DE4416896C1 - Isolierkörper - Google Patents
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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.
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