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Hängedecke für Feuerungen, Industrieöfen u. dgl. und Hängedeckenstein
Die Erfindung betrifft eine Hängedecke für Feuerungen, Industrieöfen u. dgl., bei
welcher zwischen Scharen von unmittelbar aufgehängten Steinen je eine oder mehrere
Steinscharen aus mittelbar durch Übergriff an- diesen Steinen aufgehängten Steinen
angeordnet sind, und feuerfeste Steine zur Herstellung der Hängedecke. Als Hängedecken
werden waagerecht oder geneigt verlaufende, ebene oder mit Bezug zum abgedecktem
Raum gekrümmte Mauerwerksteile bezeichnet, deren Steine nicht wie bei einem selbsttragenden
Gewölbe durch Widerlager abgestützt sind, sondern vielmehr durch Aufhängemittel
getragen werden. Die Vorteile der Hängedecken sind bekannt; sie bestehen vor allem
in der geringen Pressung zwischen den einzelnen Steinen, da die großen Drücke wegfallen,
mit denen bei selbsttragenden Gewölben die Steine gegeneinandergepreßt werden. Demzufolge
ist bei Hängedecken die Beanspruchung der Steine gering und die Haltbarkeit der
Steine größer. Zugleich mit der Verminderung des Druckes verliert aber die Hängedecke
auch an Gasdichtheit, die beim selbsttragenden Gewölbe durch den Druck zwischen
den einzelnen Steinen erreicht wird. Die Folgen undichter Decken sind das Ansaugen
kalter Außenluft bei Unterdruck im abgedeckten Ofenraum oder Flammenverluste, wenn
in diesem Raum Überdruck vorhanden ist. Beide Erscheinungen sind wärmetechnisch
sehr nachteilig.
Es hat nicht an Vorschlägen gefehlt, Gasdichtheit
bei Hängedecken zu erzielen. So sind Hängedecken bekannt, bei welchen zur Erzielung
der Gasdichtheit ein stufenförmiges Übergreifen. benachbarter Steine angewendet
wird. Solche Abdichtungen lassen sich aber praktisch nur mit großer Schwierigkeit
an allen vier Fugenflächen eines Deckensteines anbringen. Außerdem ist die Herstellung
solcher Steine schwierig und teuer und eine Ausbesserung der Decken durch Auswechselung
einzelner Steine von außen kaum möglich.
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Es sind auch Hängedecken für Feuerungen, Industrieöfen u. dgl. bekannt,
bei welchen - zwischen Scharen unmittelbar aufgehängter Steine je eine oder mehrere
Steinscharen aus mittelbar durch Übergriff an diesen Steinen aufgehängten Steinen
angeordnet sind,. wobei dieser Übergriff aus seitlichen Absetzungen oder Tragnasen
mit Schrägflächen besteht, die aber nur seitlich zur Wirkung kommen und die Längsfugen
schließende Druckkomponenten auszulösen vermögen. Eine durchaus gasdichte Hängedecke
wird auf diese Weise nicht erzielt.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen
und eine Hängedecke zu schaffen, die bei einfacher Bauweise verläßliche Gasdichtheit
besitzt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Steine der Zwischenreihe
mit den aufgehängten Steinscharen sowie bei Anordnung von mehreren Zwischenscharen
auch untereinander durch Tragmittel verhängt sind, welche die parallel zu den Scharen
verlaufenden Längsfugen überdecken und in den quer zu den Längsfugen verlaufenden
Fugen Druckkomponenten aus dem Gewicht der mittelbar aufgehängten Steine ergeben.
Der Mörtel kann daher aus diesen unter Druck gesetzten Fugen nicht auslaufen, so
daß die Fugen dicht sintern können. Vorzugsweise bestehen die Tragmittel aus auf
den Steinflächen zur einen Seite der Längsfuge vorgesehenen Vorsprüngen mit wenigstens
einer gegen die Innenseite der Decke gewendeten und in Richtung zur Querfuge schräg
verlaufenden Fläche und aus auf den Steinflächen zur anderen Seite der Längsfuge
vorgesehenen, für den Eingriff der Vorsprünge bestimmten Ausnehmungen mit wenigstens
einer gegen die Außenseite der Decke gewendeten und in Richtung zur Querfuge schräg
verlaufenden Fläche.
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Es ist zweckmäßig, die Steine der Hängedecke im Verband zu verlegen.
Eine solche Hängedecke ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steine benachbarter Steinfugen
samt ihren in der zwischenliegenden Längsfuge zusammenwirkenden Vorsprüngen und
Ausnehmungen um die halbe Steinbreite versetzt angeordnet sind und die Vorsprünge
und Ausnehmungen Paare von zweckmäßig symmetrisch zur Längsmittelachse liegenden
Schrägflächen besitzen, von denen die Schrägflächenpaare der Vorsprünge einerseits
und die Schrägflächenpaare der Ausnehmungen andererseits winkelförmige Auflagen
mit entgegengesetzt gerichteten Scheiteln bilden; hierbei ist es vorteilhaft, wenn
die Auflagewinkel mit ihren Scheiteln bei den Vorsprüngen nach der Außenseite der
Decke hin und bei den Ausnehmungen nach der Innenseite der Decke hin gerichtet sind.
Die Erfindung betrifft auch einen feuerfesten Stein zur Herstellung von Hängedecken.
Dieser Stein zeichnet sich durch einfache Form und leichte Herstellung aus. Erfindungsgemäß
ist der Stein an oder nahe dem einen Ende zweier entgegengesetzt gerichteter Längsseiten
mit dreieckförmigen, einen Auflagewinkel nach dem einen Steinende hin ergebenden
Erhöhungen und/oder mit dreieckförmigen, einen Auflagewinkel nach dem anderen Steinende
hin ergebenden Ausnehmungen ausgestattet. Die beidseitig mit dreieckförmigen Ausnehmungen
versehenen Steine sind vorteilhaft als Hängesteine ausgebildet. Es ist ferner zweckmäßig,
bei den Ausnehmungen die oberen Spitzen, bei den Erhöhungen bzw. Vorsprüngen die
unteren Spitzen abzunehmen, so daß das Aufeinandergleiten der Schrägflächen keinen
vorzeitigen Halt findet und ständig eine die Querfugen schließende Druckkomponente
erzeugt wird.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Hängedecke gemäß
der Erfindung sowie Ausführungsformen feuerfester Steine zur Herstellung der Hängedecke
dar.
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Fig. i zeigt die Hängedecke im Aufriß, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie
II-II in Fig. 3; Fig. 3 veranschaulicht einen Querschnitt durch die Decke nach Linie
III-III in Fig. 2; Fig. q. zeigt das der Decke zugrunde liegende Prinzip der Unterdrucksetzung
der Querfugen durch das Gewicht der mittelbar aufgehängten Steine; Fig. 5, 6, 7
und 8 sind Raumbilder der bei der Hängedecke verwendeten Steine.
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Die Hängedecke gemäß der Erfindung weist, wie aus den Fig. i bis 3
ersichtlich ist, Scharen A-A unmittelbar aufgehängter Steine und. zwischen diesen
Scharen liegende Reihen mittelbar aufgehängter Steine auf. Bei dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel sind zwischen je zwei Scharen A-A unmittelbar aufgehängter Steine
drei Scharen B-B, C-C, B'-B' mittelbar aufgehängter Steine vorgesehen. Die Reihen
A-A bestehen aus Hängesteinen a von der aus Fig. 5 ersichtlichen Art. Diese
Steine weisen einen T-förmigen Aufhängekopf i auf, der von den Schenkeln 2 einer
metallenen Zwinge 3 erfaßt wird. Die Zwinge 3 wird allenfalls durch eiil Schließeisen
q. in der Klemmstellung zusammengehalten und ist mit ihrem Bügelteil auf einen Träger
5 aufgehängt. Die Träger erstrecken sich über der Decke von Stütze Z zu Stütze Z
(Fig. i). Unterhalb des T-förmigen Kopfes sind die Steine a an den i eiden entgegengesetzt
gerichteten Längsseiten 6, 6' mit Ausnehmungen 7, 7' ausgestattet, die gegen die
untere Stirnfläche des Steines zu von zwei winkelig zueinander stehenden Schrägflächen
8, 9 begrenzt sind. Diese Schrägflächenpaare 8, 9 bilden je eine winkelförmige Auflage,
wobei der Scheitelpunkt io des Auflagewinkels gegen das untere Steinende zu gerichtet
ist. Die Schrägflächen 8, 9 liegen symmetrisch zur Längsmittelachse der Steinseiten
6 bzw. 6'.
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Die beiden Steinscharen B-B, B'-B' bestehen aus Steinen b von der
aus Fig. 6 ersichtlichen Art. Diese Steine sind an ihrer einen Längsseite ii mit
dreieckförmigen Vorsprüngen 12 ausgestattet, die nach unten hin von zwei im Winkel
zueinander stehenden Schrägflächen
13, 14 begrenzt sind.
Dieses Schrägflächenpaar bildet eine winkelförmige Auflage, deren Scheitelpunkt
15 gegen das obere Steinende zu gerichtet ist. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
liegt dieser Scheitelpunkt in der oberen Stirnfläche; er kann aber auch in einem
zweckmäßlgerweise allerdings kleinen Abstand von dieser Stirnfläche angeordnet sein.
Auf der der Längsseite ii entgegengesetzten Seite ii' des Steines ist dieser mit
einer Ausnehmung 17 ausgestattet, die in gleicher Weise wie die Ausnehmung 7 des
Hängesteines gemäß Fig. 5 aus zwei im Winkel zueinander stehenden Schrägflächen
18, i9 besteht, wobei der Scheitelpunkt 2o des Abstützwinkels gegen die untere Stirnfläche
d.:" Steines zu gerichtet ist.
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Die zwischen den Steinreihen B-B und B'-B' eingeschaltete Steinreihe
C-C besteht aus Steinen c von der aus Fig.7 ersichtlichen Form. Diese Steine weisen
an zwei entgegengesetzt gerichteten Längsseiten 2i, 21' Vorsprünge 22, 22' auf,
die wie die Vorsprünge 12 des Steines b nach unten hin von winkeligen Schrägflächen
23, 24 bzw. 23', 24' begrenzt sind. Die Scheitelpunkte 25, 25' liegen in der oberen
Stirnfläche des Steines.
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Die Steine a, b, c sind, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich
ist, im Verband verlegt, d. h. die Steine jeder Schar sind bezogen auf die beiden
benachbarten Scharen, um die halbe Steinbreite versetzt angeordnet./ In der Längsfuge
27 zwischen der aufgehängten Steinschar A-A und der angrenzenden Steinschar B-B
sind die Steine der letzteren mittels ihrer Vorsprünge u derart in die Ausnehmungen
7 der Hängesteine a eingehängt, daß die Schrägflächen 13, 14 der Vorsprünge 12 auf
die Schrägflächen 8, 9 der Ausnehmungen 7 aufliegen. Ebenso sind in der nächstliegenden
Längsfuge 28 die Steine b der Schar B-B mit den Steinen c der Schar C-C durch
den Eingriff der Vorsprünge 22 in die Ausnehmungen 17 verhängt. In der nächstliegenden
Längsfuge 29 sind die Steine c der Schar C-C mit der einen Seite der Steine
b der Schar B'-B' durch den Eingriff.der Vorsprünge 22' in die Ausnehmungen
17 der Steine b verhängt, während die im Bereiche der nächsten Längsfuge 30 gelegenen
Vorsprünge 12 der Steine b in die Ausnehmungen 7 der Hängesteine a der nächsten
unmittelbar aufgehängten Steinschar eingreifen. Durch den gegenseitigen Eingriff
der Vorsprünge und Ausnehmungen im Bereiche der Längsfugen 27, 28 usw. werden nicht
nur die Steine b, c, b der Zwischenlagen abgestützt und gehalten, sondern
es werden auch die Längsfugen durch Übergriff abgedichtet. Zugleich lösen die mittelbar
aufgehängten Steine durch ihr Gewicht in den Querfugen 32 der jeweilig benachba.-t-.n
Steinreihen Druckkomponenten aus, durch welche der in diesen Fugen eingebrachte
Mörtel festgehalten wird, so daß diese Fugen beim darauffolgenden Brand dicht sintern
können.
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Das Entstehen der vorerwähnten Druckkomponenten ist insbesondere aus
dem Kräftediagramm gemäß Fig. 4 ersichtlich. Angenommen der Stein b liegt mit seinen
dachförmigen Schrägflächen 13, 14 auf den Schrägflächen 8, 9 zweier benachbarter
Steine a auf. Das Gewicht g des aufgehängten Steines b verteilt sich als g', g'
auf die beiden Schrägflächen 13, 14 und wird in die Komponenten h und
j zerlegt. Die Komponenten f wirken senkrecht zu den Schrägflächen
13, 14 bzw. 8, 9 und werden an den letzteren in die Komponenten
k, m zerlegt. Die Komponenten k wirken in entgegengesetzter Richtung
auf die beiden Steine a, a
der vorhergehenden Schar ein und versuchen, die
dazwischenliegende Querfuge 32 zu schließen. Dadurch wird, wie bereits ausgeführt,
der in dieser Fuge befindliche Mörtel festgehalten; derselbe wird am Herausfließen
aus der Fuge verhindert, so daß letztere dicht sintern kann. Jedenfalls werden bei
der Hängedecke die Längsfugen durch Übergriff und die Querfugen durch Pressung geschlossen,
so daß die Gasdichtheit gewährleistet erscheint.
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Damit sich der oben beschriebene Vorgang des Schließens der Querfugen
genau abspielen kann, sind bei den Ausnehmungen 7, 7', 17 die oberen Spitzen, bei
den Vorsprüngen 12, 22, 22' dagegen die unteren Spitzen abgenommen, wie dies insbesondere
aus den Fig. 4., 5, 6, 7 und 8 ersichtlich ist.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind an den Enden jeder
zweiten Steinreihe Abschlußsteine b', b' vorgesehen, welche die eineinhalbfache
Breite der Steine b besitzen. Auch die Tragmittel, das sind die Erhöhungen und Ausnehmungen
zur Verhängung der Steine, sind im eineinhalbfachen Ausmaß vorhanden.
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Die Steine der Zwischenscharen können mit einer Isolierschicht z.
B. aus Isoliersteinen oder Isoliermasse abgedeckt sein. Ferner kann auf die Zwischenfelder
eine zusätzliche Abdichtungsmasse, z. B. aus feuerfestem Beton, aufgebracht sein.
Die Dichtungsschicht soll als zusätzliches Mittel zur Erzielung einer gasdichten
Decke dienen.
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Die Anzahl der Zwischenreihen aus mittelbar aufgehängten Steinen ist
nicht, wie dargestellt, auf drei beschränkt, sondern kann von einer Zwigchenschar
aufwärts eine beliebige sein. Auch die Art der Aufhängung der unmittelbar gehaltenen
Steine a kann eine verschiedene sein. Insbesondere müssen diese Steine a auch nicht
vorspringend als Rippensteine ausgebildet sein, sondern können außen auch mit den
mittelbar verhängten Steinen abschließen. In diesem Falle kann z. B. die Aufhängung
der Steine a durch den Eingriff von Hängeeisen in Hängeöffnungen des Steines erfolgen,
die aus dem Steinmaterial ausgebildet sind.
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Die Steine können aus beliebigen, feuerfesten Materialien hergestellt
werden, z. B. Schamotte, Tonerdesteine, Silika, Magnesit, Chrommagnesit, Dolomit
usw. Die Steine lassen sich wegen ihrer einfachen Form leicht aus feuerfesten Baustoffen
durch Pressen in Formen herstellen. Gepreßte feuerfeste Steine haben eine verhältnismäßig
glatte Oberfläche und verhältnismäßig glatte Schrägflächen, so daß die Steine leicht
aufeinander gleiten können und sich die dichtenden Druckkomponenten mit geringen
Reibungsverlusten ergeben. Die Neigung der das Gewicht der mittelbar aufgehängten
Steine in die Druckkomponenten umsetzenden Schrägflächen kann daher in einem weiten
Bereich gewählt werden. Zweckmäßig ist eine Neigung der einzelnen Schrägflächen
unter einem Winkel von ungefähr 45°, d. h.
bei einem Schrägflächenpaar
unter - einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr go°.
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Die Hängedecke kann waagerecht oder schräg verlaufen und eben oder
gegen den abgedeckten Raum gekrümmt ausgebildet sein.