DE2530432B2 - Deckenstein fuer flachgewoelbe in tunneloefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aus mehreren Segmenten bestehenden Deckenstein für Flachgewölbe von Tunnelofen, wobei der Deckenstein freitragend quer zur Gutförderrichtung auf den Tunnelseitenwänden aufliegt

Tunnelöfen 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.

Es wurden auch Flachgewölbe gebaut bei denen die Oberseite des Guts auf den Wagen nur geringfügig tiefer liegt als die Höhe des Tunnels. 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 jedoch 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 derart konstruiertes Gewölbe das Problem bezüglich des guten Füllungsgrades des Ofens zu überwinden vermag, ist es dennoch verschiedenen

Nachteilen unterworfea

Ein erster Nachteil beruht auf dem außerordentlich großen Gewicht des Gewölbes, das auf der, 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 erforderlich.

Ein weiterer Nachteil besteht in den beim Bau eines solchen Gewölbes auftretenden Schwierigkeiten, da

■ο 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

is 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 kritische Stelle 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 Luftkühlung 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 höchsten Temperaturen ausgesetzt d. h, wie erwähnt, den kritischsten Betriebsbedingungen unterworfen sind.

Aus der DT-AS 22 06 535 ist ebenfalls bekannt daß das Flachgewölbe eines Tunnelofens aus einer Reihe von geraden, selbsttragenden Deckensteinen besteht

Diese Deckensteine setzen sich jeweils aus drei Einzelsteinen zusammen, wobei die jeweils äußeren Steine in die Wand des Tunnels eingemauert sind und daß mittlere Stück auf die frei von den Tunnel wänden abstehenden Enden der beiden äußeren Stücke aufgelegt ist Über den Deckensteinen ist eine relativ dicke Isolierschicht angeordnet über der wiederum ein Kühlkanal läuft Die ganze Anordnung ist äußerst platzaufwendig und bedingt entsprechend starke Tunnelwände, da diese die Biegemomente der in sie

SS eingemauerten äußeren Deckenstücke aufnehmen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flachgewölbe für Tunnelöfen zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile auszuschalten vermag und das

te insbesondere selbsttragend ist und somit weder Tragschienen noch zugeordnete Spannstangen erfordert

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen parallel zur Achse des Deckensteins in diesem verlaufenden metallischen Bewehrungskörper gelöst der unter Bildung eines Kühlkanals von einer Isolierschicht umgeben ist
Eine besonders wirksame Wärmeabfuhr ergibt sich,

wenn der Kühlkanal jeweils am einen Ende mit einem Kfihlnüttelzufuhrrohr und am anderen Ende mit einem Auslaßrohr verbunden ist, durch welche ein Kühlmittel hindurchleitbar ist

Eine Vereinfachung der Konstruktion, des Flachgewölbes ergibt sich, wenn die Länge des metallischen Bewehningskörpers wenigstens derjenigen des Dekkensteins entspricht Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr und zur Vermeidung aberhitzter Stellen am Bewehrungskörper ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmittel innerhalb des Kahlkanals in unmittelbarer Berührung mit dem Bewehrungskörper strömt

Vorzugsweise können die metallischen Bewehrungskörper aus einem Eisen- oder Stahlprofil bestehen. Dadurch wird das Widerstandsmoment gegen Biegung erhöht und der Deckenstein selbsttragend.

Das aus den erfindungsgemäßen Deckensteinen zusammengesetzte Flachgewölbe weist einen einfacheren Aufbau auf, als die bisher angewandten Konstruktionen und ist somit einfacher zu bauen. Mit dem Flachgewölbe sind sehr niedrige Baukosten und eine erhebliche Gewichtsverminderung im Vergleich zu den bisher angewandten Gewölben realisierbar.

Das Rachgewölbe ermöglicht weiterhin die Vorsehung einer Kühlanlage, die unmittelbar auf die Metallteile, insbesondere die den höchsten Temperaturen ausgesetzten Metallteile einzuwirken vermag und die somit einen hohen Wirkungsgrad besitzt

Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, eine größere Zahl von Metalltragrahmen wegzulassen, die entweder wegen Montageproblemen oder wegen den damit zusammenhängenden, sehr hohen thermischen Anforderungen aufwendig sind.

Ein weiterer 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 vollständigen 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 eine wirkungsvollere Rückgewinnung der abgeführten Wärme gewährleistet werden.

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

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Deckenstein der ein Element eines Tunnelofen-Gewölbes mit Merkmalen nach der Erfindung bildet und

Fig.2 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Gewölbes.

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

Gemäß der Zeichnung besteht jeder Deckenstein 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 Deckenstein oder zu aneinander angrenzenden Deckensteinen gehörenden Segmente versehen sind. Die Segmente 1 aus feuerfestem Material können eine beliebige

ίο zweckmäßige Form besitzen; bei der dargestellten Ausführungsform entsprechen sie im wesentlichen den herkömmlichen, für den Bau der bisher angewandten Gewölbe eingesetzten Segmentea Diese Segmente besitzen einen im wesentlichen trapezförmigen Quer-

is schnitt wobei die längeren Grundflächen der Segmente abwechselnd aufwärts und abwärts weisen, so daß die einander benachbarten Deckensteine Tjeweils komplementäre Profile besitzen.
Jedes Segment 1 weist einen metallischen Bewehrungskörper 4 auf, der von einer Schicht 3 eines wärmeisolierenden Materials umgeben und im zentralen inneren Teil des betreffenden Segmentes verspannt ist
Der metallische Bewehrungskörper, der bei der dargestellten Ausführungsform aus einem innerhalb der Isolierschicht 3 verspannten I-Träger besteht sollte — wie im Fall der Armierungen eines armierten Betonträgers — eine solche Festigkeit besitzen, daß die Deckensteine ^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 metallische Bewehrungskörper 4 besitzt eine zumindest der Länge des Deckensteins Tentsprechende Länge, weil seine Enden auf passende Weise an den Seitenwänden des Ofens festgelegt oder verankert werden müssen. Anstelle des !-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 metallischen Bewehrungskörpers 4 besteht bei allen, das Gewölbe bildenden Deckensteinen darin, den Deckenstein selbsttragend zu machen, so daß das Gewölbe insgesamt selbsttragend wird und keine weiteren Verankerungsmittel erforder-Hch sind.

Da alle Segmente eines einzigen Deckensteins T parallel zueinander ausgerichtet sind und der metallische Bewehrungskörper 4 geradlinig verläuft wird im Inneren jedes Deckensteins Γ ein durch die Wärmeiso-SS lierschicht 3 und den metallischen Bewehrungskörper 4 gebildeter, geradlinig verlaufender Kühlkanal 5 festgelegt Dieser Kanal kann vorteilhaft als Teil einer Kühlanlage benutzt werden, um ein Kühlmittel in unmittelbare Berührung mit dem Metall zu bringen und

6c auf diese Weise eine übermäßige hohe Temperatur des Metallkerns zu vermeiden, die anderenfalls ungeachtet des Vorhandenseins der Wlirmeisolierschicht 3 auftreten würde.
Wenn die Temperaturen nicht zu hoch sind, kann die

6j Kühlung lediglich durch Umgebungsluft mittels Wärmekonvektion und -ableitung molgen. Es kann jedoch in einfacher Weise eine Kühlanlage gemäß Fig.2 eingebaut werden. Zu diesem Zweck werden die Kanäle

5 zwischen dem metallischen Bewehrungskörper 4 und der Isolierschicht 3 am einen Ende jedes Deckensteins T mit einem Kühlluftzuführrohr 6 und an der anderen Seite mit einem Luftauslaßrohr 6' verbunden: Die Luft strömt dabei in Richtung der Pfeile fund G zu einem Auslaßsammler 7, der in an sich bekannter Weise mit einer nicht dargestellten Wärmerückgewinnungs- oder -tauschereinrichtung in Verbindung steht.

Als Werkstoffe können für die Isolierschicht 3 z.B. Stein- oder Kaolinwolle und für den metallischen Bewehrungskörper 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 Metall-

kerns in Abhängigkeit von den normalerweise im Ofei auftretenden Betriebstemperaturen und der Lage eine vorgegebenen Punkts längs des Ofens dem Fachmani überlassen, und zwar unter Berücksichtigung de speziellen Temperaturprofils in Abhängigkeit von de Strecke vom Ofeneinlauf zum Ofenauslaß.

Abschließend ist auf den schnellen Zusammenbai eines Flachgewölbes der vorstehend beschriebenen Ar hinzuweisen, bei dem alle Segmente 1 eines Decken steins in einem einzigen Gieß- oder Stampfvorgang un jeden metallischen Bewehrungskörper 4 und di< zugeordnete Isolierschicht 3 herum hergestellt werdei können.' ■■·. ·..'. .-■·'',··*.- . .,■■.;....,,...;. .,.. '■"'., .

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aus mehreren Segmenten bestehender Deckenstein für Flachgewölbe von Tunnelöfen, wobei der Deckstein freitragend quer zur Gutförderrichtung auf den Tunnelseitenwänden aufliegt, gekennzeichnet durch einen parallel zur Achse des Deckensteins in diesem verlaufendem metallischen Bewehrungskörper (4), der unter Bildung eines Kühlkanals (5) von einer Isolierschicht (3) umgeben ist

2. Deckenstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (5) jeweils am einen Ende mit einem Kühlmittelzuführrohr (6) und am anderen Ende mit einem Auslaßrohr (6') verbunden ist, durch welche ein Kühlmittel hindurchleitbar ist

3. Deckenstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des metallischen Bewehrungskörpers (4) mindestens derjenigen des Deckensteins (7) entspricht

4. Deckenstein nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel innerhalb des Kühlkanals (5) in unmittelbarer Berührung mit dem Bewehrungskörper (4) strömt

5. Deckenstein nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der metallische Bewehrungskörper (4) aus einem Eisenoder Stahlprofil besteht