DE4025479A1 - Keramikfasern verwendender industrieofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keramikfasern in sei­ ner Konstruktion verwendenden Industrieofen.

In jüngerer Zeit kommen Industrieöfen, die in ihren Wänden Keramikfasern verwenden, in weiterem Umfang bei der Produk­ tion von keramischen Produkten auf Grund ihrer guten thermi­ schen Leistung und hohen Temperaturanstiegsrate zum Einsatz. Wie die beigefügte Fig. 4 zeigt, besteht eine übliche Wandkon­ struktion eines derartigen, Keramikfasern verwendenden Indu­ strieofens aus einem Träger oder einer Unterlage 12 aus bei­ spielsweise einer Stahlplatte, aus einer auf der innenseiti­ gen Fläche des Trägers 12 angebrachten Wand 11 aus Keramik­ fasern, aus einer an der innenseitigen Fläche der Wand 11 angebrachten Keramikfaserplatte 13 und aus einem Keramikbol­ zen 14, der den Träger 12, die Wand 11 aus den Keramikfasern sowie die Keramikfaserplatte 13 durchdringt, um diese Teile mittels einer Feder fest zusammenzuhalten. Auf das innenseiti­ ge Ende des Keramikbolzens 14 ist eine Keramikmutter 15 aufge­ schraubt, während an dem außenseitig des Ofens liegenden Ende auf diesem Bolzen 14 eine Feder-Gegenlagermutter 10 gehalten ist, gegen welche die Feder 16 an der Ofen-Außenseite an­ liegt. Die Feder 16 übt eine auswärts gerichtete elastische Kraft auf den Keramikbolzen 14 aus, so daß die Keramikmutter 15 die Keramikfaserplatte 13 auf der Innenseite des Industrie­ ofens nach außen und gegen die Wand 11 aus Keramikfasern preßt.

Der Keramikbolzen 14 und die Keramikmutter 15 der Wandkonstruk­ tion des herkömmlichen Industrieofens werden jedoch bei hohen Temperaturen ausgedehnt und beispielsweise zu einer Lage ver­ formt, wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 4 darge­ stellt ist, und sie werden zum Schrumpfen und Einziehen bei niedrigen Temperaturen zu ihrer ursprünglichen Lage, wie in Fig. 4 durch ausgezogene Linien dargestellt ist, gebracht. Deshalb wird die Keramikmutter 15 an der Fläche der Keramik­ faserplatte 13 in Berührung mit dieser verlagert, so daß von der Fläche der Faasrplatte 13 winzige Keramikfasern abgeschält oder -gekratzt werden. Solche winzigen, von der Faserplatte 13 abgetragenen Keramikfasern werden ausgebreitet und kommen zum Haften an den glasierten Flächen usw. der gebrannten Pro­ dukte, so daß ein nicht zufriedenstellender Brand hervorge­ rufen wird.

Deshalb werden beim Brennen von Keramikprodukten, die empfind­ lich gegen das Anhaften von winzigen Keramikfasern sind oder durch solche Schaden nehmen, solche Verfahren angewendet, wie ein Brennen in einem Muffelofen, mittels eines Reflektor­ systems oder in einem Ofen mit Ziegelsteinwänden. Diese Öfen weisen jedoch die Nachteile auf, daß sie u.a. eine große Wär­ mequelle im Vergleich zu solchen Öfen, die in ihrer Konstruk­ tion Keramikfasern verwenden, benötigen, daß die Wärmelei­ stung mäßig ist und daß die Rate im Temperaturanstieg klein ist.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zu Grunde, die oben erwähn­ ten Probleme und Nachteile zu beseitigen.

Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, einen Industrie­ ofen, der keramische Fasern in seiner Konstruktion verwendet, zu schaffen, bei dem die Ausbildung oder das Abschälen von winzigen Keramikfasern von einer Keramikfaserplatte des Indu­ strieofens verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein Keramikfasern verwendender Industrie­ ofen mit einer Ofenwand, die eine Konstruktion aus einer Trag­ platte, einer an der innenseitigen Fläche der Tragplatte ange­ brachten Wandschicht aus Keramikfasern und einer an der innen­ seitigen Fläche der Keramikwandschicht befindlichen Keramikfaser­ platte umfaßt, wobei die Wandkonstruktion von einem Keramik­ bolzen durchsetzt ist, auf den innenseitig der Keramikfaser­ platte eine Keramikmutter geschraubt ist, geschaffen. Bei diesem Industrieofen ist zwischen die Keramikmutter und die Keramikfaserplatte eine Keramikscheibe eingefügt, die ein Durchgangsloch mit einem gegenüber dem Durchmesser des Keramik­ bolzens größeren, eine freie Bewegung des Keramikbolzens im Durchgangsloch ermöglichenden Durchmesser aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des oben skizzierten Industrieofens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Querschnitte durch Wandkonstruktionen eines Keramikfasern verwendenden Industrieofens gemäß der Erfindung;

Fig. 3A, 3B und 3C Querschnitte von weiteren Ausführungsformen für Wandkonstruktionen gemäß der Erfindung:

Fig. 4 einen Querschnitt einer Wandkonstruktion eines her­ kömmlichen, Keramikfasern verwendenden Ofens.

Gemäß den Fig. 1-3 umfaßt die Wandkonstruktion eine Trag­ platte oder Unterlage 1, z.B. eine Stahlplatte, eine an der innenseitigen Fläche der Tragplatte 1 angeordnete Lage oder Schichten 2 aus keramischen Fasern, eine an der Innenfläche der keramischen Faserlagen 2 befindliche Keramikfaserplatte 3 und einen die derart gebildete Wand des Ofens durchsetzen­ den Keramikbolzen 4. Außenseitig der Ofenwand ist auf dem Bolzen 4 eine Feder 5 angeordnet, die über das Feder-Gegenla­ ger 10 einen auswärts gerichteten elastischen Druck auf den Keramikbolzen 4 ausübt. Innenseitig des Ofens ist der Bolzen 4 ebenfalls mit einem Gewinde versehen, auf den eine Keramik­ mutter 6 aufgeschraubt ist.

Bei der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist die Keramikmutter 6 mehrere Höcker oder Vorsprünge 6a auf, die von ihrer auswärts gerichteten Fläche gegen die Keramik­ faserplatte hin vorstehen. Im Gegensatz zu dem von der Kera­ mikmutter 15 bei der bekannten Wandkonstruktion, die in Fig. 4 gezeigt ist, direkt auf die Keramikfaserplatte 13 ausgeübten Druck ist erfindungsgemäß zwischen die Keramikfaserplatte 3 und die Keramikmutter 6 eine Keramikplatte oder -scheibe 8 eingefügt. Wie der Fig. 1 deutlich zu entnehmen ist, weist die Keramikscheibe 8 eine Bohrung, d.h. ein Durchgangsloch 9, auf, das einen gegenüber dem Außendurchmesser des Keramikbol­ zens 4 ausreichend größeren Durchmesser hat, so daß der Bol­ zen 4 auch dann nicht gegen die Keramikscheibe 8 anstößt, wenn er durch Erwärmen in großem Ausmaß verlagert wird.

Wenn die Keramikmutter 6 so ausgebildet ist, daß sie an der Oberfläche der Keramikscheibe 8 gleitet, wenn sie bei­ spielsweise eine glatte Fläche hat, so benötigt die Keramik­ mutter 6 nicht die Höcker 6a, sondern kann ebenflächig ausge­ bildet sein, wie die Fig. 2 zeigt. Bei dieser Ausführungs­ form kann die Keramikscheibe 8 auch eine glatte, innenseitige Fläche haben. Alternativ kann die Keramikscheibe 8 mit Höc­ kern oder Vorsprüngen 8a versehen sein, wie die Fig. 3A zeigt. Ferner können die Keramikmutter 6 oder die Keramikscheibe 8 jeweils wenigstens einen Einschnitt oder eine Kehle 6b bzw. 8b aufweisen, wodurch das Gleiten der Keramikmutter 6 an der Keramikplatte 8 unterstützt oder begünstigt wird. Diese Aus­ führungsformen sind in der Fig. 3B bzw. 3C dargestellt.

Die Keramikscheibe 8 hat vorzugsweise eine quadratische Ge­ stalt mit einer Seitenlänge von 50-300 mm oder eine runde Gestalt mit einem Durchmesser von 50-300 mm sowie eine Dicke von 2-20 mm. Aus Gesichtspunkten der Festigkeit der Kera­ mikscheibe 8, um einen Widerstand gegen ihr Brechen aufzubrin­ gen, einer Verlagerung der Scheibe auf Grund ihrer Eigenmasse und der Kosten für diese wird die Scheibe insbesondere quadra­ tisch mit einer Kantenlänge von 100-150 mm oder kreisrund mit einem Durchmesser von 100-150 mm sowie mit einer Dicke von 3-7 mm gefertigt.

Die Keramikscheibe 8 kann aus einem Material hergestellt wer­ den, das aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkonerde od.dgl. Material, das eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen hat, gewählt wird.

Bei einem Industrieofen, der Keramikfasern verwendet und eine Wandkonstruktion, wie sie oben beschrieben wurde, aufweist, kann eine Verlagerung der Keramikscheibe 8 an der angrenzen­ den Keramikfaserplatte 3 verhindert werden, und die Keramik­ mutter 6 selbst oder deren Höcker bzw. Vorsprünge 6a können an der Keramikscheibe 8 gleiten, selbst wenn der Keramikbol­ zen 4 und die auf diesen geschraubte Keramikmutter 6 verscho­ ben oder verformt werden, wie das in Fig. 1-3 gestrichelt dargestellt und was auf die thermische Dehnung oder Schrump­ fung der Wandkonstruktion auf Grund eines Ansteigens oder Abfallens der Temperatur des eine Wandkonstruktion aus Kera­ mikfasern besitzenden Ofens zurückzuführen ist. Insofern kann durch die Erfindung das bisher auftretende Reiben an der Ober­ fläche der Keramikfaserplatte 3 durch die Keramikmutter 6 unterbunden werden, so daß die Ausbildung oder das Abschälen von winzigen Keramikfasern von der Oberfläche dieser Faserplat­ te 3 mit Sicherheit unterbunden werden kann.

Darüber hinaus wird in zum Ofen nach dem Stand der Technik gleichartiger Weise die Wandkonstruktion des Keramikfasern verwendenden Ofens sicher durch die elastische Kraft der Fe­ der 5, die auf den Keramikbolzen 4 wirkt, zusammengehalten, so daß die Wandkonstruktion eines gemäß der Erfindung konstru­ ierten Ofens dieselbe strukturelle Festigkeit aufweist wie bei dem bekannten Ofen.

Wie bereits festgestellt wurde, wird die durch einen Anstieg oder Abfall der Temperatur des Ofens hervorgerufene Bildung von winzigen Keramikfasern dadurch verhindert, daß die Ver­ lagerung des Keramikbolzens sowie der Keramikmutter mit Bezug zur Keramikfaserplatte, die bei dem Stand der Technik gegeben ist, durch eine Verlagerung der Keramikmutter gegenüber der Keramikscheibe ersetzt wird, so daß Keramikprodukte, die empfindlich gegen das Anhaften von verstreuten winzigen Fasern sind, in dem erfindungsgemäßen Industrieofen, der einen guten thermischen Wirkungsgrad hat, gebrannt werden können. Des­ halb brauchen die herkömmlicherweise verwendeten Muffelöfen nicht eingesetzt zu werden, so daß die Investitionskosten, die laufenden Betriebskosten und die Brennzeiten wesentlich herabgesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird ein ausgezeichneter, Keramikfasern in seiner Konstruktion verwendender Industrieofen geschaffen, bei dem das Bilden oder Abschälen von winzigen Keramikfasern von einer Keramikfaserplatte der Wandkonstruktion, was durch Anheben oder Absenken der Ofentemperatur hervorgerufen wird, verhindert wird. Als Ergebnis dessen brauchen Brennverfahren unter Verwendung eines Muffelofens, eines Reflektorsystems oder eines Ofens mit Ziegelsteinwänden usw., die eine große Wärmequelle erfordern und mäßigere Wärmewirkungsgrade sowie kleine Temperaturanstiegs- und -absenkungsraten haben, nicht verwendet zu werden, so daß Investitions- und laufende Betriebs­ kosten verringert werden können, das Brennen von Keramikpro­ dukten erleichtert sowie deren Qualität gesteigert wird und die Brennzeit für diese Produkte vermindert werden kann. Der Keramikfasern verwendende Ofen hat eine Wandkonstruktion aus einem Träger, einer an der Innenfläche des Trägers ange­ brachten Wand aus Keramikfasern, einer an der Innenfläche dieser Wand aus Keramikfasern befindlichen Keramikfaser­ platte und einem die gesamte Ofenwand durchdringenden Kera­ mikbolzen. Zwischen eine innenseitig auf den Bolzen geschraub­ te Keramikmutter und die Keramikfaserplatte ist eine Keramik­ scheibe eingefügt, die ein Durchgangsloch mit einem im Ver­ gleich zum Keramikbolzen größeren Durchmesser hat, um dem Bolzen im Durchgangsloch die Möglichkeit zur freien Bewegung zu geben.

Die Erfindung schafft folglich einen Industrieofen mit einer Wandkonstruktion aus Keramikfasern, der die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme und Nachteile beseitigt sowie die industrielle Entwicklung in hohem Maße fördert.

Wenngleich die Erfindung anhand spezieller Beispiele und nume­ rischer Werte erläutert wurde, so ist klar, daß Abwandlungen und Abänderungen dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre nahegelegt sind, die jedoch in den Rahmen der Erfin­ dung fallen.

Claims (5)

1. Keramikfasern verwendender Industrieofen mit einer Ofen­ wand, die eine Konstruktion aus einer Tragplatte (1), einer an der innenseitigen Fläche der Tragplatte angebrach­ ten Wandschicht (2) aus Keramikfasern und einer an der innen­ seitigen Fläche der Keramikwandschicht befindlichen Keramik­ faserplatte (3) umfaßt, wobei die Wandkonstruktion von einem Keramikbolzen (4) durchsetzt ist, auf den innensei­ tig der Keramikplatte (3) eine Keramikmutter (6) geschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Keramikmut­ ter (6) und die Keramikfaserplatte (3) eine Keramikscheibe (8) eingefügt ist, die ein Durchgangsloch (9) mit einem gegenüber dem Durchmesser des Keramikbolzens (6) größeren, eine freie Bewegung des Keramikbolzens im Durchgangsloch ermöglichenden Durchmesser aufweist.

2. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (8) und die Keramikmutter (6) ein­ ander gegenüberliegende glatten Flächen haben, die ein Gleiten der Keramikmutter an der Keramikscheibe be­ günstigen.

3. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikmutter (6) an ihrer der Wandkonstruktion (1, 2, 3) zugewandten Fläche mit Höckern (6a) oder Ein­ schnitten (6b) verehen ist, die ein Gleiten der Keramik­ mutter an der Keramikscheibe (8) begünstigen.

4. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (8) an ihrer dem Ofeninneren zuge­ wandten Fläche mit Höckern (8a) oder Einschnitten (8b) versehen ist, die ein Gleiten der Keramikmutter (6) an der Keramikscheibe begünstigen.

5. Industrieofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (8) aus einem aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkonerde oder derglei­ chen Material mit hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen gewählten Material gefertigt ist.