DE3933744C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schlußsteinset zum Einbau
im Übergangsbereich zwischen zwei gegenläufigen
Abschnitten einer gewölbeartig ausgebildeten Tragkonstruktion
aus feuerfesten 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 Erfindungsgedanken zu beschränken.
Eine gewölbeartige Tragkonstruktion der vorstehend
genannten Art finden sich dort im Bereich der Verteilerbrücke
oberhalb des oder der Brenner. Sie besteht in
der Regel aus mehreren, übereinander angeordneten,
gewölbeartig ausgebildeten Steinreihen.
Aus "Wärmöfen für Walzwerke und Schmieden", VEB Verlag
Technik Berlin, 1959, 167 sind scheitgerechte
Gewölbe für Wärmöfen bekannt, die entweder aus glatten
Keilsteinen oder abgestuften Formsteinen gebildet
werden. Im Fall abgestufter Formsteine verläuft die
Stufe etwa auf der Hälfte der Höhe der Steine in
axialer Richtung. Die Steine sind in zwei gegenläufigen
Abschnitten angeordnet, wobei der Verbindungsbereich
in der Mitte von zwei Schlußsteinen gebildet wird.
Aus der DE-PS 4 81 676 sind ferner Steine für Feuerraumdecken
bekannt, die an einer ihrer Seitenflächen
einen V-förmigen Vorsprung mit nach oben gerichteter
Spitze und an der gegenüberliegenden Fläche eine
entsprechende Nut aufweisen. Um diese Steine zu Gewölbebogen
zusammenzustellen, ist es nach dem bekannten
Vorschlag notwendig, in geeigneten Zwischenräumen
keilförmige Steine einzuschalten. Diese sollen ebenso
wie die übrigen Steine hergestellt werden, aber eine
glatte Fläche aufweisen.
Aufgrund der geschlossenen Dreieckausbildung ist
im wesentlichen nur eine seitliche Konfektionierung
der Steine möglich. Es wird auch bewußt ein geringes
Abrutschen eines gebrochenen Steins in Kauf genommen,
wobei das Herausfallen im übrigen durch die Nut-/Feder-Verbindung
verhindert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reparaturmöglichkeit
für einzelne Abschnitte des Gewölbes
anzubieten, und dabei einen besonders engen Kontakt
der Steine sicherzustellen, so daß auch bei einer
Rißbildung das Herabfallen von Steinteilen wirksam
verhindert wird.
Die Erfindung ist in ihrer allgemeinsten Ausführungsform
durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert.
Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus,
die einzelnen Steine mit im wesentlichen radial verlaufenden
Nut-/Federeinrichtungen auszubilden, so
daß sie radial ineinander verschoben werden können
und sich innerhalb der gewölbeartig ausgebildeten
Tragkonstruktion gegenseitig positionieren und stabilisieren.
Gleichzeitig wird die Stabilität gegen seitlichen
Druck des Kalkkörpers durch die genannte Nut-/Federausbildung
deutlich verbessert.
Die gewölbeartige Tragkonstruktion wird aus zwei
Abschnitten gebildet, die gegenläufig aufeinander
zu gerichtet sind, wobei im Übergangsbereich zwischen
den beiden Abschnitten das Schlußsteinset eingesetzt
wird, das aus zwei Übergangssteinen besteht, die
auf ihrer Außenseite, dem jeweils letzten Stein des
korrespondierenden Abschnitts benachbart, ein konisch
sich von oben nach unten verjüngendes Nut-/Federprofil
aufweisen, das korrespondierend zu den entsprechenden
Nut-/Federeinrichtungen des benachbarten Steins ausgebildet
ist und so eine sichere und enge Verlegung
ermöglicht, und ferner mindestens einen Schlußstein
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 dieser Schlußstein (die entsprechenden Schlußsteine)
axial entnommen werden, wodurch die Tragkonstruktion
geöffnet wird, um weitere Steine im
Reparaturfall abnehmen und austauschen zu können.
Es wird so eine gezielte Reparaturmöglichkeit geschaffen;
gleichzeitig weist das Gewölbe eine gute Statik
auf.
Die beschriebene Gestaltung ermöglicht es, die Übergangssteine
des Schlußsteinsets baugleich auszubilden.
Dies reduziert die Lagerhaltung an entsprechenden
Steinen. Da die Steine der Tragkonstruktion sowie
die Übergangssteine eine vorgegebene Größe aufweisen,
die Verteilerbrücke 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
eine vorteilhafte Ausführungsform vor, den Schlußstein
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 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 weiter zu stabilisieren.
Ebenso ist es aber auch möglich, die beiden Verschlußsteine
mit einer korrespondierenden (axialen) Nut-/Federverbindung
auszubilden, wenn dies gewünscht wird.
Bei der Errichtung der gewölbeartigen Tragkonstruktion
wird dann so vorgegangen, daß zunächst, ausgehend von
seitlichen Auflageelementen im Bereich der Verteilerbrücke,
die beiden Abschnitte gegenläufig zugestellt
werden, bis sie einen solchen Abstand zueinander aufweisen,
der zur Aufnahme des Schlußsteinsets dient.
Auch für den Fall, daß anschließend eine zweite gewölbeartige
Steinreihe darüber angeordnet wird, lassen sich
Reparaturen leicht ausführen, ohne die gesamte Tragkonstruktion
erneuern zu müssen. Es brauchen dann nämlich
zunächst nur die Schlußsteine axial wieder herausgezogen
zu werden, um anschließend die Übergangssteine
beziehungsweise die Steine der Abschnitte der Tragkonstruktion
in Richtung auf den freigelegten Raum abziehen
zu können und schadhafte Steine gegen neue Steine auszutauschen.
Mit anderen Worten: der Bogen kann von vorne geschlossen
und geöffnet werden, ohne auf den Vorteil der doppelseitigen
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 deutliche
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 benachbart)
auftreten.
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 entsprechenden
Feuerfestqualitäten hergestellt. Für den
Anwendungsbereich Kalkschachtofen kommen insbesondere
folgende Qualitäten in Frage:
Magnesia,
MA-Spinellsteine,
Magnesiachromitsteine,
hochtonerdehaltige Steine,
Dolomitsteine,
Schamottesteine.
MA-Spinellsteine,
Magnesiachromitsteine,
hochtonerdehaltige Steine,
Dolomitsteine,
Schamottesteine.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles
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 angeordneten
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 dargestellt
- ebenso wie die zweite Steinreihe 16 gewölbeartig
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 selbstverständlich,
daß die korrespondierenden Federn 28 entsprechend
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 korrespondierenden
radialen Nuten auf; vielmehr sind die Steine jeweils
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 zweiteiligen
Schlußstein 36a, 36b ausgefüllt wird. Die
Schlußsteine 36a, 36b sind wie die Übergangssteine
32a, 32b baugleich ausgebildet und gegeneinander gerichtet.
Sie weisen auf ihren Außenflächen einen zur
Stufe 34 korrespondierenden Rücksprung 38 auf und
sind auf ihren Innenflächen 40 plan ausgebildet. Zunächst
werden die Schlußsteine 36a, 36b also mit ihren
Flächen 40 gegeneinander zur Anlage gebracht und dann
entlang der Stufen 34 mit ihren vorspringenden Abschnitten
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 Schlußsteine 36a, 36b auf das entsprechende
Abstandsmaß zugeschnitten oder zugeschliffen werden
können. Dies erfolgt vorzugsweise durch entsprechende
Behandlung der Flächen 40.
Aufgrund der Anordnung von radial verlaufenden Nuten/Federn
24, 28 zwischen den Steinen 22 wird eine hervorragende
Justierung der einzelnen Steine untereinander
erreicht und eine Anordnung 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 Tragkonstruktion
ausschließlich aus den Steinen 22 gemauert worden
wäre, zur Folge, daß die gesamte Tragkonstruktion ausgebrochen
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 Schlußsteine
36a, 36b wieder seitlich (axial) herauszuziehen und
danach die Übergangssteine 32a, 32b beziehungsweise
die verletzten Steine 22 seitlich (tangential) herauszunehmen,
zu erneuern und die Tragkonstruktion anschließend
auf die zuvor beschriebene Art und Weise wieder
zuzustellen. Hierdurch werden Zeit, Material und Kosten
gespart.
Claims (5)
1. Schlußsteinset zum Einbau im Übergangsbereich
(30) zwischen zwei gegenläufigen Abschnitten
(14a, 14b) einer gewölbeartig ausgebildeten
Tragkonstruktion (14) aus feuerfesten Steinen
(22), die einen in der Seitenansicht trapezförmigen
Querschnitt aufweisen und auf ihren,
mit benachbarten Steinen (22) korrespondierenden
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 mit den sich
jeweils von oben nach unten konisch verjüngenden
Nut-/Federeinrichtungen (24, 28) korrespondierendes
Nut- beziehungsweise Federprofil aufweisen
und auf ihren gegenüberliegenden Flächen
mit einer im wesentlichen axial verlaufenden
Stufe (34) ausgebildet sind, sowie mindestens
einem Schlußstein (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
Schlußstein (36a, 36b) geteilt ausgebildet ist.
3. Schlußsteinset nach Anspruch 2, bei dem der
Schlußstein (36a, 36b) in zwei baugleiche
Abschnitte (36a, 36b) unterteilt ist, die
spiegelbildlich gegeneinander liegen.
4. Schlußsteinset nach einem der Ansprüche 1 bis
3, bei dem die Übergangssteine (32a, 32b) baugleich
sind.
5. Schlußsteinset nach einem der Ansprüche 1 bis
4, bei dem die Nut-/Federeinrichtung (24, 28)
der Übergangssteine (32a, 32b), korrespondierend
zu den Nut-/Federeinrichtungen der benachbarten
Steine (22) entlang ihres Weges eine Stufe (26)
aufweisen (in Radialrichtung von außen nach
innen betrachtet.
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