DE3933744A1 - Schlusssteinset - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlußsteinset zum Einbau im Übergangsbereich zwischen zwei Abschnitten einer gewölbeartig ausgebildeten Tragkonstruktion aus feuer­ festen Steinen. Derartige Gewölbekonstruktionen kommen insbesondere bei Industrieöfen vor, wobei der Stand der Technik wie die Erfindung nachstehend anhand eines Gewölbebogens im Brennerbereich eines Kalkschachtofens näher erläutert werden, ohne insoweit den Erfindungs­ gedanken zu beschränken.

Eine gewölbeartige Tragkonstruktion der vorstehend genannten Art findet sich dort im Bereich der Verteiler­ brücke oberhalb des oder der Brenner. Sie besteht in der Regel aus mehreren, übereinander angeordneten, gewölbeartig ausgebildeten Steinreihen. Zur Ausbildung der Gewölbeform sind die einzelnen Steine im Stand der Technik in Radialrichtung konisch ausgebildet. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht darin, daß die Steine bei Ofenstillständen nachrutschen, wodurch die Stabilität der Tragkonstruktion gefährdet wird. Um diesen Nachteil zu minimieren, wurde der Vorschlag gemacht, die Steine im Bereich ihrer Kontaktflächen profiliert auszubilden, und zwar mit prismatischen Vor- und Rücksprüngen. Das Nachrutschen einzelner Steine wird hierdurch zwar etwas vermindert, nachteilig ist jedoch die unterschiedliche Verdichtung der Steine beim Pressen mit der Gefahr einer Rißbildung im Betrieb. Außerdem können die einzelnen Steine durch starken seitlichen Druck des Kalkkörpers im Ofen leicht verschoben werden und damit zu einer Veränderung in der Statik des Bogens führen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie gewölbeartig ausgebildete Tragkon­ struktionen aus feuerfesten Steinen bezüglich ihrer Statik verbessert werden können.

Dabei geht die Erfindung zunächst von der Überlegung aus, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile bekannter Steinformate dadurch überwunden werden können, daß die einzelnen Steine mit im wesentlichen radial ver­ laufenden Nut-/Federeinrichtungen ausgebildet werden, so daß sie radial ineinander verschoben werden und sich so innerhalb der gewölbeartig ausgebildeten Trag­ konstruktion gegenseitig positionieren und stabilisieren. Gleichzeitig wird die Stabilität gegen seitlichen Druck des Kalkkörpers durch die genannte Nut-/Federausbildung deutlich verbessert.

Da aber - wie oben ausgeführt - mehrere derartiger gewölbeartig ausgebildeter Tragkonstruktionen aus feuer­ festen Steinen übereinander angeordnet werden, muß auch daran gedacht werden, wie im Fall von Reparaturen eine Ausbesserung einzelner Steinpartien erfolgen kann. Eine radiale Entnahme nach außen ist zumindest im Bereich der unteren gewölbeartigen Tragkonstruktion aufgrund der darüberliegenden Steinreihe nicht möglich. Hier setzt ein weiterer Gedanke der vorliegenden Erfindung an, nämlich die gewölbeartige Tragkonstruktion aus zwei Abschnitten auszubilden, die gegenläufig aufeinander zu ausgebildet werden, wobei im Übergangsbereich zwischen den beiden Abschnitten dann ein Schlußsteinset eingesetzt wird, das mindestens einen Verschlußstein aufweist, dessen Form so gewählt ist, daß er unter Formschluß in den Raum zwischen die zuvor eingesetzten Steine axial einsetzbar ist. Im Fall von Reparaturen kann dann dieser Schlußstein (die entsprechenden Schlußsteine) axial entnommen werden, wodurch die Tragkonstruktion geöffnet wird, um weitere Steine im Reparaturfall ab­ nehmen und austauschen zu können.

Das erfindungsgemäße Schlußsteinset besteht in seiner allgemeinsten Ausführungsform aus zwei Übergangssteinen, die auf ihrer Außenseite, dem jeweils letzten Stein des korrespondierenden Abschnittes der Tragkonstruktion benachbart, ein zum Formschluß korrespondierendes Nut-/ oder Federprofil aufweisen und auf ihren gegenüberlie­ genden Flächen mit einer im wesentlichen axial verlaufenden Stufe ausgebildet sind, sowie mindestens einem Verschlußstein, dessen Form so gewählt ist, daß er unter Formschluß in den Raum zwischen den Übergangs­ steinen axial einsetzbar ist.

Grundsätzlich besteht die Idee des Schlußsteinsets also darin, im Übergangsbereich zwischen den Abschnitten der gewölbeartigen Tragkonstruktion die Verbindung der Steine nicht mehr über radiale Nut-/Federverbindungen vorzunehmen, sondern über axiale Verbindungselemente gegeneinander zu positionieren.

In der Regel ist es dabei vorteilhaft, die beiden Ab­ schnitte der gewölbeartig ausgebildeten Tragkonstruktion gegenläufig auszubilden, da in diesem Fall die Übergangs­ steine des Schlußsteinsets von gleicher Form sein können. Dies reduziert die Lagerhaltung an entsprechenden Steinen. Da die Steine der Tragkonstruktion sowie die Übergangs­ steine eine vorgegebene Größe aufweisen, die Verteiler­ brücke jedes Ofens jedoch unterschiedlich groß ist, ergibt sich daraus, daß im Einzelfall der Abstand zwischen den jeweiligen Übergangssteinen unterschiedlich sein wird. Aus diesem Grund sieht die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform vor, den Verschlußstein zweiteilig auszubilden, und zwar - schon aus statischen Gründen - möglichst in zwei baugleiche Abschnitte, die spiegelbildlich gegeneinanderliegen. Dabei können die Kontaktflächen der Schlußsteine eben ausgebildet werden, insbesondere wenn sie im übrigen in radialer Richtung von außen nach innen konisch gestaltet sind.

Im Einzelfall können die Verschlußsteine dann auf das gewünschte Maß abgeschnitten oder abgeschliffen werden, so daß auf jeden Fall eine vollständige Ausfüllung des Raumes zwischen den Übergangssteinen erreicht wird, um die Tragkonstruktion insgesamt zu stabilisieren.

Ebenso ist es aber auch möglich, die beiden Verschluß­ steine mit einer korrespondierenden (axialen) Nut-/Fe­ derverbindung auszubilden, wenn dies gewünscht wird.

Bei der Errichtung der gewölbeartigen Tragkonstruktion wird dann so vorgegangen, daß zunächst, ausgehend von seitlichen Auflageelementen im Bereich der Verteiler­ brücke, die beiden Abschnitte gegenläufig zugestellt werden, bis sie einen solchen Abstand zueinander auf­ weisen, der zur Aufnahme des Schlußsteinsets dient. Auf die beiden Stirnflächen der Abschnitte werden dann die Übergangssteine aufgesetzt, die außenseitig (den letzten Steinen der Abschnitte zugewandt) ein korrespon­ dierendes radiales Nut-/Federprofil aufweisen, innensei­ tig (also auf den gegeneinander gerichteten Flächen) jedoch eine im wesentlichen axial verlaufende Stufe aufweisen, so daß der oder die Schlußsteine anschließend axial in den Raum zwischen die Übergangssteine einge­ führt und dort festgelegt werden können.

Auch für den Fall, daß anschließend eine zweite gewölbe­ artige Steinreihe darüber angeordnet wird, lassen sich Reparaturen leicht ausführen, ohne die gesamte Tragkon­ struktion erneuern zu müssen. Es brauchen dann nämlich zunächst nur die Verschlußsteine axial wieder heraus­ gezogen zu werden, um anschließend die Übergangssteine beziehungsweise die Steine der Abschnitte der Tragkon­ struktion in Richtung auf den freigelegten Raum abziehen zu können und schadhafte Steine gegen neue Steine aus­ zutauschen.

Mit anderen Worten: der Bogen kann von vorne geschlossen und geöffnet werden, ohne auf den Vorteil der doppel­ seitigen Nut-/Federausbildung zwischen den einzelnen Steinen der Tragkonstruktion verzichten zu müssen. Aufgrund der radialen Nut-/Federausbildung zwischen den Steinen der Abschnitte der Tragkonstruktion sowie im Anschlußbereich der Übergangssteine wird eine deut­ liche Verbesserung gegen ein Absinken beziehungsweise Nachrutschen einzelner Steine des Gewölbebogens erreicht, insbesondere falls es bei Ofenstillständen zu einer Schwindung kommen sollte.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist sowohl bezüglich ihrer Statik bekannten Anordnungen überlegen, ermöglicht gleichzeitig aber auch eine Reparatur, ohne den gesamten Gewölbebogen abtragen zu müssen. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil Schäden in der Regel im Bereich des unteren Gewölbebogens (dem Brenner benach­ bart) auftreten.

Werden die Abschnitte des Gewölbebogens gegenläufig ausgebildet, hat dies - wie oben ausgeführt - den Vorteil, daß praktisch spiegelbildlich der Bogen von zwei Seiten zugestellt wird und hierdurch die Übergangssteine bau­ gleich sein können. Ebenso wäre es aber auch möglich, die Abschnitte in gleicher Richtung zu mauern und dann unterschiedliche Übergangssteine einzusetzen, nämlich einen Stein mit einer Nut und einen Stein mit einer Feder zum Anschluß an die korrespondierenden Endsteine der Abschnitte. Bezüglich der Ausbildung des Verschluß­ steines beziehungsweise der Verschlußsteine ergeben sich auch bei dieser Ausführungsform keine Änderungen. Die Übergangssteine sollten vorzugsweise ebenfalls (in Radialrichtung von außen nach innen betrachtet) konisch ausgebildet sein, um eine gleichmäßige Krümmung des Gewölbebogens einstellen zu können.

Je nach Anwendungsbereich werden die Steine aus ent­ sprechenden Feuerfestqualitäten hergestellt. Für den Anwendungsbereich Kalkschachtofen kommen insbesondere folgende Qualitäten in Frage: Magnesia,
MA-Spinellsteine,
Magnesiachromitsteine,
hochtonerdehaltige Steine,
Dolomitsteine,
Schamottesteine.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der übrigen Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Dabei zeigen in stark schematisierter Form

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Bereich der Verteilerbrücke eines Kalk-Ringschachtofens,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemäßen gewölbeartigen Tragkonstruktion mit einem für den Einbau vorgesehenen Schlußsteinset.

Fig. 1 zeigt den domartig ausgebildeten Bereich oberhalb der Verteilerbrücke eines Ringschachtofens zum Brennen von Kalk mit einem Brenner 10 und einer darüber ange­ ordneten gewölbeartigen Tragkonstruktion 12 aus einer ersten Steinreihe 14 und einer zweiten Steinreihe 16 Die erste Steinreihe 14 stützt sich seitlich auf einem Tragboden 18 der Verteilerbrücke ab und ist - wie dar­ gestellt - ebenso wie die zweite Steinreihe 16 gewölbe­ artig ausgebildet.

Die erste Steinreihe 14 besteht aus zwei Abschnitten 14a, 14b, die ausgehend von ihrem Abstützbereich im Bereich des Tragbogens 18 im Abstand zueinander enden und von einem Schlußsteinset 20 mittig ausgefüllt werden. Der Aufbau im einzelnen ergibt sich aus Fig. 2.

Jeder der Steine 22 der Abschnitte 14a, 14b ist in radialer Richtung (von oben nach unten betrachtet) konisch sich verjüngend ausgebildet, das heißt, die Breite B1 am äußeren Ende ist größer als die Breite B2 am unteren Ende. Die Steine 22 weisen auf ihren korrespondierenden Flächenabschnitten korrespondierende Nut-/Federeinrichtungen auf, wobei sich die Form der entsprechenden Nuten 24 dem rechten Stein des Abschnittes 14a besonders deutlich entnehmen läßt. Zunächst ergibt sich hieraus, daß der Verlauf der Nut 24 im wesentlichen radial ist. Weiterhin zeigt die Figur, daß sich die Nut von außen nach innen konisch verjüngt und entlang ihres Weges eine Stufe 26 aufweist. Es ist selbstver­ ständlich, daß die korrespondierenden Federn 28 ent­ sprechend ausgebildet sind, das heißt sich ebenfalls von außen nach innen konisch verjüngen und eine Stufe aufweisen, um formschlüssig in die korrespondierende Nut 24 eingesetzt werden zu können.

Fig. 2 läßt sich schließlich auch entnehmen, daß die Abschnitte 14a, 14b gegenläufig zugestellt sind, so daß die beiden im Abstand zueinander stehenden Endsteine 22a, 22b auf ihren gegenüberliegenden Flächen jeweils die beschriebene Nut 24 aufweisen.

Der Übergangsbereich 30 zwischen den Abschnitten 14a, 14b soll hier von einem Schlußsteinset 20 ausgefüllt werden, das aus insgesamt vier Elementen besteht. Dazu gehören zwei baugleiche Übergangssteine 32a, 32b, die spiegelbildlich zueinander angeordnet werden. Zu diesem Zweck weist der Übergangsstein 32a auf seiner Außenfläche eine Feder 28 auf, die den Federn 28 der Steine 22 entspricht und wird mit dieser Feder 28 in die Nut 24 des Endsteines 22a radial von oben eingesetzt, bis die Stufe der Feder 28 auf die Stufe 26 der Nut 24 trifft. Auf gleiche Weise wird der Übergangsstein 32b in die Nut 24 des Endsteines 22b eingesetzt.

Innenseitig weisen die Übergangssteine 32a, 32b nun aber in Abwandlung der Steine 22 keine korrespondieren­ den radialen Nuten auf; vielmehr sind die Steine je­ weils mit einer im wesentlichen radial verlaufenden vorspringenden Stufe 34 ausgebildet.

Nach Einbau der Übergangssteine 32a, 32b besteht zwischen beiden ein definierter Raum, der nun von einem zweitei­ ligen Verschlußstein 36a, 36b ausgefüllt wird. Die Verschlußsteine 36a, 36b sind wie die Übergangssteine 32a, 32b baugleich ausgebildet und gegeneinander ge­ richtet. Sie weisen auf ihren Außenflächen einen zur Stufe 34 korrrespondierenden Rücksprung 38 auf und sind auf ihren Innenflächen 40 plan ausgebildet. Zunächst werden die Verschlußsteine 36a, 36b also mit ihren Flächen 40 gegeneinander zur Anlage gebracht und dann entlang der Stufen 34 mit ihren vorspringenden Abschnit­ ten 42 axial in den Übergangsbereich 30 eingeschoben, bis sie sowohl auf der Vorder- wie Rückseite bündig mit den übrigen Steinen 22, 32a, 32b abschließen. Die gewölbeartige Tragkonstruktion ist dann geschlossen. Aufgrund der Gewölbeanordnung und der Ausbildung der einzelnen Steine mit im wesentlichen konischen Querschnitt (in Radialrichtung betrachtet) ist die Tragkonstruktion selbsttragend.

Es ist selbstverständlich, daß - je nach Anwendungsbereich die Verschlußsteine 36a, 36b auf das entsprechende Abstandsmaß zugeschnitten der zugeschliffen werden können. Dies erfolgt vorzugsweise durch entsprechende Behandlung der Flächen 40.

Aufgrund der Anordnung von radial verlaufenden Nuten/Fe­ dern 24, 28 zwischen den Steinen 22 wird eine hervor­ ragende Justierung der einzelnen Steine untereinander erreicht und eine Anordung geschaffen, die insbesondere einem seitlichen Druck des Kalkkörpers standhält.

Anschließend wird die zweite Steinreihe 16 gemauert, gegebenenfalls analog auf die zuvor beschriebene Art und Weise.

Kommt es nun in der ersten Steinreihe 14, unmittelbar oberhalb des Brenners 10, zu einer Zerstörung einzelner Steine, so hätte dies für den Fall, daß die Tragkonstruk­ tion ausschließlich aus den Steinen 22 gemauert worden wäre, zur Folge, daß die gesamte Tragkonstruktion aus­ gebrochen werden müßte, weil sich die einzelnen Steine 22 nur radial nach oben entnehmen lassen, dieser Weg jedoch durch die darüber angeordnete zweite Steinreihe 16 blockiert ist. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann dieser Nachteil überwunden werden. Es ist jetzt ohne weiteres möglich, zunächst die Verschlußsteine 36a, 36b wieder seitlich (axial) herauszuziehen und danach die Übergangssteine 32a, 32b beziehungsweise die verletzten Steine 22 seitlich (tangential) heraus­ zunehmen, zu erneuern und die Tragkonstruktion anschlies­ send auf die zuvor beschriebene Art und Weise wieder zuzustellen. Hierdurch werden Zeit, Material und Kosten gespart.

Claims (11)

1. Schlußsteinset zum Einbau im Übergangsbereich (30) zwischen zwei Abschnitten (14a, 14b) einer gewölbe­ artig ausgebildeten Tragkonstruktion (14) aus feuer­ festen Steinen (22), die jeweils einen in der Seiten­ ansicht trapezförmigen Querschnitt aufweisen und auf ihren, mit benachbarten Steinen (22) korres­ pondierenden Flächen über im wesentlichen radial verlaufende Nut-/Federeinrichtungen (24, 28) verbunden sind, bestehend aus zwei Übergangssteinen (32a, 32b), die auf ihrer Außenseite, dem jeweils letzten Stein (22a, 22b) des korrespondierenden Abschnittes (14a, 14b) der Tragkonstruktion (14) benachbart, ein zum Formschluß korrespondierendes Nut- oder Federprofil aufweisen und auf ihren gegenüberliegenden Flächen mit einer im wesentlichen axial verlaufenden Stufe (34) ausgebildet sind, sowie mindestens einem Verschlußstein (36a, 36b), dessen Form so gewählt ist, daß er unter Formschluß in den Raum zwischen den Übergangssteinen (32a, 32b) axial einsetzbar ist.

2. Schlußsteinset nach Anspruch 1, bei dem der Schluß­ stein (36a, 36b) geteilt ausgebildet ist.

3. Schlußsteinset nach Anspruch 2, bei dem der Schluß­ stein (36a, 36b) in zwei baugleiche Abschnitte (36a, 36b) unterteilt ist, die spiegelbildlich gegenein­ ander liegen.

4. Schlußsteinset nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Kontaktflächen (40) der Schlußsteine (36a, 36b) eben ausgebildet sind.

5. Schlußsteinset nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Verschlußsteine (36a, 36b) formschlüssig mitein­ ander verbindbar sind.

6. Schlußsteinset nach Anspruch 5, bei dem die Verschluß­ steine (36a, 36b) über eine Nut-/Federverbindung verbindbar sind.

7. Schlußsteinset nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der oder die Schlußsteine (36a, 36b) (in Radialrichtung von außen nach innen betrachtet) konisch ausgebildet sind.

8. Schlußsteinset nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Übergangssteine (36a, 36b) baugleich ausgebildet sind.

9. Schlußsteinset nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Nut-/Federeinrichtungen der Übergangs­ steine (in Radialrichtung von außen nach innen be­ trachtet) sich verjüngend ausgebildet sind.

10. Schlußsteinset nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Nut- bzw. Federeinrichtungen der Über­ gangssteine (in Radialrichtung von außen nach innen betrachtet) eine Stufe aufweisen.

11. Gewölbeartige Tragkonstruktion aus feuerfesten Steinen (22) mit einem in Radialrichtung sich von außen nach innen konisch verjüngenden Querschnitt, wobei die Steine (22) über radial verlaufende Nut-/Feder­ einrichtungen (24, 28) untereinander verbunden sind und sich von zwei gegenüberliegenden Auflagepunkten in Form zweier gegenläufiger Abschnitte (14a, 14b) erstrecken, mit einem zwischen den freien Endab­ schnitten (22a, 22b) der Abschnitte (14a, 14b) ange­ ordneten Schlußsteinset (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.