DE4416896C1 - Isolierkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Isolierkörper für die feuerfeste Ummante­ lung und zur Wärmeisolierung von gekühlten Rohren, Gleitschie­ nenrohren, Tragrohren oder Stehrohren in Vorwärmöfen, Stoßöfen oder Hubbalkenöfen, die im Profil innen und gegebenenfalls auch außen gekrümmt ausgebildet sind, die am Rohr anzubringen sind, die jeweils aufweisen: ein der Krümmung des zu isolierenden Rohres angepaßtes Stützgerüst, eine verdichtete Faserschicht, die nach außen auf das Stützgerüst aufgebracht ist, eine Schicht aus Feuerfestmasse, die nach außen auf die Faserschicht aufge­ bracht ist, und mehrere Anker, die vom Stützgerüst durch die Faserschicht in die Feuerfestmasse hineinragen.

Eine bekannte derartige Ummantelung besteht aus Isolierkörpern, die jeweils eine Halteschale aus Metall als Stützgerüst aufwei­ sen. An der Halteschale liegt nach außen, also in Richtung vom zu isolierenden Rohr weg, eine Faserschicht an, und an dieser wiederum nach außen eine Schicht aus Feuerfestmasse. Weiter sind an der Halteschale Anker aufgeschweißt, die jeweils von der Halteschale durch die Faserschicht hindurch in die Feuerfest­ masse hineinragen.

Bei anderen bekannten Isolierkörpern wird anstelle einer Halte­ schale eine korbartige Konstruktion aus sich kreuzenden Flach- Metallbändern benutzt, die miteinander verschweißt sind. Die Anker sind an der korbartigen Konstruktion aufgeschweißt.

Ein Problem bei diesen Anordnungen des Stands der Technik ist die umständliche und aufwendige Fertigung der Isolierkörper, weil die Anker auf die Halteschale beziehungsweise die korb­ artige Konstruktion in einem zusätzlichen Arbeitsschritt auf­ geschweißt werden müssen. Auch die zum Aufbau der korbartigen Konstruktion aus Flachbändern benötigten Verschweißungen erhöhen die Fertigungskosten. In der erstgenannten Anordnung ist jede Halteschale nur einer bestimmten Rohrform angepaßt. Da die Ab­ messungen der feuerfest zu isolierenden Rohre sehr unterschied­ lich sind, müssen sehr viele verschieden große und verschieden geformte Halteschalen gefertigt und gelagert werden. Dies verur­ sacht hohen Aufwand und Kosten, und es ist schwierig, eine kurz­ fristige Lieferung zu ermöglichen.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine feuerfeste Ummante­ lung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Isolier­ körper für eine Vielzahl von Rohrgrößen kostengünstig und effi­ zient aufgebaut werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Stützgerüst aus mehreren sich gitterartig kreuzenden Wellbändern aufgebaut ist und die Anker mit abgewinkelten Befestigungsla­ schen unter der Feuerfestmasse zugewandte Halbwellen der Well­ bänder eingreifen.

Ein Vorteil erfindungsgemäß aufgebauter Isolierkörper ist, daß sich diese für alle Größen und Ausführungen von Rohren aus je einer oder einigen wenigen Arten von Wellband, Ankern, Faser­ schichten und Feuerfestmasse, vorzugsweise ohne Verschweißen, herstellen lassen. Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, für jede Rohrgröße Halteschalen zu lagern, die an diese Größe angepaßt sind. Vorzugsweise wird nur eine Art von Endlos-Well­ band gelagert, von dem bei der Herstellung der Isolierkörper Stücke abgetrennt und in die gewünschte Form gebogen werden. Das Band kann an alle Rohrdurchmesser und Querschnittsformen ange­ paßt werden, zum Beispiel an Rund-, Quadrat-, Rechteck- und Tra­ pezrohre. Außerdem ist es möglich, Isolierkörper für die Umman­ telung komplexer Formen wie zum Beispiel für die Knotenpunkte an Gleit-, Quer-, Stand- und sonstigen Rohren, für die Innenisolie­ rung von Brennkammern oder für Brennergehäuse herzustellen. Ebenso können natürlich auch flache Isolierungen erfindungsgemäß aufgebaut sein.

Durch die wellenförmige (verkröpfte) Ausbildung besteht auch bei Überkreuzungen von Längs- und Querbändern immer der zur Kühlung des Stützgerüsts erforderliche Kontakt zum gekühlten Rohr. Dage­ gen würde bei sich kreuzenden nicht-wellenförmigen beziehungs­ weise gekröpften Flachbändern entweder das Querband oder das Längsband keinen wärmeleitenden Kontakt zum Rohr aufweisen. Ein Rohrkontakt von Längs- und Querband bei Flachbändern wäre nur möglich, wenn das in eine Richtung verlaufende Band stückweise zwischen die im Winkel dazu verlaufenden Bänder eingeschweißt wird, was kosten- und fertigungstechnisch besonders aufwendig wäre.

Weiter hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß die Anker rationell und kostengünstig montierbar sind, indem abge­ winkelte Befestigungslaschen der Anker einfach unter die Well­ bänder gesteckt werden. Die Anker werden von den Profilierungen der Wellbänder sicher gehalten. Weiterhin liegen die Befesti­ gungslaschen bei den montierten Isolierkörpern flächig am Rohr an. Das ist insbesondere vorteilhaft, weil das Rohr gekühlt wird, da dann die Anker als die thermisch am höchsten belasteten Teile mit einer relativ großen Fläche, nämlich der ganzen abge­ winkelten Befestigungslasche, am gekühlten Rohr anliegen, also durch das günstige Verhältnis von wärmeaufnehmender zu Wärme­ abgebender Fläche besonders gut gekühlt werden. Das ist wichtig, um Verzunderungen der weit in die Feuerfestmasse hineinragen Spreizarme der Anker zu verhindern und die Anker insgesamt aus einem kostengünstigeren Material und ohne Rücksicht auf die Schweißverträglichkeit miteinander herstellen zu können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß Wellbänder unterschiedlicher Materialqualität verwendet werden können, zum Beispiel ein leichter schweißbares Material für die­ jenigen Wellbänder, die zur Befestigung der Isolierkörper an die Rohre angeschweißt werden, oder ein höherwertiges Material für Wellbänder, die zur Montage am Rohr aus den Isolierkörpern herausragen und daher höheren Temperaturen ausgesetzt sind.

Erschütterungen werden dadurch gedämpft, daß das vorzugsweise nicht verschweißte erfindungsgemäß gestaltete Stützgerüst kein starres Gebilde ist. Erschütterungen der zu isolierenden Rohre werden also nur teilweise an die Feuerfestmasse weitergegeben. Dies ist wichtig, um die Lebensdauer der Isolierkörper im indu­ striellen Einsatz zu erhöhen.

Vorzugsweise ist das Stützgerüst aus Wellbändern aufgebaut, die in im wesentlichen trapezförmige Halbwellen gebogen sind. Als in trapezförmige Halbwellen gebogene Wellbänder werden hierbei alle Arten von Wellbändern aufgefaßt, die, wenn die Wellbänder in einer Geraden verlaufen, aufeinanderfolgende gerade Abschnitte aufweisen, die abwechselnd in je einer von zwei parallelen Ebe­ nen liegen. Die Verbindung zwischen den geraden Abschnitten kann gerade oder beliebig gebogen sein, insbesondere können die Halb­ wellen auch rechteckig geformt sein. Natürlich weichen die Halb­ wellen eines solchen Wellbandes von der idealen Trapezform ab, wenn das Wellband gebogen wird, um es zum Beispiel der Form eines zu isolierenden Rohres anzupassen.

Die trapezartige Profilierung des Wellbandes in Längsrichtung hat zunächst den Vorteil, daß sich ein profiliertes Wellband besser biegen läßt als ein übliches Flachband. Die dem zu iso­ lierenden Rohr zugewandten Halbwellen des montierten Isolier­ körpers stehen in Kontakt zum Rohr, so daß Wärme von den Well­ bändern an das Rohr abgeleitet werden kann. Durch die Trapez- oder Rechteckwellung des Wellbandes werden zwei sich kreuzende Bänder sicher miteinander verbunden, ohne auf die Schweißver­ träglichkeit der Wellbänder untereinander und mit den Ankern Rücksicht nehmen zu müssen. Die Bänder können so gelegt werden, daß sie sich an der Kreuzung nicht behindern und insbesondere nicht ein erstes Band dadurch, daß es über ein zweites Band gelegt ist, vom Rohr weggedrängt wird.

Die Wellbänder sind vorzugsweise so dimensioniert, daß die in­ nere Länge jeder Halbwelle der Wellbänder im wesentlichen gleich der Breite jedes Wellbandes ist und die innere Höhe jeder Halbwelle im wesentlichen gleich der Dicke jedes Wellbandes ist, wodurch man eine besonders stabile Verbindung von sich kreuzen­ den Wellbändern erreicht.

Ebenso sind die Anker und die Wellbänder vorzugsweise so dimen­ sioniert, daß die innere Länge jeder der Feuerfestmasse zuge­ wandten Halbwelle im wesentlichen gleich der Breite jeder abge­ winkelten Befestigungslasche ist und die innere Höhe jeder der Feuerfestmasse zugewandten Halbwelle im wesentlichen gleich der Dicke jeder abgewinkelten Befestigungslasche ist, wodurch man eine besonders stabile Verbindung der Wellbänder mit den hinein­ gesteckten Ankern erreicht.

Vorzugsweise werden die Wellbänder nicht durch zusätzliche Bau­ elemente oder Verschweißungen miteinander verbunden, was zu einem geringeren Arbeits- und Materialaufwand führt, den Iso­ lierkörper weniger starr macht und Korrosions- und Festigkeits­ schwachstellen insbesondere der Schweißverbindungen vermeidet. Aus den gleichen Gründen werden die Wellbänder vorzugsweise auch nicht durch zusätzliche Bauelemente oder Verschweißungen mit den Ankern verbunden.

Zur Montage am zu isolierenden Rohr ist es vorteilhaft, wenn die Isolierkörper an einem Rand mindestens eine durch die Faser­ schicht und die Feuerfestmasse hindurch verlaufende Aussparung haben, durch die ein Abschnitt des Stützgerüstes zur Befestigung am Stützgerüst eines benachbarten Isolierkörpers zugänglich ist. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise durch eine Verschweißung oder eine Verschraubung.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Isolierkörpers werden Wellband-Stücke der Form einer Oberfläche einer Innenform angepaßt und auf dieser Oberfläche gitterartig angeordnet, um ein Stützgerüst zu bilden. Anker werden mit abgewinkelten Be­ festigungslaschen unter Halbwellen der Wellbänder gesteckt und eine Faserschicht über die Innenform und das Stützgerüst gelegt, wobei die Anker die Faserschicht durchdringen und aus ihr herausragen. Eine Außenform wird nun über den bisherigen Aufbau gelegt. Ein durch eine Öffnung der Außenform zugänglicher Hohl­ raum, der im wesentlichen von der Innenseite der Außenform, der Faserschicht und den aus ihr herausragenden Ankern definiert ist, wird mit der plastischen oder halbplastischen Feuerfest­ masse ausgefüllt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute feuerfeste Ummantelung,

Fig. 2a eine perspektivische Ansicht mit einer Ausschnittsver­ größerung eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Wellband-Gitters als Stützstruktur mit eingesteckten Ankern und

Fig. 2b eine Seitenansicht zweier Halbwellen eines Wellbandes.

Fig. 1 zeigt ein zu isolierendes Rohr 2 von rechteckigem Quer­ schnitt, das von Isolierkörpern 1 weitgehend umschlossen wird. In der Anordnung von Fig. 1 umschließt jeder Isolierkörper 1 den Umfang des Rohres 2 nahezu vollständig. Natürlich ist es auch möglich, die Isolierkörper 1 so auszuführen, daß jeder einzelne Isolierkörper 1 nur einen Abschnitt des Umfangs von Rohr 2 um­ schließt, also beispielsweise die in Fig. 1 im Schnitt sichtbare Ummantelung aus drei Isolierkörpern aufgebaut ist.

An dem Rohr 2 ist eine Gleitschiene 9a befestigt. Der Bereich zwischen der Gleitschiene 9a und den Isolierkörpern 1 wird von einer Feuerfest-Stampfmasse 9b ausgefüllt. Jeder der Isolier­ körper 1 enthält ein am Rohr 2 anliegendes Stützgerüst 3, das aus Wellbändern 7 aufgebaut ist. Teilweise am Stützgerüst 3 und teilweise am Rohr 2 liegt nach außen, also in Richtung vom Rohr 2 weg, eine Faserschicht 4 an. Wiederum nach außen liegt an der Faserschicht 4 eine Schicht aus Feuerfestmasse 5 an, deren äußere Oberfläche die äußere Oberfläche der Umhüllung bildet.

Anker 6 greifen in der Feuerfestmasse 5 zugewandte Halbwellen 7a der Wellbänder 7 ein und ragen durch die Faserschicht 4 in die Feuerfestmasse 5 hinein. Durch die Anker 6 wird der Isolierkör­ per 1 zusammengehalten und gleichzeitig verhindert, daß bei Belastung der Feuerfestmasse 5 in Richtung zum Rohr 2 hin die Faserschicht 4 zusammengedrückt wird.

Das Stützgerüst 3 der Isolierkörper 1 ist durch eine durch die Feuerfestmasse 5 verlaufende Keilöffnung 8 zugänglich. Zur Mon­ tage der Isolierkörper 1 am Rohr 2 wird das Stützgerüst 3 durch die Keilöffnung 8 mit dem Rohr 2 verschweißt.

Fig. 2a zeigt den Aufbau eines Abschnitts des Stützgerüstes 3 aus sich gitterartig im rechten Winkel kreuzenden Wellbändern 7 und 7′. Das Wellband 7 verläuft quer zum zu isolierenden Rohr 2. Es ist halbkreisförmig gebogen und damit der Oberfläche des Roh­ res 2 angepaßt. Das Wellband 7′ verläuft geradlinig in Richtung des Rohres 2. Weiter sind die Wellbänder 7, 7′ in trapezförmige Halbwellen 7a, 7b gebogen, wobei die Halbwellen 7a im Isolier­ körper 1 der Feuerfestmasse 5 zugewandt sind und die Halbwellen 7b im montierten Isolierkörper 1 an der Oberfläche des Rohres 2 anliegen.

Wie in Fig. 2b gezeigt ist, sind die Halbwellen 7a, 7b der Well­ bänder 7, 7′ in der Seitenansicht jeweils trapezförmig ausgebil­ det und haben eine innere Länge L und eine innere Höhe H. Die innere Länge L ist bei Halbwellen 7a die Länge der der Feuer­ festmasse 5 abgewandten geraden Fläche des Wellbandes 7, 7′ und bei Halbwellen 7b die Länge der der Feuerfestmasse 5 zugewandten geraden Fläche des Wellbandes 7, 7′. Das Bandmaterial, aus dem die Wellbänder 7, 7′ gefertigt sind, hat eine Dicke D. Wie die Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2a zeigt, haben die Wellbänder 7, 7′ eine Breite B.

Wenn wir uns nun wieder dem Hauptteil von Fig. 2a zuwenden, ist dort eine Kreuzung 7c der Wellbänder 7 und 7′ gezeigt, die so gestaltet ist, daß eine Halbwelle 7a des Wellbandes 7 über einer Halbwelle 7b des Wellbandes 7′ verläuft. Da die Dicke D des Wellbandes 7′ nicht größer als die innere Höhe H der Halbwelle 7a des Wellbandes 7 ist, wird das über das Wellband 7′ verlau­ fende Wellband 7 nicht vom Rohr 2 weggedrängt, so daß alle Halb­ wellen 7b des Wellbandes 7 beim montierten Isolierkörper 1 wei­ terhin in Kontakt mit der Oberfläche des Rohres 2 stehen. Weiter ist im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die innere Länge L der Halbwellen 7a, 7b ungefähr gleich der Breite B der Wellbän­ der 7, 7′, so daß die Halbwellen 7a beziehungsweise 7b der Well­ bänder 7 beziehungsweise 7′ an der Kreuzung 7c ineinander ein­ greifen. Da die Gitterstruktur des Stützgerüstes 3 in einem Iso­ lierkörper 1 erheblich umfangreicher als der in Fig. 2a gezeigte Abschnitt ist und jeweils mehrere längs beziehungsweise quer zum Rohr 2 verlaufende Wellbänder 7′ beziehungsweise 7 aufweist, enthält ein Isolierkörper 1 eine Vielzahl von Kreuzungen 7c, die durch den Eingriff der Halbwellen 7a und 7b an jeder Kreuzung 7c das Stützgerüst so stabilisieren, so daß es nicht nötig ist, die einzelnen Wellbänder 7, 7′ miteinander durch weitere Bauteile und/oder Verschweißungen zu verbinden.

Die Anker 6 sind als Winkelspreizanker ausgebildet. Sie bestehen jeweils aus einer im rechten Winkel abgewinkelten Befestigungs­ lasche 6a, einem geraden Schaft 6b und Spreizarmen 6c. Die Befe­ stigungslasche 6a wird jeweils unter eine Halbwelle 7a eines Wellbandes 7 oder 7′ gesteckt. Im montierten Isolierkörper 1 liegt die Befestigungslasche dann am Rohr 2 an und wird zwischen dem Rohr 2 und der inneren Oberfläche der Halbwelle 7a gehalten.

Wie die Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2a zeigt, ist im Ausfüh­ rungsbeispiel die Dicke D′ der Befestigungslaschen 6a ungefähr gleich der inneren Höhe H der Halbwellen 7a und die Breite B′ der Befestigungslaschen 6a ungefähr gleich der inneren Länge L der Halbwellen 7a. Somit sind die Befestigungslaschen 6a der Anker 6 zwischen dem Rohr 2 und den inneren Oberflächen der Halbwellen 7a relativ gut eingepaßt, so daß es nicht nötig ist, die Anker 6 mit den Wellbändern 7, 7′ durch weitere Bauteile und/oder Verschweißungen zu verbinden.

Der gerade Schaft 6b jedes Ankers 6 verläuft durch die Faser­ schicht 4. Die Spreizarme 6c reichen in die Feuerfestmasse 5 hinein und sorgen für eine feste Verbindung der Anker 6 mit der Feuerfestmasse 5.

Claims (6)

1. Isolierkörper (1) für die feuerfeste Ummantelung und zur Wärmeisolierung von gekühlten Rohren (2), Gleitschienen­ rohren (2), Tragrohren (2) oder Stehrohren (2) in Vorwärmöfen, Stoßöfen oder Hubbalkenöfen,

• a) die im Profil innen und gegebenenfalls auch außen gekrümmt ausgebildet sind,
• b) die am Rohr (2) anzubringen sind,
• c) die jeweils aufweisen:
• - ein der Krümmung des zu isolierenden Rohres (2) ange­ paßtes Stützgerüst (3),
• - eine verdichtete Faserschicht (4), die nach außen auf das Stützgerüst (3) aufgebracht ist,
• - eine Schicht aus Feuerfestmasse (5), die nach außen auf die Faserschicht (4) aufgebracht ist, und
• - mehrere Anker (6), die vom Stützgerüst (3) durch die Faserschicht (4) in die Feuerfestmasse (5) hineinragen,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• d) das Stützgerüst (3) aus mehreren sich gitterartig kreu­ zenden Wellbändern (7) aufgebaut ist und
• e) die Anker (6) mit abgewinkelten Befestigungslaschen (6a) unter der Feuerfestmasse (5) zugewandte Halbwellen (7a) der Wellbänder (7) eingreifen.

2. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellbänder (7) in im wesentlichen trapezförmige Halb­ wellen (7a, 7b) gebogen sind.

3. Isolierkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die innere Länge (L) jeder Halbwelle (7a, 7b) der Wellbänder (7) im wesentlichen gleich der Breite (B) jedes Wellbandes (7) ist und die innere Höhe (H) jeder Halbwelle (7a, 7b) im wesentlichen gleich der Dicke (D) jedes Wellbandes (7) ist.

4. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die innere Länge (L) jeder der Feuerfest­ masse (5) zugewandten Halbwelle (7a) im wesentlichen gleich der Breite (B′) jeder abgewinkelten Befestigungslasche (6a) ist und die innere Höhe (H) jeder der Feuerfestmasse (5) zu­ gewandten Halbwelle (7a) im wesentlichen gleich der Dicke (D′) jeder abgewinkelten Befestigungslasche (6a) ist.

5. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Wellbänder (7) frei von zusätzli­ chen Bauelementen oder Verschweißungen zur Verbindung unter­ einander sind.

6. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Wellbänder (7) frei von zusätzli­ chen Bauelementen oder Verschweißungen zur Verbindung mit den Ankern (6) sind.