DE29613812U1

DE29613812U1 - Feuerfeste Auskleidung für Wände hochtemperaturbelasteter Behälter, Öfen o.dgl. Anlagen

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Publication number: DE29613812U1
Application number: DE29613812U
Authority: DE
Original assignee: Promat GmbH
Current assignee: Promat GmbH
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2006-08-10

Description

STENGER, WATZKE & J&ING. ."..··. .".Kwiser-Friedrich-Riiig 70

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PATENTANWÄLTE—^——

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

DIPL.-ING. HEINZ J. RING

DIPL.-ING. ULRICH CHRISTOPHERSEN

Unser Zeichen: 96 0824 DIPL.-ING. MICHAEL RAUSCH

DIPL.-ING. WOLFGANG BRINGMANN

Promat GmbH, Scheifenkamp 16, Patentanwälte

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40880 Ratingen

Datum

8. August 1996

Feuerfeste Auskleidung für Wände hochtemperaturbelasteter Behälter, Öfen oder dgl. Anlagen

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Auskleidung für Wände hochtemperaturbelasteter Behälter, Öfen oder dgl. Anlagen, mit zu einer geschlossenen Lage zusammengefügten Keramikfasermatten oder -blöcken, die mittels die Matten bzw. Blöcke durchdringender Anker an der Wand befestigt sind.

Industrieöfen, hochtemperaturbelastete Behälter und andere wärmetechnische Anlagen erfordern eine speziell an die jeweiligen Temperaturbedingungen angepaßte Wärmedämmung. Hierzu ist es bekannt, die Innenwände mit einem aus Keramikfasern bestehenden Dämmaterial zu belegen. Dieses Materia! wird fertig konfektioniert als zugeschnittene Matte oder Block geliefert und dann mittels geeigneter Befestigungselemente an der Wand des Behälters oder des Ofens befestigt. Als Befestigungselemente haben sich Anker bewährt, die sich aus rechteckig zu der Wand befestigten Laschen zusammensetzen, die in einem gewissen Abstand von der Wand mit Stangen verbunden sind. Diese Stangen durchdringen das mit entsprechenden Durchgangsbohrungen versehene Keramikfasermaterial und halten dieses fest.

Obwohl bei dieser Befestigungsart das Keramikfasermaterial gleichsam von dem Anker durchdrungen wird, kann es in außergewöhnlichen Fällen geschehen, daß die Fasermatten oder -blöcke derartigen Kräften ausgesetzt sind, daß sich diese zunehmend von der Wand lösen, wobei die Stangen des Ankers das Fasermaterial bis zu dessen vollständigem Lösen regelrecht durchtrennen. Solche Vorgänge lassen sich dann beobachten, wenn der mit der Dämmung versehene Behälter selbsterzeugten oder äußeren Schwingungen und Vibrationen

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ausgesetzt ist. Aus diesem Grunde wurden bisher für die Dämmung schwingender oder vibrierender Behälter andere Dämmtechniken eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus Keramikfasermatten oder -blöcken zusammengesetzte feuerfeste Auskleidung mit erweiterten Anwendungsmöglichkeiten und insbesondere der Möglichkeit eines Einsatzes auch in vibrierenden oder schwingenden Anlagen zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine feuerfeste Auskleidung mit den eingangs genannten Merkmalen und zusätzlichen Halteelementen in Form von hitzefesten Streifen oder Bändern vorgeschlagen, die die Matten bzw. Blöcke an deren der Hitzequelle zugewandter Außenseite partiell abstützen.

Eine solche Auskleidung ist geeignet, Vibrationen und Schwingungen auf Dauer zu widerstehen, ohne daß die einzelnen Blöcke ihren Halt an der Wand verlieren. Durch die zusätzlichen Halteelemente in Form von hitzefesten Streifen oder Bändern an der der Hitzequelle zugewandten Außenseite der Matten bzw. Blöcke werden diese daran gehindert, sich infolge von Vibrationen oder Schwingungen in Richtung der Wandnormalen zu bewegen. Anders als die bei den üblichen Ankern verwendeten Stangen weisen die in Form von Streifen oder Bändern gestalteten zusätzlichen Halteelemente eine relativ breite Aufstandsfiäche auf, so daß ein Zerschneiden des Fasermaterials infolge der auf das Material einwirkenden Trägheitskräfte vermieden wird. Da die normal zur Wand wirkenden Trägheitskräfte der in Schwingungen versetzten Blöcke erfindungsgemäß überwiegend von den Streifen und Bändern aufgenommen werden, kommt den die Blöcke durchdringenden Ankern im wesentlichen nur noch die Aufgabe zu, die Matten bzw. Blöcke in seitlicher Richtung zu halten und zu fixieren, was die Streifen und Bänder wegen ihrer Anordnung außerhalb der Blöcke nicht bewirken können.

Zur verbesserten Fixierung der Blöcke würde zwar grundsätzlich auch die Möglichkeit bestehen, diese an ihrer Innenseite durch eine vollständige Schale aus einem geeigneten hitzefesten Blech abzudecken, wie dies aus der DE 39 27 624 A1 für einen allerdings anderen Anwendungsfall bekannt ist. Nachteilig bei einer solchen vollflächigen Abdeckung der Keramikfaserblöcke wäre jedoch die infolge von deren Masse sehr große Wärmespeicherkapazität. Zudem

würde beim Einsatz der in der DE 39 27 624 A1 für einen anderen Anwendungsfall beschriebenen Vollverkleidung bei schwingenden Systemen zwangsläufig das Problem auftreten, daß auch die zusätzliche Abdeckung an dem Schwingungsprozeß teilnimmt, wodurch sich u.U. kritische und nicht mehr kontrollierbare Resonanzprozesse in der Anlage einstellen können. Nachteilig an einer vollflächigen Verkleidung ist ferner, daß eine optische Kontrolle der einzelnen Faserblöcke nur nach einer vorherigen Demontage zumindest von Teilen der Verkleidung möglich ist. Nachteilig sind ferner die hohen Erstellungskosten aufgrund des großen Materialeinsatzes sowie der Anpassungsaufwand beim Zusammenfügen der einzelnen Bleche, sowie die Gefahr unerwünschter Spannungen infolge der in zwei Ebenen wirkenden Wärmedehnung der eingesetzten Bleche.

Die genannten Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Konstruktion vermieden, bei der es sich nicht um eine vollflächige Auskleidung, sondern nur um eine partielle Abstützung handelt, die auf die jeweilige Breite der hitzefesten Streifen und Bänder beschränkt ist. Diese werden daher auch nur so breit gestaltet, daß bei Schwingungen und Vibrationen des Behälters ein biockweises Lösen des Fasermaterials ausgeschlossen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Auskleidung wird vorgeschlagen, daß sich die Anker aus unmittelbar an der Wand befestigten Laschen sowie an den Laschen befestigten und die Matten bzw. Blöcke durchdringenden Stangen zusammensetzen, und daß die Laschen mit Verlängerungen versehen sind, an deren Enden die Streifen bzw. Bänder befestigt sind. Zum Zwecke einer einfachen Montage ist zumindest das eine Ende der Stange durch eine Öffnung der Lasche hindurchgesteckt.

Ferner wird vorgeschlagen, daß sich die Verlängerung zwischen zwei benachbarten Matten bzw. Blöcken hindurch bis außerhalb deren der Hitzequelle zugewandten Außenseiten erstreckt. Da die Verlängerung erst außerhalb der Matten bzw. Blöcke endet, ist es in diesem Fall nicht erforderlich, die Streifen bzw. Bänder auf die Länge des jeweiligen Blockes abzustimmen, vielmehr können langgestreckte und vollkommen ebene Streifen oder Bänder verwendet werden, die gegebenenfalls auch mehrere Blöcke gleichzeitig überspannen.

Zur Verbindung der Verlängerungen mit den Streifen aus hitzefestem Material sind die Enden der Verlängerungen vorzugsweise durch Öffnungen in den Streifen bzw. Bändern hindurchgesteckt. Auf diese Weise ist ferner eine einfache Montage bei bereits fixierter Auskleidung möglich.

Zum Ausgleich von Wärmedehnungen, wie sie durch Temperaturschwankungen bedingt sind, sollte die Länge der Öffnungen in Längsrichtung der Streifen größer sein als das entsprechende Maß des die Öffnung durchdringenden Endes der Verlängerung. Mit demselben Ziel ist es von Vorteil, wenn das Ende., der Verlängerung zylindrisch, und die Öffnung ein Langloch ist.

Da die Streifen oder Bänder im Anschluß an die sonstige Fertigstellung der Auskleidung angebracht werden können, muß sich deren Länge nicht unbedingt nach der Länge der einzelnen Segmente der Keramikblöcke richten. Vielmehr kann sich ein- und derselbe Streifen über mehrere Segmente erstrekken, wobei zur Reduzierung des Montageaufwandes im Bereich zweier aneinandergrenzender Streifen die Verlängerung zugleich zwei in einer Linie angeordnete Streifen bzw. Bänder durchdringt und miteinander verbindet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße feuerfeste Auskleidung und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die feuerfeste Auskleidung nach Fig. 1, wobei aus Gründen der Übersicht Befestigungselemente weggelassen wurden.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Wand eines Ofens, eines Behälters oder einer anderen stark wärmebelasteten Anlage dargestellt. Die Innenseite der Wand ist zum Zwecke der Wärmedämmung mit Blöcken 2 aus Keramikfasermaterial versehen. Solche Blöcke sind für Temperaturbereiche bis ca. 1600⁰C bekannt. In der Regel setzen sich die zu einer geschlossenen Schicht zusammengesetzten Blöcke aus einem vorverdichteten Keramikfasermaterial

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zusammen, welches nach dem Einbau entspannt, so daß eine fugenfreie Dämmschicht entsteht.

Zur Befestigung an der Wand 1 ist ein System von Ankern vorgesehen, die sich aus Stangen 4 sowie unmittelbar an der Wand 1 befestigten Laschen 5 zusammensetzen. Bei der Lasche 5 handelt es sich um ein normal zur Wand 1 stehendes Blech, welches beim Ausführungsbeispiei als mit der Wand 1 verschraubtes Winkelbiech gestaltet ist, und an dem, parallel zur Wand 1 ausgerichtet, das eine Ende der Stange 4 angeschweißt ist. Das nicht angeschweißte Ende der Stange 4 durchragt bereits die nächste Lasche 5, so daß jede Stange 4 zwar nur an einem Ende eingespannt ist, gegen Kräfte normal zur Richtung der Wand 1 jedoch an beiden Enden gesichert ist. Die Stange 4 ist an ihrem freien Ende mit einer Spitze 6 versehen, so daß sich die Stange 4 mit der daran befestigten Lasche 5 durch eine in dem Block 2 bereits vorhandene Durchgangsöffnung hindurchstecken und dann mittels einer Schraube 7 oder durch Verschweißen der Lasche an der Wand 1 befestigen läßt. Das Ende der Stange 4 nahe der Spitze 6 durchragt hierbei mit Spiel eine entsprechend angebrachte Bohrung 8 in der nächsten Lasche 5.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient jeder aus Stange 4 und Lasche 5 zusammengesetzte Anker der Befestigung eines einzigen Blocks 2. Selbstverständlich lassen sich mittels eines Ankers jedoch auch mehrere Blöcke gleichzeitig an der Wand 1 befestigen.

Wegen des geringen Querschnitts der zylindrischen Stange 4 kann es bei erheblichen Kräften auf den Block 2 geschehen, daß die Stange 4 zunehmend in das Fasermaterial des Blockes 2 einschneidet. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn die Wand 1 Schwingungen oder Vibrationen ausgesetzt ist, die sich auf die dort befestigten Blöcke 2 übertragen. Langfristig sind die Stangen 4 nicht geeignet, die Blöcke 2 der Wärmedämmung hinreichend zu sichern.

Aus diesem Grunde sind die Anker mit Verlängerungen 9 versehen, an deren Enden ein Band befestigt ist, welches die Blöcke 2 an deren der Hitzequelle zugewandter Außenseite 12 abstützt. Beim Ausführungsbeispiei ist die Verlängerung 9 an der Lasche 5 angeschweißt. Ebenso kann jedoch die Verlange-

rung 9 auch unmittelbar an der Wand 1 befestigt sein, wobei sich die Verlängerung 9 auch in diesem Fall in unmittelbarer Nähe der Lasche 5 befinden sollte, um den Spalt zwischen den beiden benachbarten Blöcken 2 und damit Wärmebrücken möglichst klein zu halten.

Fig. 2 läßt erkennen, daß sich die Bänder 11, in Draufsicht betrachtet, mittig über den Stangen 4 befinden sollten, um die Trägheits- und Reaktionskräfte des Blockes 2 im Falle von Schwingungen symmetrisch aufzunehmen. Die Befestigung der Bänder 11 an den Verlängerungen 9 erfolgt durch eine geeignete Verschraubung, Verschweißung oder mit Hilfe auf die Enden 10 der Verlängerungen 9 aufsteck- oder aufschraubbarer Clips 13. In Fig. 2 sind die Clips aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.

Gemäß Fig. 1 durchragen die Enden 10 der vorzugsweise zylindrischen Verlängerungen 9 Öffnungen 14 des Bandes 11, wobei diese Öffnungen 14 als Langlöcher gestaltet sind, um Wärmedehnungen des Bandes 11 auszugleichen.

Während die Abstände der einzelnen Öffnungen 14 auf die Abstände der Laschen 5 abgestimmt sein müssen, können die Bänder 11 selbst ein Vielfaches dieser Länge aufweisen. An Stellen, an denen zwei zueinander in Linie angeordnete Bänder 11 zusammentreffen, werden beide Bänder 11 gemeinsam auf einer Verlängerung" 9 befestigt, wozu die Verlängerung 9 zugleich die Öffnungen 14 beider Bänder 11 durchdringt und, nach Aufsetzen des Clips 13, miteinander verbindet.-Dies ist bei dem in Fig. 1- rechts dargestellten Anker der Fall.

Sämtliche Teile der Anker sowie die Verlängerung 9 und Bänder 11 bestehen aus hitzefestem Metall. Die Bänder 11 sind so breit, daß im Falle von Schwingungen und Vibrationen der Blöcke 2 die Flächenpressung zwischen der Außenseite 12 der Blöcke 2 und den Bändern 11 keine das Fasermaterial der Blöcke 2 zu stark beanspruchenden Werte erreicht. Als geeignet herausgestellt haben sich Bänder 11 mit einer Breite von 25 bis 50 mm. Die Dicke des aus dem Werkstoff 1.4828 bestehenden Bandes 11 kann z. B. 2 mm betragen.

Wesentlich ist, daß die Breite der Bänder 11 deutlich geringer ist als die Breite der Blöcke 2, so daß die Außenseiten 12 der Blöcke lediglich partiell durch die Bänder 11 abgedeckt sind, und eine optische Kontrolle des Zustandes der Blöcke jederzeit möglich ist.

Bezuqszeichenliste

1	Wand
2	Block aus Keramikfasermateriai
4	Stange
5	Lasche
6	Spitze der Stange
7	Schraube
8	Bohrung
9	Verlängerung
10	Ende der Verlängerung
11	Band, Streifen
12	Außenseite des Blocks
13	Clip
14	Öffnung

Claims

Ansprüche

1. Feuerfeste Auskleidung für Wände hoehtemperaturbelasteter Behälter, Öfen oder dgl. Anlagen, mit zu einer geschlossenen Lage zusammengefügten Keramikfasermatten oder -blöcken (2), die mittels die Matten bzw. Blöcke (2) durchdringender Anker an der Wand (1) befestigt sind,
gekennzeichnet durch

zusätzliche Halteelemente in Form von hitzefesten Streifen oder Bändern (11), die die Matten bzw. Blöcke (2) an deren der Hitzequelle zugewandter Außenseite (12) partiell abstützen.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anker aus unmittelbar an der Wand (1) befestigten Laschen (5) sowie an den Laschen (5) befestigten und die Matten bzw. Blöcke (2) durchdringenden Stangen (4) zusammensetzen, und daß die Laschen (5) mit Verlängerungen (9) versehen sind, an deren Enden (10) die Streifen bzw. Bänder {11) befestigt sind,

3. Auskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das eine Ende der Stange (4) durch eine Öffnung (8) der Lasche (5) hindurchgesteckt ist.

4. Auskleidung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verlängerung (9) zwischen zwei benachbarten Matten bzw. Blöcken (2) hindurch bis außerhalb deren der Hitzequelle zugewandten Außenseiten (12) erstreckt.

5. Auskleidung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (10) der Verlängerung (9) durch Öffnungen (14) in den Streifen bzw. Bändern (11) hindurchgesteckt sind.

6. Auskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Öffnungen (14) in Längsrichtung der Streifen bzw. Bänder (11) größer ist als das entsprechende Maß des die Öffnung (14) durchdringenden Endes (10) der Verlängerung (9).

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7. Auskleidung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (10) der Verlängerung (9) zylindrisch, und die Öffnung (14) ein Langloch ist.

8. Auskleidung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung {9} zugleich zwei in einer Linie angeordnete Streifen bzw. Bänder (11) durchdringt und miteinander verbindet.