenn anschließend die Komnrossionskräfte aufgehoben werden, hat der entstehende Block das Bestreben, sich um das anhaftende Blatt bzw. die anhaftende Schicht zu krümmen und dadurch einen aeeigneten Tsolierkörner für ein Rohr oder dal. zu bilden. Die entstehende Isolation ist jedoch zwanasläufin eine Niedrigtemperatur-Isolation, v/eil das Rohr in direkten Kontakt mit den wärmenden, oder kühlenden Mittel steht, das es leitet. Die Isolation wird auf der äußeren Oberfläche des zu isolierenden Körpers oder Rohrer, verwendet. Der einzige Zweck beim Anordnen der Streifen in einer Stirn- oder Hochkant" Anordnung der Fasern besteht darin, das Zusammendrücken der Streifen zu ermöglichen, so daß man, nachdem eine Seitenfläche bzw. Kante mittels des Hinterlegs-trei^ens an ihren Platz befestigt worden ist, die relativ größere Ausdehnbarkeit entlang der nichtbefcstifTten Kante vorteilhaft ausnutzen kann.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Innenwandausklei dung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach herstell- und montierbar ist und trotzdem relativ hohen Temperaturen widersteht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer gattungsgemäßen Innenwandausklexdung eine an sich bekannte Isolierdecke mit von ihrer Anbringungsebene abstehenden Fasern aus thermisch isolierendem Material an der Innenwand des Ofens befestigt ist.

Die Erfindung schafft also eine keramische Fasermatte, die an der Innenwand oder inneren Oberfläche einer . Kammer mit hoher Temperatur oder eines Ofens angebracht ist. Die Matte kann ein Zwischenisolierglied, das sich zwischen Matte und Ofenwand befindet, überlagern. Die Fasern in der Matte liegen in Ebenen, die im allgemeinen senkrecht zur Wand sind. Die Matte bildet eine verbesserte Wandisolation, wo das Innere der Kammer oder des Ofens sich auf Betriebstemperaturen oberhalb von 871°C (1600°F) befindet.

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Die vorliegende Erfindunn beinhaltet den nebrauch einer keramischen Fasermatte, die unmittelbar an da?? Innere einer? Hochtemneratur-Ofens oder an ein isolierendes Zwischenteil, das seinerseits an einer der Ofenwände befestigt ist, angebracht v/erden kann. Die Bezeichnung " Wand " soll so verstanden v/erden, daß sie jede Seitenwand oder Decke, beweglich oder fest und den Rereich, der jede Zugangsöffnung und -jede andere Oberfläche im Inneren der Kammer mit hoher Temperatur, wo Isolation erforderlich oder erwünscht ist, umfasst. Die Bezeichnung " oFen " soll so verstanden werden, daß sie jede Kammer mit hoher Temperatur, jeden Heizraum oder Heizer, jeden Brennofen oder jede Lei tuner umfasst, vorausgesetzt, daß die Isolation immer innen und stets für hohe Temperatur beschaffen bzw. auf der Hochtemnoratur-Seite ist, nämlich geeignet für Betriebstemperaturen von über 871° C (1 6OO° F).

Die keramische Fasermatte wird vorzugsweise aus Streifen heraestellt, die quer von einem langem Stück keramischer Faserdeoke, die im Handel erhältlich ist, abaesehnitten v/erden. Die Streifen werden von der Faserdecke in Brtjiten abgeschnitten, die die gerade: Entfernung von der kalten zur heißen Seite der isolierenden Fasermatte darstellen. Die Streifen, die von der Decke geschnitten worden sind, werden hochkant aufgerichtet und der Länge nach nebeneinandergelegt. Dabei wird eine crenüaend große Anzahl von Streifen verwendet, um eine Matte von der erwünschten Breite zu schaffen. Natürlich bestimmt die Dicke der Faserdecke, von der die Streifen abgeschnitten werden, die Anzahl der Streifen, die zur Herstellung der Matte erforderlich sind. Die Streifen können mit Drähten, keramischem Zement oder Mörtel, der vorzugsweise im

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Bereich der kalten Seite der Matte verwendet wird, aneinander befestigt werden. Die Matte kann an der Ofenwand oder an einen Zwischenteil durch ein Bolzenschweiß-Verfahren oder mittels keramischem Zement, Mörtel oder dgl. angebracht werden.

Wie hier aufgeführt, hat die Erfindxma besondere Verwendung für die innere Isolation von Ofenwänden von Hoch temper atur-ö"f en. Für die Zwecke der Erfindung bedeutet " Hochtemperatur " Temperaturen über 87l° C (1 600° F) und vorzunriwGise Temperaturen im Bereich von 871° C bis 1 538° C (1 600° F bis 2 800° F). Die keramischen Faserstreifen, auf die hier Bezug genommen wird, werden von einer keramischen Faserdecke abaoschnitten, die von mehreren verschiedenen Herstellern im Handel erhältlich ist und beispielsweise aus Aluminium- und Ri]iciumoxiden hergestellt sein kann. Diese Decken werden unter dnn Warenzeichen oder den

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Handelsbezeichmmn /Kaowool" (Babcock und WiIcox), "Fibre-Frax" (CarborundumGo.) , "Lo-Con" (Carborundum Co} , und "Cero-Felt" (Johns Manville Corp.) hergestellt. Die meisten dieser keramischen Faserdecken haben eine angegebene maximale Betriebstemperatur von etwa 1 260° C (2 300° F). Die durch die Erfindung vorgesehene Rtirn- oder Kanten-Faser-Anordnung schafft nicht nur eine verbesserte Isolation bis zu den angegebenen, von den Herstellern vorgeschlagenen maximalen Betriebstemperaturen, sondern gestattet auch eine Betriebstätigkeit bis herauf zu 1 538° C (2 800° F), da Entglasung und ihre schädlichen Fo]aen weitgehend ausgeschlossen wurden.

Durch Anordnung der Fasern in eine Stirn- oder kantenweise Lage

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d.h., wo die Fasern in Ebenen ausgerichtet sind, die im c\llgemeinen senkrecht zur Ofenwand verlaufen, wird Entrrlasunn nicht unbedingt verhindert, aber ihre unerwünschten Nebeneffekte worden auf ein Mindestmaß reduziert oder eliminiert, da Entalasuna eher an den Enden der Fasern stattfindet als entlancx ihrer Länasflache. Auf diese Weise wird Reißen und Del amination mit Hilfe der Erfindung sogar bis zu einer Temperatur von 1 538° C (2 800 F) im wesentlichen vermieden. Das ist sogar noch oberhalb der emnfohlenen Maximaltemperatur-Angaben, die zu den Fnsordecken von den Herstellern gemacht wurden.

Die Erfindung schafft auch eine Isolation, die die Außenseite (kalte Seite) des Ofens innerhalb eines annehmbaren Temperaturbereiches hält. En ist bekannt, daß die ' ' Außentemperatur von einer Anzahl verschiedener Faktoren abhänat, zu denen Art, Dicke und Stärke der äußeren Ofenwand gehören und die Umgebunas-Temperatur-Verhältnisse außerhalb der Ofenwand, aber nicht ausschließlich von diesen allen. Der Gebrauch der Erfinduna schafft jedoch eine Außentemperatur, die zwisehen 93° C und 177 C (200° F und 350° F) liegen kann. Das wird als annehmbarer Bereich angesehen, da die Temperatur in ruhender Luft von 28,3 C (83 F) gemessen wurde.

Ein v/eiterer'Vorteil, der sich aus dem nebrauch der Faserdecke ( oder von Streifen davon) in der Stirn- oder Hochkant-Anordnuna der Fasern ergibt, besteht darin, daß die entstehende Matte eine gewisse Elastizität oder federnde Nachgiebigkeit in einer dichtung parallel zu der isolierten Fläche aufweist. Auf diese Weise

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^;"'^:;:; BADORfGlNAL

hat da, wo metcillische Befestiquncfselemente verwendet v/erden, um dio Matte oder das zusanmenqesetzte Stück im Inneren des Ofens oder Heizraumes durch "Einqraben" oder Einbetten des Befestiqunqselernftntes in das isolierende Teil anzubrinaen, diese natürliche federnde Machqiebiqkeit des Materials das. Be-

Enden der

streben, die/ßefestiqungselemente jederzeit vollständig bedeckt zu halten. Das ist selbst dann der Fall, wenn ein Werkzeuu in oder durch das Fasermaterial geführt wird, um es mit dem metallischen Befestigungselement zum Drehen oder Schweißen in Eingriff zu bringen. Nachdem das Werkzeug entfernt wurde, bewirkt die natürliche federnde Nachgiebigkeit des Fasermaterials, wie es gegenwärtig orientiert ist, daß das Material zurückspringt und das äußere Ende des metallischen Befestigunaselementes vollständig bedeckt. -

Die Erfindung wird im folgenden anhand scheinetischer Zeichnungen an mehr or en Ausfuhrunqsbeispj.ej.en näher erläutert. Es zeilen:

Figur 1 eine Teil- Drauf sieht auf eine Isolierrnatte, die aus Streifen einer keramischen Faserdecke hergestellt wurde;

Figur 2 eine Teil- Seitenansicht der keramischen Fasermatte gemäß· Fig. 1;

Figur 3 eine Stirnansicht der keramischen Fasermatto nach Fig. 1;

Figur 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführunasfprm einer keramischen Fasermatte aemäß der Erfindung;

Finur 5 eine Seitenansicht der keramischen Fasermatte gemäß Fig^j. 4, mit gewissen inneren Verbindung^ elementen , die in cjo-

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strichelten Linien qezeiqt sind, ferner die Verbindung des entstehenden Isolier stücksrnit einer ofenwand;

Figur 6 eine Stirnansicht der keramischen Fasermathe nach Fig. 5;

Figur 7 in einer Ansicht ähnlich Fig. 6 ein Verfahren zum Bolzenschweißen des entstehenden Isolierstücks an eine Ofenwand;

Figur 8 eine verqrößerte f raoirtentarische Oetailans i c.-ht - bestimmte Teile davon im Ouerschnitt -, des Bolzens, der Mutter und der damit verbundenen Struktur;

Fiqur 9 in einer Ansicht ähnlich dem unteren Teil von Fiq. 8, die wechselseiticie Laae der verschiedenen Teile nach drw Schweißvorqanq;

Fiqur IO einen HalterLng gemäß Fig. 8 in einen οΙλ'^λ
größeren Maßstab;

Figur 11 eine parkett art ioe Anordnung von Tsolierf,lüc!u.'H oder -matten auf eine Ofenwand;

Fiqur 12 in vergrößertem Maßstab Isolierntücke auf
einer Ofenwand, wobei die Zwischenräume zwischen benachbarten
Teilen mit gesonderten Tsolierelementen ausgefüllt sind; ....·■,

Figur 13 eine Ausführunfrsform eines Gesonderten ^f ' "' Isolierelementes, das zwischen benachbarten Isolierstücken eingefügt wird;-und

Flour 14 eine weitere Ausführunqsform eines aesondorten Esolierelementes, das zwischen benachbarten Isolierstücken

einnefüqt wird.

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Figur 1 zeigt einen Abschnitt der äußeren Oberfläche (heißen Seite) einerTsoIiermatte, der allaemein mit den Bezugszeichen versehen und aus einer Vielzahl von Streifen 22 zusammengesetzt ist, die quer von einer keramischen Faserdecke (nicht nezeint) abgeschnitten r,ind. Wie bereits angeaeben, werden diese keramischen Faserdecken in Breiten von einigen 30 cmAn Dicken, die sich im allgemeinen zwischen 1,59 mm (1Λ6 inch) und 76,2 mm (3 inches) bewegen , in fast jeder gewünschten Länge geliefert. Der Hersteller rollt die Decken normalerweise der L?mac nach auf, so daß sie bei der Lieferung die Form von Rollen haben, deren Durchmesser von der Länge des Materials auf der Rolle abhängen. Wenn die Streifen 22 von der Faserdecke abgeschnitten werden, werden sie in Richtung der Dicke, die senkrecht zur Breite und Länge ist, abgeschnitten, so daß der unterste Streifen 22 gemäß Ficiur 1 ein Ausmaß T hat, das der Dicke der Faserdecke entspricht, von der die Streifen 22 abgeschnitten worden sind.

Die Streifen 22 werden, nachdem sie von der Faserdecke abaeschnitten worden sind, hochkant unmittelbar nebeneinander gestellt, bis die erwünschte Mattenbreite erreicht ist (vie in Fig. 1 dargestellt). Es liegt auf der Hand, daß die Anzahl der benötigten Streifen von der Dicke T der Faserdecke abhängt, von der die Streifen abgeschnitten wurden. Wenn eine Faserdecke von einer Dicke, die 2 mal so groß ist wie T, geliefert werden könnte, wäre nur die Hälfte der in Fig. 1 gezeigten Streifen erforderlich. Mehr noch, wenn es möglich wäre, eine Faserdecke herzustellen, deren Dicke der Breite des entstehenden Stücks oder der entstehenden Matte entspricht, dann würde für jedes Isolieistück nur ein solcher

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Streifen benötigt.

Die Streifen 22 können mit jedem geeigneten Mittel zusainmenaehalten werden. Wie nan an besten in Fig. 1 bis 3 sieht, v/erden die Streifen mittels einer Vielzahl nichtrostender Stahldrähte zusammengehalten, die quer zu den Streifen etwa .im Abstand von 12,7 mm (1/2 inch) von und parallel zur kalten Seite 26 der Matte verlaufen. Die Enden der Drähte 24 sind rechtwinklig aebogen, wie zu sehen ist, damit sie ihre Lage beibehalten. Verschiedene Verfahren und Mittel können in Verbindung mit diesen Drähten 24 benutzt werden, um die Matte 20 an einer Plattet einem

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Block oder Blatt, das als Gectenlage bzw. Unterstützung wirkt.

(sh. Fig. 5 ung 6) zu befestigen. Zum Beispiel kann eine Anzahl von haarnadelartigen Vorrichtunaen bzw. Stiften 30 über die Drähte 24 an verschiedenen Stellen entlang ihrer Länge so angebracht werden, daß sie unterhalb der kalten Seite 26 der Matte 20 herausragen. Tatsächlich v/erden diese Stifte 30 in den als Unterstützung wirkenden Isolierblock 28 getrieben. Vorzugs-

sich weise handelt es sich bei den Stiften 30 um solche.die/von selbst festklammern, wenn sie geaen eine harte Oberfläche crepreRt werden, wie hier später deutlich we3:den wird.

Obgleich die Matte in Fig. 1 und 2 (und das entsprechende daraus bestehende Isolierstück) daraestellt ist, als habe sie eine Breite von etwa 30,5 cm (1 Fuß) und eine Länge von möalicherweise einigen 30 cm, ist die bevorzugte Form in Fig. 4 bis 7 zu sehen. Das entstehende Isolierstück, das in diesen Abbildungen zu sehen ist, hat eine nominale Flächengröße von

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30,5 cm χ 30,5 cm (12 inch χ 12 inch) und eine Temperaturauslegung von 1 260° C (2 300° F) . Die tatsächliche Flächenrrröße beträgt 31,1 cn χ 31,1 cn, (12 1/4 inch χ 12 1/4 inch) die zusätzlichen 6,4 mm garantieren Vollständigkeit .in der installierten Isolation, indem sie eine Abdeckung von¹netto 30,5 era χ 3o,5 cm (12 inch χ 12 inch) schaffen. Die mittleren Streifen 22· und die äußeren Streifen 34 (sie v/erden snäter beschrieben) werden in ihrer jeweiligen Größe von einer 25,4 mm (1 inch) dicken keramischen Faserdecke abaeschnitten. Bei dem Isolationsblock handelt er, sich um einen mineralischen IsolatJonsblock. In diesem Fall ist er auf ein Format von 5O,8 mm (2 inch) Dicke, 25,4 cm (10 inch) Breite und 30,5 cm (12 inch) Länge zugeschnitten. Da die äußeren Streifen 34 die Längs-Seitenkanten bzw. Seitonflächen ♦ dos Blocks 28 überlagern, sind sie - in der vertikalen Richtung gemäß Fi<r. 7 - 5O,8 mm (2 inch) langer als die mittleren Streifen 22'. Z,u erwähnen ist ferner, dciß ein Loch 36 in die Mitte dos Blocks 28 gebohrt wurde, um einen Bolzen aufzunehmen, der später beschrieben wird. Die Teile 34 und 22' werden nun nebeneinandergelegt, um die heiße Seite zu bilden, und mit nichtrostenden Stahldrähten 24 zusammengehalten, die an den F.nden um 90 Grad gebogen sind, um sie in der Stellung zu halten. Wie in Figur 4 und 5 zu sehen ist, sind zwei solcher Drähte 24 für das in dienen Abbildungen dargestellte Isolier stück vorgesehen., obgleich eine zusätzliche Anzahl von Drähten vorgesehen v/erden könnte, falls es verlangt wird.

Der nächste Schritt bei der Anbringung des Tsolierstückes besteht in der Anbringung des Bolzens, der nun beschrieben wird.

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Der Bolzen weist einen Schaft 38 auf, an dessen oberem Ende eine Mutter 40 verschraubt anaebracht ist. Eine Unterleqscheibe ^ä2 ist auf dem Schaft 38 unmittelbar unter der Mutter 40 vorgesehen. Nach der Anbrinqunq liegt die Unterlegscheibe an der oberen Oberfläche des Blocks 28 an. Das untere Ende des Schafts 38 ist mit einem Bolzenende 44 von vergleichsweise kleinerer Ouerschnittsflache versehen. Ebenfalls am unteren Ende des Schafts 38 angebracht sind ein Befestiqunqsrinq 46, der in der Nut 48 aufqonommon wird, und ein rinaf örmi rrer keramischer I.ichtboaorsKchutz ^r der an dem Befestigunasrinq 46 mit Zement oder auf irgendeine andere geeignete Weise befestigt wird. Der Zweck der vorherigen Elemente wird später noch qenauer beschrieben.

Auf jeden FnIl wird, nachdem der Bolzen (mit den dazuaeh^r Irren Elementen darauf anaebracht) auf die oben beschriebene Weine in das Loch 36 eigesetzt worden ist, die beschriebene Anordnung aus den Teilen 22', 34 und 24 über den Block 28 qeleat, wobei die unteren Teile der Seitenstreifen 34 die zwei Lännr.-Seitenkanten des Blocks 28 überlagern. Vier haarnadelartige Befestigunqselemente aus nichtrostendem Stahl (2 für jeden Draht 24), werden nun in die Fugen zwischen den Streifen 22' eingesetzt, um mit den Drähten 24 in Eingriff zu kommen. Die Befestiqunqselemente 3O v/erden hindurchqetrieben und qegen die rückwärtige Oberfläche des Blocks 28 verklammert. Dadurch, daß man unter dem Block 28 eine harte Oberfläche, vorzugsweise aus Stahl, vorsieht, wenn die Befestigungselemente 30 einnesetzt werden, werden die unteren Enden dieser Befestigunaselemente geqeneinander qepreßt, wie in Fiqur 5 zu sehen ist. Wenn das (nicht qezeigte) Werkzeug zum

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Eisetzen der Befestigungselemente 30 aus den Fuaen zurückgezocren wird, kehren die Streifen 22 auf Grund ihrer natürlichen federnden Nachgiebigkeit in ihre ursprünaliche Laae zurück, ohne einen Zwischenraum oder eine ttffnuna zu hinterlasisen. Das entstehende Isolierstück ist ,nunmehr komplett,vorbereitet, mittels eines Bolzenschweißverfahrens

an einer Ofenwand 32 angebracht zu werden. Verfahren und Vorrichtuna zum Bolzenschweißen

werden hier nur kurz beschrieben,

um eine Art der Befestigung des Isolierstückes 20' an einer Ofenwand darzustellen. Eine Bolzenschweißpistole 52 wird in die mittlere Fuge zwischen den mittleren Streifen 22* eingeführt, bis das untere Ende der Schweißpistole mit der Mutter des Bolzens in Eingriff kommt.

Dann wird die Schweißpistole in Betrieb gesetzt,und Strom fließt in den Schaft 38 und in das Ende 44."Das Ende 44 schmilzt bzw. brennt fort infolge seiner relativ kleinen Querschnittsflache, und löst dadurch einen Lichtbogen aus. Der Bolzenschaft 38 selbst bewegt sich zunächst nicht, da er von einem selbsteinrastenden Befestigungsring 46, der, wie bereits angegeben, in der Nut 48 befestigt ist, gehalten wird. Wie am besten aus Figur 10 ersichtlich, ist der Befestigungsring mit vielen radialen Fingern versehen, die in die Nut 48 hineinragen, um den Befestigüngsiring 46 in seiner Lage zu halten. Im weiteren Verlauf des Schweißvorganges schmilzt bzw. verbrennt die intensive Hitze

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des Lichtbogens die Finger 54 und ermöalicht es dadurch den Bolzenschaft 38, in das durch den Lichtbogen aebildete neschmolzene Metall einzutauchen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Schweißung beendet, und die Schweißpistole kann zurückaezoaen werden. Es soll jedoch erwähnt werden, daß der Befestigunasring 46 und die daran befindlichen Finger 54 sorgsam so bemessen sind, daß die Finger etwa innerhalb von 2/10 .Sek. verbrennen, schmelzen oder aufweichen, oder innerhalb jeder für anaenessen erachteten Zeitspanne^

Nun kann es wünschenswert sein, die Mutter 40 auf dein Schaft 38 festzuziehen. Das kann dadurch aernacht werden, daß nan ledicrlich die Schweißpistole um die senkrechte Achse des Schafts dreht. . Zu erwähnen ist noch, daß das untere Ende der Schwelßoistole (oder ihre Verlängerung, wenn nan so will) mit einer sechseckigen öffnung ausgestattet ist, die der Größe der Mutter 40 entspricht, und die tief genug ist, um das obere Ende des Schafts 38 aufzunehmen, nachdem die Mutter darauf festgezogen wurde. Auf diese Weise erfüllt die Schweißpistole eine zweite Funktion als Schraubenschlüssel für die Mutter. Wenn die Schweißpistole zurückgezogen worden ist, kehren die keramischen Faserstreifen auf Hrund ihrer federnden Nachaiebicrkeit in ihre ursprünqliche Lage zurück und verdecken dadurch die Bolzen und schützen sie vor der starken Hitze im Ofen.

Bei Figur 4 und 5 ist noch zu bemerken, daß die Endstreifen 34 des Isolierstücks 20* vorzugsweise mit einer Vielzahl von 25,4 mm

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(1 inch) tiefen Einschnitten 56 versehen sind, die untereinander einen Abstand von etwa 25,4 mm haben, um mögliche Schrumnfspannungen nur auf den Streifen 34 freizusetzen.

Wie in Figur 11 gezeigt wird, ist es wünschenswert, die Blöcke 2O' der Figuren 4 bis 6 so anzuordnen, daß die Streifen der benachbarten Stücke rechtwinklig zueinander sind und dadurch ein gitterartig gekreuztes Aussehen haben, einem Parkettboden ähnlich. Wie hier bereits erwähnt, sind die Fasern im wesentlichen in Ebenen angeordnet, die rechtwinklig 2ur Ofenwand sind. Das zielt darauf ab, daß das Auftreten von Ri ssen ,die durch Hitzeschrumpfung der keramischen Fasernentstehen, verhindert oder auf ein Mindestmaß reduziert wird. Die in Figur 11 gezeiate Anordnung zielt darauf ab, daß die Längs-Schrumpfung der Streifen selbst"auf

Die ein Mindestmaß reduziert oder ausgeglichen wird/ Vorrichtung

zum Isolieren einer Ofenwand muß bei Wänden anwendbar sein, die von der Größe her nicht für die Benutzung von nominalen 30,5 cm χ 30,5 cm (12 inch χ 12 inch) Isolier-

die stücken passend sind. Es ist ebenfalls bekannt, daß/Vorrichtung

zum Isolieren eines Ofens bei Öfen mit unregelmäßig geformten Brennerblöcken und Fuchsöffnungen anwendbar sein soll. Wie in Figur 12 zu sehen, ist es möglich, an der Oberfläche 32' eines Ofens, der nicht ohne weiteres für die enge Ende-an~Ende, Seite^an-Seite-Anordnung von Fig. 11 eingerichtet ist, viele Isolierstücke 20' anzuordnen und zu befestigen. Im Fäll von Fig. 12 sind zwischen benachbarten Isolierstücken

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Zwischenräume/in Längs- oder Querrichtung oder in beiden Richtungen vorgesehen, je nach den dimensionalen Begrenzungen des Ofens,

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Die entstehenden Zwischenräume 58 können nun mit besonders ne-

als Zvusgleichselemente dienenden
falteten r/ker ami sehen Faserdecken, wie sie in Fin. 13, 14, 15 zu sehen sind, gefüllt werden. Die drei Fülluriqen, die in den drei letztgenannten Fiauren gezeigt werden, sind im wesentlichen so wie die Streifen 22 hergestellt worden, d.h. sie sind von einer 25,4 mm (1 inch) dicken und eine Dichte von 64 ka/m (4 pound/foot ) keramischen Faserdecke abaeschnitten und zusammengefaltet worden.

CiemäR Fiaur 15 könnte es ein einziges Schichtstnck 60 sein, das einmal so gefaltet ist, daß seine oberen Kanten 62 dieselbe Art von Stirn- oder Kanten-Faseranordnuna schaffen, wie die, auf die hier Bezug genommen ist. Ist der entstehende Zwtschenraum mehr als 50,8 mm (2 inch) breit, so ist es möalich, zu der in Fig. gezeigten Form überzugehen, die aus zwei Streifen 64 und 66 besteht, die auf oben beschriebene Weise abgeschnitten sind. Der Mittelstreifen 66 ist relativ kurz in vertikaler Richtung, und der äußere Streifen 64 ist so breit, daß er, wie auf der Abbildung zu sehen ist, um den Mittelstreifen 66 gefaltet werden kann. Die oberen Oberflächen der Streifen 64 und 66 schaffen beide die Stirn- oder Kanten-Faseranordnung, die oben erwähnt wurde.

Ist der entstehende Zwischenraum zwischen benachbarten Isolierstücken 20 und einer Leitung usw. größer als 76,2 mm (3 inches), so könnte es empfehlenswert sein, die in Figur 14 gezeigte Anordnung zu benutzen, die einen zusätzlichen Mittelstreifen aufweist. Dieser Streifen 68 liegt neben dem Streifen 66, und

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ein äußerer Streifen 70, der etwas breiter ist als der Streifen wird über die Mittelstreifen 66. 68 qefaltet, um die daraestellte Anordnung zu schaffen.

Die verschiedenen in Figur 13, 14 und 15 nezeioten Ausführunnsformen können mittels keramischem Zement durch nichtrostenden ftahldraht oder allein durch Reibung zwischen den Fasern in ihrer Lage gehalten werden.

Obwohl das Verfahren ium Zusammensetzen der Matte, wie in bezug auf Figur 1 bis 3 beschrieben, an Beispielen von Drähten 24, Befestigungselementen usw. erläutert wurde, ist es selbstverständlich, daß auch andere Verfahren anaewandt v/erden können, um die Streifen zusammenzuhalten und an dem als Unterstützung wirkenden Isolierblock zu befestigen. Beispielsweise können die keramischen Faserstreifen mit geeignetem keramischen Zement oder

Mörtel aneinander befestiat werden. Diese Stoffe werden vorzugskalte der

weise in dem an die Seite/Fasermatte angrenzenden Bereich verwendet. Auch können die Matten direkt an der Ofenwand angebracht werden, obgleich es in der Abbildung so dargestellt ist, daß sie vor der Anbringung an der Ofenwand zunächst mit einem ais Unterstützung wirkenden Isolierblock verbunden sind.

Bezüglich der Art der Befestigung zeiat die voranqeqangene Be-

der Schreibung, daß die Matte nach Fig. 1 oder'zusammengesetzte Block bzw. das Stück nach Fig. 4 mit Mörtel, keramischem Zement oder mit verschiedenen metallischen Befestigungselementen an eine Ofenwand befestigt werden können. Da keramischer Zement oder

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Mörtel im allgemeinen an der kalten Seite des Isolierstücks anaebracht werden_f dürfte es, was Zement und Mörtel betrifft, keine Probleme mit hoher Temperatur qeben. Im Hinblick auf metallische Befestigungselemente ist jedoch allnemein bekannt, daß Stifte aus Metallegierungen, Bolzen, Scheiben und Schrauben, die als Befestigungselemente verwendet werden könnten, eine maximale Temperaturorenze in Bereich von 1 O93° C bis 1 149° C (2 000° F bis 2 100° F) haben. Dadurch, daß man die Befestigungselemente an einer Stelle des IsolierStücks, die zu dessen heißer Seite einen Abstand h*.t, eingräbt oder einbettet, wie es in der Erfindung beschrieben wurde, ist es möglich, Stifte aus Metalllegierungen, Bolzen usw. zu verwenden, ohne diese metallischen

zugleich
Befestigungselenente/derart hohen Temperaturen auszusetzen, daß

ihre Wirksamkeit dadurch beeinträchtiat würde.

Obgleich es angezeigt ist, daß die Matte nach Fla. 1 mit keramischem Zement oder Mörtel direkt an einer Ofenwand angebracht wird, ist es möglich, die kalte Seite der Matte vorzubereiten, damit das hier dargelegte Befestigungsverfahren durch Bolzenschweißen angewandt werden kann. Wenn man z.B. eine Schicht von Zement oder Mörtel in der Matte entlang ihrer kalten Seite einbettet und hart v/erden läßt, liegt es auf der Hand, daß die Schweißtechnik und die Befestinungselemente, die in Verbinduna mit Fig. 7 bis iO beschrieben wurden, benutzt werden können, obwohl offensichtlich ein kürzerer Schaft 38 erforderlich ist. Die Anbringung einer solchen Zement- oder Mörtelschicht an der kalten Seite der Matte könnte auch verbunden sein mit der Benutzung von Hochtemperatur-Stoff oder nichtrostendem Stahlgeflocht,

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das an der kalten Seite der Matte an der Mörte!schicht annebracht oder in sie einaehettet wird, um ihr Bofestiaunasvermöqen zu verbessern.

In Bezug auf Ficiur 4 bis 7 ist zu sagen, daß ein aeeignetes Tsolierstück 20' ,

das für eine Betriebstemperatur von 982° C (1 8OO° F) ausgelegt ist, so aussieht:

Der als Unterstützung dienende Block oder mineralische Block ist etwa 50,8 mm (2 inches) dick, und die Steilen 22' sind etwa 25,4 mm (1 inch) breit. Das ergibt für den Block bzw. das Stück eine Gesamtdicke von etwa 76,2 mm (3 inches), von dessen kalter bis zur heißen Seite cremessen. Auscieleat für Betriebsteunperaburen von 1 427 C (2 6OO F) ist ein Isolierblock bzw. -stück 2O¹, bei dem der mineralische Block 28 ebenfalls 5O,8 mm dick ist, bei dem "jedoch die Streifen 22' 1OI,6 mm dick sind. Das ergibt eine Gesamtdicke von 152,4 mm, (6 inches), von der kalten bis zur heißen Seite. Wenn inan Streifen 22 verwendet, die in der Breite zwischen 25,4 mm (1 inch) und 127 mm (5 inches) und mehr variieren, je nach den Krfordernlssen des bestimmten Ofens, ist zu sollen, daß Isol i er stücke und/oder Matten benutzt worden können, die den empfohlenen Bereich von 871 C ( 160O F) bis ] 538° C (2 800° F) umfassen.

Obgleich der Block 28 als ein mineralischer Block beschrieben ist, dessen Zusammensetzung und Eiaenschnften in der Technik out bekannt sind, ist es auch möctlich, Asbestblöcke oder Calcium Silikat-Blöcke zu benutzen, da diese relativ stabil sind, beson-

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ders im Vergleich nit Fasermatton oder -streifen, und somit , relativ stabiles Unterstützunasmaterial für die Matte bilden. Die Streifen 22 oder 22* der keramischen Fasermatto 20 bzw. 20' v/erden vorzuasweise von einer keramischen Faserdecke mit einer Dichte von 64 ka/m (4 pounds/ft ) abgeschnitten. Natürlich stellen die Fabrikanten keramische Faserdecken her, die im

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allgemeinen in Dichten zwischen 4 8 k<Vm ^un(5 224 krr/m (3nounds/ff bis 14 pounds/ft ) lieferbar sind. Tn den einzelnen Beispielen, auf die hier Bezuq aenommen wird, hat das keramische Faser-

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material eine Dichte von 64 kq/m ' (4 pounds/ft ). Es sollte jedoch berücksichtigt werden, daß es Teile des Ofens aeben kann, an denen die Auskleidung Hnsströmen ausgesetzt ist, die zu Erosionsproblemen führen können, und ferner, daß der Ofen verschiedene Zuqanqsöffnunaen haben kann, die auf den öffnungen bzw. um sie herum eine Auskleidung höherer mechanischer Festigkeit oder Dichte erfordern. Tn beiden Fällen kann es wünschenswert sein, Fasermaterial zu. vorwenden, das innerhalb des obengenannten verfügbaren Bereichs eine höhere Dichte besitzt. Natürlich ist es wünschenswert, eine Ofenwand so zu isolieren, daß an der Außenseite (kalten Seite) des Ofens eine viinimale Temperatur herrscht. Fs ist -jodoch erwiesen, daß die.so minimale Temperatur von einer Anzahl verschiedener Faktoren abhnnab, zu denen u.a. Art, Dicke und Starke der äußeren Ofenwand gehören, sowie außerhalb der Ofenwand herrschende Luftströme. Die Benutzung der Frfinduna schafft eine Temperatur der Außenseite, die zwischen 93° C und 177° C (200° F und 350° F) liegt. Das wird als akzeptabler Bereich angesehen.

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Die bevorzugte Ausführungfiforin der Erfindung beschreibt, wie oben dargelegt, Isolierfasern für hohe Temnerstur, die die Matte bilden, als "keramische" Fasern. Jedoch ist die Erfinduncr nicht an eine präzise Definition von "keramisch" gebunden, jede Isolierfaser für hohe Tenneratüren, die ähnliche Eigenschaften besitzt wie die hier aufgeführten keramischen Fasern, und die Betriebstemperaturen von mehr als 871° C (1 6OO° F) standhält, kann in Verbindung mit der Erfinduna benutzt und als ihrem Anwendungsbereich zugehörig anaesehen v/erden.

Obschon die Erfindung besonders mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, versteht es sich, daß außer den hier gezeigten oder vorgeschlagenen andere und weitere Abwandlungen im Sinne und Bereich der Erfindung vorgenommen werden können.

- Ansprüche -

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Claims (1)

1. 223165

   Ansprüche

   1, Innenwandauskleidung von öfen, in denen eins Temperatur von über 87O°C entwickelt wird, für die thermische Isolation der Ofenwand, dadurch gekennzeichnet _r daß eine an sieh bekannte Isolierdecke (2O;2Q')init von ihrer Anbringungßebene abstehenden Pasern aus thermisch isolierendem Material an der Innenwand (32;32^!) des Ofens befestigt ist.

   2, Innenwandauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Pasern in normal zur Anbringungsebene der IsolJerdegke (2Q;2O·) verlaufenden Ebenen angeordnet sind.

   3, Innenwandauskleidung nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß dje isolierdecke aus mehreren Deckenstüqken (20;2Q¹) vorbestimmter Großen zusammengesetzt ist, die gnge*- benenfalls durch Zwischenschaltung von Ausgleichselementen (§0 j 64 «,66; 66 ,68,70} aneinander angeschlossen sind _f die eben** falls von der Innenwand (32;32') des Ofens abstehende Fapern aufweist.

   4. Innenwondauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in an sich bekannter se als parallel hochkant nebeneinandergelegte Faserstreifen. 22';34) angeordnet sind.

   5, Innenwandauskleidung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gß~ kennzeichnet, daß das Ausgleiehselement (6Ojt64166?66,68^,70) einen

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   U-förmig gefalteten Faserstreifen (60;64;70) aufweist, bei dem die Basis des U der Innenwand (32;32') des Ofens zugewandt ist."

   6. Innenwandauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln des U mindestens ein weiterer Faserstreifen (66) angeordnet ist.

   7. Innenwandauskleidung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Streifen (22;22') der Deckenstücke |2O;2O') durch mindestens ein metallisches Verbindungselement miteinander verbunden sind.

   8. Innenwandauskleidung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige metallische Verbindungselement (24) parallel zur Innenwand (32;32') des Ofens, vorzugsweise näher an der Innenwand des Ofens als am Ofenraum, durch die hochkant stehenden Faserstreifen (22;22') hindurchgezogen und an den Rändern des Deckenstücks (2O;2O') abgebogen ist.

   9. Innenwandauskleidung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch haarnadelförmig das jeweilige metallische Verbindungselement (24) umgreifende metallische Befestigungselemente (30) für die Anbringung des Deckenstücks (20;20¹).

   10. Innenwcindauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Isolierdecke in an _:jsich bekannter Weise von einem Befestigungsglied (28) getragen

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   11. Innenwandauskleidung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied als Zwischenisolationsteil (28) ausgebildet ist.

   12. Innenwandauskleidung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zv/ischenisolationsteil von einem Isolierblock (28) gebildet ist.

   13. Inn&nwandauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anbringung der Fasern keramik scher Zement vorgesehen ist.

   14. Innenwandauskleidung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierblock (28) mindestens an zwei Seiten von hochkant stehenden Faserstreifen (34) elastisch eingefaßt ist.

   15. Innenwandauskleidung nach Anspruch 9 und Anspruch 13 oder

   Be festigunnse lernen te

   14, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen / (3o) heftklammernartig an der Rückseite des Isolierblocks (28) umgelegt sind.

   16. Innenwandauskleidung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Isolierblock (28) durch

   eine metallische Befestigungsmittel, vorzugsweise/Bolzenverbindung

   (38) an der Innenwand (32;32') des Ofens befestigt ist.

   17. Innenwandauskleidung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich-

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   ίξ . 223T6S8

   net_f daß im Jsalierbloek (28) eine zentrale Öffnung (36) vorgesehen ist# in die ein Balten (38) einsetzbar ist, &er an den} der Innenwand (32; 32') das Qf ens abgewandten JSnMe eine unterleg scheibe (42) sowie eine aufgeschraubte Mutter (40) und in\ Be-= reich des anderen Endes eine Nut (48) aufweist» in di§ radiiile Finger (54) eines Ilalterings (46) eingreifen, daß das 3er Innen wand zugewandte Ende (44) des polzens verininderten Que aufweist und daß der Bqlgen d\i?Ph einerj inneren an die Innenwand des Ofens anschweißbar igt,

   18, InnenwandausHleidung naeh einem der Msprüqhg \% big 5 5, dadurch gokennzeichnet_? daß der jeweilige IsolierfelQGk (2|) }nit keramisphein Zement an der Innenwand (32}32') des Gfen§ bßfeptig ist,

   19, Innenwandauskleidung |iaph einem der Ansprüche 1 bis 18_f dadurch gekennzeichnet _f daß das thermisch isolierende Material keramische Fasern aufweist«

   2Qu Innenwaridauskleidung nach pinem der Ansprüche, 12. hiß 19 ι

   dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierblpglc au§ Hateri4I besteht.

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