DE2815796C2 - Ofenauskleidung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ein- oder mehrschichtige Ofenauskleidung aus feuerfesten Fasern, von denen zumindest die dem Ofeninnenraum zugekehrte Schicht aus flach aufeinanderliegenden, zusammengedrückten Fasermatten besteht, die mittels senkrecht zur Ofenwandung angeordneten Ankern die vereinzelt zwischen die Fasermatten greif en.an der Ofenwandung befestigt sind.

Es ist eine Ofenauskleidung dieser Art bekannt (US-PS 38 92 396), die aus mehreren, übereinandergeschichteten, flexiblen Fasermatten besteht, die von oben her auf die freien Schenkel von winkelförmig abgebogenen, an der Ofenwand befestigten Ankerstäben aufgesteckt sind. Da sich die freien Schenkel der Ankerstäbe im Abstand vor der Ofenwandung befinden und die Schenkel von übereinander angeordneten Ankerstäben nur einen verhältnismäßig geringen Abstand voneinander haben, müssen die Fasermatten alle einzeln nacheinander auf die Ankerstäbe aufgespießt werden, welche hierbei die Fasermatten durchdringen. Die Herstellung der Ofenauskleidung ist hierdurch sehr mühsam und zeitraubend.

Es ist auch bereits bekannt, eine Ofenauskleidung aus lagenweise zusammengesetzten Faserschichten aufzubauen, deren Längen hochkant stehen (DE-PS 22 31 658 und DE-OS 24 18 096). Hierbei werden mehrere Lagen aus Fasermaterial mit die Lagen durchdringenden Stäben oder Drähten zu Faserblöcken zusammengespart, die auch eine Grundplatte aus festem, mineralischem Stoff haben können und einzeln mit Ankern an der Ofenwand befestigt werden. Damit die Fugen dicht sind, haben die Faserblöcke eine etwas größere Länge als die zu schützende Ofenwand, so daß sie beim Einbau fest aneinanderliegen. Die Faserblöcke werden schachbrettartig versetzt, so daß die Wärmeschrumpfung der einzelnen Faserblöcke sich ausgleicht.
Die Herstellung dieser Ofenauskleidungselemente ist sehr aufwendig und ihre Montage mühevoll und mit hohen Kosten verbunden. Die Verankerung der Auskleidungselemente an der Ofenwand verlangt außerdem eine kräftige Wand- bzw. Deckenkonstruktion des Ofens. Außerdem müssen unterschiedliche Faserstoffe für die Ofenauskleidung verwendet werden, um die Qualität des Fasermaterials dem Temperaturgefälle in der Ofenauskleidung anzupassen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch wünschenswert, nur auf der der Ofeiikammer zugewandten Innenseite der Auskleidung hoch temperaturbeständige, keramische Fasern zu verwenden und im hinteren Teil der Ofenauskleidung billigere Fa,^cermaterialien, wie Steinwolle und Glaswolle, einzusetzen, die nur Temperaturen bis 600° C aushalten müssen und wesentlich billiger sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ofenauskleidung aus Fasermaterial zu schaffen, die einfacher hergestellt und leichter eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die elastische Zusammendrückung der einzelnen Lagen wird in der Faserschicht eine elastische Vorspannung und eine hohe Reibung zwischen den einzelnen Lagen der Faserschicht erzeugt, die allein ausreicht, um die Standfestigkeit einer allein aus Faserschichten aufgebauten Ofenauskleidung zu gewährleisten. Aufgrund der Vorspannung verzahnen sich nicht nur die einzelnen Lagen der Faserschichten miteinander, sondern auch mit den in sie eingreifenden Vorsprüngen der Anker, die hierdurch in einfacher Weise zwischen den einzelnen Fasermatten angeordnet werden können und die Verbindung zwischen Auskleidung und Ofenwand herstellen.

Die Reibung zwischen zwei Flächen eines Fasermaterials kann infolge der Verfilzung der Fasern in der Bcrührungsfläche eine bedeutende Größe annehmen, sogar unendlich groß werden, je nach Größe der aufgebrachten Kraft, mit der die elastischen Faserschichten zusammengedrückt werden. Hierbei wächst die Reibung linear mit der auf die Oberfläche aufgebrachten senkrechten Kraft, und es ist nicht erforderlich. Bindemittel oder Klebstoffe aufzubringen, um die einzelnen Lagen miteinander zu verbinden.

Die mit ihren Breitseiten aufeinanderliegenden Fasermatten können aus Faserplatten geschnitten sein, aber auch aus mehrfach zusammengefalteten Fasermaticnbahnen bestehen. Im Betrieb des Ofens wird das Fasermaterial durch Sinterung und Verglasung verändert, wobei die den Ofen zugewandte Oberfläche infolge der geschichteten Struktur der verwendeten Fasermaitcn abblättern oder sich abschälen kann. Man kann dieses Abblättern dadurch in Grenzen halten, daß die einzelnen Lagen als Streifen quer zur Faserrichtung von den Fasermatten abgeschnitten werden. Es ist auch möglich.

die Fasermatten in Längsrichtung aufzuschneiden. Im letzteren Faile ist man nicht an die Breite der Fasermatten gebunden, sondern kann Streifen herstellen, die sich über die ganze Länge des auszukleidenden Ofens erstrecken. Außerdem können solche Streifen leicht fertig geliefert werden.

Wenn die Ofenauskleidung mehr als eine Faserschicht aufweisen soll, können diese unmittelbar hintereinanderliegen, ohne daß Zwischenschichten, wie eine hochkant verlaufende Faserschicht, vorgesehen werden müssen. Hierbei ist es nach der Erfindung möglich, die Ofenauskleidung in besonders zweckmäßiger Weise so aufzubauen, daß die elastische Zusammendrückung in der der Ofenkammer zugewandten inneren Schicht am größten ist und in den dahinterliegenden Schichten zur Ofenwandung hin abnimmt Hierdurch wird erreicht, daß die elastische Vorspannung in/den verschiedenen, hintereinander angeordneten Fase'rschichten nach der Inbetriebnahme des Ofens gleich groß wird, da die von der Temperatur abhängigen Schrumpfungen an der der Ofenkammer zugewandten heißen Innenseite am größten sind und nach hinten in Richtung auf die Ofenwand zu kleiner werden.

Die elastische Vorspannung wird zweckmäßig senkrecht zur flachen Breitseite der einzelnen Lagen aufgebracht Hierdurch kann man senkrecht von oben nach unten arbeiten und die einzelnen Lagen von oben her zusammendrücken. Durch Aufbringen einer elastischen Vorspannung in Längsrichtung der Faserstreifen können deren Enden an Querwänden, Brennersteinen, Säulen oder in Ecken festgelegt werden. Hierbei wird eine zusätzliche Sicherung erreicht, wenn an den Enden der einzelnen Lagen senkrecht hierzu verlaufende Faserstreifen vorgesehen werden. Die Zusammendrückung oder Vorspannung in Längsrichtung kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß man die Streifen mit Überlänge einbaut, so daß sie zunächst einen nach aufwärts gerichteten Bogen bilden, der beim Niederdrücken im Scheitelbereich zu einer Zusammendrükkung in Längsrichtung führt.

Wenn die Ofenauskleidung aus mehreren Faserschichten besteht, ist es vorteilhaft, diese miteinander so zu verankern, daß sie in mechanischer Hinsicht zusammenwirken und die Stabilität der Auskleidung verbessert wird. Hierbei wird die Kerbung zwischen den einzelnen Fasermatten auch dazu ausgenutzt, dis Querverbindung zwischen den Faserschichten in einfacher Weise durch flache Verbindungsstücke herzustellen. Hierbei ist es lediglich erforderlich, zwischen einzelne Lagen beider Schichten lose Verbindungsstücke wie beispielsweise Plattenstücke aus Streckmetall oder Stahlplatten mit gebogener Kante einzulegen oder zwischen einzelnen Fasermatten beider Faserschichten Fasermattenstreifen einzulegen, die sich über die Tiefe aller miteinander zu verbindenden Faserschichten erstrecken.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Anker sägeförmige Zähne haben, die sich in das Fasermaterial einpressen. Hierdurch wechseln Bereiche mit ungebrochenen Fasern und Ankerflächen im Fasermaterial miteinander ab, und die Ankerkraft wird über eine große Fläche verteilt.

Da die Anker zum Befestigen der Auskleidung an der Ofenwand in einer der hinteren Faserschichten angreifen, befinden sie sich in einem Gebiet, wo die Temperatur nur noch 800—ItXK)⁰C oder weniger beträgt. In diesem Temperaturbereich sind die elastischen Eigenschaften des Fasermaterials kaum beeinträchtigt, und dieses hat hier auch bei den hohen Temperaturen des im Betrieb befindlichen Ofens noch immer eine elastische Vorspannung, wodurch das Fasermaterial um den Anker gepreßt wird. Die Anker werden hierdurch vor den hohen Ofentemperaturen geschützt und sind einer möglicherweise sehr aggressiven Ofenattnosphäre nicht ausgesetzt

Um die Ofenauskleidung preiswerter zu gestalten, können verschiedene Qualitäten an Fasermaterial verwendet werden, die dem TemperaturgefäUe in der Ofenauskleidung angepaßt werden. Hierbei können die verschiedenen, hinteren Faserschichten in bekannter Weise als hochkant gestellte Fasermatten ausgeführt oder in Form von losem Granulat ausgebildet werden. Diese hinteren Schichten bedürfen womöglich gar keiner Verankerung, da die vorderste, dem Ofenraum zugewandte Faserschicht bei genügender Mattenbreite das von den hinteren Schichten erzeugte Biegemoment zwischen den Ankern aufnehmen und damit auch diese hinteren Schichten festhalten kann.

Das zu verarbeitende Fasermaterial muß eine gewisse Druckfestigkeit und Elastizität, d. h. Rückfederungsvermögen, besitzen. Wenn diese Eigenschaften nicht in ausreichender Weise vorhanden sind, können sie durch Imprägnierung des Fasermaterials mit einem organischen

oder anorganischen chemischen Bindemittel oder einem keramischenSinterungsmaterialverbessert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt einer Ofenauskleidung nach der Erfindung, die aus zwei Faserschichten besteht, in einer perspektivischen Teildarstellung,

F i g. 2 eine aus einer zusammengefalteten Fasermatte gebildete Faserschicht für eine Ofenauskleidung nach

der Erfindung in einer perspektivischen Teildarstellung und

F i g. 3 bis 6 andere Ausführungsformen von Ofenauskleidungen nach der Erfindung, die aus mehreren, miteinander verbundenen Faserschichten bestehen, in der Fi g. 1 entsprechenden Darstellungen.

In F i g. 1 ist eine Ofenauskleidung dargestellt, die aus einer vorderen, der Ofenkammer zugewandten ersten Faserschicht 1 und aus einer zweiten, hinteren Faserschicht 2 besteht. Die Faserschicht 1 ist aus mehreren Fasermatten 4 aufgebaut, die mit ihren Breitseiten aufeinandergelegt sind. Die Fasermatten 4 werden aus biegsamen Faserbahnen ausgeschnitten oder können in der passenden Größe für den speziellen Zweck hergestellt sein. Die einzelnen Fasermatten 4 können auch, wie in F i g. 2 gezeigt, aus einer mehrfach zusammengefalteten Faserbahn gebildet werden.

Die zweite Faserschicht 2 liegt an der Ofenwandung oder am Ofenmantel 5 an und besteht aus einer hochkant gestellten Faserplatte.

Die erste Faserschicht 1 ist an ihrer Hinterkante an der Ofenwandung 5 mit über die ganze Auskleidung gleichmäßig verteilten Ankern 7 befestigt, die aus einer Platte mit sägeförmigen Zähnen und einem Stück Rundeisen bestehen, das an der Ofenwandung 5 befestigt ist.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Ofenauskleidung aus drei Faserschichten 1, 2 und 3, von denen die beiden inneren Schichten 1 und 2 aus lageweise übereinandergeschichteten Fasermatten bestehen, die mit ihren Breitseiten aufeinanderliegen.

Die dritte Faserschicht 3 besteht aus Faserplatten, die hochkant zwischen den ersten beiden Faserschichten 1 und 2 und der Ofenwandung 5 angeordnet sind. Die erste Faserschicht 1 und die zweite Faserschicht 2 sind

durch Verbindungsstücke 6 miteinander verbunden. Diese Verbindungsstücke sind Plattenstücke aus Streckmetall, welche zwischen die Streifen 4 der Faserschichten eingelegt sind und die in die Faserschicht 1 und in die Faserschicht 2 hineinreichen. Die erforderliche Reibung zur gegenseitigen Verankerung wird durch die Zusammendrückung der Fasermattenstapel erzeugt. Die Verbindungsstücke 6 werden mit einem solchen Abstand voneinander angeordnet, daß die erste Faserschicht 1 und die zweite Faserschicht 2 zu einer standfesten Auskleidung miteinander verbunden werden. Diese stabile Einheit wird mit den Ankern 7 an der Ofenwandung 5 befestigt, wobei die Anker 7 in der zweiten Faserschicht 2 verankert werden.

In F i g. 4 ist sine Ofenauskleidung nach der Erfindung is gezeigt, bei der eine erste Faserschicht 1 und eine zweite Faserschicht 2 dadurch miteinander verbunden sind, daß in gewissen Abständen Fasermattenstreifen 4a zwischen den Fasermatten 4 der Faserschichten t und 2 angeordnet sind. Diese Fasermattenstreifen 4a haben eine Breite, die der gesamten Breite der ersten Faser Schicht 1 und der zweiten Faserschicht 2 entspricht. Die Verbindung zwischen den beiden Faserschichten 1 und 2 wird durch die Reibung hergestellt, die durch das elastische Rückfederungsvermögen der Matten in den Berührungsflächen zwischen den Fasermattenstreifen 4a und den angrenzenden Matten 4 der Faserschichten 1 und 2 erzeugt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform werden je zwei übereinanderliegende Fasermattenstreifen 4a verwendet, zwischen denen die Anker 7 angeordnet sind, mit denen die Auskleidung an der j Ofenwandung 5 befestigt wird.

^H Wie aus F i g. 5 hervorgeht, kann die Verbindung zwischen der ersten Faserschicht 1 und der zweiten Faserschicht 2 auch dadurch hergestellt werden, daß Faserstreifen 4b und 4c von verschiedener Breite verwendet werden, die im Verband übereinandergeschichtet werden, so daß die erste Faserschicht 1 und die zweite Faserschicht 2 sich ineinander verzahnen. Die feste Verbindung wird wieder durch Erzeugen einer Reibungskraft erreicht.

In F i g. 6 ist eine Ofenauskleidung dargestellt, bei der auf acht Streifen in der zweiten Faserschicht 2 zehn Streifen von der gleichen Dicke in der ersten Faserschicht 1 kommen. Hierdurch wird bei gleicher Zusammendrückung auf die erste Faserschicht 1 eine größere elastische Vorspannung aufgebracht als auf die zweite Faserschicht 2, so daß nach Inbetriebnahme des Ofens die Vorspannung in den beiden Faserschichten 1 und 2 gleich groß wird, da das Fasermaterial in der ersten, der Ofenkarnmer zugewandten Faserschicht I größere Veränderungen erleidet, d.h. mehr schwindet, als in der zweiten Faserschicht 2.

Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß mit der Erfindung nicht nur die wärmeisolierenden, sondern die 55 elastischen Eigenschaften der Faserstoffe für den Aufbau einer Ofenauskleidung aus Fasermaterial ausgenutzt werden. Man gibt nämlich dem Fasermaterial beim Einbau eine elastische Vorspannung, die zusammen mit dem großen Reibungsbeiwert der Faserplatten 60 allein den Zusammenhalt der Ofenauskleidung und deren Stabilität zur Folge hat und gleichzeitig das Fasermaterial der Auskleidung federnd um die Verankerungsmittel preßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ein- oder mehrschichtige Ofenauskleidung aus feuerfesten Fasern, von denen zumindest die dem Ofeninnenraum zugekehrte Schicht aus flach aufeinanderliegenden, zusammengedrückten Fasermatten besteht, die mittels senkrecht zur Ofenwandung angeordneten Ankern, die vereinzelt zwischen die Fasermatten greifen, an der Ofenwandung befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (7) Platten aufweisen, die Vorsprünge haben, welchs in die Fasermatten (4) eindringen, diese jedoch nicht durchdringen.

2. Ofenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten der Anker (7) sägeförmige Zähne aufweisen.

3. Ofenauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Ofenwandung (5) befestigten Fasermattenschicht (2) eine weitere Schicht (1) aus flach aufeinanderliegenden, zusammengedrückten Fasermatten (4) zum Ofeninnenraum hin vorgelagert ist, wobei diese vorgelagerte Schicht (1) durch flache Verbindungsstücke (4a, Ab, 6) mit rauher Oberfläche, die in beide Schichten (1 und 2) eingreifen, mit der an der Ofenwandung (5) befestigten Schicht (2) verbunden ist

4. Ofenauskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke (4a, Ab) Fasermattenstreifen sind.

5. Ofenauskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke (6) aus Streckmetall bestehen oder Platten mit gebogener Kante sind.

6. Ofenauskleidung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofeninnenraum zunächst liegende Fasermattenschicht (1) stärker zusammengedrückt ist, als die dahinter liegenden Schichten (2,3).

7.0fenauskleidungnacheinemder Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofeninnenraum zugewandte Fasermattenschicht (1) aus mehrfachzusammengefalteten Fasermatten(4)besteht.