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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Auskleidungsstruktur für Wärmebehandlungsöfen, wie sie im
Oberbegriff des Anspruchs 1 dargestellt ist.
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Es ist üblich, Auskleidungsstrukturen zur Verfügung zu
stellen, die zum Zwecke der Wärmeisolierung in industriellen
Wärmebehandlungsöfen verwendet werden. Diese Strukturen sind
an der Innenwand des Ofens befestigt; in ihrer innersten
Schicht, d.h. der Schicht, die dem Ofeninnern am nächsten
liegt, sind die Fasern hauptsächlich parallel zu Ebenen
gerichtet, die sich senkrecht zur Ofeninnenwand erstrecken.
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Die an dieser Schicht angeordneten Elemente bestehen aus
Faserplatten, die nacheinander und senkrecht zur
Ofeninnenwand angeordnet sind. Die Platten sind von einem
Stützelement durchdrungen, mit dem das Auskleidungselement an
dem Ofen befestigt ist. Damit ist gewährleistet, daßdie
Fasern sich nicht ohne weiteres van der Auskleidung ablösen.
Außerdem sind die als Befestigungsmittel dienenden
Stützelemente in den Fasern angeordnet und keinen
schädigenden Bedingungen im Ofen ausgesetzt. Zwischen dem
Element und der Ofeninnenwand kann eine Schicht vorgesehen
sein, die preiswertere und weniger hitzebeständige Fasern,
wie z.B. Keramikfasern oder Mineralwolle, aufweist.
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Die DE-OS 2,709,958, die den am nächsten kommenden Stand der
Technik darstellt, zeigt eine Auskleidungsstruktur, bei der
die Fasermatten von den Stützelementen hängen. Dies setzt
einer flexiblen Dimensionierung der Isolierelemente Grenzen.
Die aus der Wand hervorstehenden Stützmittel enden über den
Auskleidungselementen. Um diese Isolierstruktur, die eine
zusätzliche, der Wand am nächsten liegende Schicht aufweist,
zu montieren, müssen die Blöcke der zusätzlichen Schicht oben
auf den Blöcken angebracht werden, bevor sie an den
Stützmitteln befestigt werden, was bedeutet, daß die Gefahr
von durchgehenden Schlitzen, wie in Fig. 5 der
Veröffentlichung gezeigt, weiterhin besteht. Wenn
andererseits eine einheitliche zusätzliche Schicht an der
Wand vormontiert ist, bleiben die Stützmittel zum Anbringen
der Blöcke bedeckt.
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Die US-Patentschrift 4,549,382 zeigt eine
Auskleidungsstruktur, bei der die Stützelemente, die das
Isoliermaterial durchdringen, gerade sind. Die Befestigung
erfolgt durch Arretierungsansätze, durch die die
Stützelemente eingesetzt sind. Desweiteren erfolgt in dieser
Druckschrift die Arretierung mittels elastischer Zungen, die
hinter Schlitze eingreifen und deshalb danach nicht mehr
gelöst werden können.
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Ein Auskleidungsstrukturtyp wird noch in der DE-OS 35 33 982
offenbart. Die in dieser Druckschrift gezeigten Elemente
weisen ein Stützelement auf, das das aus Keramikfasern
bestehende Isoliermaterial durchdringt, sowie eine Platte,
die an ein Ende des Stützelements geschweißt und mit einem
Flansch versehen ist. Das Element kann an der Ofeninnenwand
oder an einer von der Ofeninnenwand vorstehenden Stütze
mittels Schrauben an der Stelle, an der sich der Flansch
befindet, befestigt werden. Die Platte weist auch ein Loch
auf, in das das Ende des Stützelements im nächsten Element
eingesetzt werden kann, wenn das Element in seiner Position
angebracht ist. Die obengenannten Elemente haben einige
Nachteile, die ihre Verwendung und Montage erschweren. Das
freie Ende des Stützelements, das das Isoliermaterial
durchdringt, hält die Faserplatten z.B. während des
Transports der Elemente nicht sehr fest an ihrem Platz. Zu
diesem Zweck muß ein Anschlag vorgesehen sein, der beim
Zusammenbau der Elemente Probleme bereitet. Außerdem ist die
Befestigungsplatte an dem anderen Ende des Stützelements
unpraktisch, da es sehr zeitaufwendig und schwierig ist, sie
mit Schrauben an der Ofeninnenwand oder an einem darauf
ausgebildeten speziellen Befestigungsmittel anzubringen.
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Die Erfindung ermöglicht eine Verbesserung hinsichtlich der
obengenannten Nachteile. Zu diesem Zweck ist die
erfindungsgemäße Auskleidungsstruktur durch die im
kennzeichnenden Teil des Anpruchs 1 aufgeführten Merkmale
gekennzeichnet. Die Stützelemente durchdringen das
Auskleidungsmaterial, und die Stützmittel erstrecken sich
derart, daß ihre Enden mit den dem Einsetzen dienenden
Mitteln aus der der Innenwand am nächsten liegenden,
separaten Auskleidungsschicht hervorstehen. Die Elemente
können mit den Vorsprüngen an den Enden der
Befestigungsmittel in einem einzigen Arbeitsschritt in der
Struktur befestigt werden, indem sie in die Enden der aus der
vormontierten Auskleidungsschicht hervorstehenden Mittel
eingesetzt werden.
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Die Ansprüche 2 bis 4 zeigen bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung.
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Die Vorsprünge der Enden der Befestigungsmittel können z.B.
so geformt sein, daß sie leicht in die in der Offeninnenwand
vorgesehenen Stützmittel geschoben und darin gut festgehalten
werden können.
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Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des
Auskleidungselements gemäß der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Auskleidungsstruktur gemäß
der Erfindung, wobei der Schnitt senkrecht zur Ofeninnenwand
verläuft;
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Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der
Auskleidungselemente gemäß der Erfindung, vom Ofeninnern
senkrecht auf die Offeninnenwand gesehen;
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Fig. 4 ist eine Ansicht des Stützmittels der
Auskleidungsstruktur;
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Fig. 5a und 5b sind Ansichten alternativer
Ausführungsbeispiele der Elemente;
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Fig. 6 und 7 zeigen die Auskleidungsstruktur an einer
Ofenecke und einer Ofentür.
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Fig. 1 zeigt ein Auskleidungselement 1 gemäß der Erfindung.
Das Auskleidungselement hat die Form eines rechteckigen
Prismas; das darin enthaltene Auskleidungsmaterial 2 weist
Faserplatten aus Keramikfasern auf. In den Faserplatten
erstrecken sich die Fasern hauptsächlich parallel zur Ebene
der Platten (gebrochene Linie A). Die Platten sind senkrecht
dazu von zwei stabförmigen Stützelementen 3 so durchdrungen,
daß sie an der betreffenden Stelle jeder Platte durch das
einheitliche Auskleidungsmaterial in der Platte verlaufen.
Die beiden Enden der Stützelemente sind quer zur
Längsrichtung der Stützelemente gebogen und erstrecken sich
parallel zu den Platten, mit anderen Worten parallel zu den
Endseiten der Elemente, an beiden Seiten der Elemente. Die
gebogenen Abschnitte sind auf eine Oberfläche 5 senkrecht zu
den Elementplatten und gleichzeitig senkrecht zur Ebene der
Fasern, mit anderen Worten senkrecht zu den Endseiten der
Elemente, gerichtet. Diese Oberfläche liegt der Ofeninnenwand
am nächsten und verläuft im wesentlichen parallel zu ihr. Die
gebogenen Abschnitte halten auch das Element zusammen, indem
sie die Faserplatten dazwischen zusammendrücken. Es können
auch solche Elemente verwendet werden, bei denen das
Auskleidungsmaterial 2 nicht aus Platten besteht, sondern ein
einheitliches Teil in der Form eines rechteckigen Prismas mit
beliebig ausgerichteten Fasern darin bildet. Die
Stützelemente verlaufen auch in solchen Elementen durch ein
einheitliches Auskleidungsmaterial.
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Anstelle von Fasern kann auch eine andere Art von
Isoliermaterial verwendet werden. Aus arbeitstechnischer
Sicht ist es von Vorteil, wenn das Isoliermaterial locker
ist, d.h. wenn es leicht zusammengedrückt werden kann.
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Die gebogenen Abschnitte dienen als Befestigungsmittel 4 zur
Befestigung des Elementes an der Innenwand des Ofens. Die
Mittel erstrecken sich zur Höhe der Oberfläche 5 und sind
dort an ihren freien Enden in eine Stellung gebogen, in der
sie parallel zur Oberfläche 5 verlaufen. Auf diese Weise
werden Vorsprünge ausgebildet, die senkrecht aus dem
länglichen Befestigungsmittel 4 hervorstehen und mit denen
das Element in Stützmitteln befestigt werden kann, was im
folgenden beschrieben wird. In beiden Stützelementen 3 des in
Fig. 1 gezeigten Elements sind die Vorsprünge 6 der
gegenüberliegenden Enden in die gleiche Richtung gerichtet,
wodurch das Element in das Stützmittel in Richtung der
Vorsprünge geschoben werden kann. Auch diese Funktionsweise
wird im folgenden detaillierter beschrieben.
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Fig. 2 zeigt als senkrecht zu den Faserplatten entlang des
Stützelements 3 verlaufender Längsschnitt die Positionierung
des erfindungsgemäßen Elements 1 in der Auskleidungsstruktur.
Die Auskleidungsstruktur weist eine zweiteilige
Auskleidungsschicht 13 auf, die der Innenwand 10 des Ofens am
nächsten liegt und eine an der Wand 10 anliegende
Mineralwollschicht 13a sowie eine darauf angeordnete Schicht
13b aus Keramikfaserplatten aufweist. In der letztgenannten
Schicht verlaufen die Platten und die Fasern parallel zur
Wand 10. Die der Wand am nächsten liegende Schicht ist
gewöhnlich aus einem preisgünstigeren und weniger
hitzebeständigen Material hergestellt; die entsprechenden
Eigenschaften dieser Schicht sind so, daß die der Wand am
nächsten liegende Mineralwollschicht 13a den niedrigsten
Wärmewiderstand von allen aufweist und gleichzeitig am
kostengünstigsten ist. Auf diese Weise können die
wärmeisolierenden Eigenschaften des Ofens optimiert werden.
Die Auskleidungsschicht 14, die den Bedingungen im Ofeninnern
am nächsten liegt, ist aus den Auskleidungselementen 1 der
Erfindung gebildet. Zur Befestigung des Auskleidungselements
sind plattenförmige Stützmittel 11 in regelmäßigen Abständen
voneinander an die Ofeninnenwand geschweißt. Die stützmittel
11 stehen senkrecht von der Ofeninnenwand ab. Die Elemente 1
sind durch Einsetzen der Vorsprünge 6 durch Löcher in den
Stützmitteln 11 befestigt. Das Einsetzen erfolgt in einer zu
den Faserplatten 12 senkrechten Richtung. Im Falle der
Ofendecke, wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Elemente in
der Struktur festgehalten aufgrund der Tatsache, daß das
Stützelement 3 und die Befestigungsmittel an dessen Enden als
Hängemittel wirken. Die Struktur ist fest, da auf der einen
Seite die Faserplatten in dem Element zwischen den sich
parallel dazu erstreckenden Befestigungsmitteln 4
zusammengedrückt werden und auf der anderen Seite die Schicht
13 auf der Seite der Wand das Element 1 elastisch von der
Wand wegdrückt. Auf diese Weise werden die verschiedenen
Faserschichten fest gegeneinander zusammengedrückt, und
infolgedessen können keine Fugen auftreten, aus denen Hitze
austritt.
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Fig. 2 und 4 zeigen das Befestigungsprinzip genauer. Die
Vorsprünge 6 an beiden Enden des Befestigungsmittels 4 weisen
einen Abschnitt 7 auf, der einen größeren Querschnitt hat und
im Abstand von dem Punkt angeordnet ist, an dem der Vorsprung
6 gebogen ist und vom Befestigungsmittel 4 hervorsteht. Der
Abschnitt 7 wirkt als Anschlagmittel und verhindert in
Zusammenwirkung mit der in Fig. 4 gezeigten Öffnung des
Stützmittels 11 eine Längsbewegung des Stützelements 3 und
seines Befestigungsmittels und gleichzeitig eine Bewegung und
mögliche Ablösung des gesamten Elements 1. Die Öffnung 12 in
dem Stützmittel weist einen Abschnitt 12a auf, der so
bemessen ist, daß\das Anschlagmittel 7 hindurchpaßt, wenn der
Vorsprung 6 in die Öffnung eingesetzt wird. Eine Kerbe 12b
schließt an die Kante des Abschnitts 12a an der Seite des
Elements 1 an und nimmt einen schmäleren Abschnitt 8, der
sich zwischen dem Anschlagmittel 7 und dem Befestigungsmittel
4 befindet, gut auf. Wenn der Vorsprung so weit eingesetzt
ist, daßsich der Abschnitt 8 an der Stelle des Stützmittels
11 befindet, wird der Vorsprung in Richtung der Kerbe 12b
bewegt, wodurch der Abschnitt 8 in der Kerbe aufgenommen wird
und eine Rückwärtsbewegung des Vorsprungs in umgekehrter
Richtung zur Einsetzrichtung verhindert wird, da die Kerbe
12b schmäler als das Anschlagmittel ist. Außerdem drücken die
Auskleidungsschichten 13 auf der Seite der Wand 10 den
Vorsprung in Richtung der Kerbe 12b und arretieren die
Befestigungsmittel somit auch in diesen Richtungen in ihren
Positionen. Die Struktur kann deshalb auch wirksam an
Seitenwänden des Ofens verwendet werden.
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Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der
Elemente 1 durch die Stützmittel 11 und die Stützelemente 3
unter Bildung der dem Ofeninnern am nächsten liegenden
Auskleidungsschicht. Jedes Element ist zwischen zwei Paaren
von Stützmitteln, die aus benachbarten Stützmitteln 11
bestehen, angeordnet. Die Stützmittelpaare bilden Reihen von
Stützmitteln in Richtung der Ebene der Faserplatten, um
Elemente 1 nebeneinander zu befestigen, und senkrecht zur
Ebene der Platten bilden sie Stützmittelreihen, um Elemente
hintereinander zu befestigen. Jedes Stützmittel 11 weist zwei
nebeneinander angeordnete Öffnungen 12 auf, wie in Fig. 4
dargestellt. Die Öffnungen dienen dazu, die Elemente
hintereinander zu befestigen, in anderen Worten, Elemente
werden aufeinanderfolgend in der Richtung der Stützelemente 3
angeordnet sein. Die aufeinanderfolgenden Elemente sind so
angeordnet, daß die entsprechenden Stützelemente 3 in den
nachfolgenden Elementen nicht an ein gemeinsames Stützmittel
11 angebracht werden, sondern die Elemente seitlich
zueinander versetzt werden, wobei die Fugen zwischen den
nebeneinander angeordneten Elementen keine sich über die
gesamte Länge der Struktur erstreckenden Fugen bilden.
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Das Element von Fig. 1 weist zwei Stützelemente mit
zugehörigen Befestigungsmitteln auf, mit denen das Element an
vier Stützmitteln 11 befestigt werden kann. Die Stützelemente
3 können in Abständen von z.B. 30 cm angeordnet sein; ein
einzelnes Element kann mehr als zwei davon aufweisen; in
diesem Fall können breitere Elemente verwendet werden. Die
Zahl der Fugen kann auf diese Weise so klein wie möglich
gehalten werden. Die Abmessungen der Elemente wie auch die
Abstände zwischen den Befestigungspunkten können natürlich je
nach Verwendungszweck verändert werden. Am zweckmäßigsten ist
es jedoch, die Elemente in Standardgrößen zur Verfügung zu
stellen, was ihren Einbau erleichtert und beschleunigt.
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Die Elemente können auch während der Einbauarbeiten geformt
werden, um sie der Einbaustelle besser anzupassen. Neben den
Elementen in Standardgrößen kann auch ein Bedarf an Elementen
bestehen, deren Breite (Ausdehnung in der Ebene der
Stützelemente in senkrechter Richtung zu den Stützelementen)
entsprechend der Örtlichkeit, besonders an der Kante der
Auskleidungsstruktur bemessen sein muß. Das Gleiche gilt für
die Länge der Elemente (Ausdehnung in der Richtung der
Stützelemente). Die an diesen Stellen benötigten Elemente
können separat, z. B. am Einbauort, hergestellt werden, um
sie der Einbaustelle anzupassen, oder aus Standardelementen
bestehen, bei denen das Isoliermaterial weggeschnitten wird.
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Ein Standardelement mit zwei oder mehr Stützelementen und
einer Breite, die mindestens gleich oder größer als die Länge
ist, eignet sich als praktisches Grundelementll für diesen
Zweck.
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Die Auskleidungsschicht 13 ist an ihrem Platz angebracht,
bevor die Elemente 1 befestigt werden. Die Schicht 13a kann
durch Anschlagstifte, die in einem Loch 16 des Stützmittels
11 eingesetzt sind (Fig. 4), an ihrem Platz gehalten werden.
Die Schicht 13b kann ebenfalls durch Anschlagmittel an ihrem
Platz gehalten werden, die in die Öffnungen 12 eingesetzt
sind und heraus fallen oder abbrechen, wenn die Schicht 13b
während des Einbaus durch das Element in Richtung der Wand 10
gedrückt wird.
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Um die Führung des Elements während seiner Anbringung zu
vereinfachen, sind die Vorsprünge der Befestigungsmittel mit
einem Fortsatz 15 versehen, der sich vom Anschlagmittel 7 in
Richtung des freien Endes des Vorsprungs auf der Seite, die
in Anlage an ein vorhergehendes Element eingesetzt wird,
erstreckt. Dieser Fortsatz hält seinerseits die
Stützmaterialien an Ort und Stelle, indem er sich zwischen
dem vorausgehenden Element 1 und der auf der Seite der
Innenwand angeordneten Schicht 13 hindurch erstreckt, wie in
Fig. 2 dargestellt.
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Fig. 5a und 5b zeigen alternative Ausführungsbeispiele des
Befestigungselements. Darin weisen die Vorsprünge 6 der
entgegengesetzten Enden des Stützelements von dem
Befestigungsmittel 4 aus nicht in die gleiche Richtung wie in
Fig. 4, sondern ihre freien Enden weisen in entgegengesetzte
Richtungen - in Fig. 5a voneinander weg, in Fig. 5b
aufeinander zu. Da der aus Stützelement 3 und
Befestigungselement 4 gebildete, gebogene Metallstab eine
gewisse Flexibilität aufweist, können die Vorsprünge dieser
Elemente auch durch Biegen der Befestigungsmittel 4 in das
Stützmittel eingebaut werden. Außerdem sind die in Fig. 5a
und 5b gezeigten Elemente besonders als letzte Elemente in
der Ofendecke oder im Kantenbereich der Seitenwand geeignet.
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Fig. 6 und 7 zeigen, wie das System der Elemente in der Ecke
des Ofens (Fig. 6) und an der Tür (Fig. 7) verwendet werden
kann. Die Stützmittel 11 an beiden Wänden (in Fig. 6 an den
Wänden auf beiden Seiten der Ecke, in Fig. 7 an der Wand des
Ofens einerseits und an der Wand der Tür andererseits) sind
fluchtend mit parallelen Linien geschweißt, die durch diese
Mittel entlang der Richtung der Stützelemente 3 gebildet
sind. Infolgedessen liegen die Flanken (die zu den Endseiten
und der inneren Oberfläche 5 des Elements senkrechten Seiten)
der Elemente in der einen Wand an der äußeren Oberfläche (der
Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die
innere Oberfläche 5) der Elemente in der anderen Wand an,
wobei dies sowohl in der Ecke als auch an der Stelle, wo Ofen
und Tür zusammentreffen, der Fall ist. Fig. 6 zeigt, wie im
Bereich des Zusammentreffens abwechselnde Elemente 1 entlang
der Längsrichtung der Stützelemente 3 schmäler sind, z.B. nur
durch ein einzelnes Stützelement 3 gestützt sind, damit die
in Fig. 3 dargestellte Anordnung auch im Kantenbereich der
Auskleidungsstruktur realisiert werden kann. Fig. 7 zeigt,
wie im Bereich des Zusammentreffens von Tür und Wand (der
sogenannten Stoßfläche) die Auskleidungsschicht an der Kante
sowohl der Tür als auch der Wand dicker gemacht werden kann.
Die Dicke wird in diesem Fall in erster Linie dadurch erhöht,
daßdie Dicke der Schichten 13, die an der Innenwand des
Ofens anliegen, erhöht wird und die Auskleidungselemente 1
die gleiche Dicke wie anderswo aufweisen. Infolgedessen
weisen die Stützmittel 11 in diesem Fall eine größere Länge
auf. Eine Auskleidungsschicht von größerer Dicke kann
natürlich auch durch die Verwendung dickerer
Auskleidungselemente 1 erzielt werden.
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Die Vorteile der Erfindung liegen im einfachen Einbau sowie
im einfachen Entfernen der Elemente im Fall von Reparaturen.
Dies ist nicht möglich, wenn beim Einbau der Elemente
Schrauben und ähnliche Befestigungselemente verwendet werden.
Außerdem können aufgrund der durch das Stützelement 3, das
Befestigungsmittel 4 und die Vorsprünge 6 gebildeten Struktur
die Elemente fest, aber gleichzeitig auch flexibel
positioniert werden, und es treten keine Fugen auf. Die
Vorsprünge 6 sind z.B. in der Lage, sich in ihrer
Längsrichtung in den Öffnungen 12 zu drehen, während sich das
Stützelement 3 im Auskleidungsmaterial 2 dreht; damit kann
das Element 1 leicht seitlich verschoben werden, um die beste
Stellung finden.
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Das Auskleidungsmaterial 2 des Elements kann aus
Keramikfasern bestehen, die Temperaturen von bis zu 1300-
1500ºC standhalten. Das von dem Stützelement 3, dem
Befestigungsmittel 4 und den Vorsprüngen 6 gebildete
Befestigungselement wird vorzugsweise aus einem einzelnen
Stab aus warmfestem Stahl gebildet, der gebogen wird und in
dem die Anschlagmittel vor dem Biegen ausgebildet wurden. Das
Anschlagmittel 7 kann ebenfalls durch das Formen einer oder
mehrerer Kerben in dem Stab an dem Vorsprung 6 ausgebildet
werden, wobei diese Kerben den schmäleren, in die Kerbe 12b
passenden Abschnitt 8 darstellen. Die Einzelheiten der
erfindungsgemäßen Auskleidungsstruktur können auch in anderen
Punkten innerhalb des erfindungsgemäßen, durch die Ansprüche
definierten Schutzumfangs variiert werden; z.B. ermöglicht
eine andere Art der Ausbildung des Stützmittels 11 und der
Vorsprünge 6 Funktionen, die den obenbeschriebenen Funktionen
entsprechen.