DE8231578U1

DE8231578U1 - Feuerfeste auskleidungsmatte aus fasermaterial mit befestigungseinrichtungen zur befestigung an einer wand oder dergleichen

Info

Publication number: DE8231578U1
Application number: DE19828231578U
Authority: DE
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Corp
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1982-11-10
Publication date: 1983-09-08
Also published as: CA1178116A; PH18733A; JPH0247269B2; ZA824130B; AU550040B2; US4422372A; FR2515934A1; AU8476682A; IT8248860A0; FR2515934B1; IT1189327B; JPS5884059A; MX157873A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Auskleidungsplatte gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige feuerfeste Auskleidungen werden beispielsweise in Industrieöfen oder dergleichen angebracht. Als Material für diese Auskleidungen hat in den letzten Jahren die Verwendung von hitzebeständigem Fasermaterial zur Wärmeisolierung rasch zugenommen. Während früher in der Regel tüch- oder mattenförmige Auskleidungen verwendet wurden, werden in jüngerer Zeit statt dessen überwiegend sogenannte Moduln oder Elemente unterschiedlicher Formen Verwendet, die ebenfalls aus Fasermaterial bestehen und unterschiedlich aufgebaut sind. Die meisten dieser Elemente oder Faserelemente sind aus mattenförmigem Material hergestellt, das in Streifen geschnitten und zu den Elementen geformt wurde. Die Abmessungen derartiger herkömmlicher Elemente betragen üblicherweise etwa 30 χ 30 cm (12 χ 12 Zoll), und die Stärken liegen im Bereich von etwa 5 bis 30 cm (2 - 12 Zoll).

Zum Stand der Technik wird auf die folgenden Informationsschriften von Herstellern von isolierenden Ofenauskleidungen verwiesen.

TM 1. "Carborundum Co. bulletin on FIBERWALL furnace linings"

2. "Pyroblock ^ bulletin"

3. "Babcock & Wilcox bulletin on KAOWOOL ^ blanket lined furnaces".

In der erstgenannten Veröffentlichung ist eine aus Keramikfaser-Moduln bestehende Ofenauskleidung beschrieben, bei der die einzelnen Moduln durch Schichten aus Steinwollblöcken und geg«ai thermische Abschreckung widerstandsfähigem Keramikmaterial gebildet sind. Befestigungseinrichtungen zur An-

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bringung dieser¹ Moduln an der Öfenwand umfassen Bolzen, £ü£ die die einzelnen Äuskleidüngselemente oder Schichten aufgesteckt sind/ Und becherförmige ArretieWungsieinrich- \

tungen, die mit den Bolzen in Eingriff stehen. 5

Die an zweiter Stelle genannte Veröffentlichung beschreibt das sogenannte "Pyroblock" ^-System, das eine Anzahl auf einen ausgedehnten Metallträger aufgeklebter Keramikfaser- j Streifen und spezielle Befestigungsmittel umfaßt. Bei der '

Installation der Auskleidung werden nach diesem System die zur Befestigung verwendeten Bolzen an die Ofenwand angeschweißt, nachdem die Auskleidüngs—Elemente in ihre korrekte Position an der Ofenwand gebracht wurden.

Die dritte Veröffentlichung beschreibt die Anbringung von

tuch- oder Plattenförmigen Auskleidungen über einer Grund- |

oder Trägerschicht aus Steinwolle. Es wird eine Vielfalt von Befestigungs- oder Verankerungsmittel beschrieben, die jedoch grundsätzlich alle darauf beruhen, daß eine Mutter oder eine Befestigungsscheibe an der inneren Schicht der Auskleidung, d.h, an der dem heißen Ofeninneren zugewandten Schicht anliegt.

Das Problem der Befestigung bei der Montage der herkömmliehen Matten oder Elemente an der Wand von öfen zur Wärmebehandlung ist noch nicht zufriedenstellend gelöst. Insbesondere entstehen erhebliche Kosten bei dem Versuch, die leichten mattenförmigen Fasermaterialien, aus denen Fasermaterial-Elemente mit Schichtstruktur hergestellt werden, derart zusammenzuhalten, daß das Element in angemessener Weise mechanisch unterstützt wird.

Zahlreiche der bisher verwendeten Befestigungsmethoden erfordern eine sorgfältige, maßhaltige Herstellung der Ofen- | wand, da die Verankerungs- oder Befestigungsmittel, d.h.,

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die über die Ofenwand verteilten Bolzen oder dergleichen vor del" Anbringung der Auskleidung angeschweißt Werden. Diese Befestigungsniethoden sind verhältnismäßig zeitaufwendig und kostspielig.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, bei geringen Kosten eine feste und sichere Anbringung öder Verankerung der Elemente aus feuerfestem Fasermaterial zu ermöglichen.

Weiterhin ist die Erfindung darauf gerichtet, die Installation der Elemente dadurch zu vereinfachen, daß eine nachträgliche Anbringung der Bolzen, beispielsweise durch Schweißen, ermöglicht wird, nachdem die Elemente in ihre Position an der Ofenwand gebracht wurden.

Die Befestigungs- oder Verankerungsmittel sollen gegen Korrosion infolge direkter Einwirkung der heißen Gase im Ofeninneren geschützt werden, und zugleich soll eine Wärmeübertragung vom Inneren des Ofens über die zur Befestigung verwendeten Bolzen an die Ofenwand vermieden werden.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist ein einheitliches oder einkomponentiges Element aus hitzebeständigem Fasermaterial vorgesehen, in das gelochte oder gitterförmige Stützelemente eingebettet sind. Aufgrund der homogenen Struktur und starren Form des Elements weist dieses bereits an sich eine höhere mechanische Stabilität auf. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß das aus Fasermaterial bestehende Element nach dem für sich bekannten Vakuum-Formverfahren hergestellt wird. Zur mechanischen Befestigung des Elements an der Ofenwand sind die oben erwähnten gelochten Stützelemente in situ in das Fasermaterial

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Element eingeformt, d.h*, in das vaküümgeförinte Element einge-¹ bettet. Hierdurch wird die Stützfläche oder Angriffsfläche für die Veränkerüngsmittel Vergrößert. Die Verankerüngsinittel selbst können einfache, im Handel erhältliche herkömmliche Befestigungen bolzen sein, die wählweise entweder mit Gewinde oder mit Rastkerben zur Festlegung eines an dem Stützelement angreifenden Befestigungsorgans versehen sind.

In einer bevorzugten Ausführungsfenn dar Erfindung wird in dem Fasermaterial-Element bereits während des Formvorgangs eine zentrale, durchgehende Bohrung oder Öffnung gebildet, die mit dem gelochten Stützelement in Verbindung steht. Das Stützelement ist vorzugsweise durch eine Scheibe gebildet, in der eine Mittelöffnung derart angebracht ist, daß sie mit der zentralen Bohrung oder Öffnung des Faserrnaterial-Elements fluchtet.

Durch die Verbindung der zentralen Öffnung mit der gelochten Scheibe kann, nachdem das Fasermaterial-Element in seine Position an der Ofenwand gebracht wurde, der Befestigungsbolzen durch die Bohrung gesteckt und anschließend mit einem herkömmlichen Bolzenschweißgerät angeschweißt werden. Dadurch, daß die gelochte Scheibe tief innerhalb des wärmeisolierenden Fasermaterials angebracht ist, sind die Befestigungsmittel vollständig geschützt, so daß sie nicht durch die Ofenhitze angegriffen und beschädigt werden können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur Vervollständigung der Wärmeisolation der Befestigungsmittel ein vakuumgeformter Stopfen aus dem gleichen Material wie das Fasermaterial-Element vorgesehen. Hierdurch wird das Problem einer Zerstörung oder Beschädigung der Befestigungsmittel vollständig beseitigt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Stopfen einfach entfernt werden kann, so daß die Befestigungsseheibe oder allgemein die Befesti-

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gungsmittel leicht zugänglich sind und entfernt werden können. Das einzelne Fasermaterial-Element kann daher im Falle einer physischen Beschädigung leicht ausgewechselt werden.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung der einzelnen Teile einer erfindungsgemäßen

Befestigungseinrichtung für ein feuerfestes Element aus Fasermaterial;

Fig. 2 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht des an einer Ofenwand befestigten Faser

material-Elements und zeigt das Fasermaterial-Element während der Phase des Montagevorgangs, in der eine Befestigungsscheibe mit einem geeigneten Werkzeug befestigt wird/ bevor ein Stopfen

in das Fasermaterial-Element eingeführt wird.

In Fig. 1 sind in einer Explosionsdarstellung die Teile der Befestigungseinrichtung in der vollständig montierten Stellung dargestellt. Ein aus feuerfestem Fasermaterial bestehendes Isolationselement, im folgenden kurz Faserelement 10 genannt, ist als einheitliches Element oder Modul ausgebildet. Als Fasermaterial werderi vorzugsweise Keramikfasern wie etwa Ton-Kieselerde verwendet. Das Faserelement 10 ist durch ein Vakuumformverfahren hergestellt, und bei seiner Herstellung wird ein anorganisches Bindemittel verwendet. Hierdurch entsteht ein Isolationsmaterial mit einer Dichte von etwa 0,21 g/cm³ (13 pounds pro kubikfuß). Demgegenüber JS beträgt die Dichte handelsüblicher Aüskleidungselemente

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in Tuch- oder Mattenform 0,10 bis 0,13 g/cm³ (6 bis 8 pounds pro Kubikfu.B) .

Aufgrund der homogenen starren Struktur hat das auf diese Weise geformte Faserelement 10 an sich eine wesentlich größere mechanische Festigkeit als schichtförmige Elemente aus herkömmlichen .Materialien.

Obgleich das Faserelement selbst bereits zuvor hergestellt wurde, konnten bisher nicht die durch die Erfindung erreichbaren Ergebnisse erzielt werden. Um eine rationelle und sichere Befestigung des Fasereleraents an einer Ofenwand 12, von der in der Zeichnung ein Abschnitt dargestellt ist, zu ermöglichen, ist ein gelochtes Stützelement 14 in der Form einer Scheibe mit einer Mittelöffnung 16 in situ in das Faserelement 10 eingeformt. Zugleich wird während des Formvorgangs eine durchgehende öffnung 18 in dem Faserelement 10 gebildet.

Die um die Mitte herum angeordneten Löcher oder öffnungen des gelochten Stützelements 14 sind so groß gewählt, daß sich die feuerfesten Fasern in die und um die öffnungen herumlegen und in das Metallgitter eingreifen und dieses dadurch fest in dem vakuumgeformten isolierenden Faserelement 10 verankern. Die genaue Größe und Form der öffnungen 20 des Gitters oder Stützelements 14 ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß die Fasern durch die öffnungen und um die Metallabschnitibe herum verlaufen können. Auch die Form des Stützeleraents 14 insgesamt kann nach Wunsch variiert werden.

Die Stützelemente 14 müssen in angemessenem Abstand zu der heißen Oberfläche 22 des Faserelements 10 angebracht sein, damit aufgrund der isolierenden Wirkung der feuerfesten Fasern ein hinreichender Temperaturabfall gewährleistet ist.

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Andererseits kann der Abstand der Stützelemente von der heißen Oberfläche 22 nicht so groß sein, daß die Wirksamkeit der Abstützung der Stützelemente durch das dahinter- t liegende Material verringert wird. Da die isolierenden \ 5 Faserelemente in verschiedenen Stärken im Bereich von ca. 5 bis 15 cm (2 bis 6 Zoll) hergestellt werden, sollte der ; Abstand der Gitter oder Stützelemente von der heißen Oberfläche annähernd 1/2 bis 2/3 der Stärke des Faserelements betragen.
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Befestigungs- oder Verankerungsmittel 24 umfassen gemäß der Zeichnung einen Bolzen 26 und eine Befestigungsscheibe 28. Anstelle dieser für sich bekannten Verankerungsmittel können auch ähnliche Elemente wie Gewindestifte und entsprechende Muttern zur Befestigung verwendet werden.

In Fig. 2 ist durch strichpunktierte Umrißlinien ein herkömmliches Werkzeug 30 angedeutet, mit dem die Befestigungsscheibe 28 in ihre Arretierungsstellung gebracht wird. Die Befestigungsscheibe weist eine schlitzförmige öffnung 32 auf, so daß sie in einer bestimmten Stellung "über Kerben 34 des Bolzens 26 hinweggeschoben werden kann. Nachdem die Befestigungsscheibe in eine Position gebracht wurde, in der sie an dem Stützelement 14 anliegt, wird sie um 90 ° gedreht und dadurch in einer der Kerben 34 verrastet. Nachdem das Faserelement mit Hilfe der oben beschriebenen Verankerungsmittel befestigt wurde, wird ein aus dem gleichen Material wie das Faserelement 10 bestehender Stopfen 36 in einen Abschnitt 18A der durchgehenden Öffnung 18 des Fasserelements 10 eingefügt. Im gezeigten Beispiel ist der Durchmesser des Abschnitts 18A wesentlich größer als der Durchmesser des verbleibenden Abschnitts 18B der öffnung 18 auf der anderen Saite des Stüt2elements 14. Ιϊγ» Falle einer Befestigung mit Hilfe der Befestigungsächeiben 28 muß der Abschnitt 18A der Öffnung so groß sein, daß ge-

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nügend Freiraum zur Anbringung der Befestigungsscheibe 28 besteht.

Mit Vorteil ist der den Stopfen 36 aufnehmende Abschnitt 18A der öffnung verjüngt, so daß eine zuverlässige Abdichtung mit Hilfe eines hitzebeständigen Zements gewährleistet ist. Am günstigsten ist zu diesem Zweck eine Verjüngung von etwa 1 ^c bis 10 °. Der in entsprechender Weise verjüngte Stopfen 36 kann ebenfalls durch Vakuumform hergestellt sein und wird mit Vorteil während des Formvorgangs mit einer Kappe ißA versehen. Durch die Kappe wird eine wirksame Abdichtung der Öffnung des Abschnitts 18A und eine zusätzliche Isolation über dem Bolzen 26 und der Befestigungsscheibe 28 gewährleistet. Darüberhinaus verringert diese Kappe die Schrumpfung an der Teilungslinie. Wahlweise kann die Kappe jedoch e.bgeschnitten werden, damit man exne glatte innere Ofenwand erhält.

Erfindungsgemäß ist die Abstützfläche, an der die Verankerungsmittel an dem Faserelement angreifen, erheblich vergrößert. Hierdurch wird eine größere mechanische Stabilität der Befestigung der Faserelemente insbesondere bei am Dach des Ofens montierten Faserelementen erreicht. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist die Stabilität der Faserelemente 10 so groß, daß die Isolation am Dach des Ofens flach ausgebildet sein kann,und nicht in herkömmlicher Weise durch eine (iewölbe- oder Bogenkonstruktion aus feuerfesten Ziegeln oder dergleichen gebildet zu sein braucht.

Erfindungsgemäß sind die Verankerungsmittei 24 tief innerhalb des Faserelements 10 angebracht und dadurch vollständig geschützt. Bei den Befestigungsmittel selbni: kann es sich dagegen um herkömmliche Befestigungsmitteln handeln, so daß keine zusätzlichen Kosten für speziell ausgebildete Befestig gungsscheiben oder dergleichen entstehen.

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Die Erfindung bietet außerdem die bekannten Vorteile \

eines nachträglichen Änschweißens des Bolzens 26. Bei der §■

Installation wird somit zunächst das Faserelement 10 an der |

I Ofenwand 12 angelegt und danach eine Schweißzange an die |

Spitze 26A des Bolzehs 26 angeklemmt. Der Bolzen 26 wird $

durch die öffnung 18 des Faserelements 10 und die Mittel- |

öffnung 16 des Stützelements 14 gesteckt und mit Hilfe

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Stlfomes an die Ofenwand 12 angeschweißt.

eines durch die Schweißzange gelieferten hinreichend hohen

Claims

St/ri SCHÜTZANSPRÜCHE

1. /Feuerfeste Auskleidungsmatte aus Fasermaterial mit Befestigungseinrichtungen zur Befestigung an einer Wand oder dergleichen,^Welche Befestigungseinrichtungen in die Auskleidungsmatte eintretende Bolzen und an den Bolzen verrastbare Arretierungselemente zur Festlegung der Bolzen umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungsmatte ein zusammenhängendes Element (10) mit wenigstens einer durchgehenden öffnung (18) für einen der Bolzen (2 6) ist, daß die Befestigungseinrichtungen wenigstens ein innerhalb der öffnung (18) in das Element (10) eingebettetes, gelochtes oder gitterförmiges Stützelement (14) umfaßt, an dem das Arretierungselement (28) angreift, und daß ein Stopfen (36) aus feuerfestem Fasermaterial über einem in der öffnung (18) liegenden Ende des Bolzens (26) in die Öffnung eingefügt ist.

2. Auskleidungsmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (14) schei-

20 benförmig ausgebildet ist.

3. Auskleidungsmatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (26) eine Anzahl von Rastkerben aufweist und daß das Arretierungselement eine mit dem Rastkeirn (34) des Bolzens (26) verrastbare Befestigungsscheibe (28) umfaßt.

4. Auskleidungsmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (14) in situ in das Element (10) eingeformt ist*

5. Auskleidüngsmatte nach einem der vorhergehenden An-¹ Sprüche, dadurch gekenn ze ichne t, daß die durchgehende öffnung (18) des Elements (10) einen ersten

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Abschnitt (18B) von vorgegebenem Durchmesser und einen zweiten Abschnitt (18A) von größerem Durchmesser aufweist und daß der zweite Abschnitt (18A) verjüngt ist und den Stopfen (36) aufnimmt.
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6. Auskleidungsmatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Bolzen (26) durchlaufene Mittelöffnung (16) des Stützelements (14) im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der erste Abschnitt (18B) der öffnung (18) aufweist-

7. Auskleidungsmatte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des ersten Abschnitts (18B) der öffnung (18) annähernd ein Drittel der Stärke des Elements (10) beträgt.

8. Auskleidungsmatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Stützelement (14) an einer Schulter im Übergangsbereich zwischen den Abschnitten (18A,18B) der Öffnung (18) befindet.