DE3807243C1 - Suspension device for gas-permeable partition walls - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängevorrichtung für gasdurchlässige Trennwände bzw. Einbauten in Öfen, insbesondere Hubbalken- oder Stoßöfen mit einem Rahmen und formschlüssig im Rahmen sitzenden gasdurchlässigen Wand­ elementen.

Wandelemente können in Stoßöfen und Hubbalkenöfen an verschiedenen Stellen zur Beeinflussung der Temperatur angebracht werden und können in besonders vorteilhafter Weise aus leichtem keramischem Material bestehen. Für gasdurch­ lässige Wandelemente ist in der Regel eine Wabenstruktur erforderlich und derartige leichte keramische Wabenstrukturen zeichnen sich durch nur sehr geringe mechanische Stabilität aus. Die Festlegung derartiger Wandelemente stößt daher auf Schwierigkeiten. Die keramischen Wandelemente werden im Betrieb hoch erhitzt und wirken als strahlende Flächen zur Vergleichmäßigung der Temperatur im Ofen. Neben einer Ver­ gleichmäßigung des Temperaturverlaufes auf Grund der Strahlung der Wandelemente, kann auch eine Verringerung des Energiebedarfes der Öfen beobachtet werden, da die einge­ brachte Energie besser gleichmäßig über die Länge des Ofens verteilt werden kann.

Es wurde bereits vorgeschlagen, derartige strahlende gasdurchlässige Wandteile mit freiliegenden Ankern aus hochwarmfesten Sinterwerkstoffen, insbesondere Silitstäben, festzulegen. Die Verwendung von Stahl kommt auf Grund der hohen Temperaturbelastung nicht in Betracht. Abgesehen von der nur geringen Festigkeit von Stahl bei hohen Temperaturen, würde die raschere Zunderbildung einen überaus hohen Ver­ schleiß derartiger Anker mit sich bringen. In Öfen der eingangs genannten Art werden häufig hohe Temperaturen von 1300 bis 1350°C im Kastenprofil des Ofens erreicht und konventionelle Aufhängungen der gasdurchlässigen Wandelemente wurden in der Vergangenheit in der Regel nach mindestens zwei bis drei Monaten zerstört. Es wurde beobachtet, daß diese Zerstörung großteils während der Reparaturstillstände, also in Temperaturbereichen unter 800°C, auftrat, wobei eine gewisse Verbesserung durch Warmhalten oberhalb dieser Tempe­ raturen beobachtet werden konnte, was jedoch einen wesentlich vergrößerten Energieverbrauch zur Folge hatte. Feuerfeste Wandelemente mit Wabenstruktur und somit Durchbrechungen zur Erzielung einer Gasdurchlässigkeit, sind wie bereits erwähnt mechanisch nicht sehr stabil, so daß ihre sichere Festlegung mit konventionellen Mitteln nicht ohne weiteres möglich ist.

Rahmenartige Halterungen bzw. Aufhängevorrichtungen für Mauerelemente für Brennkammern sind beispielsweise der DE-OS 26 05 925 zu entnehmen. Bei dieser bekannten Ausbildung wurden Rahmen mit keilförmigen Innenflächen vorgeschlagen, in welche die Wandelemente eingepaßt und mittels Bügeln, welche quer zur Wandfläche verlaufen und an den Rahmenteilen fest­ gelegt wurden, gehalten sind. Diese bekannten Einrichtungen enthielten Monierungen, die als Kühlmittelrohre ausgebildet waren. Aus der DE-OS 30 30 714 ist eine Ausbildung bekannt­ geworden, bei welcher ein Rahmen mit Tellerfedern vorge­ spannte Zugstangen aufwies.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Aufhänge­ vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch bei hohen Ofentemperaturen und großen Temperatur­ schwankungen über lange Zeiträume stabil bleibt und mit welcher die empfindlichen Wandelemente mechanisch hinreichend sicher gehalten werden können. Insbesondere zielt die vor­ liegende Erfindung darauf ab, auch in immer wieder auftre­ tenden Wartungspausen die Gefahr einer Zerstörung der Wand­ elemente herabzusetzen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der Rahmen zwei in der Einbaulage im wesentlichen vertikale Seitenteile aufweist, welche nahe ihrer Unterkante eine Durchbrechung für die Aufnahme eines unteren Querhauptes und nahe ihrer Oberkante ein nach innen ragendes Auflager für ein oberes Querhaupt aufweisen, daß das untere Querhaupt durch die Durchbrechungen der Seitenteile hindurchgesteckt angeordnet ist und das obere Querhaupt formschlüssig an den Auflagern der Seitenteile aufliegt und daß die Seitenteile an ihrer Oberkante Lager­ augen und/oder Bolzen für eine Abhängung an der Ofenoberseite aufweisen. Dadurch, daß der Rahmen aus miteinander lediglich durch Zusammenstecken oder Auflegen verbundenen Teilen zusammengesetzt ist, entfällt der Aufwand, welcher für Zugstangen bzw. Zuganker erforderlich ist. Da keine Zuganker bzw. Zugstangen eingesetzt werden müssen, kommt es auch nicht zu Spannungen auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten von feuerfesten Materialien und dem Material derartiger Zugstangen bzw. -anker. Die Verbindung der Rahmenelemente durch Hindurchstecken bzw. Auflegen von Querhäuptern auf ein Auflager erlaubt es, eine hinreichend stabile Konstruktion zu schaffen, welche auch bei großen Tem­ peraturschwankungen ein gewisses Maß an gleitendem Ausgleich der Rahmenelemente ermöglicht, sodaß insgesamt die Wand­ elemente besonders schonend gehalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungs­ gemäßen Aufhängevorrichtung ist die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, daß die Querhäupter an ihren einander zuge­ wandten Seiten Ausnehmungen und/oder hülsenförmig Fortsätze aufweisen, in welche zu den Seitenteilen parallele Träger gegen Verschiebung in Längsrichtung der Querhäupter und gegen Verdrehung gesichert eingreifen, wobei die Träger form­ schlüssig mit Wandelementbauteilen zusammenwirken. Dadurch, daß die Querhäupter an ihren einander zugewandten Seiten Ausnehmungen und/oder hülsenförmige Fortsätze aufweisen, läßt sich auch eine größere Anzahl von in der Rahmenebene angeord­ neten Trägern anordnen, welche gleichfalls wieder nur durch Stecken mit dem Rahmen verbunden sind. Diese Träger können mit Vorteil von I-Profilen gebildet sein, deren Mittelsteg normal zur Rahmenebene angeordnet ist, so daß Nuten ausge­ bildet werden, in welchen die Wandelemente, insbesondere die porösen bzw. gasdurchlässigen hoch hitzebeständigen Mate­ rialien, eingeschoben werden können. Es kann daher eine größere Anzahl kleinerer keramischer Wandelemente Verwendung finden, wodurch die Bruchgefahr weiter herabgesetzt wird.

Zur Sicherung des Rahmens auch bei hoher mechanischer Beanspruchung, wie er beispielsweise durch Winddruck bzw. rasches Abströmen von Ofengasen entstehen kann, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß das untere Querhaupt an den die Seitenteile durchsetzenden Enden eine Ausnehmung oder Durchbrechung, insbesondere eine Bohrung, für die Aufnahme eines Verriegelungsgliedes, insbesondere eines Verriegelungsstiftes aufweist. Ein derartiges Verriegelungs­ glied bzw. ein derartiger Verriegelungsstift führt dazu, daß der Rahmen gegen übermäßige Verschiebekräfte gesichert wird, ohne daß die Möglichkeit eines Verschiebens der Rahmenelemente relativ zueinander vollständig unterbunden wird. Es wird lediglich verhindert, daß das Querhaupt aus den Durch­ brechungen der Seitenteile heraustreten kann, so daß die dazwischenliegenden Wandteile bzw. porösen Wandbausteine sicher in den von den I-Trägern gebildeten Nuten gehalten werden.

Auch das Auflager für das obere Querhaupt kann mit Vorteil ein gewisses Maß an Verschieblichkeit zueinander zulassen, ohne die Stabilität zu beeinträchtigen. Zu diesem Zweck ist mit Vorteil das Auflager für das obere Querhaupt als nach oben offenes U-Profil ausgebildet.

Die spezifische Formgebung des Rahmens erlaubt es auf metallische Zuganker bzw. Zugstangen zu verzichten, und es ist auf Grund der gewählten Formgebung der einzelnen Bauteile möglich, die Rahmenelemente und die Träger aus Silicium­ carbid, insbesondere rekristallisiertem Siliciumcarbid, auszubilden. Derartige aus Siliciumcarbid, insbesondere rekristallisiertem Siliciumcarbid, bestehende Rahmenelemente oder Träger zeichnen sich durch überaus hohe Temperatur­ beständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aus und weisen auch bei hohen Temperaturen eine hinreichende Zug­ festigkeit auf, welche die Verwendung dieser Materialien ohne zusätzliche Verwendung von Zugankern ermöglicht. Auch die Wandelemente, welche bevorzugt von einer Mehrzahl von Steinen gebildet werden, können mit Vorteil aus Aluminiumoxid oder aus porösem Siliciumcarbid, insbesondere porösem rekristal­ lisiertem Siliciumcarbid, gebildet sein.

Die Aufhängung einer derartigen Trennwand an der Ofen­ decke kann gleichfalls ohne Änderung der Materialwahl durch­ wegs aus Siliciumcarbid und/oder rekristallisiertem Silicium­ carbid ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Ausge­ staltung sieht hierbei vor, daß die Aufhängung an der Ofen­ decke eine die Seitenteile umgreifende Klaue aufweist, welche mit einer Durchbrechung der Seitenteile fluchtende Durch­ brechungen aufweist und ebenso wie ein die Durchbrechungen durchsetzender Verriegelungsbolzen aus SiC bzw. rekristal­ lisiertem SiC besteht. Mit Vorteil ist hiebei der die Durch­ brechungen durchsetzende Verriegelungsbolzen in der Rahmen­ ebene oder parallel zu dieser angeordnet, sodaß bei hohen Gasdrucken eine geringfügige Verschwenkung der Rahmen um die von den Bolzen gebildete Achse ohne zusätzliche mechanische Belastung der einzelnen Wandelemente möglich ist.

Eine besonders stabile und zugleich leichte Konstruktion des Rahmens läßt sich mit Rücksicht auf die bevorzugte Materialwahl, nämlich Siliciumcarbid, insbesondere rekristal­ lisiertes Siliciumcarbid, dadurch verwirklichen, daß die Rahmenteile als Hohlprofile, insbesondere als Vierkantrohre, ausgebildet sind.

In besonders bevorzugter Weise werden die Rahmenteile im Schlickergußverfahren hergestellt, wodurch homogene Material­ eigenschaften gewährleistet werden. Um die Zugfestigkeit der Rahmenteile nicht zu beeinträchtigen, werden mit Vorteil die Durchbrechungen als gegossene Augen ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. In dieser zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Rahmens teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Seiten­ teiles von der Innenseite des Rahmens gesehen,

Fig. 4 ein Detail des Auflagers für das obere Querhaupt des Rahmens,

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles V der Fig. 4 und

Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Rahmen 1 einer Aufhängevorrichtung gezeigt, welcher für die Aufnahme von gasdurchlässigen Trennwandelementen ausgebildet ist. Der Rahmen 1 besteht aus Seitenteilen 2, einem unteren Querhaupt 3 und einem oberen Querhaupt 4. Die Seitenteile 2 weisen Durchbrechungen 5 für die Aufnahme eines Verriegelungsbolzens 6 auf, welcher einen klauenförmigen Teil 7 der Abhängung an der Decke durchsetzt. Die Zugstange, welche mit der Decke verbunden ist, ist mit 8 bezeichnet und der klauenförmige Teil 7 weist mit der Durch­ brechung 5 fluchtende Durchbrechungen 9 auf, durch welche der Verriegelungsbolzen 6 gesteckt ist. Der Rahmen 1 wird dadurch zusammengebaut, daß das untere Querhaupt 3 durch eine Durch­ brechung 10 in den Seitenteilen 2 hindurchgesteckt ist und in der hindurchgesteckten Lage kann eine Sicherung durch einen Verriegelungsstift 11 erfolgen. Der Verriegelungsstift 11 durchsetzt hiebei eine Durchbrechung an der Außenseite des Querhauptes 3, welches selbst als Hohlprofil ausgebildet ist. Die Durchbrechung erstreckt sich nur in das Innere dieses Hohlprofiles, sodaß der Verriegelungsstift sicher an der unteren Begrenzungswand des Hohlprofiles des Querhauptes 3 aufliegt. Das obere Querhaupt 4 ist auf Auflagern 12 gleitend gelagert. Die Auflager 12 umgreifen das obere Querhaupt 4 teilweise, so daß ein sicherer Halt des oberen Querhauptes 4 gewährleistet ist.

Sowohl das obere Querhaupt 4 als auch das untere Quer­ haupt 3 weisen hülsenförmige Ansätze 13 auf, welche in Fig. 2 deutlich ersichtlich sind. In diese hülsenförmigen Ansätze 13 können von I-Profilen gebildete Träger 14 eingeschoben werden, welche wie Fig. 2 deutlich zeigt so orientiert ange­ ordnet werden, daß der mittlere Steg 15 dieser Träger 14 quer zur Rahmenebene verläuft. Es wird auf diese Weise jeweils eine Nut geschaffen, in welche Wandelementbausteine einge­ schoben werden können.

Die Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Seitenteiles 2, welcher selbst wiederum als Hohlprofil ausgebildet ist. Am oberen Ende dieses Seitenteiles ist wiederum die Durch­ brechung 5 für den Haltebolzen 6 ersichtlich. Die Durch­ brechung 10 für das Durchstecken des unteren Querhauptes 3 ist am unteren Ende der Darstellung nach Fig. 3 ersichtlich. Das Auflager 12 weist, wie insbesondere aus den Fig. 4, 5 und 6 noch deutlicher hervorgeht, in der Seitenansicht im wesent­ lichen die Form eines U auf, um auf diese Weise das obere Querhaupt 4 teilweise zu umgreifen.

In Fig. 4 ist ein Detail dieses oberen Auflagers 12 für das Querhaupt 4 ersichtlich. In der Seitenansicht nach Fig. 5 sind die aufwärtsragenden U-Schenkel 16 des Auflagers 12 deutlich dargestellt und es ist aus den Fig. 4, 5 und 6 ersichtlich, daß die Seitenteile ebenso wie die anderen Rahmenholme von Hohlprofilen gebildet sind, um auf diese Weise die Konstruktion möglichst leicht zu machen. Besonders vorteilhaft werden die Holme in einem Gußverfahren herge­ stellt und insbesondere Durchbrechungen gegossen, so daß homogene Materialeigenschaften gewährleistet sind und die Zugfestigkeit in keiner Weise verringert wird.

Claims (12)

1. Aufhängevorrichtung für gasdurchlässige Trennwände bzw. Einbauten in Öfen, insbesondere Hubbalken- oder Stoßöfen mit einem Rahmen und formschlüssig im Rahmen sitzenden gasdurchlässigen Wandelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) zwei in der Einbaulage im wesentlichen ver­ tikale Seitenteile (2) aufweist, welche nahe ihrer Unterkante eine Durchbrechung (10) für die Aufnahme eines unteren Querhauptes (3) und nahe ihrer Oberkante ein nach innen ragendes Auflager (12) für ein oberes Querhaupt (4) auf­ weisen, daß das untere Querhaupt (3) durch die Durch­ brechungen (10) der Seitenteile (2) hindurchgesteckt ange­ ordnet ist und das obere Querhaupt (4) formschlüssig an den Auflagern (12) der Seitenteile (2) aufliegt und daß die Seitenteile (2) an ihrer Oberkante Lageraugen und/oder Bolzen (6) für eine Abhängung an der Ofenoberseite aufweisen.

2. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querhäupter (3, 4) an ihren einander zuge­ wandten Seiten Ausnehmungen und/oder hülsenförmig Fortsätze (13) aufweisen, in welche zu den Seitenteilen (2) parallele Träger (14) gegen Verschiebung in Längsrichtung der Quer­ häupter (3, 4) und gegen Verdrehung gesichert eingreifen, wobei die Träger (14) formschlüssig mit Wandelementbauteilen zusammenwirken.

3. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (14) von I-Profilen gebildet sind, deren Mittelsteg (15) normal zur Rahmenebene angeordnet ist.

4. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Querhaupt (3) an den die Seitenteile (2) durchsetzenden Enden eine Ausnehmung oder Durchbrechung, insbesondere eine Bohrung, für die Aufnahme eines Verriegelungsgliedes, insbesondere eines Verriegelungs­ stiftes (11) aufweist.

5. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (12) für das obere Querhaupt (4) als nach oben offenes U-Profil ausgebildet ist.

6. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenelemente (2, 3, 4) und die Träger (14) aus Siliciumcarbid, insbesondere rekristallisiertem Siliciumcarbid bestehen.

7. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelemente aus einer Mehrzahl von Steinen aus Aluminiumoxid oder aus porösem SiC, insbesondere rekristallisiertem SiC bestehen.

8. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung an der Ofendecke eine die Seitenteile (2) umgreifende Klaue (7) aufweist, welche mit einer Durchbrechung (5) der Seitenteile (2) fluchtende Durchbrechungen (9) aufweist und ebenso wie ein die Durchbrechungen (5, 9) durchsetzender Verriegelungsbolzen (6) aus SiC bzw. rekristallisiertem SiC besteht.

9. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Durchbrechungen (5, 9) durchsetzende Verriegelungsbolzen (6) in der Rahmenebene oder parallel zu dieser angeordnet ist.

10. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (2, 3, 4) als Hohl­ profile, insbesondere als Vierkantrohre, ausgebildet sind.

11. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (2, 3, 4) im Schlickergußverfahren hergestellt sind.

12. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (5, 9) als gegossene Augen ausgebildet sind.