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Die Erfindung betrifft eine Verteilerschurre zum
Einbau in einen Ofen. Sie betrifft insbesondere eine Schurre welche
bestens für
den Einsatz in einer glockenlosen Begichtungsanlage eines Hochofens geeignet
ist.
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Eine glockenlose Begichtungsanlage
für einen
Hochofen ist zum Beispiel aus der Patentschrift
US-A-3,880,302 bekannt. Sie
weist eine Verteilerschurre auf, die im Hochofenkopf drehbar und schwenkbar
angeordnet ist. Die Unterseite der Verteilerschurre ist voll der
Hitzestrahlung der Begichtungsoberfläche im Hochofen ausgesetzt.
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Konnte man bis vor kurzem auf einen
Hitzeschutz an der Unterseite der Verteilerschurre unter Umständen verzichten,
so ist dies bei der heutigen Betriebsweise der Hochöfen nicht
mehr unbedingt zutreffend. Zum Beispiel durch Einblasen immer grösserer Mengen
Kohlenstaubs in den Hochofen, können
die Temperaturen an der Begichtungsoberfläche 1000°C überschreiten. Die Unterseite
der Schurre wird somit einer immer höheren Hitzestrahlung ausgesetzt.
Ab einer bestimmten Temperatur verlieren die für die Schurre verwendeten warmfesten
Stähle
jedoch ihre hitzebeständige
Eigenschaft, und es treten Korrosionserscheinungen an der Schurre
auf.
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Verschiedene Hitzeschutzvorrichtungen
für die
Unterseite der Verteilerschurre sind inzwischen vorgeschlagen worden.
Aus der
GB-A-1.487.527 ist eine
doppelwandige Verteilerschurre bekannt, welche mittels eines inerten
Gases gekühlt
wird. Die Wirksamkeit dieser Kühlung
ist jedoch nur dann gewährleistet,
wenn mit sehr hohen Gasdurchsätzen gearbeitet
wird. Nun ist die Einspeisung grosser Gasdurchsätze in eine drehbare und schwenkbare Schurre
jedoch problematisch.
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Ein verbesserter Hitzeschutz für die Unterseite
der Verteilerschurre ist aus der
DE-A-4216166 bekannt. Der verbesserte Hitzeschutz
wird hauptsächlich
durch eine verbesserte Vorrichtung zum Einspeisen des Kühlmediums
in die dreh- und schwenkbare Verteilerschurre erreicht. Die vorgeschlagene Einspeisevorrichtung
erlaubt einerseits einen grösseren
Gasdurchsatz durch die Schurre und andererseits ebenfalls eine Kühlung der
Schurre mit Kühlwasser
in einem geschlossenen Kühlkreislauf.
Für das
Kühlwasser
sind ein oder zwei "U"-förmige Kühlkanäle in Längsrichtung
an der Unterseite der Verteilerschurre angebracht und mit einer
Kühlwasserverteilung
durch die Aufhängewellen
der Verteilerschurre verbunden. In der
DE-A-4216166 wird weiterhin vorgeschlagen,
die Kühlkanäle mit Kühlrippen
zu versehen um eine gleichmässigere
Kühlung
der Unterseite zu erreichen und/oder die Kühlkanäle in eine feuerfeste Masse
(wie z.B. ein Wärmeschutzbeton) einzubetten.
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In der Praxis hat es sich inzwischen
erwiesen, dass ein Einbetten der Kühlkanäle in eine feuerfeste Masse
unbedingt anzuraten ist, um die Kühlkanäle selbst, wie auch die Unterseite
der Verteilerschurre wirksamer gegen die Hitzestrahlung (sowie gegen
die allgemein aggressiven Bedingungen über der Begichtungsoberfläche) zu
schützen.
Ohne den zusätzlichen
Hitzeschutz durch die feuerfeste Masse, müsste der Durchsatz des Kühlmediums,
zwecks eines wirksamen Hitzeschutzes der Unterseite der Schurre,
wesentlich erhöht
werden und die Kühlkanäle in sehr
engem Abstand zueinander am Schurrenkörper verlegt werden, was beides
nicht ohne weiteres realisierbar ist.
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Leider hat man jedoch auch inzwischen
festgestellt, dass die feuerfeste Masse, in die Kühlkanäle eingebettet
sind, relativ schnell im Ofen rissig wird und von der Unterseite
der Schurre in relativ grossen, plattenförmigen Stücken abbröckelt, respektiv abfällt.
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Eine Verteilerschurre der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist in
DE 26 29 782 beschrieben. Die bekannte
Verteilerschurre weist einen Schurrenkörper aus zahlreichen dachziegelartig
angeordneten Schleißteilen
auf, die an der Oberseite einen Schurrenkanal bilden. An der Unterseite
befindet sich ein Wärmeschutzmantel,
welcher einen Kühlkasten
für eine
Kühlflüssigkeit
bildet. Der Wärmeschutzmantel
ist einstückig,
und er erstreckt sich über
den ganzen Teil der Schurrenlänge.
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DE 37 29 295 C1 beschreibt eine verschleißfeste Auskleidung
einer hochbeheizten Kesselfläche. Dabei
ist eine Wandung aus Kühlrohren
gebildet. Die Innenseite dieser Wandung ist mit feuerfestem Mörtel ausgekleidet,
in welchem Aufnahmetaschen für
Keramikplatten gebildet sind. Die Keramikplatten haben einen Abstand
von den Stahlstegen des Kühlrohrsystems.
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FR 2 657 675 AI beschreibt die Befestigung von
Feuerfestkacheln an Raumfahrzeugen oder schnellfliegenden Flugzeugen.
Ein Kühlrohrsystem ist
dabei nicht vorgesehen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Verteilerschurre vorzuschlagen, welche einen dauerhafteren
Schutz ihrer Unterseite gegen Hitzestrahlung im Ofen aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen,
dass der Wärmeschutzmantel an
der Unterseite hitzebeständige
Keramikplatten umfasst, welche zwischen am Schurrenkörper befestigten
und von einem Kühlmedium
durchströmten Hohlprofilen
eingesetzt sind und von Letzteren festgehalten werden.
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Es ist dem Fachmann zwar bekannt,
dass mittels feuerfesten Keramiksteinen in einem Ofen ein ausgezeichneter
Schutz gegen Hitzestrahlung erzielt werden kann. Im Rahmen dieser
Erfindung galt es jedoch unter anderm die Aufgabenstellung zu lösen, ob überhaupt
Keramikplatten an der Unterseite einer dreh- und schwenkbaren Verteilerschurre
angebracht werden können
und wie gebenenfalls ihre Befestigung am Schurrenkörper vorzunehmen
ist.
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Normalerweise bilden Keramiksteine
im Ofen eine selbsttragende, statische Ausmauerung. Es ist jedoch
ebenfalls bekannt feuerfeste Keramikplatten an statischen Ofenwänden mit
hitzebeständigen
Schrauben und Klammern zu befestigen. Hierzu muss zwischen Keramikplatte
und Befestigungselement ein ausreichendes axiales und radiales Spiel vorhanden
sein, damit beim Erkalten, respektiv beim Erhitzen der Befestigungselemente
die Keramikplatten nicht reissen.
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Im Rahmen der Ausarbeitung der vorliegenden
Erfindung hat man jedoch festgestellt, dass selbst bei ausreichender
Dimensionierung des Spiels zur Aufnahme der thermischen Verformung
der Befestigungselemente, Rissbildungen in den Keramikplatten, im
Bereich dieser Befestigungselemente auftreten. Diese Rissbildungen
konnte man dadurch erklären,
dass die Verteilerschurre, zusätzlich
zu der thermischen Belastung, auch noch einer dynamischen Belastung,
das heisst Vibrationen, Erschütterungen
und Stössen
ausgesetzt ist. Ein zu grosses Spiel der Keramikplatten in ihren
Befestigungen, besonders in senkrechter Richtung zur Unterseite
der Schurre, beschleunigt daher wesentlich die Rissbildung in den
Keramikplatten.
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Durch die Kühlung der Hohlprofile, welche bei
der erfindungsgemässen
Schurre als Befestigungselemente dienen, wird dagegen die eigene thermische
Verformung der Befestigungselemente stark reduziert. Dadurch wird
das Spiel der Keramikplatten in den gekühlten Hohlprofilen, besonders
in senkrechter Richtung zur Unterseite der Schurre reduziert; wodurch
wiederum die Keramikplatten verminderten dynamischen Belastungen
durch Schwingungen, Erschütterungen
und Stösse
ausgesetzt sind. Als Nebeneffekt wird die Haltbarkeit der Befestigungselemente
durch ihre Kühlung
ebenfalls erhöht.
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Es ist weiterhin festzustellen, dass
die Keramikplatten einen weitaus besseren Schutz gegen Hitzestrahlung
als ein Wärmeschutzbeton
gewähren. Dadurch
kann die zu erbringende Kühlleistung
des Kühlmediums
kleiner ausfallen. Eine kleinere Kühlleistung wirkt sich günstig auf
die Dimensionierung der Anschlüsse
für das
Kühlmedium
aus und erlaubt prinzipiell den Einsatz eines gasförmigen Kühlmediums.
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Man kann ebenfalls davon ausgehen,
dass die zur Anwendung gelangenden Keramikplatten auch generell
bessere mechanische Eigenschaften als eine giessbare Wärmeschutzmasse
aufweisen. Weiterhin ist zu beachten, dass durch die Grosse der Keramikplatten
auch die maximale Grosse von Bruchstücken bei Rissbildung vorgegeben
ist, wodurch die Grosse dieser Bruchstücke generell kleiner als beim
Wärmeschutzbeton
der bekannten Schurren ist. Durch die Unterteilung in einzelne Platten
wird die maximale Rissausbreitung ebenfalls festgelegt. Die Rissausbreitung
wird dabei spätestens
an den Plattenkanten aufgehalten. Durchgehende Risse über die
gesamte Schurrenlänge,
respektiv Schurrenbreite, welche beim Wärmeschutzbeton zu beobachten
waren, sind somit wirksam unterbunden.
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Zum Festhalten der Keramikplatten
in den gekühlten
Hohlprofilen könnten
letztere zum Beispiel eine Nut ausbilden, in die die Keramikplatten
dann eingreifbar sind.
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Es ist jedoch vorteilhafter wenn,
zum Festhalten der Keramikplatten, die vom Kühlmedium durchströmten Hohlprofile
in eine seitliche Nut der Keramikplatten derart eingreifbar sind,
dass die Hohlprofile durch die Keramikplatten weitgehend überdeckt
werden. In dieser Ausführung
werden Hohlprofile dann durch die Keramikplatten vor direkter Hitzestrahlung
geschützt,
was sich vorteilhaft auf ihre Lebensdauer auswirkt.
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Betreffend die Auswahl des Querschnitts
der Hohlprofile gibt es natürlich
unzählige
Möglichkeiten. Bei
einem kreisrunden Querschnitt des Hohlprofils, entspricht der Querschnitt
der Nut in den Keramikplatten ungefähr einer Hälfte dieses kreisrunden Querschnitts.
Hohlprofile mit kreisrundem Querschnitt werden als Standardprodukte
in verschiedenen warmfesten Stählen
hergestellt. Durch die zylindrische Kontaktfläche zwischen den Hohlprofilen
und den Keramikplatten entstehen keine wesentlichen Spannungskonzentrationen
in den Keramikplatten, sei es durch thermische Verformungen oder
durch dynamische Kräfte.
Weiterhin bedeutet ein kreisrunder Innenquerschnitt geringere Strömungsverluste für das Kühlmedium.
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Ähnliche
Vorteile werden auch durch Hohlprofile mit einem ovalen Querschnitt
erzielt. Dabei ist beim ovalen Querschnitt die Auflagefläche zwischen Hohlprofil
und Keramikplatte grösser
als beim kreisrunden Querschnitt. Eine Ausbrechen der Nut in der Keramikplatte
ist dadurch weniger wahrscheinlich. Eine einwandfreie Führung der
Keramikplatten in den Hohlprofilen ist auch dann noch gewährleistet,
wenn der Zwischenabstand zwischen zwei benachbarten Hohlprofilen
zunimmt.
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Für
die Montage der Keramikplatten ist es von Vorteil, wenn die Hohlprofile
zuerst am Schurrenkörper
befestigt werden können
und die Keramikplatten anschliessend zwischen je zwei, mit einem
Zwischenabstand am Schurrenkörper
befestigten, Hohlprofilen einschiebbar sind. In dieser Ausführung ist auch
ein Austausch beschädigter Keramikplatten möglich, ohne
die gesamte Hohlprofile abmontieren zu müssen.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass
der Abstand zwischen zwei Hohlprofilen nicht grösser als 200 mm sein soll.
Die Länge
der Keramikplatten ist vorteilhaft kleiner als 300 mm. Durch Berücksichtigung
dieser maximalen Plattenabmessungen kann die Anfälligkeit der Keramikplatten
für Rissbildung
reduziert werden.
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Um ein Einschieben der Keramikplatten
zu ermöglichen,
sind parallel zueinander angeordnete Hohlprofile serpentinenförmig durch
Querverbindungen an ihren Enden miteinander verbunden. Die Keramikplatten
sind dann jeweils in Richtung der Querverbindung zwischen je zwei
benachbarten Hohlprofilen einschiebbar. Anschlüsse für das Kühlmedium befinden sich vorteilhaft
im Bereich der Querverbindungen, um das Einschieben der Keramikplatten nicht
zu behindern.
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Die Hohlprofile können als gerade Rohrlängen parallel
zur Längsachse
der Schurre verlaufen, was das Einschieben der Keramikplatten erleichtert und
grössere
Plattenlängen
erlaubt. Die Hohlprofile können
jedoch auch quer zur Längsachse
der Schurre verlaufen und dabei als bogenförmige Rohrsegmente ausgebildet
sein. Letztere Anordnung weist Vorteile in Bezug auf die Verteilung
des Kühlmediums und
die Auswirkung von thermischen Querschnittsverformung der Schurre
auf.
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Die Hohlprofile werden vorzugsweise
nicht an den Schurrenkörper
angeschweisst, sondern liegen vorteilhaft mittels einer Auflagefläche auf
der Unterseite der Verteilerschurre auf. Ein Anschweissen der Hohlprofile
würde letztere
thermischen Spannungen beim Erhitzten, respektiv Abkühlen des
Schurrenkörpers
aussetzten. Der relativ schlechte Wärmeübergang zwischen den frei aufliegenden
Hohlprofilen und dem Schurrenkörper
kann durch eine möglichst
grosse Wärmeübergangsfläche (das
heisst eine möglichst
breite Auflagefläche)
zu mindest teilweise kompensiert werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein T-Profil mit seinem
Steg an einer geraden Rohrlänge
der Hohlprofile axial angeschweisst ist, und am Schurrenkörper 12 so
befestigt ist, dass die axiale Bewegungsfreiheit zwischen Schurrenkörper und
T-Profilen bestehen
bleibt, so dass der Schurrenkörper
und die geraden Rohrlängen
der Hohlprofile sich unabhängig
voneinander axial thermisch ausdehnen können.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Rohrsegmente
der Hohlprofile quer auf die Tragprofile aufgeschweisst sind, und
dass Tragprofile auf der Unterseite der Schurre so parallel zur Schurrenachse
befestigt sind, dass axiale Bewegungsfreiheit zwischen Schurrenkörper und
Tragprofilen verbleibt, so dass der Schurrenkörper und die Tragprofile sich
unabhängig
voneinander axial thermisch ausdehnen können.
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Zwischen der Unterseite des Schurrenkörpers und
den Keramikplatten ist vorteilhaft ein Hohlraum ausgebildet. Dieser
Hohlraum kann entweder mit einem Isoliermaterial (wie z.B. Keramikwolle)
aufgefüllt
sein, oder von einem Kühlgas
durchströmt sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt,
eine Draufsicht und einen Querschnitt durch eine erste Ausführung einer
erfindungsgemässen
Verteilerschurre;
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2 einen
Längsschnitt,
eine Draufsicht und einen Querschnitt durch eine zweite Ausführung einer
erfindungsgemässen
Verteilerschurre;
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3 einen
Längsschnitt,
eine Draufsicht und einen Querschnitt durch eine dritte Ausführung einer
erfindungsgemässen
Verteilerschurre;
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4 ein
Detail einer vorteilhaften Befestigung der Hohlprofile;
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5 ein
Detail einer weiteren vorteilhaften Befestigung der Hohlprofile;
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6, 7, 8 alternative Hohlprofilquerschnitte.
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Die Verteilerschurre 10,
welche in den 1 bis 3 gezeigt ist, weist einen
Schurrenkörper 12 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt
auf. Selbstverständlich
könnte
der Schurrenquerschnitt zum Beispiel auch oval, trapezförmig oder
dreieckig sein. Die Schurre könnte
ebenfalls nur an einer, respektiv an keiner Seite durch eine Seitenfläche gegrenzt
sein.
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An einem ersten Ende, seinem Kopfende, weist
der gezeigte Schurrenkörper 12 eine
Aufhängevorrichtung 14,
zum Aufhängen
der Verteilerschurre 10 in eine nicht gezeigte Antriebsvorrichtung
auf. Diese Antriebsvorrichtung ist über der Beschickungsoberfläche eines
Ofens (zum Beispiel im Kopf eines Hochofens) untergebracht. Sie
bewirkt einerseits eine Schwenkung der Schurre 10 um eine
horizontale Achse, um den Neigungswinkel der Schurre einzustellen,
und anderseits eine Drehbewegung um eine vertikale Achse, um das
Schüttgut
kreisförmig
auf die Beschickungsfläche
zu verteilen.
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Die Schurre 10 weist eine
Oberseite 16 und eine Unterseite 18 auf. Ein Schurrenkanal 20 ist
an der Oberseite 16 der Verteilerschurre ausgebildet. Diese
Oberseite 16 unterliegt im Schurrenkanal 20 zwar
einer starken Verschleissbeanspruchung durch das Schüttgut, sie
ist jedoch nicht direkt der sehr intensiven Hitzestrahlung von der
Beschickungsfläche im
Ofen ausgesetzt. Die Unterseite 18 ist dagegen, besonders
bei quasi horizontaler Stellung der Schurre 10, voll der
Hitzestrahlung im Ofen ausgesetzt.
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In den Ausführungen nach
1 und
2 ist
die Unterseite
18 der Verteilerschurre
10 mit
einer Rohrschlange
22,
22' versehen, welche durch die Anschlüsse
24,
26,
respektiv
24',
26' mit dem Vorlauf, respektiv
dem Rücklauf
eines nichtgezeigten Kühlkreislaufs
verbunden ist. Diese Verbindung erfolgt zum Beispiel, wie in der
DE-A-4216166 beschrieben, durch
Kanäle,
die in axialer Richtung durch die Aufhängewellen der Schurre verlaufen
und über
Drehanschlüsse
mit einem, sich mit der Schurre
10 drehenden, ringförmigen Zwischenbehälter für eine Kühlflüssigkeit
(zum Beispiel Kühlwasser)
verbunden sind.
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In der 1 umfasst
die Rohrschlange 22 mehrere parallele, gerade Rohrlängen des
Hohlprofils 28, welche parallel zur Längsachse der Schurre 10 verlaufen
und serpentinenförmig
durch Rohrbögen 30 an
ihren Enden miteinander verbunden sind. Der axiale Abstand zwischen
den geraden Rohrlängen
des Hohlprofils 28 beträgt
zum Beispiel zirka 20 cm. Zwischen jeweils zwei benachbarten, geraden Rohrlängen des
Hohlprofils 28 sind feuerfeste Keramikplatten 32 angeordnet.
In 4 sieht man, dass die
Keramikplatten 32 an zwei sich gegenüberliegenden Längskanten
jeweils eine Nut 34 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt
aufweisen. In diese Nut 34 greift eine gerade Rohrlänge 28,
welche einen kreisrunden Querschnitt aufweist, formschlüssig ein,
so dass die Nut 34 der ersten Keramikplatte 32 die
erste Hälfte
des Rohrquerschnitts aufnimmt und die Nut 34' der benachbarten zweiten Keramikplatte 32' die zweite
Hälfte
des Rohrquerschnitts aufnimmt. Die geraden Rohrlängen des Hohlprofils 28 sind
damit nach aussen vollständig
durch die Keramikplatten 32 bedeckt. Es ist hervorzuheben,
dass durch die Kühlung der
geraden Rohrlängen
des Hohlprofils 28, der Querschnitt derselben keinen wesentlichen
thermischen Verformungen ausgesetzt ist. Dadurch kann die Passung
zwischen Nut 34 und Aussenquerschnitt der Rohrlängen des
Hohlprofils 28 mit relativ kleinem Spiel ausgelegt werden,
was eine wesentlich geringere mechanische Belastung der Keramikkörper 32 durch
Vibrationen, Erschütterungen,
Stösse
usw. bedingt.
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Bei der Montage des Hitzeschutzes
an der Schurre 10, wird vorzugsweise zuerst die Rohrschlange 22 an
der Schurrenunterseite 18 befestigt. Eine vorteilhafte
Befestigungsart der Rohrschlange 22 am Schurrenkörper 12 wird
in 4 gezeigt. An die
geraden Rohrlängen
des Hohlprofils 28 sind T-Profile 36 mit ihrem
Steg parallel zur Rohrachse angeschweisst. Der Flansch des T-Profils 36 bildet eine
Auflagefläche 38 der
entsprechenden Rohrlänge
des Hohlprofils 28 auf der Unterseite 18 der Schurre 10 aus.
Je grösser
diese Auflagefläche 38 ist,
desto besser ist der Wärmeübergang
zwischen Schurrenkörper 12 und
Rohrschlange 22, und damit die Kühlung des Schurrenkörpers 12.
Diese T-Profile 36 sind am Schurrenkörper 12 derart befestigt,
dass eine axiale Bewegungsfreiheit zwischen Schurrenkörper 12 und
T-Profilen 36 bestehen bleibt. Schurrenkörper 12 und
die geraden Rohrlängen 22 können sich
dadurch unabhängig
von einander thermisch ausdehnen. Um dies zu erreichen wird zum
Beispiel, wie in 4 angedeutet,
der Flansch des T-Profils 36 mit Klammern 40 an
der Schurrenunterseite 18 befestigt. Der Flansch des T-Profils 36 könnte jedoch auch
Langlöcher
für Schrauben
aufweisen. Durch die vorbeschriebene Befestigungsart wird die Rohrschlange 22 unabhängig von
thermischen Längsverformungen
des Schurrenkörpers 12.
Die Rohrschlange 22 unterliegt somit nur noch kleineren
Verformungen, die hauptsächlich
durch eine thermische Querschnittsverformung des Schurrenkörpers 12 hervorgerufen
werden. Die Rohrschlange 22 könnte natürlich auch als selbsttragende
Struktur ausgeführt
sein, welche derart am Schurrenkörper 12 aufgehängt ist, dass
sie weitgehend unabhängig
von thermisch bedingten Längs-
und Querschnittsverformungen des Schurrenkörpers 12 ist.
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In die am Schurrenkörper 12 befestigte
Rohrschlange 22 sind die Keramikplatten 32 einschiebbar. Dieses
Einschieben der zirka 30 cm langen Keramikplatten 32 erfolgt
zwischen zwei benachbarten Rohrbögen 30,
in Richtung desjenigen Rohrbogens 30, der die zwei als
Führung
für die
eingeschobene Keramikplatte 32 dienenden geraden Rohrlängen des Hohlprofils 28 verbindet
(siehe Pfeil 42 in 1).
Die schlussendlich noch freiliegenden Rohrbögen 30 können anschliessend
in eine Isoliermasse (zum Beispiel einen Wärmeschutzbeton) eingegossen
werden.
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Die Verbindung zwischen den Anschlüssen 24, 26,
für das
flüssige
Kühlmedium,
und der Rohrschlange 22 erfolgt vorteilhaft am Kopfende
der Schurre 10 und zwar im Bereich der Rohrbögen 30. Dadurch
wird das vorbeschriebene Einschieben der Keramikplatten 32 weiter
nicht behindert. In 1 werden
die Rohrbogen 30 zum Beispiel abwechselnd mit dem Anschluss 24 und
dem Anschluss 26 verbunden. Die hydraulische Länge der
Rohrschlange 22 ist dadurch gleich der Länge zweier
Rohrlängen des
Hohlprofils 28. Um die Anschlüsse 24, 26 am Kopfende
der Schurre gegen Hitzestrahlung zu schützen, können diese in eine Isoliermasse
(zum Beispiel einen Wärmeschutzbeton)
eingebettet werden.
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Die in 2 gezeigte
Verteilerschurre 10' weist,
anstelle der Rohrschlange 22 mit den geraden Rohrlängen des
Hohlprofils 28 der 1,
eine Rohrschlange 22' mit
bogenförmigen
Rohrsegmenten des Hohlprofils 44 auf. Letztere sind parallel
zueinander und quer zur Schurrenachse angeordnet und weisen einen
axialen Abstand von zirka 20 cm zueinander auf. Diese bogenförmigen Rohrsegmente
des Hohlprofils 44 sind serpentinenförmig durch Rohrbogen 30' an ihren Enden
miteinander verbunden. Die Anschlüsse 24', 26' sind über zwei seitliche am Schurrenkörper 12 angeordnete
Kollektoren 46, 48 mit den Rohrbogen 30' verbunden.
Die hydraulische Länge der
Rohrschlange 22' ist
daher wesentlich kürzer
als die hydraulische Länge
der Rohrschlange 22, wodurch ein wesentlich geringerer
Druckverlust in der Rohrschlange 22' anfällt. Dies kann von Bedeutung sein,
da die vorhandene Druckhöhe
der Kühlflüssigkeit
oft sehr klein ist.
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In 5 wird
eine bevorzugte Befestigungsart der bogenförmigen Rohrsegmente des Hohlprofils 44 gezeigt.
Flach- oder Profileisen
als Tragprofile 50 werden parallel zur Längsachse
der Schurre 10',
an der Unterseite 18 derselben derart befestigt, dass eine
axiale Bewegungsfreiheit zwischen Schurrenkörper 12 und Flach-
oder Profileisen 50 bestehen bleibt. Schurrenkörper 12 und
die Flach- oder Profileisen 50 können sich dadurch unabhängig voneinander
thermisch ausdehnen. Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass
die Flach- oder Profileisen 50 mit Langlöchern 52 versehen
sind und mit Schrauben oder Nieten 54 an den Schurrenkörper im
Kaltzustand festgezogen werden. Die Befestigung der Flach- oder
Profileisen 50 könnte
jedoch auch mittels Klammern erfolgen. Auf diese Flach- oder Profileisen 50 werden
die bogenförmigen
Rohrsegmente des Hohlprofils 44 vorzugsweise aufgeschweisst
und zwar derart, dass möglichst
ein guter Wärmeübergang
zwischen den Rohrsegmenten des Hohlprofils 44 und den Flach-
oder Profileisen 50 gewährleistet ist.
Dadurch wird eine gute Kühlung
der Flach- oder Profileisen 50 erreicht,
so dass letztere relativ kleinen, thermisch bedingten Längenänderungen
unterliegen. Durch die vorbeschriebene Befestigungsart der Rohrschlange 22' wird dieselbe
kaum durch thermisch bedingte Längsverformungen
des Schurrenkörpers 12 verformt.
Thermisch bedingte Querschnittsverformungen des Schurrenkörpers 12 haben,
bei der Ausführung
der Rohrschlange 22',
keinen Einfluss auf das seitliche Spiel der Keramikplatten 32 in
ihren bogenförmigen
Rohrführungen.
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In 3 wird
eine Ausführungsvariante
für ein
gasförmiges
Kühlmedium
gezeigt. Anstelle einer Rohrschlange 22, 22' weist die Schurre 10'' mehrere parallele gerade Rohrlängen des
Hohlprofils 56 auf, welche an dem Kopfende der Verteilerschurre 10'', über einen bogenförmigen Kühlgaskollektor 58,
mit entsprechenden Kühlgasanschlüssen 24'', 26'' verbunden
sind. An ihrem entgegengesetzten Ende sind die parallelen Rohre 56 dagegen
offen, so dass das Kühlgas
frei in den Ofen einströmen
kann.
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Die 6 bis 8 zeigen jeweils Ausführungsvarianten
der Erfindung mit verschiedenen Hohlprofilen. In 6 sind Hohlprofile 60 mit einem
ovalen Querschnitt gezeigt. Diese haben grundsätzlich ähnliche Vorteile wie Hohlprofile
mit einem kreisrunden Querschnitt, weisen jedoch senkrecht zur Unterseite der
Schurre zwei parallele Führungsflächen für die Keramikkörper 32 auf.
Selbst wenn der axiale Abstand zwischen zwei ovalen Hohlprofilen 60 durch thermische
Verformung der Schurre stark zunimmt, ist gewährleistet, dass die Keramikplatten 32 noch einwandfrei
festgehalten und geführt
werden. Da die Hohlprofile 60 sich nicht wesentlich verformen,
kann das Spiel zwischen Nut und Hohlprofil 60 senkrecht zur
Unterseite der Schurre relativ klein bemessen werden.
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In 7 sind
Hohlprofile 62 mit einem quadratischen Querschnitt gezeigt.
Diese Ausführungsart
ist wesentlich anfälliger
für Rissbildungen
in den Keramikplatten 32, als die Ausführungen mit kreisrundem, respektiv
ovalem Querschnitt der Hohlprofile.
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In 8 wird
eine Ausführungsvariante
gezeigt in dem das Tragprofil 64 zwei nicht gekühlte Flansche 66 und 68 und
einen gekühlten
Steg 70 aufweist. Der gekühlte Steg unterliegt kleineren
thermischen Verformungen als ein nicht gekühlter Steg, so dass eine gute
Führung
der Keramikplatten zwischen den beiden Flanschen 66 und 68 auch
noch dann gewährleistet
ist, wenn die Schurre 10 stark erhitzt wird. Flansch 68 ist
nicht durch die Keramikplatten 32 bedeckt und damit direkt
der Hitzestrahlung ausgesetzt. Er kann jedoch mit einer aufgetragenen
Isoliermasse 72 (z.B ein Wärmeschutzbeton), wie in 8 angedeutet, zusätzlich gegen
Hitzestrahlung im Ofen geschützt
werden.
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Es bleibt noch anzumerken, dass,
wie in 4 gezeigt, zwischen
Keramikplatten 32 und Schurrenunterseite 18 vorteilhaft
ein Hohlraum 74 ausgebildet ist, so dass die Keramikplatten
nicht direkt auf der Schurrenunterseite 18 aufliegen. Dieser Hohlraum 74 ist
vorteilhaft mit einem weichen Isoliermaterial (z.B. Keramikwolle)
aufgefüllt,
wobei dieses Isoliermaterial sowohl die thermische Isolierung der Schurrenunterseite 18 verbessert,
als auch Vibrationen der Keramikplatten 32 in den Hohlprofilen,
senkrecht zur Schurrenunterseite 18 dämpft. Bei einer gasgekühlten Verteilerschurre 10'' kann dieser Hohlraum 74 auch
von dem gasförmigen
Kühlmedium durchströmt werden.
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Die Einspeisung des gasförmigen Kühlmediums
in den Hohlraum 74 erfolgt in 3 z.B. durch radiale Bohrungen in den
geraden Rohrlängen 56.