DE2231658C3 - Aus Platten bestehende Innenwandauskleidung für Industrieöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus Platten bestehende Innenwandauskleidung für Industrieöfen mit Fasermatten aus einem wärmeisolierenden hochtemperaturfesten Material, insbesondere in Form von Keramikfasermatten, die an der Ofenwand befestigbar sind.

Es ist bereits eine Auskleidung von öfen mit Keramikfasern in Form von Matten bekannt, wobei die Matten mit Bolzen an der Ofenwand befestigt werden (»Technik und Forschung«, 1970, Nr. 6, S. 14).

Diese bekannte Innenwandauskleidung hai den Nachteil, daß bei Ofeninnentemperaturen vor. über 800°C die Faserbahnen zur Rißbildung in Bahnlängsrichtung, zum Abblättern von Bahnschichten und zu

r-J „r, noiwn Außerdem wird dadurch, d.ift

einer ϋΐιΐ5<""·.& ··»·ο— .

das eine Ende eines Befestigungsbolzens Kontakt mn dem Ofeninnenraum hat, eine direkte Wärmebrücke zur Ofenwand geschaffen, wodurch ein annähernd e'eichmäßiges Ternperatiirprofi! über der Innenwandauskleidungsfläche und in Isolationsrichtung nicht erreicht werden kann.

Zum Stand der Technik gehört auch eine f-asermatte, die als Isolierung bei niedrigen Temperaturen vorgesehen ist. Dabei wird eine Faserbahn, bei der sich der größere Anteil der Fasern in Bahnlängsrichtung erstreckt, senkrecht zur Breite und zur Länge in streifen förmige Stücke geschnitten, die so aneinandergesetzi. komprimiert und miteinander verbunden werden, daß sie sich bei der Druckfreigabe als Jsolaiion um ein Rohr herum krümmen, wobei sich die Fasern dann im wesentlichen senkrecht zur Rohroberfläche erstrecken. AL gleichartige Isolierung kann auch ein elastisches bahnförmiges Material verwendet werden, von dem senkrecht Isolationsfasern abstehen, wobei die Bahn mit den Fasern um das Rohr so herumgelegt wird, daß sicli das elastische Bahnmaterial auf der Außenseite und die Faserenden auf der Rohraußenfläche befinden (US-PS 30 12 923).

Diese bekannte Isolation von Rohraußenwandungen mit relativ niedrigen Temperaturen ist deshalb günstig. weil am kleinen Durchmesser um das Rohr eine bestimmte Faserdichte für die Isolation und somit ein festgelegter Wärmeübergang gegeben ist. der auch bei einer Abnahme dieser Dichte radial nach außen in der isolation nicht beeinträchtigt wird. Der Zweck der streifenförmigen Anordnung mit radial orientierter Faserrichtung besteht einzig und allein darin, ein günstiges Komprimieren der Streifen für den Kontaktbereich mit dem Rohr zu ermöglichen. Probleme, wie die Rißbildung in Bahniängsrichtung, ein Abblättern von Bahnschichten oder eine Entglasung, treten bei dieser bekannten Anordnung nicht auf.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die aus Platten bestehende lnnenwandauskleidung für Industrieöfen der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß rie bei einfacher Anbringung eine hervorragende Isolierwirkung bei Vermeidung einer Rißbildung, des Trennens in Schichten und einer Entglasung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei der aus Platten bestehenden Innenwandauskleidung für Industrieöfen der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß jede Platte einen starren Block aus feuerfestem Material aufweist, der mit seiner einen Flachseite an der Ofenwand befestigbar ist und auf seiner anderen Flachseite mit der elastischen Fasermatte verbunden ist, die aus von einer Faserbahn quer zur Bahnrichtung abgeschnittenen, übereinandergelegten und miteinander verbundenen Bahnstreifen zusammengesetzt ist, deren Fasern in senkrecht zur Ofenwand verlaufenden Ebenen liegen.

Die bekannten Faserbahnen, die gewöhnlich aus Aluminium- und Siliciumoxyden hergestellt sind, erhalten ihre Isolierwirkung bis zu etwa 1250⁰C. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bahnstreifen zu Faserplatten wird einerseits die Isolationswirkung derart verbessert, daß sich Betriebstemperaturen von bis zu 1550⁰C erreichen lassen, ohne daß eine übermäßige Entglasung auftritt, die zu nachteiligen Effekten führen würde. Außerdem wird ein Reißen und ein Auftrennen

• Schichten der Isolation bei den hohen Betriebstemoeraturen vermieden. Bei diesen hohen Betriebstemperaturen liegen durch die gute Isolierwirkung die Tem-

raturen _an <jer Außenseite des Ofers innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen.

Die Bahnstreifen sind vorteilhafterweise an den gegenüberliegenden Enden länger als die dazwischenliegenden Bahnstreifen und umschließen den Bl >ck aus feuerfestem Material auf zwei Seiten elastisch. Durch Versetzen der einzelnen Platten zueinander läßt sich dadurch eine elastische hervorragende Isolierung errei-

Die Bahnstreifen sind zweckmäßigerweise durch wenigstens ein metallisches Verbindungselement miteinander verbunden, das parallel zur Ofenwand in deren Nähe durch die Bahnstreifen gezogen ist. Das metallische Verbindungselement liegt somit in den kühleren Bereichen der Isolation.

Dabei ist es günstig, wenn das metallische Verbindungselement von metallischen Befestigungselementen umgriffen wird, die an dem Block aus feuerfestem Material festlegbar sind.

Der Block aus feuerfestem Material hat vorteilhafterweise in seiner Mitte eine Buh rung, in welche ein Bolzen für die Verbindung der Platte mit der Ofenwand einsetzbar ist, wobei der Bolzen von der Fasermatte abgedeckt ist. Der Bolzen bildet somit keine direkte Wärmebrücke zwischen dem Ofeninnenraum und der Ofenwand, da er durch die Fasermatte abgedeckt ist. Da die in der beschriebenen Weise gefertigte Fasermatte relativ elastisch ist, ist ein Befestigen der Bolzen durch die Fasermatte hindurch von innen möglich, wobei sich nach dem Entfernen des Befestigungsgerätes wieder eine homogene Verteilung des Fasermaterials infolge der Elastizität einstellt. Dadurch, u;iß die BoI-zenköpfe auf der Ofeninnenseite bereits isoliert sind, brauchen keine hochwarmfesten Materialien verwendet zu werden.

Die Bahnstreifen können auch durch keramischen Zement an dem Block aus feuerfestem Material befestigt werden. Durch diesen Zement kann auch der Block an der Ofenwand befestigt werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Herbeiführung einer guten Abdichtung zwischen den einzelnen Platten zur Bildung der Innenwandauskleidung besieht darin, daß Ausgleichselemente aus Fasermaterial dazwischen vorgesehen werden, deren Fasern U-förmig gefaltet sind, wobei die Basis der U-Form an der Ofenwand anliegt.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fi g. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil einer ersten Ausführungsform einer Platte für eine Innenwandauskleidung;

F i g. 2 zeigt einen Teil einer Platte von F i g. 1 in einer Seitenansicht, wobei der Block aus feuerfestem Material weggelassen ist;

F i g. 3 zeigt die Platte von F i g. 2 in einer Stirnansicht;

F i g. 4 zeigt in einer Draufsicht eine zweite Ausführungsform einer Platte für die Innenwandauskleidung;

F i g. 5 zeigt die Platte von F i g. 4 in einer Seitenansicht;

F i g. 6 zeigt die Platte von F i g. 5 in einer Stirnansicht;

F i g. 7 zeigt in einer Ansicht wie F i g. 6 die Befesti- ⁶S gung des Blocks an der Ofenwand;

F i g. 8 zeigt in einer Einzelheit im Schnitt den Befestis?unesbolzen vor dem Verschweißen mit der Ofenwand;

F i g. 9 zeigt in einer Einzelheit im Schnitt den Befestigungsbolzen nach dem Verschweißen mit der Ofenwand;

Fig. !O zeigt der. Haltering vor. Fig.« in einer Draufsicht;

F i g. 11 zeigt schematisch die Anordnung der einzelnen Platten zur Bildung einer !nnenwandausk'eidung;

F i g. 12 zeigt vergrößert die Platten der Innenwandauskleidung mit Ausgleichselementen;

l· i g- 13 zeigt perspektivisch eine erste Ausführungsform eines Ausgleichselements;

Fig. 14 zeigt perspektivisch eine zweite A.usführungsform eines Ausgleichselements;

Fig. 15 zeigt perspektivisch ein Ausgleichselement von F i g. 12.

In den F i g. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform einer Platte für eine Innenwandauskleidung gezeigt. Die Platte besteht aus einer Fasermatte 20, die aus einer Vielzahl von Bahnstreifen 22 aus keramischen Fasermaterial besteht, die durch Verbindungiclemente 24, die sich im Bereich der nicht gezeigten Ofenwand parallel dazu durch die Bahnstreifen 22 erstrecken, zusammengehalten sind, leder Bahnstreifen 22 ist in entsprechender Länge von einer Faserbahn quer /ur Bahnrichtung abgeschnitten, wobei bei der Faserbahn die Haupiorienüerung der Fasern in Längsrichtung der Faserbahn verläuft. Die Faserbahn und somit jeder Bahnstreifen 22 hat eine Stärke T, wobei die aufsuinmierten Stärkein Tder aneinandergesetzten Bahnstreifen 22 die Breite einer Platte bestimmen, während ihre Länge durch die Breite der Faserbahn gegeben ist. Die Tiefe einer jeden Platte und somit die Stärke der Isolierschicht ist durch die Längenerstreckung festgelegt, in der die einzelnen Bahnstreifen 22 von der Faserbahn abgeschnitten werden. Wie aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen ist, sind die einzelnen Faserplatten mit ihren Verbindungselementcn 24 durch Befestigungselemente 30, die die Verbindungselemente 24 umgreifen und wie diese aus Draht bestehen können, an einem bei dieser Ausführungsform nicht gezeigten Block 28 aus feuerfestem Material bcfesligbar, der seinerseits mit der Ofenwand verbindbar ist. Der Block kann die Form einer Platte bzw. dünnen Platte haben.

Der Block und die Verbindung sind im einzelnen bei der Ausführungsform der Fig.4 bis 6 gezeigt. Die Bahnstreifen 22' sind wie vorstehend beschrieben angeordnet und durch Verbindungselemente 24 gegeneinander verspannt. Die Bahnstreifen 22' sind auf einem Block 28 aus feuerfestem Material so aufgesetzt, daß sich die Hauptorientierung der Fasern senkrecht zu der Oberfläche des Blockes 28 und somit zu der Ofenwand 32 erstreckt, mit der der Block 24 verbunden wird. Während bei der Ausführungsform der F i g. 1 bis 3 der nicht gezeigte Block nur auf seiner Oberfläche mit Bahnstreifen 22 abgedeckt und über die Verbindungsund Befestigungselemente 24 bzw. 32 verbunden ist, hat, wie aus F i g. 6 zu ersehen ist. der Block 28 an seinen beiden Stirnseiten Bahnstreifen 34, die die Stirnseiten abdecken und sich somit bis zur Ofenwand 32 erstrecken. Die Befestigungselemente 30 sind mit dem Block 28 verbunden. Die Befestigungselemente 30 können Stifte sein, die in den Block 28 getrieben werden. Die Verbindungselemente 24 können Drähte sein, die auf der Außenseite abgebogen sind.

jeder Block 28 hat eine Bohrung 36, durch die ein Bolzen 38 einführbar ist. Der Bolzen 38 hat auf der Seite der Bahnstreifen 22' ein Außengewinde, auf das

eine Mutter 40 aufschraubbar ist, die mittels einer Beilagscheibe 42 am Block 28 festlegbar ist. Der Bolzen 38 hat auf dem dem Außengewindeteil gegenüberliegenden Ende 44 einen Ansatz und im Abstand davon in Richtung des Außengewindeabschnittes ei.ie Nut 48, in der ein Haltering 46 sitzt. Um das Bolzenendc 44 ist zwischen der Ofenwand 32 und des Befestigungsrings 46 ein keramischer Lichtbogenschutz 50 angeordnet.

Nachdem der Bolzen 38 in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet ist, wird auf den Block 28 die aus den Bahnstreifen 22' und 34 bestehende Fasermatte 20' aufgebracht und durch haarnadelastige Befestigungselemente 30, die zwischen den elastischen Trennfugen der Bahnstreifen 22' eingeführt, um die Verbindungselemente 24 gelegt und unter dem Block 28 verklemmt werden, befestigt. Nach Entfernen des Werkzeuges für das Anlegen der Befestigungselemente 30 bilden die Bahnstreifen 22' infolge ihrer Elastizität wieder eine homogene Isolierschicht.

Wie aus den F i g. 7 bis 9 zu ersehen ist, wird der Bolzen 38 an der Ofenwand 32 mit Hilfe eines Schweißgerätes 52 befestigt. Das Ende 44 des Bolzens 38 bildet einen Lichtbogen mit der Ofenwand 32. Zunächst bewegt sich <.er Bolzen 38 nicht, da er durch den Befestigungsring 46 mit seinen Fingern 54, die in die Nut 48 eingreifen, gehalten ist. Die Finger 54 schmelzen jedoch, so daß der Bolzen 38 in Kontakt mit der Ofenwand 32 kommt und damit verschweißt wird. Ein Nachziehen der Mutter 40 kann durch die elastisch gegeneinanderdrückenden Bahnstreifen 22' hindurch erfolgen. Wie aus F i g. 4 und 5 zu ersehen ist, sind die äußeren Bahnstreifen 34 mit einer Vielzahl von Einschnitten 56 versehen, um Schrumpfspannungen nur an den Bahnstreifen 34 freizusetzen.

Wie aus F i g. 11 zu ersehen ist, werden die einzelnen Fasermatten bzw. Platten 20' jeweils mit ihren Bahnstreifen um 90° zueinander versetzt angeordnet. Durch dieses Parkettmuster wird ein Auftreten von Rissen infolge Wärmeschrumpfung der keramischen Fasern auf ein Mindestmaß reduziert.

Wie aus F ig. 12 zu ersehen ist, ist es an manchen Ofcnwandteilcn 20' erforderlich, zwischen den Platten 20' Ausgleichselemente 60 aus Fasermaterial in den Zwischenräumen 58 zwischen den Planen 20' anzuordnen. Bei der Ausführungsform von F i g. 12 und 15 besteht das Ausglcichselement 60 aus einem Fasermaterial, das in seiner Hauptfaserrichtung U-förmig gefaltet ist, wobei die Basis der U-Form an der Ofenwand 32' anliegt und die Schenkel 62 sich aneinanderliegend senkrecht dazu erstrecken.

Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform ist zwischen die Schenkel 64 des U-förmigen Fasermaterials ein Mittelstreifen 66 eingesetzt. Bei der in F i g. 14 gezeigten Ausführungsform wird ein noch größerer Abstand dadurch ausgeglichen, daß zwischen · den Schenkeln 70 des U-förmigen Ausgleichselements zwei Mittelstreifen 66 und 68 eingesetzt sind. Die Hauptfasernchtungen der Mittelstreifen 66 und 68 laufen wieder parallel zu der Hauptfaserrichtung in den Schenkeln des U-förmigen Fasermaterials, also senkrecht zur Ofenwand. Als Verbindung der Ausgleichselemente kann keramischer Zement oder Stahldraht verwendet werden. Es kann auch die Faserreibung genügen.

An Stelle der Befestigung der Blöcke 28 mit Bolzen an der Ofenwand 32 und der Fasermatte 20 bzw. 20' an dem Block 28 durch Befestigungselemente 30 kann auch keramischer Zement verwendet werden.

Der Block 28 kann anstatt aus einem mineraltischen Malerial aus Asbest oder einer Calcium-Silikat-Mischung bestehen. Die Bahnstreifen bestehen vorzugsweise aus einer keramischen Fasermatte mit einer Dichte zwischen 50 und 220 kp/m³, bevorzugt wird eine Dichte von 65 kp/m³. Die Isolationsstärke der Platte ergibt sich aus der Stärke des Blocks 28 und der Längs· crstreekung der Bahnstreifen — gemessen in Längs richtung der Faserbahn, von der die Bahnstreifen abge schnitten werden — wobei diese Isolationsstärke ab hängig von der Ofenbetriebstemperatur und der ge wünschten Außentemperatur an der Ofenwand festge legt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Aus Platten bestehende Inncnwandauskleidung für Industrieöfen mit Fasermatten aus einem warmeisolierenden hochtemperaturfesten Material, insbesondere in Form von Keramikfasermatten, die an der Ofenwand befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte einen starren Block (28) aus feuerfestem Material aufweist, der mit seiner einen Flachseite an der Ofenwand (32) befestigbar ist und auf seiner anderen Flachseite mit der elastischen Fasermatte (20) verbunden ist, die aus von einer Faserbahn que^r zur Bahnrichtung abgeschnittenen, übereinandergelegten und miteinander verbundenen Bahnstreifen (22, 34) zusammengesetzt ist, deren Fasern in senkrecht zur Ofenwand (32) verlaufenden Ebenen liegen.

2. Innenwandauskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnstreifen (34) an den gegenüberliegenden Enden länger sind als die dazwischenliegenden Bahnstreifen (22') und den Block (28) aus feuerfestem Material auf zwei Seiten elastisch umschließen.

3. Innenwandauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnstreifen (22', 34) durch wenigstens ein metallisches Verbindungselement (24) miteinander verbunden sind, das parallel zur Ofenwand (32) in deren Nähe durch die Bahnstreifen (22'. 34) gezogen ist.

4. Innenwandauskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das metallische Verbindungselement (24) umgreifende metallische Befestigungselemente (30), die an dem Block (28) aus feuerfestem Material festlegbar sind.

5. Innenwandauskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (28) aus feuerfestem Material in seiner Mitte eine Bohrung (36) hat, in welche ein Bolzen (38) für die Verbindung der Platte mit der Ofenwand (32) einsetzbar ist, wobei der Bolzen (38) von der Fasermatte (20) abgedeckt ist.

6. Innenwandauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnstreifen (22', 34) an dem Block (28) aus feuerfestem Material und/oder dieser Block (28) an der Ofenwand (32) durch keramischen Zement befestigt sind.

7. Innenwandauskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwischen den einzelnen Platten zur Bildung der Innenwandauskleidung angeordnete Ausgleichselemente (60) aus Fasermaterial, deren Fasern U-förmig gefaltet sind und die Basis der U-Form an der Ofenwand (32) anliegt.

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