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Die Erfindung betrifft einen feuerbeständigen Stopfen für
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Koksofenkammertüren aus Fertigteile bildenden Steinen, welche der
Breite des Stopfens entsprechen und quer zum Stopfen verlaufende, ebene Fugenbegrenzungsflächen
sowie Seitenflächen aufweisen, die aus mehreren Längsflächen bestehen, nämlich aus
kurzen und anschließenden längeren jeweils nach außen konvergierenden sowie weiteren
in Richtung auf die Rückseite des Stopfens konvergierenden Längsflächen, die einem
Druckausgleichskanal zugeordnet sind, wobei der Stopfen einen oberen Schlußstein,
in dem der Druckausgleichskanal blind endet und in dem je ein Teerablaufkanal ausgebildet
ist, einen Stein mit je einer einen der Teerablaufkanäle begrenzenden Ablaufrinne
mit nach vorn und unten geneigtem Rinnenboden sowie gegebenenfalls weitere Steine
aufweist, die unterhalb des Teerablaufkanals und oberhalb eines unteren Schlußsteines
angeordnet sind.
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Derartige Stopfen haben die Aufgabe, die aus Metall bestehenden Teile
der Kammertüren der unmittelbaren Wärmeeinwirkung zu entziehen und dadurch u.a.
deren Verzunden zu verhindern. Fertigteile haben gegenüber Stopfen aus Stampfmassen
u.a. den Vorteil, daß sie fachgerecht vorgebrannt und bei kleinen Abmessungen auch
in Pressen unter Druck gesetzt werden können. Daraus ergibt sich der Aufbau der
Stopfen aus mehreren Steinen. Diesen Steinen sind unterschiedliche Funktionen zugewiesen.
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So kann z.B. der untere Schlußstein auf einem Steinhalter abstützbar
sein und die auf ihn folgenden Steine unterstützen; das hat den Vorteil, daß an
den oberen Steinen keine zur Verzunderung neigende Steinhalter notwendig sind, und
die die Steine enthaltenden Bolzen entlastet werden.
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Bekannt ist ein derartiger feuerbeständiger Stopfen (DE-GM 78 27 012),
bei dem die Bolzen in Ausnehnungen angeordnet sind, die Je zur Hälfte in den benachbarten
Fugenbegrenzungsflächen der Steine ausgebildet sind.
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Die Achsen der Ausnehmungen verlaufen jedoch quer zum Stopfen und
die Bolzen wirken mit Ankern zusammen, die auf Halfeneisen an der Kammertür längsverschieblich
gelagert sind. Man kann wegen der Vermörtelung der Bolzen die Steine nicht mehr
einzeln auswechseln.
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Bei derartigen feuerfesten Stopfen wirken sich die im unteren Teil
der Kammer bildenden höheren Drücke an der Türseite nachteilig aus. Sie führen u.a.
dazu, daß der im Verlauf des Garens auftretende Teer unten an der Kammer austritt
und die dort angeordneten Dichtleisten überwindet. Das ist mir erheblichen Beeinträchtigungen
des Ofenbetriebes verbunden. Außerdem treten zu Beginn des Garens in der Ofenkammer
oben Kondensate auf, welche zunächst aus dem Wassergehalt der Einsatzkohle stammen
und dann zunehmend auch von Teerbestandteilen gebildet werden. Das Auftreten der
Kondensate führt seinerseits zu erheblichen Schwierigkeiten im Ofenbetrieb.
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Die Erfindung geht deshalb von einem weiteren der vorbekannten feuerfesten
Stopfen aus (DE-OS 27 24 982). Bei diesem Stopfen staut sich die Einsatzkohle zwischen
den eingangs beschriebenen, nach innen konvergierenden Längsflächen und den anschließenden
Flächen der Kammerwände, so daß sich an Jeder Stopfenseite Je ein durch gehender
Kanal bildet. Diese Kanäle werden auch beim Planieren der Ofenfüllung nicht zugeschüttet,
weil sie blind im oberen Schlußstein enden und daher von oben abgedeckt sind. Durch
diese Kanäle findet ein Druckausgleich statt, die die beschriebenen Nachteile beseitigen,
die das verhältnismäßig höhere Druckniveau
im Bereich der Kammertür
bislang herbeigeführt hat. In den nach außen konvergierenden Flächen des oberen
Schlußsteines und dem anschließenden Stein, der mit der Teerablaufrinne versehen
ist, werden besonders geformte Flächen verwirklicht, welche Je einen an jeder Seite
dieser Steine entstehenden Teerablaufkanal begrenzen.
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In diesem Kanal setzt sich der kondensierende Teer ab und gelangt
auf den Boden der Rinne, die das~Kondensat in die Ofenfüllung abgibt. Es hat sich
jedoch herausgestellt, daß auch unterhalb der Ablaufrinne noch Teer und sogar Wasser
kondensieren, so daß die mit dem Teerablaufkanal erzielbaren Vorteile gering bleiben.
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Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Stopfenausbildung besteht darin,
daß die Ablaufkanäle und ihre Ablaufrinnen häufig zu Beginn des Garens so verschmutzt
sind, daß sie ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs bezeichneten
Stopfen so auszubilden, daß sich die Teerablaufrinnen in der jeweils richtigen Höhe
der Ofenkammer anordnen lassen, und daß zu Beginn des Garens selbsttätig eine Reinigung
der Teerablaufkanäle und ihrer -ablaufrinnen erfolgt.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die nach
innen konvergierenden Längsflächen des oberen Schlußsteines und eines oder mehrerer
weiterer Steine Je einem Kanal zugeordnet sind, der in sich den Druckausgleichs-
und Teerablaufkanal vereinigt, und daß der mit den Ablaufrinnen versehene Stein
je eine in einer der nach hinten konvergierenden Längsflächen und einer der daran
anschließenden nach außen konvergierenden längeren Längsflächen ausgebildete, nach
unten geneigte Rinnenseitenfläche aufweist, die auf dem Rinnenboden endet.
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Es hat sich nämlich überraschend herausgestellt, daß die an der zu
Beginn des Garens noch kalten Ofentüre auftretenden Kondensate dunnflüssig sind
und hauptsächlich aus Wasser bestehen, welches in den Druckausgleichskanälen abläuft
und diese abwäscht. Dadurch, daß man die Druckausgleichskanäle mit den Teerablaufkanälen
vereinigt, kann man mit Hilfe dieser Kondensate die Teerablaufkanäle und deren Ablaufrinnen
von den sie verstopfenden Verunreinigungen befreien. Da hierdurch aber die für die
Kondensatablaufkanäle nötigen Flächen entfallen, können die Ablaufrinnen in beliebiger
Höhe angeordnet werden. Das wird dadurch möglich, daß außer dem Schlußstein und
dem Stein, in dem die Ablaufrinnen vorgesehen sind, noch weitere Steine vorgesehen
werden können, welche mit ihren nach inne konvergierenden Längsflächen die beiden
vereiniqteWRanäle begrenzen Diese Ste: a können Je nach den Erfordernissen des Einzelfalles
zusammen mit den beiden Schluß steinen und dem die Ablaufrinnen tragenden Stein
allein oder zusammen mit weiteren zwischen dem unteren Schlußstein und dem Stein
mit den Ablaufrinnen angeordneten Steinen, die lediglich die Druckausgleichskanäle
begrenzen, zum Stopfenaufbau verwendet werden.
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Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind
die Rinnenseitenflächen in den langen nach außen konvergierenden Längsflächen so
angeordnet, daß sie in diesem enden. Dadurch wird eine minimale Schwächung des Stopfens
erreicht, ohne daß die Einleitung der ablaufenden Kondensate in die Einsatzkohle
verhindert wird.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der
mit der Teerablaufrinne versehene Stein und die
die vereinigten
Kanäle begrenzenden Steine gleiche Längenabmessungen wie die oberhalb des unteren
Schlußsteines angeordneten Steine aufweisen. Auf diese Weise wird die Anordnung
des die Ablaufrinnen tragenden Steines in der richtigen Höhenlage erleichtert, weil
keine Paßsteine erforderlich sind.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Figur 1 in Seitenansicht einen feuerfesten Stopfen
mit der anschließenden Ofenkammertüre, Figur 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand
der Figur 1, Figur 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Figur 1, Figur 4
einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Figur 1, Figur 5 einen Schnitt längs der
Linie V-V der Figur 1, Figur 6 in Stirnansicht, Seitenansicht, Draufsicht und in
einer Ansicht von unten den oberen Schlußstein des Türstopfens, Figur 7 in Figur
6 entsprechenden Darstellungen den die Teerablaufkanäle tragenden Stein,
Figur
8 in je einer Stirn- und einer Seitenansicht einen der zwischen dem oberen Schlußstein
und dem Stein nach Figur 7 angeordneten Steine.
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Gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 2 ist auf den metallischen
Türkörper 1 unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht aus feuerfestem Filz 2
ein allgemein mit 3 bezeichneter Türstopfen in weiter unten erläuterter Weise befestigt.
Der Türstopfen besteht aus Fertigteile bildenden Steinen, die ihrerseits aus feuerbeständigem,
keramischen Material gefertigt sind; die Steine sind insbesondere gepreßt und vorgetempert.
Wie sich insbesondere aus der Darstellung der Figur 2 ergibt, verlaufen die Fugen,
von denen eine mit 4 bezeichnet ist, quer zu dem Stopfen, so daß jeder Stein, wie
am Beispiel des Steines 5 gezeigt ist, zwei parallele Fugenbegrenzungsflächen 6
bzw. 7 aufweist. Senkrecht zu den Fugenbegrenzungsflächen 6 bzw. 7 verlaufen die
Seitenflächen des Steines, die zusammenfassend mit 8 bzw. 9 (Figur 8) bezeichnet
sind. Die Seitenflächen sind symmetrisch angeordnet. Sie besitzen mehrere Längsflächen
10-12 bzw. 13-15. Die kurzen Flächen 10, 13 und die daran anschließenden längeren
Seitenflächen 11, 14 konvergieren nach außen. Die weiteren Längsflächen 12 und 15
konvergieren in Richtung auf die Rückseite 16 des Stopfens.
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Der Stopfen besitzt einen unteren Schlußstein 17, der sich mit seinem
unteren Ende auf einem metallischen Steinhalter 18 abstützt, der unten an der Tür
befestigt ist. Der Stopfen weist darüber hinaus einen oberen Schlußstein 19 auf,
der im folgenden näher erläutert wird.
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Der Stein 19 hat eine obere im wesentlichen eben verlaufende Deckfläche
20 und eine daran anschließende mit etwa 15 ° nach unten geneigte Schrägfläche 21.
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Abgerundete Endflächen 22, 23 (Figur 2) leiten über in die entsprechenden
Flächen 12, 15, die schon im Zusammenhang mit der Ausbildung des Steines 5 beschrieben
worden sind. Das Maß a beschreibt die Tiefe eines Kanals, der an Jeder Seite des
Stopfens ausgebildet und dort allgemein mit 25 bzw. 26 bezeichnet ist. Die Tiefe
dieses Kanals, die mit a bezeichnet ist (Figur 6) ist größer als die Tiefe des entsprechenden
Kanals, der durch das Maß b in Figur 8 bezeichnet ist. Im übrigen ist der obere
Schlußstein 19 mit Hilfe von vier Schraubenbolzen befestigt. Dazu weist er zwei
ihn durchdringende Bohrungen 28, 29 auf. Zwei weitere Ausnehmungen 30, 31 sind Je
zur Hälfte im oberen Schlußstein 19 und im darauf folgenden Stein 32 ausgebildet.
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Die Bohrungen besitzen einen im Durchmesser größeren Abschnitt 35
und einen daran anschließenden im Durchmesser geringeren Abschnitt 36. Im Abschnitt
35 sitzen die Köpfe von nicht dargestellten Bolzen, die in entsprechende Gewinde
auf der Innenseite der Türe eindrehbar sind. Die Bohrungen 35 können mit feuerfester
Masse ausgefüllt werden, um Wärmebrücken zu vermeiden.
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An den Stein 32 schließt sich ein Stein 38 in der Reihenfolge von
oben nach unten an. Dieser Stein ist in mehreren Ansichten in der Figur 7 wiedergegeben.
Wie sich aus der dortigen Darstellung ergibt, besitzt der Stein ebenfalls die im
Zusammenhang mit Figur 8 beschriebenen Flächen 10-12 bzw. 13-15, hat aber ebenso
wie alle Steine des Stopfens mit Ausnahme der beiden Schlußsteine 17, 19 Ausnehmungen
40, 41 bzw. 42, 43, die Je zur Hälfte in seinen Fugenbegrenzungsflächen 6, 7 ausgebildet
sind.
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Diese Ausnehmungen ergänzen sich mit den entsprechenden Ausnehmungen
in den benachbarten Steinen 5a und 32 (Figur 2).
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Die Kanäle 25 und 26 unterscheiden sich durch das Maß b von den Abschnitten,
die in den Steinen 19, 32 und zum Teil 38 ausgebildet sind. Dort sind die Kanäle
mit 45 und 46 bezeichnet. Sie enden praktisch an der oberen Fugenbegrenzungsflache
7 des Steines 38. Die Kanäle 45 und 46 sind ebenso wie die Kanäle 25 und 26 identisch
ausgebildet, so daß es genügt, im folgenden einen der beiden Kanäle näher zu erläutern:
Der Kanal 46 endet an einer allgemein mit 48 bezeichneten Ablaufrinne, der eine
von hinten, d.h. vom Türblatt 1 aus gesehen nach vorn, d.h. in Richtung auf die
freie Stirnfläche des Stopfens geneigt verlaufenden Rinnenboden 49 besitzt. Der
Rinnenboden hat, wie Figur 7 zeigt, eine Neigung aC von ca. 300. Die Rinne verläuft
von der Rückseite 16 des Steines bis in die Fläche 11, wo sie bei 50 endet (Figur
7). Auf den Boden reicht eine schräg verlaufende Rinnenseitenfläche 52, welche gemäß
der Darstellung in Figur 7 aus Teilflächen 53 in den Flächen 11 bzw. 14 und einer
Teilfläche 54 in der Schrägfläche 12 bzw. 15 zusammengesetzt ist.
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Der beschriebene Stopfen ist aus den beschriebenen Steinen sowie einem
weiteren allgemein mit 60 bezeichneten Stein zusammengesetzt, der sich aber von
den Steinen 5 bzw. 5a lediglich durch seine Länge unterscheidet. Das heißt, er besitzt
die gleiche Formgebung, wie sie insbesondere im Zusammenhang mit der Figur 8 beschrieben
worden ist, dient aber infolge seiner unterschiedlichen Länge zum Ausgleich verschiedenen
Türabmessungen der Höhe nach.
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Die Türe ist somit aus fünf verschiedenen Fertigteilen zusammengesetzt:
Verschieden sind der obere Schlußstein 19 und der untere Schlußstein 17; unterschiedlich
sind auch die Steine 32 und 5 bzw. 5a, und unterschiedlich ist schließlich der Stein
38 infolge seiner Rinnenausbildung gegenüber den übrigen Steinen.
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Im montierten Zustand und im Betrieb führt die obere Schrägfläche
21 sowie der Abschluß der seitlichen Kanäle 22 und 23 dazu, daß beim Beschicken
der Ofenkammer keine Einsatzkohle in die Kanäle 45, 46 bzw. 25, 26 von oben eindringen
kann. Das seitliche Eindringen von Kohle wird erfahrungsgemäß ebenfalls verhindert.
Zu. Beginn der Garungszeit bilden sich an dem kalten Stopfen und dem dahinter liegenden
metallischen Türblatt Kondensate, vorzugsweise im oberen Bereich der Ofenkammer.
Dabei handelt es sich zunächst um kondensierendes Wasser aus dem Wassergehalt der
Einsatzkohle. Dieses Wasser läuft in den Kanälen 45 und 46 nach unten, bis es den
Boden 49 der Ablaufrinnen 48 erreicht. Von dort aus wird es entsprechend der Neigung
9C in die Einsatzkohle geleitet. Wie sich herausgestellt hat, reinigt das auftretende
Kondensat die Kanäle 45 und 46 und insbesondere die Ablaufrinnen 48 zufriedenstellend.
Im weiteren Verlauf des Garungsvorganges werden aus der Einsatzkohle Kohlenwasserstoffe
ausgetrieben, von denen ebenfalls ein Teil kondensiert. Die Rinnen 45 und 46 dienen
dann zur Ableitung dieser Kondensate, welche ebenso wie die zunächst auftretenden
Kondensate in die Einsatzkohle zurückgeleitet werden und deswegen nicht die Türen
verschmutzen können.
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Zu Beginn des Garensbildet sich im unteren Teil der Ofenkammer im
Bereich der Türen ein höherer Druck
als im oberen Teil aus. Das
ist zum Teil eine Folge des im oberen Teil der Ofenkammer herrschenden Saugzuges,
der dazu dient, die bei der Pyrolyse frei werdenden Kondensate und Gase abzuziehen.
Durch die Kanäle 25 und 26 tritt ein Druckausg3Bch im Bereich der Tür ein.
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Dieser verhindert, daß im unteren Teil der Ofenfüllung auftretende
Kondensate durch die Tür nach außen gedrückt werden.
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Dadurch, daß man die Ausnehmungen 40-43 jeweils zur Hälfte in den
Fugenbegrenzungsflächen 6, 7 anordnet, vermeidet man eine übermäßige Schwächung
der Steine, die deshalb nicht im Bereich der Ausnehmungen durchbrechen können. Dadurch,
daß man andererseits in den längeren Schlußsteinen die Ausnehmungen 28, 29 voll
ausbildet, kann man diese Steine zuverlässig festlegen, obwohl auch in deren Fugenbegrenzungsfläche
die weiteren Ausnehmungen nur zur Hälfte ausgebildet sind. Die Schraubenbolzen können
verhältnismäßig schwach ausgebildet werden, weil die Fugen normalerweise ausgefüllt,
z.B. mit feuerfesten Filzeinlagen versehen sind und weil das Gewicht der Steine
vom unteren Schlußstein 17 übernommen und auf den Steinhalter 18 übertragen wird,
der seinerseits so angeordnet ist, daß er der Verzunderung entzogen ist.
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Man kann die Steine bei liegender Tür leicht montieren und auch einzeln
auswechseln. Dazu werden lediglich die den auszuwechselnden Stein haltenden Schraubenbolzen,
gegebenenfalls nach Entfernung der kammerseitigen Vermörtelung aus dem großen Abschnitt
der die Schraube aufnehmenden Ausnehmung, herausgedreht, der neue Stein wird an
die Stelle des auszutvechselnden gelegt und wieder mit den Schraubenbolzen befestigt.
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L e e r s e i t e