DE2530432A1

DE2530432A1 - Flachgewoelbe fuer tunneloefen

Info

Publication number: DE2530432A1
Application number: DE19752530432
Authority: DE
Inventors: Aldo Rolla
Original assignee: STUDICERAM MONZA
Current assignee: STUDICERAM MONZA
Priority date: 1974-07-12
Filing date: 1975-07-08
Publication date: 1976-01-22
Also published as: CS203106B2; ES439342A1; FR2278049A1; US4003696A; IT1017121B; BR7504415A; GB1502499A; DE2530432B2; BE830982A; FR2278049B1

Description

HENKEL, KERN, FEILER& HÄNZEL

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Studieerara
Monza, Italien

7. Juli 1375

Flachgewölbe für Tunnelofen

Die Erfindung betrifft ein Flachgewölbe für Tunnelofen, speziell für das Brennen von Ziegeln, Schindeln oder Kacheln, Keramikartikeln und dgl, oder für die Verwendung in Stahlwerken, und bezieht sich insbesondere auf ein selbsttragendes Flachgewölbe.

Tunnelofen sind bekanntlich in Form eines geradlinigen Tunnels auf einer Bodenfläche aufgebaut, auf welcher, falls das zu brennende Gut von Wagen transportiert wird, Schienen verlegt' sein können, auf denen die das Brenngut tragenden Wagen geradlinig verfahrbar sind. Eine beim Bau solcher öfen zu lösende Hauptschwierigkeit besteht im Entwurf und in der Konstruktion des Gewölbes.

Bekannte Gewölbearten werden im Hinblick auf die Statik normalerweise unter Anwendung des sog. Flachbogens gebaut, dessen Form keine speziellen Verankerungseinrichtungen erfordert und der selbsttragend ist.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein derartiges Gewölbe die Leistung des Ofens ungünstig beeinflußt, weil dabei der gesamte Raum zwischen der Oberseite des normalerweise in rechteckigen Stapeln auf den Wagen angeordneten Guts und der Innen-

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seite des Gewölbes vergeudet wird. Dabei ist es unmöglich, das verbleibende freie Volumen für die Vergrößerung der Charge des zu brennenden Guts auszunutzen, vielmehr ist dieses Volumen mit einer Luftmasse gefüllt, die mit erwärmt werden muß. Außerdem wirft diese Gewölbeart Einschränkungen bezüglich der nutzbaren Ofenbreite auf.

Bisher wurde auch nicht der Gedanke in Erwägung gezogen, das Gut in den oberen Lagen der auf dem Wagen befindlichen Charge mit einem dem Gewölbeprofil entsprechenden Profil zu stapeln und dadurch den Beschickungskoeffizienten des Ofens zu erhöhen, weil hierdurch die Beladevorgänge der Wagen zu schwierig und zeitraubend werden würden und das Gut anschließend vor dem Verpacken umgeschichtet werden müßte.

Es wurden auch Flachgewölbe gebaut, bei denen die Oberseite des Guts auf den Wagen nur geringfügig tiefer liegt als die Höhe des Tunnels_β Hierbei kann der Ofen in einem optimalen' Maß gefüllt werden. Der Bau eines Flachgewölbes erfolgte bisher mit Hilfe geradliniger Segmente aus feuerfestem Material, die in parallelen Reihen quer zur Förderrichtung des zu brennenden Guts angeordnet und mittels einer Dehnfuge miteinander verbunden wurden. Dabei sind auch Dehnfugen jeweils zwischen einer Reihe und der benachbarten Reihe vorgesehen. Diese Konstruktion ist je~ doch nicht selbsttragend, weshalb jede Reihe der Segmente aus feuerfestem Material mit einer zugeordneten, oberseitigen Metall-Tragschiene parallel zu den Segmenten versehen werden mußte und die Segmente selbst mit Hilfe von metallenen Spannstangen an der Schiene aufgehängt werden mußten. Die Tragschiene ist dabei in an sich bekannter Weise an den Tunnelwänden verankert.

Obgleich ein derartkonstruiertes Gewölbe das Problem bezüglich des guten Füllungsgrades des Ofens zu überwinden vermag, ist es dennoch verschiedenen Nachteilen unterworfen.

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Ein erster Nachteil beruht auf dem außerordentlich großen Gewicht des Gewölbes, das auf den Säulen oder Wänden des Tunnels ruht, die deshalb entsprechend dimensioniert werden müssen. Außerdem ist hierbei ein kompliziertes Statiksystem für die Aufhängung des Gewölbes mittels äußerer Tragschienen erforderliche

Ein weiterer Nachteil besteht in den beim Bau eines solchen Gewölbes auftretenden Schwierigkeiten, da hierbei jedes Segment einzeln mit seiner eigenen Spannstange verspannt werden muß, die ihrerseits mit der Tragschiene verspannt wird.

Noch ein anderer Nachteil beruht in den .sehr hohen Baukosten des Gewölbes, weil die in einer so großen Menge angewandten Metallrahmen thermisch stabil bzw. warmfest sein und daher aus einem Werkstoff hoher Güte, z.B. aus rostfreiem Stahl oder aus thermostabilem Gußeisen bzw. Grauguß bestehen müssen.

Die kritischste Einschränkung eines so gebauten Gewölbes liegt jedoch im Bereich der Verbindung zwischen den Metallrahmen und den feuerfesten Segmenten, welcher sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Andererseits ist es bekannt, daß für ein derartiges Gewölbe eine Kühlanlage vorgesehen werden muß,, um auf diese Weise die Wärme von den Metallteilen abzuführen und diese Metallteile auf eine ihrer Wärmebeständigkeit entsprechende Temperatur zu bringen. Diese Kühlanlage muß dabei außerhalb des Gewölbes und über diesem in dem Bereich vorgesehen sein, in welchem die metallenen Spannstangen und die Tragschiene angeordnet sind. Dies wirft aber schwierige Wärmeentziehungsbedingungen auf, weil die Kühlluft nicht mit dem gesamten Metallrahmen in unmittelbarer Berührung steht. Im Gegenteil sind die Metallteile, die in den Bereichen angeordnet sind, in denen die Kühlluft die geringste Wirksamkeit besitzt, gerade die mit den Segmenten aus feuerfestem Material in Berührung stehenden Teile, die daher den

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höchsten Temperaturen ausgesetzt, d.h„, wie erwähnt, den kritischsten Betriebsbedingungen unterworfen sind,

Aufgabe der■Erfindung ist damit die Schaffung eines Flachgewölbes für Tunnelöfen, das die vorgenannten Nachteile auszuschalten vermag und das insbesondere selbsttragend ist und somit weder.die Tragschienen noch die zugeordneten Spannstangen erfordert.

Dieses Flachgewölbe soll dabei einen einfacheren Aufbau besitzen als die bisher angewandten Konstruktionen und somit einfacher zu bauen sein.

Außerdem sollen mit diesem Flachgewölbe sehr niedrige Baukosten und eine erhebliche Gewichtsminderung im Vergleich zu den bisher angewandten Gewölben dieser Art realisierbar sein.

Weiterhin soll dieses Flachgewölbe die Anordnung einer Kühlanlage ermöglichen, die unmittelbar auf die Metallteile, insbesondere die den höchsten Temperaturen ausgesetzten Metallteile einzuwirken vermag und die einen hohen Wirkungsgrad besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einem Flachgewölbe für Tunnelöfen, insbesondere zum Brennen von Ziegeln, Kacheln oder Fliesen und dgl,, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es eine Anzahl von geraden, selbsttragenden Trägern aufweist, die quer zur Förderrichtung des zu brennenden Guts angeordnet sind und mit ihren Enden auf den Seitenwänden des Tunnels aufliegen, daß jeder Träger aus mehreren Segmenten aus einem feuerfesten Material zusammengesetzt ist, cjie über Dehnfugen miteinander verbunden sind und die einen inneren Metallkern sowie eine letzteren umschließende Isoliermaterialschicht aufweisen, und daß der Metallkern sowie die Isolierschicht über die Gesamtlän^ eines Trägers hinweg einen freien'Haum festlegen, der als Durchgang oder Kanal für eine Kühlanlage zu dienen vermag.

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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig«, 1 einen Schnitt durch einen Träger, der ein Element eines Tunnelofen-Gewölbes mit Merkmalen nach der Erfindung bildet, und

Fig«, 2 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Gewölbes₉

Es ist zu beachten, daß alle anderen, nicht dargestellten Träger den in der Zeichnung veranschaulichten Trägern entsprechen und in Abhängigkeit von der Länge des Ofens in einer entsprechenden vorgegebenen Zahl vorgesehen sein können. Die Verankerungsmittel zwischen dem Gewölbe und den Seitenwänden des Ofens (nicht dargestellt) sind dabei weder veranschaulicht, noch näher erläutert, da sie an sich bekannt sind.

Gemäß der Zeichnung besteht jeder Träger T aus einer Anzahl von Segmenten 1 aus einem feuerfesten Material, die an ihren Seiten mit den üblichen Dehnfugen 2 zum Verspannen, d.h. Verbinden der einander benachbarten, zum gleichen Träger oder zu aneinander angrenzenden Trägern gehörenden Segmente versehen sind. Die Segmente 1 aus feuerfestem Material können eine beliebige zweckmäßige Form besitzen] bei der dargestellten Ausführungsform entsprechen sie im wesentlichen den herkömmlichen, für den Bau der bisher angewandten Gewölbe eingesetzten Segmenten. Dies« Segmente besitzen einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wobei die längeren Grundflächen der Segmente abwechselnd aufwärts und abwärts weisen, so daß die einander benachbarten Träger T jeweils komplementäre Profile besitzen.

Jedes Segment 1 weist einen .Metallkern 4 auf, der von einer Schicht j5 eines wärmeisolierenden Materials umgeben und im zentralen inneren Teil des betreffenden Segments verspannt ist«

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Der MetallMte-rn 4, der bei der dargestellten Ausführungsform aus einem innerhalb der Isolierschicht j5 verspannten I-Träger besteht, sollte - wie im Fall der Armierungen eines armierten Betonträgers - eine solche Festigkeit besitzen, daß die Träger T selbsttragend sind.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist nur eine einzige Schicht 3 vorgesehen, doch können in Abhängigkeit von den Wärmeisolationserfordernissen im Hinblick auf die im Betrieb des Ofens erreichten Temperaturen auch zwei oder mehr Isolierschichten vorgesehen sein.

Der Metallkern 4 besitzt eine zumindest der Länge des Trägers T entsprechende Länge, weil seine Enden auf passende Weise an den Seitenwänden des Ofens festgelegt oder verankert werden müssen. Anstelle des I-Trägers können entsprechend den Konstruktionserfordernissen für das Tragsegment 1 selbstverständlich auch einander mit ihren abgebogenen Längskanten berührende C-Träger oder noch andere Metallprofile verwendet werden« Die wesentliche Aufgabe des Metallkerns 4 besteht bei allen, das Gewölbe bildenden Trägern darin, den Träger selbsttragend zu machen, so daß das Gewölbe insgesamt selbsttragend wird und keine weiteren Verankerungsmittel erforderlich sind.

Da alle Segmente eines einzigen Trägers T parallel zueinander ausgerichtet sind und der Metallkern 4 geradlinig verläuft, wird im Inneren jedes Trägers T ein durch die Wärmeisolierschicht 3 und den Metallkern 4 gebildeter, geradlinig verlaufender Kanal oder Durchgang 5 festgelegt. Dieser Durchgang kann erfindungsgemäß vorteilhaft als Teil einer Kühlanlage benutzt werden, um ein Kühlmittel in unmittelbare Berührung mit dem Metall zu bringen und auf diese Weise eine übermäßig hohe Temperatur des Metallkerns zu vermeiden, die anderenfalls ungeachtet des Vorhandenseins der Wärmeisolierschicht 3 auftreten würde _β

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ORSGlNAL INSPECTED

— γ ..

Wenn die Temperaturen nicht zu hoch sind, kann die Kühlung lediglich durch Umgebungsluft mittels Wärmekonvektion und -ableitung erfolgen. Erfindungsgemäß kann jedoch in einfacher Weise eine Kühlanlage gemäß Fig. 2 eingebaut werden. Zu diesem Zweck werden die Durchgänge 5 zwischen dem Metallkern 4 und der Isolierschicht j5 am einen Ende jedes Trägers T mit einem Luftspeiserohr 6 und an der anderen Seite mit einem Luftauslaßrohr 6¹ verbunden. Die Luft strömt dabei in Richtung der Pfeile P und G zu einem Auslaßsammler J, der in an sich bekannter Weise mit einer nicht dargestellten Wärmerückgewinnungsoder -tauschereinrichtung in Verbindung steht.

Als Werkstoffe können für die Isolierschicht J> z.B„ Stein- oder Kaolinwolle und für den Metallkern 4 je nach den Betriebsbedingungen rostfreier Stahl oder einfacher Stahl verwendet werden. In jedem Fall bleibt die Auswahl der Eigenschaften des feuerfesten Materials und des Werkstoffs des Metallkerns in Abhängigkeit von den normalerweise im Ofen auftretenden Betriebstemperaturen und der Lage eines vorgegebenen Punkts längs des Ofens dem Fachmann überlassen, und zwar unter Berücksichtigung des speziellen Temperaturprofils in Abhängigkeit von der Strecke vom Ofeneinlauf zum Ofenauslaß.

Die durch das erfindungsgemäße Flachgewölbe gewährleisteten Vorteile sind offensichtlich. Ein erster Vorteil besteht in der Möglichkeit, eine größere Zahl von Me tall tragrahmen wegzulassen, die entweder wegen Montageproblemen oder wegen den damit zusammenhängenden, sehr hohen thermischen Anforderungen aufwendig sind«, Ein zweiter Vorteil der Erfindung ist das Fehlen jeglicher Direktberührung zwischen den Metallteilen und den feuerfesten Stoffen, so daß die Metallteile im Betrieb der Konstruktion keinen kritischen Wärmebelastungen unterworfen sind.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Gewährleistung einer voll-

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ständigeH-'thermischen Isolierung der Metallteile, die andererseits nur in einem Mindestmaß vorhanden sind, sowie in ihrer Direktkühlung in den Bereichen, in welchen die Temperatur trotz des Vorhandenseins der Wärmeisolierung stark ansteigt. Da die Kühlung wirkungsvoller erfolgt, kann auch-eine wirkungsvollere Rückgewinnung der abgeführten Wärme gewährleistet werden.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist erheblich leichter und weniger aufwendig als die bisher angewandten Konstruktionen,, Außerdem, läßt sie¹ höhere Betriebstemperaturen des Ofens zu,
wodurch'die Ofenleistung entsprechend verbessert wird_o

Abschließend ist auf den schnellen Zusammenbau eines Flachgewölbes der vorstehend beschriebenen Art hinzuweisen, bei dem alle Segmente 1 eines Trägers in einem einzigen Gieß- oder
Stampfvorgang um jeden Metallkern 4 und die zugeordnete Isolierschicht 3 herum hergestellt werden können.

Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen der vorstehend offenbarten Ausführungsform
möglich, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

Patentansprüche

β Flachgewölbe für Tunnelofen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anzahl von geraden, selbsttragenden Trägern (T) aufweist, die quer zur Forderrichtung des zu brennenden Guts angeordnet sind und mit ihren Enden auf den Seitenwänden des Tunnels aufliegen, daß jeder Träger (T) aus mehreren Segmenten (1) aus einem feuerfesten Material zusammengesetzt ist, die über Dehnfugen (2) miteinander verbunden sind und die einen inneren Metallkern (4) sowie eine letzteren umschließende Isoliermaterialschicht (3) aufweisen, und daß der Metallkern (4) sowie die Isolierschicht (j5) über die Gesamtlänge eines Trägers (T) hinweg einen freien Raum (5) festlegen, der als Durchgang oder Kanal für eine Kühlanlage (6, 6^X , J) zu dienen vermag.
2. Flachgewölbe nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Räume (5) jeweils am einen Ende mit einem Speiserohr (6) und am anderen Ende mit einem Auslaßrohr (6') verbunden sind, durch welche ein Kühlmittel der Kühlanlage hindurchleitbar ist.
J5. Flachgewölbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Metallkerns (4) mindestens derjenigen des Trägers (T) entspricht und daß die Enden des Metallkerns (4) in an sich bekannter Weise auf den beiden Seitenwänden des Tunnelofens aufliegen oder daran verankert sind.
4. Flachgewölbe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel der Kühlanlage innerhalb des freien Raums oder Durchgangs (5) in unmittelbarer Berührung mit dem Metallkern (4) strömt.

5«, Flachgewölbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Metallkern (4) aus einem Eisen- oder Stahlprofil besteht, welches den Träger (T) selbsttragend macht, und daß der Metallkern von der Isolierschicht (j5) umgeben und beim Gießen oder Stampfen des feuerfesten Zements in das betreff ende. Segment (1) eingebettet worden ist.

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Lee rs e i t e