WO2013139776A1 - Deckenkonstruktion - Google Patents

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WO2013139776A1
WO2013139776A1 PCT/EP2013/055666 EP2013055666W WO2013139776A1 WO 2013139776 A1 WO2013139776 A1 WO 2013139776A1 EP 2013055666 W EP2013055666 W EP 2013055666W WO 2013139776 A1 WO2013139776 A1 WO 2013139776A1
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WO
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ceiling
construction according
ceiling construction
console
clamping
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Application number
PCT/EP2013/055666
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas HÜNLICH
Original Assignee
Hans Lingl Anlagenbau Und Verfahrenstechnik Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Priority to ES13716738T priority patent/ES2748182T3/es
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/02—Crowns; Roofs
    • F27D1/025—Roofs supported around their periphery, e.g. arched roofs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/02—Crowns; Roofs
    • F27D1/021—Suspended roofs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/02—Crowns; Roofs
    • F27D1/025—Roofs supported around their periphery, e.g. arched roofs
    • F27D1/028—Means to prevent deformation of the arch

Definitions

  • the invention relates to a ceiling construction for furnaces, especially furnaces for ceramics, with the features in the preamble of the main claim.
  • thermo-ductable ceiling constructions for furnaces for ceramics, in particular bricks which comprise a ceiling segment consisting of a clamped ceiling, which extends across a tunnel-like
  • Combustion chamber extends.
  • the domed or flat ceiling is on both longitudinal edges in an inclined position on abutments of a side furnace wall, which are formed by a refractory masonry.
  • a tensioning device formed by tie rods extends at a distance above the ceiling between the lateral furnace walls and is connected to local uprights. She holds the furnace wall against the ceiling pressure together.
  • the claimed ceiling construction has the advantage that it absorbs thermal expansion in the ceiling better. This concerns in particular temperature differences on the inside and outside of the ceiling and the resulting
  • the thermally flexible ceiling construction has a preferably segmented ceiling and for the edge side
  • Clamping device has a horizontally arranged and loaded by a spring tension rod, wherein the
  • the bearing is pivotally connected to the console.
  • the arranged on one or both ceiling edges console, their storage and the clamping device may be present several times.
  • the clamping device can one or more clamping units with tension rod and spring
  • the spring tension can be adjusted with a clamping device and controlled and monitored by means of a detection device.
  • the console forms with her at least biaxial
  • the blanket and also the console may be in the presence of a temperature gradient in a furnace direction, e.g. in
  • a step contour allows a corresponding relative mobility of the Sections, preferably in conjunction with a
  • the ceiling construction may include a detection means for detecting strain of the ceiling. This can be over
  • Strain behavior during heating can be detected and monitored, which can happen outside the furnace. Abnormal changes in the strain state, e.g. due to overheating, structure destruction in one
  • Ceiling segment or the like can be generated, can be detected in good time and signal. This allows a temporary or permanent ceiling and
  • the claimed ceiling construction also allows a simpler and better installation of the ceiling in the oven and the correct setting of the Deckeneinposition.
  • Favorable is also the suitability for any flat or curved ceiling shapes.
  • the furnace construction can be simplified and
  • the claimed ceiling construction offers a solution that is both optimized in terms of function and construction costs and particularly economical in design.
  • FIG. 3 a fragmentary and enlarged
  • Clamping device according to detail III of Figure 1, a cross section through an oven with a variant of the ceiling construction and a clampable ceiling, a perspective view of a stator construction with consoles,
  • Figure 7 a fragmentary and enlarged
  • Figure 11 a longitudinal section through a clamping unit
  • the invention relates to a ceiling construction (1) for a furnace (2).
  • the invention further relates to a furnace (2) equipped with such a ceiling construction (1).
  • FIGS 1 and 4 show in cross section a furnace (2) with a ceiling structure (1) having a clamped ceiling (7).
  • the furnace (2) can be of any design and size and serve different purposes. In the embodiments, it is a
  • High temperature kiln for a furnace lining (6) e.g. of ceramic moldings, in particular
  • the furnace (2) may alternatively be used for the heat treatment of other inorganic, non-metallic or even metallic products with appropriate adaptation, e.g. as a melting furnace, are used.
  • the products may be solids or fluids, especially melts.
  • the furnace (2) has at least one combustion chamber (3), the side of a temperature-conform thick furnace wall (4), below a bottom and top of the
  • Ceiling construction (1) and the ceiling (7) is enclosed. Above the ceiling (7) can still another, the combustion chamber (3) cross-part of the wall (4)
  • the wall (4) may be formed in any suitable manner.
  • You can z. B. include a hatching in Figures 1 and 4 shown refractory masonry, which is possibly outside surrounded by a steel jacket or in the vertical area of a fair-faced masonry.
  • On the side walls (4) can also be arranged on the outside more upright and in the oven direction (39) spaced stand or stand (5) made of metal, in particular steel, such as in Figures 2, 5 and 6 is shown.
  • the uprights (5) can be connected at the top by a cross member (40) to a portal-like stand construction.
  • a local refractory masonry at least partially overlap.
  • the clamped ceiling (7) can stretch and deform differently according to the temperature from the combustion chamber (3).
  • the furnace lining (6) is stationarily or movably mounted on a carrier, e.g. when
  • the furnace (2) can be designed as a chamber furnace or continuous furnace, wherein in the latter case the furnace lining (6) is transported along the furnace axis (39) through the combustion chamber (3).
  • the combustion chamber (3) may e.g. be designed as an elongated tunnel.
  • the furnace (2) has one or more heat generators (not shown), e.g. as a burner,
  • the furnace (2) may be one in the combustion chamber (3) substantially
  • Furnace axis (39) have existing temperature gradients. Such an axial gradient may be an initial one
  • the ceiling (7) may be formed in one or more parts. It consists e.g. according to Figures 1 and 4 of a plurality of ceiling segments (9,10,11), which adjoin one another in a row and possibly guided positively to one another with a tongue and groove connection.
  • the ceiling segments (9, 10, 11) are made of a refractory material, e.g. Fireclay. You have at least partially an oblique wall and contact surface to the neighboring segment.
  • Edge-side ceiling segments (11) can be thickened be formed and have an orthogonal contour as abutment stones on the outside.
  • the central ceiling segment (10) is designed as a keystone.
  • a flat ceiling (7) is shown in the illustrated embodiment of Figure 1, a flat ceiling (7) is shown.
  • a vaulted ceiling design e.g.
  • Ceiling segments (11) may rest on their adjacent lateral furnace wall (4) with a lower protruding extension.
  • the ceiling structure (1) also has at least one bracket (15) with a movable mounting (16) and with a clamping device (17) acting on the bracket (15). These serve for marginal and
  • the ceiling (7) on both sides of the ceiling edges and the local edge segments (11) is added to brackets (15).
  • the respective console (15) is associated with a clamping device (17), which preferably engages and acts on the outside of the console (15). Over this, the ceiling (7) with its ceiling segments (9,10,11) resiliently clamped, wherein the clamping device (17) on the other
  • the console (15) together with the bearing (16) and the associated clamping device (17) can be supported on the adjacent side wall (4) of the furnace (2), in particular on the local uprights (5).
  • the tensioning device (17) can have one or more tensioning units (45) acting on the bracket (15).
  • Figures 1 to 3 and 4 to 11 show two variants of the console (15), their storage (16) and the clamping device (17).
  • FIG. 3 illustrates the cross section of a console (15) according to the first variant. She takes at least one
  • the console (15) has a multi-angled profile shape of plate-shaped console or profile parts
  • the bracket (15) may be made of a suitable temperature resistant material, e.g. Steel or other
  • the console profile can be used as
  • An upright console part or support part (21) forms the lateral support of the adjacent edge segment (11), optionally one or more pressure-resistant insulating layers (14) being arranged therebetween.
  • At the bottom of the console part (21) includes a transverse to the combustion chamber
  • Insulating layer (s) forms. Between the console part (20) and the underside of the edge segment (11) can over
  • console part (21) At the upper edge of the console part (21) includes a likewise lying and outwardly to the wall (4) directed console part (22), which forms a bearing part for supporting the console (15) and optionally at the free end one down
  • FIG. 3 shows this design. Between the upper lying
  • Console part (22) and the upright console part (21) may have one or more stiffening ribs (23).
  • the storage (16) of the console (15) is multi-axis
  • movable has a plurality of rotational and translational bearing axes (a, b, c, d, e) and
  • the clamping device (17) can in the storage (16) of the
  • the tensioning device (17) shown in Figure 2 in the rear or outer view has two or more in the axial direction (39) arranged side by side parallel clamping units (45) which act together on the bracket (15).
  • Clamping device (17) and the clamping unit (45) shown a relatively stationary mounted frame (29), which, for example. is formed as a support plate and is supported and fixed to a part of the wall (4), in particular on a stand (5). Furthermore, the clamping device (17) or its illustrated clamping unit (45) has a horizontally arranged clamping rod (31) which at the front end by means of a bearing (26) with the bracket (15), e.g. with the stiffening rib (23) pivotally connected about the bearing axis (a).
  • the tension rod (31) is in turn guided displaceably in a sleeve-like pressure block (34) with a sliding bearing (28) along the translatory axis (e).
  • the pressure block (34) in turn is rotatably mounted on the frame (29) via a pivot bearing (27) with the rotary bearing axis (b).
  • Swivel bearings (26,27) are aligned horizontally, parallel and along the furnace axis (39). They allow one
  • the upper-lying console or bearing part (22) rests on a console suspension (24), for example, from a horizontal and to the uprights (5) attached
  • Support bar is formed and above the push rod (31) and the pivot bearing (26,27) is arranged.
  • the support (25) is located above and in bar direction between the pivot bearings (26,27).
  • Console suspension (24) are matched to the clamping device (17).
  • the distance (x) defines a maximum displacement along the translational axis (d) to the outside and with respect to the console suspension (24).
  • the said distance or the displacement (x) can be variable and adjustable to take into account the thermal requirements and the respective structural conditions.
  • the variability can be achieved by adjusting screws or other adjusting means, which are attached to the console suspension (24) or on the support (25). By the support (25), the retaining lugs (36) and the
  • Rib spacing is a safety limit (41) for the console (15) and for degrees of freedom of their storage (16) educated .
  • the tensioning unit (45) further comprises a spring (33) associated with the tension bar or push rod (31), e.g. as mounted compression spring and in the form of a
  • Disk spring package is formed.
  • the spring (33) is supported on the front side via a stop (32) on the
  • Pressure block (34) and compression in particular
  • the tensioning means (35) is e.g. from an optionally
  • the spring (33) and the pressure block (34) can be accommodated with suitable play in a surrounding housing (30), which on
  • the ceiling construction (1) can have a detection device (38) for detecting ceiling expansions.
  • the detection device (38) can be arranged at any suitable location and designed in any suitable manner. Preferably, it is the
  • a measuring device is arranged, for example, on the frame (29) and accommodates the displacement movement of the tensioning rod (31) along the axis (e) and optionally also a pivoting movement about the axis (b).
  • the detection device (38) can have a suitable sensor system together with an evaluation device and a display, possibly also an alarm.
  • the detection device (38) can also be used as
  • Power supply e.g. a battery, and a
  • Signaling means e.g. an alarm diode, be equipped.
  • a weight e.g. a defined test weight, on the vertex of e.g. vaulted ceiling section mounted. This weight corresponds to the additional load of the overlying insulating material, e.g. the horizontal part of the wall (4), and an additional one
  • Spring packs (33) or the position of the push rod end This is detected by the detection device (38) and issued an alarm that signals a wrong selected bias or a failure or impairment of the springs (33).
  • the spring state is also visually over a comparison of individually compressed
  • Disc springs controllable Also, an alarm is triggered when, after releasing the tensioning means (35), the tension rod (31) in the opposite direction, i. in the direction of the segmented ceiling (7) by the clamping device (17) is moved and if doing a certain amount
  • Safety monitoring may also be active for the entire duration of the assembly and output alarm signals, e.g. By settlement phenomena the aforementioned
  • a frame-fixed scale is present, at which the position of the distanced in furnace operation clamping means (35) or another with the
  • Tension rod (31) connected part can be read.
  • a limit switch can be provided, on which in case of failure of ceiling segments
  • Push rod (31) strikes and a ceiling failure
  • the ceilings (7) and their ceiling segments (9, 10, 11) as well as the bracket (15) can be divided into a plurality of sections (8) in the furnace direction (39).
  • this section division By means of this section division, a possible temperature gradient and, accordingly, a different expansion and deformation behavior of the ceiling sections (8) can be taken into account. Due to the section division and expansions (19) in the longitudinal direction or furnace direction (39) can be added.
  • FIG. 2 also clarifies that adjacent sections (8) of the ceiling (7) and their ceiling segments (9, 10, 11) have expansion-absorbing step contours (12) which correspond to the joint (37). These can be in
  • make labyrinth joint which is optionally filled with a compressible insulation or fiber material.
  • a horizontal joint section (13) with a vertical distance measure can be present, the collision-free different expansion movements of the adjacent
  • Ceilings (7) and their segments (9,10,11) in response to temperature differences allows.
  • the brackets (15) may also be spaced in furnace direction (39), where they may have straight marginal edges.
  • the elongation profiles in a clamped ceiling (7) in the transverse direction (18) shown in FIGS. 1 and 3 can be very different according to the temperature gradient in the combustion chamber (3). On the hot bottom of the
  • Ceiling (7) expands the ceiling material, in particular the ceiling segments (9,10,11), stronger than on the cooler ceiling top.
  • the ceiling (7) deforms accordingly, wherein the strains can be absorbed by the translational bearing axes (d, e) while compressing the spring (s) (33).
  • the tilting moments which may arise during the expansion can be absorbed by the pivotable mounting (16) of the one- or two-sided brackets (15), in particular the rotary bearing shafts (a, b, c).
  • the one or more clamping devices (17) provide for an automatic expansion compensation and keep the preferably segmented ceiling (7) clamped and in a mechanically stable position at all operating temperatures.
  • the respective spring (33) is designed so that it both the expansion path, and the forces and moments of the ceiling (7) and its ceiling segments (9,10,11)
  • Insulating layers (14) receives.
  • the springs (33) are biased by means of the tensioning means (35) to a pressure value at
  • Room temperature is required to securely clamp a flat or curved ceiling (7).
  • the ceiling (7) is doing the console (15) in one
  • the tension can be chosen such that the ceiling delivery between the edge
  • Consoles (15) can be performed without violence. After placing the stopper (10) in the middle of the ceiling, the clamping devices (35) can be loosened until the
  • Segment row has clamped and the clamping means (35) then preferably exposed.
  • Tension rod (s) (31) can then move along the
  • FIGS 4 to 11 show the initially mentioned variant of a console (15), their storage (16) and the associated clamping device (17).
  • the profiled console (15) points as in the first
  • Variant a support member (20) and an upright support member (21) and at least one on the back
  • the console (15) at the front between the console parts (20,21) have one or more dividers (44) which are arranged in the oven direction (39) at a distance one behind the other. In the compartments formed thereby several edge segments (11) can be added side by side. Alternatively, the dividers (44) can be inserted into corresponding grooves of a wide one
  • each console (15) is assigned a clamping device (17), which in turn consists of at least two clamping units (45) arranged in parallel and aligned in the oven direction (39).
  • Clamping units (45) are by means of a common Supported frame (29) on a stand (5) and
  • the frame (29) is formed in this case as lying and along the oven direction (39) arranged U-profile.
  • the clamping units (45) can still be supported and fastened on their back each with a fitting (43) on a stand (5).
  • Figure 7 shows a clamping unit (45) in side view and as an enlargement of the detail VII of Figure 4. Die
  • Clamping unit (45) is rigidly arranged by means of the frame (29) on a stand (5) or on the lateral furnace wall (4) and has a clamping rod (31) in a horizontal arrangement, which in the direction of the ceiling (7) or to the edge segment (11) is arranged displaceably and by a spring (33) in the direction of the ceiling (7) is loaded.
  • the tension rod (31) has a preferably horizontal position, while it may alternatively have a slight skew. It carries at the front end of a crossbar, which is held on a Endklotz and protrudes on both sides. This crossbar forms with bearing eyes in the back ribs (23) of the bracket (15) said pivot bearing (26).
  • the bearing (16) of the console (15) has less bearing axes in this example than in the first variant of Figure 1 to 3. It is biaxial and has only one translational bearing axis (e) along the clamping rod (31) and a
  • a safety limit (41) is arranged, which can limit the maximum travel and also the maximum pivot angle of the bracket (16).
  • the safety boundary (41) has a plate which projects from the frame (29) to the ceiling (7), the upright plate edge of the console
  • Safety limit (41) also has an adjusted height so that it can tilt the bracket (15) about the pivot bearing (26) in one or both
  • FIG. 11 shows a clamping unit (45) in longitudinal section.
  • the tension rod (31) and the wound spring (33), e.g. a plate spring package, are axially movable in one
  • tubular housing (30) received, which is closed at both ends by cover (46).
  • translational bearing axis (e) of the clamping rod (31) is formed by sliding bearing (28) in both lids (46).
  • the tension rod (31) protrudes at least through the front cover (46) to the ceiling (7).
  • the spring or the spring assembly (33) is between a front and the tension rod (31) firmly connected or supported stop (32) and a rear
  • Pressure block (34) recorded.
  • the pressure block (34) is disc-shaped in this embodiment and arranged displaceably in the housing (30). It is acted on at the back by a tensioning means (35), which is e.g. one or more, e.g. two or three,
  • Clamping screws which are screwed through the rear cover (46) and by lock nuts or the like. can be fixed in clamping position.
  • Spring length (s) are compressed, whereby the tension or spring travel (f) is available for the compensation of the ceiling expansions.
  • the spring travel (f) is limited by abutment of the pressure block (34) on the rear cover (46) and also corresponds to that via the safety boundary (41) predetermined maximum displacement (x) of Figure 7.
  • the distance of the pressure block (34) from the rear cover (46) is limited by abutment of the pressure block (34) on the rear cover (46) and also corresponds to that via the safety boundary (41) predetermined maximum displacement (x) of Figure 7.
  • Cover (46) are larger, so that the spring travel (f) and (x) may differ from each other.
  • the tensioning means (35) is also in this second
  • Furnace wall (4) can be operated. Furthermore, a
  • Embodiment be present. It may in particular comprise one or more sensors of the type mentioned, which are not shown in the second variant for the sake of clarity.
  • FIG. 10 shows an optical adjustment aid which can represent part of the detection device (38) or, in a particularly simple embodiment, can form this detection device (38).
  • Adjustment aid consists of an axial slot on the casing of the housing through which its inner life, in particular the spring (33) and the stop (32) are visible. At one end of the slot, one or more lateral markings may be attached to the housing (30) which may form a scale or end mark for detecting the axial spring and abutment movements. In this scale range, e.g. the stop (32) be visible, its position in the scale area signals the displacement or elongation of the ceiling (7).
  • the bias of the clamping unit (45) or the clamping device (17) can be adjusted during assembly on this adjustment.
  • the expansion behavior of the ceiling (7) can be read off. Thanks only to the
  • Stands (29) inserted and fixed to the crossbar by means of a ring-like fitting (42).
  • the second and e.g. Angled fitting (43) may be located at the rear end of the housing (30).
  • Safety limit (41) can also by the adjusting screws shown in Figures 8 and 9 for adjusting the maximum spring shown in Figure 7 or
  • FIG. 6 shows, in a side view VI to FIG. 4, a detail of the row arrangement of a plurality of uprights (5) in the oven direction (39).
  • the arrangement and function may be the same as in the first embodiment.
  • Console arrangement may e.g. be provided only on one edge of the ceiling (7).
  • the console (15) may have a different profile shape.
  • the bearing (16) may have a different number and arrangement of bearing axes and individual bearings.
  • the combustion chamber (3) may have a different layout, e.g. square, have.
  • On a ceiling division into sections (8) may be waived if necessary.
  • a chamber furnace may have a ceiling segmentation of the type described, the ceiling segments e.g. are arranged transversely to the chamber furnace entrance.
  • Segmentation is not essential. With a chamber furnace (2) can possibly at all ceiling edges Consoles (15) with preferably multi-axial bearing (16) and associated clamping device (17) may be present. The structural design, storage and kinematics of the tensioning device (17) can also be changed.
  • the displacement and pivoting angle of the console (15) can be limited by a different safety limit (41) to a maximum in order to still hold the blanket (7) in case of failure of the spring (s) (33).
  • a different safety limit (41) to a maximum in order to still hold the blanket (7) in case of failure of the spring (s) (33).
  • the console suspension (24) may be formed in a different manner. It can e.g. have a profile shape, which serves to the frictional forces on the upper console part (22) and the support (25)
  • the oven (2) can be gastight
  • the push rod (31) can be extended such that the clamping device (17) or their
  • the Clamping unit (s) (45) completely outside the wall (4) and the steel housing.
  • the push rods (31) can then be guided by appropriately sized sleeves, which are gas-tight welded to the steel housing.
  • the sleeve and the push rod can be connected by a flexible gas-tight bellows.
  • the claimed ceiling structure (1) can also be used in so-called. Right-sided arches in kilns, in which a stepped lowering of the ceiling (7) required is. On these arches loads a wall, which closes the furnace room (3) frontally with a larger ceiling height. Under this wall the oven room becomes one
  • console part profile part, support part

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermodehnfähige Deckungskonstruktion (1) für Öfen (2), insbesondere Brennöfen oder Schmelzöfen. Die Deckenkonstruktion (1) weist eine bevorzugt segmentierte Decke (7) und für deren randseitige dehnungstolerante Aufnahme eine Konsole (15) mit einer beweglichen Lagerung (16) und einer auf die Konsole (15) einwirkenden Spanneinrichtung (17) auf. Die Spanneinrichtung (17) hat eine liegend angeordnete und von einer Feder (33) belastete Spannstange (31), die an einem ortsfesten Gestell (29) axial verschieblich gelagert und am vorderen Ende mittels eines Lagers (26) schwenkbar mit der Konsole (15) verbunden ist.

Description

BESCHREIBUNG
Deckenkonstruktion
Die Erfindung betrifft eine Deckenkonstruktion für Öfen, insbesondere Brennöfen für Keramik, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Aus der Praxis sind thermodehnfähige Deckenkonstruktionen für Brennöfen für Keramik, insbesondere Ziegel, bekannt, die eine aus Deckensegmenten bestehende eingespannte Decke aufweisen, welche sich quer über einen tunnelartigen
Brennraum erstreckt. Die gewölbte oder flache Decke liegt an beiden Längsrändern in Schräglage auf Widerlagern einer seitlichen Ofenwandung auf, die von einem feuerfesten Mauerwerk gebildet werden. Eine von Zugankern gebildete Spannvorrichtung erstreckt sich mit Abstand über der Decke zwischen den seitlichen Ofenwandungen und ist mit dortigen Ständern verbunden. Sie hält die Ofenwandung gegen den Deckendruck zusammen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Deckenkonstruktion aufzuzeigen.
Die Erfindung löst die Erfindung mit den Merkmalen im Hauptanspruch .
Die beanspruchte Deckenkonstruktion hat den Vorteil, dass sie Wärmedehnungen in der Decke besser aufnimmt. Dies betrifft insbesondere Temperaturunterschiede an der Innen- und Außenseite der Decke und hieraus resultierende
unterschiedliche Dehnungen. Ferner können Kantenpressungen zwischen den Deckensegmenten vermieden werden.
Die thermodehnfähige Deckenkonstruktion hat eine bevorzugt segmentierte Decke und für die randseitige
dehnungstolerante Aufnahme der Decke eine Konsole mit einer mehrachsig beweglichen Lagerung und einer auf die Konsole einwirkenden Spanneinrichtung. Die
Spanneinrichtung weist eine liegend angeordnete und von einer Feder belastete Spannstange auf, wobei die
Spannstange an einem ortsfesten Gestell axial
verschieblich gelagert und am vorderen Ende mittels eines
Lagers schwenkbar mit der Konsole verbunden ist.
Die an ein oder beiden Deckenrändern angeordnete Konsole, deren Lagerung und die Spanneinrichtung können mehrfach vorhanden sein. Die Spanneinrichtung kann eine oder mehrere Spanneinheiten mit Spannstange und Feder
aufweisen. Die Federspannung kann mit einem Spannmittel eingestellt und mittels einer Detektionseinrichtung kontrolliert und überwacht werden.
Die Konsole bildet mit ihrer zumindest zweiachsig
beweglichen Lagerung und der an der Konsole angreifenden Spannvorrichtung ein randseitiges bewegliches Widerlager für die Decke, welches den unterschiedlichen
Dehnungsverläufen und auch daraus resultierenden
Verformungen der eingespannten Decke, z.B. einer Gewölbeoder Flachdecke, folgen kann. Dies erlaubt auch die
Aufnahme von Spannungsunterschieden bei einem
Temperaturwechsel. Zugleich kann die Einspannung der Decke und deren Stabilisierung sicher gestellt werden. Die Decke wird in allen Betriebsstellungen sicher gehalten und kann nicht abstürzen. Setzungserscheinungen der Decke können durch ein Nachspannen der Spanneinrichtung (en) kompensiert werden .
Die Decke und auch die Konsole können bei Vorliegen eines Temperaturgradienten in einer Ofenrichtung, z.B. in
Längsrichtung eines Tunnelofens, in mehrere Abschnitte unterteilt werden, die eigenständig den lokal
unterschiedlichen Temperatur- und Spannungserfordernissen folgen und sich entsprechend anpassen. Eine Stufenkontur gestattet eine entsprechende Relativbeweglichkeit der Abschnitte, vorzugsweise in Verbindung mit einer
Labyrinthfuge .
Die Deckenkonstruktion kann eine Detekt ionseinrichtung zur Dehnungserfassung der Decke aufweisen. Hierüber kann das
Dehnungsverhalten beim Aufheizvorgang detektiert und überwacht werden, was außerhalb des Ofens geschehen kann. Abnormale Veränderungen des Dehnungszustands, die z.B. durch Übertemperatur, Gefügezerstörung in einem
Deckensegment oder dgl . hervorgerufen werden können, lassen sich rechtzeitig erkennen und signalisieren. Dies erlaubt eine zeitweise oder permanente Decken- und
Ofenüberwachung und die Einleitung von Abhilfemaßnahmen zur Vermeidung von Beschädigungen oder Zerstörungen der Deckenkonstruktion und des Ofens. Die
Detekt ionseinrichtung lässt sich auch bei der
Deckenmontage und der Inbetriebnahme für Zwecke der
Überwachung und Fehlererkennung mit Vorteil einsetzen. Sie kann mit einer Auswerte- und Speichereinrichtung verbunden sein, mit der die Detekt ionsergebnisse protokolliert und für Qualitätskontrollen der Ofenfunktion und der Prozessbzw. Produktqualität benutzt werden können. Die
Detekt ionseinrichtung kann einer Spanneinrichtung
zugeordnet oder in anderer Weise realisiert sein.
Die beanspruchte Deckenkonstruktion ermöglicht auch eine einfachere und bessere Montage der Decke im Ofen und die korrekte Einstellung der Deckeneinspannung. Günstig ist außerdem die Eignung für beliebige flache oder gewölbte Deckenformen. Der Ofenaufbau kann vereinfacht und
verbessert werden. Die beanspruchte Deckenkonstruktion bietet insgesamt eine in der Funktion und im Bauaufwand optimierte sowie besonders wirtschaftlich konstruktive Lösung .
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
einen Querschnitt durch einen Ofen mit einer Deckenkonstruktion und einer einspannbaren Decke,
Figur 2: eine abgebrochene Seitenansicht der Anordnung gemäß Pfeil II von Figur 1,
Figur 3: eine ausschnittsweise und vergrößerte
Darstellung des Deckenrands mit einer
beweglich gelagerten Konsole und einer
Spanneinrichtung gemäß Detail III von Figur 1, einen Querschnitt durch einen Ofen mit einer Variante der Deckenkonstruktion und einer einspannbaren Decke, eine perspektivische Ansicht einer Ständerkonstruktion mit Konsolen,
Figur 6: eine abgebrochene Seitenansicht der Anordnung gemäß Pfeil VI von Figur 4,
Figur 7: eine ausschnittsweise und vergrößerte
Darstellung des Details VII von Figur 4, Figur 8 bis 10: verschiedene perspektivische Ansichten einer Spanneinheit und
Figur 11: einen Längsschnitt durch eine Spanneinheit Die Erfindung betrifft eine Deckenkonstruktion (1) für einen Ofen (2) . Die Erfindung betrifft ferner einen mit einer solchen Deckenkonstruktion (1) ausgerüsteten Ofen (2) .
Figur 1 und 4 zeigen im Querschnitt einen Ofen (2) mit einer Deckenkonstruktion (1), die eine eingespannte Decke (7) aufweist. Der Ofen (2) kann von beliebiger Bauart und Größe sein und unterschiedlichen Zwecken dienen. In den Ausführungsbeispielen handelt es sich um einen
Hochtemperatur-Brennofen für einen Ofenbesatz (6), der z.B. von keramischen Formlingen, insbesondere
Feuerfestprodukten, gebildet wird. Der Ofen (2) kann alternativ zur Wärmebehandlung von anderen anorganischen, nichtmetallischen oder auch metallischen Produkten mit entsprechender Adaption, z.B. als Schmelzofen, eingesetzt werden. Die Produkte können Feststoffe oder Fluide, insbesondere Schmelzen sein. Insbesondere kann der Ofen (2) für Glas-, Metall-, NE-Metallschmelzen sowie für
Thermoprozessanlagen für Chemie, Energie- und Umwelt eingesetzt werden.
Der Ofen (2) weist mindestens einen Brennraum (3) auf, der seitlich von einer temperaturkonformen dicken Ofenwandung (4), unten von einem Boden und oben von der
Deckenkonstruktion (1) und deren Decke (7) umschlossen ist. Über der Decke (7) kann sich noch ein weiterer, den Brennraum (3) übergreifender Teil der Wandung (4)
befinden. Die Wandung (4) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie kann z. B. ein durch Schraffur in Figur 1 und 4 dargestelltes feuerfestes Mauerwerk beinhalten, welches ggf. außenseitig von einem Stahlmantel oder im vertikalen Bereich von einem Sichtmauerwerk umgeben ist. An den seitlichen Wandungen (4) können außenseitig außerdem mehrere aufrechte und in Ofenrichtung (39) beabstandete Steher oder Ständer (5) aus Metall, insbesondere Stahl, angeordnet sein, wie dies z.B. in Figur 2, 5 und 6 dargestellt ist. Die Ständer (5) können an der Oberseite durch einen Querträger (40) zu einer portalartigen Ständerkonstruktion verbunden sein. Die Decke (7) kann die seitlichen Wandungen (4),
insbesondere ein dortiges feuerfestes Mauerwerk, zumindest bereichsweise übergreifen. Die eingespannte Decke (7) kann sich dabei entsprechend der Temperaturbeaufschlagung aus dem Brennraum (3) unterschiedlich dehnen und verformen.
Im Brennraum (3) ist der Ofenbesatz (6) stationär oder beweglich auf einem Träger angeordnet, der z.B. als
Transportwagen oder Bestandteil eines Förderers
ausgebildet ist. Der Ofen (2) kann als Kammerofen oder Durchlaufofen ausgebildet sein, wobei im letztgenannten Fall der Ofenbesatz (6) entlang der Ofenachse (39) durch den Brennraum (3) transportiert wird. Der Brennraum (3) kann z.B. als lang gestreckter Tunnel ausgeführt sein. Der Ofen (2) weist ein oder mehrere Wärmeerzeuger (nicht dargestellt) auf, die z.B. als Brenner,
Heißluft Zuführungen oder dgl . ausgebildet sind. Der Ofen (2) kann eine im Brennraum (3) im wesentlichen
gleichmäßige Temperatur oder einen in Richtung der
Ofenachse (39) bestehenden Temperaturgradienten aufweisen. Ein solcher axialer Gradient kann eine anfängliche
Aufwärmphase mit nachfolgender Hochtemperatur-Heizphase und anschließender Abkühlphase haben.
Die Decke (7) kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Sie besteht z.B. gemäß Figur 1 und 4 aus mehreren Deckensegmenten (9,10,11), die in einer Reihe aneinander anschließen und ggf. mit einer Nut- und Federverbindung aneinander formschlüssig geführt sind. Die Deckensegmente (9,10,11) bestehen aus einem feuerfesten Material, z.B. Schamotte. Sie haben zumindest bereichsweise eine schräge Wandung und Kontaktfläche zum Nachbarsegment. Die
randseitigen Deckensegmente (11) können verdickt ausgebildet sein und als Widerlagersteine außenseitig eine rechtwinklige Kontur haben. Das zentrale Deckensegment (10) ist als Schlußstein ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform von Figur 1 ist eine Flachdecke (7) dargestellt.
Alternativ ist eine Ausbildung als Gewölbedecke, z.B.
gemäß Figur 4, möglich, wobei die Deckensegmente (9,10,11) eine entsprechend angepasste und geänderte Formgebung als keilförmige Wölbsteine aufweisen. Die randseitigen
Deckensegmente (11) können mit einem unteren abstehenden Ansatz auf ihrer benachbarten seitlichen Ofenwandung (4) aufliegen. Die Reihe von Deckensegmenten (9,10,11)
erstreckt sich in beiden gezeigten Ausführungsbeispielen quer zur Ofenrichtung (39) .
Die Deckenkonstruktion (1) weist ferner mindestens eine Konsole (15) mit einer beweglichen Lagerung (16) und mit einer auf die Konsole (15) einwirkende Spanneinrichtung (17) auf. Diese dienen zur randseitigen und
dehnungstoleranten Aufnahme der Decke (7).
In den gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Decke (7) beidseits an den Deckenrändern und den dortigen Randsegmenten (11) an Konsolen (15) aufgenommen.
Der jeweiligen Konsole (15) ist eine Spanneinrichtung (17) zugeordnet, die bevorzugt von außen an der Konsole (15) angreift und einwirkt. Hierüber wird auch die Decke (7) mit ihren Deckensegmenten (9,10,11) federnd eingespannt, wobei die Spanneinrichtung (17) andererseits
Deckendehnungen aufnimmt. Die Konsole (15) nebst Lagerung (16) und die zugeordnete Spanneinrichtung (17) können an der benachbarten seitlichen Wandung (4) des Ofens (2), insbesondere an den dortigen Ständern (5) abgestützt werden. Die Spanneinrichtung (17) kann eine oder mehrere, an der Konsole (15) angreifende Spanneinheiten (45) aufweisen . Figur 1 bis 3 und 4 bis 11 zeigen zwei Varianten der Konsole (15), ihrer Lagerung (16) und der Spanneinrichtung (17) .
Figur 3 verdeutlicht den Querschnitt einer Konsole (15) gemäß der ersten Variante. Sie nimmt mindestens ein
Randsegment (11) der Decke (7) formschlüssig auf. Die Konsole (15) besitzt eine mehrfach abgewinkelte Profilform aus plattenförmigen Konsolen- oder Profilteilen
(20,21,22). Die Konsole (15) kann aus einem geeigneten temperaturfesten Material, z.B. Stahl oder anderen
Metallen bestehen. Das Konsolenprofil kann als
abgekantetes oder geschweißtes Blechteil ausgeführt sein.
Ein aufrechtes Konsolenteil oder Stützteil (21) bildet die seitliche Abstützung des benachbarten Randsegments (11), wobei ggf. eine oder mehrere druckfeste Isolierschichten (14) dazwischen angeordnet sind. Am unteren Rand des Konsolenteils (21) schließt ein quer zum Brennraum
abstehendes, liegendes Konsolenteil (20) an, welches eine Tragplatte für das Randsegment (11) und ggf. die
Isolierschicht (en) bildet. Zwischen dem Konsolenteil (20) und der Unterseite des Randsegments (11) kann über
Profilierungen Formschluss bestehen. Am oberen Rand des Konsolenteils (21) schließt ein ebenfalls liegendes und nach außen zur Wandung (4) gerichtetes Konsolenteil (22) an, welches ein Lagerteil zur Abstützung der Konsole (15) bildet und ggf. am freien Ende eine nach unten
abgewickelte Rückhaltenase (36) aufweist. Figur 3 zeigt diese Gestaltung. Zwischen dem oberen liegenden
Konsolenteil (22) und dem aufrechten Konsolenteil (21) können eine oder mehrere Versteifungsrippen (23)
angeordnet sein. Die Lagerung (16) der Konsole (15) ist mehrachsig
beweglich. Sie weist insbesondere mehrere rotatorische und translatorische Lagerachsen (a,b,c,d,e) sowie
entsprechende zugeordnete Lager (25,26,27,28) auf. Die Spanneinrichtung (17) kann dabei in die Lagerung (16) der
Konsole (15) eingebunden sein.
Die in Figur 2 in der Rück- oder Außenansicht dargestellte Spanneinrichtung (17) weist zwei oder mehr in Achsrichtung (39) nebeneinander angeordnete parallele Spanneinheiten (45) auf, die gemeinsam auf die Konsole (15) einwirken.
Wie insbesondere Figur 3 verdeutlicht, weist die
Spanneinrichtung (17) bzw. deren dargestellte Spanneinheit (45) ein relativ ortsfest gelagertes Gestell (29) auf, das z.B. als Tragplatte ausgebildet ist und an einem Teil der Wandung (4), insbesondere an einem Ständer (5) abgestützt und befestigt ist. Ferner weist die Spanneinrichtung (17) bzw. deren dargestellte Spanneinheit (45) eine liegend angeordnete Spannstange (31) auf, die am vorderen Ende mittels eines Lagers (26) mit der Konsole (15), z.B. mit deren Versteifungsrippe (23), schwenkbar um die Lagerachse (a) verbunden ist. Die Spannstange (31) ist ihrerseits in einem hülsenartigen Druckblock (34) mit einem Schiebelager (28) längs der translatorischen Achse (e) verschieblich geführt. Der Druckblock (34) seinerseits ist am Gestell (29) über ein Schwenklager (27) mit der rotatorischen Lagerachse (b) drehbeweglich gelagert. Die Lagerachsen (a,b) der
Schwenklager (26,27) sind horizontal, parallel und längs der Ofenachse (39) ausgerichtet. Sie erlauben eine
Schwenk- und Kippbewegung der Konsole (15) in Reaktion auf Deckenverformungen, die über das Randsegment (11)
eingeleitet werden. Das obere liegende Konsolen- oder Lagerteil (22) liegt auf einer Konsolenaufhängung (24) auf, die z.B. von einer horizontalen und an den Ständern (5) befestigten
Tragleiste gebildet wird und oberhalb der Druckstange (31) sowie der Schwenklager (26,27) angeordnet ist. Hierdurch wird ein Auflager (25), insbesondere ein Loslager,
gebildet, welches einerseits translatorische
Verschiebebewegungen der Konsole (15) entlang der
Lagerachse (d) zur Aufnahme von Wärmedehnungen (18) längs der Segmentreihe (9,10,11) erlaubt und andererseits auch Kippbewegungen um eine rotatorische Lagerachse (c)
parallel zu den anderen Lagerachsen (a,b) ermöglicht. Die Rückhaltenase (36) verhindert ein Ablösen der Konsole (15) . Das Auflager (25) befindet sich oberhalb und in Stangenrichtung zwischen den Schwenklagern (26,27).
Wie Figur 3 verdeutlicht, endet der unter dem Konsolenteil (22) befindliche horizontale Schenkel der
Versteifungsrippe (23) mit einem Abstand (x) vor der
Rückhaltenase (36) und vor der Konsolenaufhängung (24) . Die Schenkellänge und der Abstand (x) zur
Konsolenaufhängung (24) sind auf die Spanneinrichtung (17) abgestimmt. Im Falle eines Versagens der Feder (n) (33), insbesondere des oder der Tellerfederpakete, wird durch den Abstand (x) ein maximaler Verschiebeweg entlang der translatorischen Achse (d) nach außen definiert und gegenüber der Konsolenaufhängung (24) eingehalten. Der besagte Abstand bzw. der Verschiebeweg (x) können variabel und einstellbar sein, um den thermischen Anforderungen und den jeweiligen baulichen Gegebenheiten Rechnung zu tragen. Die Variabilität kann durch Stellschrauben oder andere Stellmittel erreicht werden, die an der Konsolenaufhängung (24) bzw. am Auflager (25) angebracht sind. Durch das Auflager (25), die Rückhaltenasen (36) und den
Rippenabstand wird eine Sicherheitsbegrenzung (41) für die Konsole (15) und für Freiheitsgrade ihrer Lagerung (16) gebildet .
Die Spanneinheit (45) weist ferner eine der Spannstange oder Druckstange (31) zugeordnete Feder (33) auf, die z.B. als aufgezogene Druckfeder und in Form eines
Tellerfederpakets ausgebildet ist. Die Feder (33) stützt sich frontseitig über einen Anschlag (32) an der
Spannstange (31) und rückseitig am Druckblock (34) ab und drückt die Konsole (15) zur Decke (7) . An der Druckstange (31) greift ferner außenseitig ein Spannmittel (35) an, mit dem die Spannstange (31) unter Abstützung am
Druckblock (34) und Komprimierung, insbesondere
Vorspannung der Druckfeder (33) nach außen gezogen werden kann. Das Spannmittel (35) wird z.B. von einer ggf.
gekonterten Spannmutter gebildet, die auf ein Gewinde am Druckstangengewinde aufgeschraubt wird und gegen die
Rückseite des Druckblocks (34) drückt. Die Feder (33) und der Druckblock (34) können mit geeignetem Spiel in einem umgebenden Gehäuse (30) aufgenommen sein, welches am
Gestell (29) befestigt ist.
Die Deckenkonstruktion (1) kann eine Detektionseinrichtung (38) zur Erfassung von Deckendehnungen aufweisen. Die Detektionseinrichtung (38) kann hierfür an beliebig geeigneter Stelle angeordnet und in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie der
Spanneinrichtung (17), insbesondere jeder Spanneinheit (45), zugeordnet. Sie kann als Messeinrichtung für Kraft und/oder Weg ausgebildet sein. Gemäß Figur 3 ist eine Messeinrichtung z.B. am Gestell (29) angeordnet und nimmt die Verschiebebewegung der Spannstange (31) entlang der Achse (e) und ggf. auch eine Schwenkbewegung um die Achse (b) auf. Die Detektionseinrichtung (38) kann hierfür eine geeignete Sensorik zusammen mit einer Auswerteeinrichtung und einer Anzeige, ggf. auch einem Alarm, aufweisen. Die Detektionseinrichtung (38) kann auch als
Sicherheitseinrichtung für die Montage der
Deckenkonstruktion (1) ausgeführt und eingesetzt werden. Sie kann für diesen Fall mit einer eigenen
Energieversorgung, z.B. einer Batterie, und einem
Signalmittel, z.B. einer Alarmdiode, ausgerüstet sein. Nach Setzen des Schlusssteins (10) der segmentierten Decke (7) wird ein Gewicht, z.B. ein definiertes Prüfgewicht, auf dem Scheitelpunkt des z.B. gewölbten Deckenabschnitts aufgesetzt. Dieses Gewicht entspricht der Zusatzbelastung des aufliegenden Isoliermaterials, z.B. des horizontalen Teils der Wandung (4), sowie einer zusätzlichen
Verkehrslast und einem Sicherheitszuschlag. Durch
langsames Absenken von Mauerungsschablonen werden die bereits vorgespannten Konsolen (15) mit dem maximal möglichen Spanndruck belastet. Wenn die Vorspannung richtig gewählt war und die Federn (33), insbesondere Tellerfedern, den definierten Eigenschaften entsprechen, werden die Zugstangen (31) ihre Position nicht ändern. Ein Lösen der Spannmittel (35), insbesondere Spannmuttern, wird außerdem noch mit einem, wenn auch geringen,
erforderlichen Drehmoment möglich sein. Das Lösen der Spannmittel (35) sollte ebenfalls keine Lageveränderung der Druckstange (31) bewirken. Wird die Druckstange (31) bewegt, verringert sich die Länge des komprimierten
Federpakets (33) bzw. die Position des Druckstangenendes. Dies wird von der Detektionseinrichtung (38) erkannt und ein Alarm ausgegeben, der eine falsch gewählte Vorspannung oder einen Ausfall bzw. eine Beeinträchtigung der Federn (33) signalisiert. Der Federnzustand ist außerdem optisch über einen Vergleich der einzeln zusammengedrückten
Tellerfedern kontrollierbar. Ebenfalls wird ein Alarm ausgelöst, wenn nach Lösen des Spannmittels (35) die Spannstange (31) in die Gegenrichtung, d.h. in Richtung der segmentierten Decke (7) durch die Spanneinrichtung (17) bewegt wird und wenn dabei ein bestimmtes Maß
überschritten wird. Damit können Montagefehler beim Setzen der Deckensegmente oder Materialfehler in den
Deckensegmenten (9,10,11) oder auch Fehler in der Konsole (15) und deren Lagerung (16) erkannt werden. Diese
Sicherheitsüberwachung kann auch für die gesamte Dauer der Montage aktiv sein und Alarmsignale ausgeben, wenn z.B. durch Setzungserscheinungen die vorgenannten
Fehlerursachen erst später auftreten.
In der einfachsten Ausführungsform ist eine gestellfeste Skala vorhanden, an der die Stellung des im Ofenbetrieb distanzierten Spannmittels (35) oder eines anderen mit der
Spannstange (31) verbundenen Teils abgelesen werden kann.
In einer weiteren Variante kann ein Endschalter vorgesehen sein, an dem bei einem Versagen von Deckensegmenten
(9,10,11) das Spannmittel (35) oder ein anderes Teil der
Druckstange (31) anschlägt und ein Deckenversagen
signalisiert .
Wie Figur 2 verdeutlicht, können die Decken (7) und deren Deckensegmente (9,10,11) sowie die Konsole (15) in der Ofenrichtung (39) in mehrere Abschnitte (8) unterteilt sein. Durch diese Abschnittsunterteilung kann einem etwaigen Temperaturgradienten und dementsprechend einem unterschiedlichen Dehnungs- und Verformungsverhalten der Deckenabschnitte (8) Rechnung getragen werden. Durch die Abschnittsunterteilung können auch Dehnungen (19) in Längsrichtung oder Ofenrichtung (39) aufgenommen werden.
Figur 2 verdeutlicht außerdem, dass benachbarte Abschnitte (8) der Decke (7) und ihrer Deckensegmente (9,10,11) an der Stoßstelle (37) korrespondierende, dehnungsaufnehmende Stufenkonturen (12) aufweisen. Diese können in
Längsrichtung (39) einen Abstand haben und eine
Labyrinthfuge bilden, die ggf. mit einem kompressiblen Isolier- oder Fasermaterial gefüllt ist. Hierbei kann auch ein horizontaler Fugenabschnitt (13) mit einem vertikalen Abstandsmaß vorhanden sein, das kollisionsfreie unterschiedliche Dehnungsbewegungen der benachbarten
Decken (7) und ihrer Segmente (9,10,11) in Reaktion auf Temperaturunterschiede ermöglicht. Die Konsolen (15) können in Ofenrichtung (39) ebenfalls beabstandet sein, wobei sie gerade Randkanten haben können.
Die Dehnungsverläufe in einer eingespannten Decke (7) in der in Figur 1 und 3 gezeigten Querrichtung (18) können entsprechend dem Temperaturgradienten im Brennraum (3) sehr unterschiedlich sein. An der heißen Unterseite der
Decke (7) dehnt sich das Deckenmaterial, insbesondere die Deckensegmente (9,10,11), stärker aus als an der kühleren Deckenoberseite. Die Decke (7) verformt sich entsprechend, wobei die Dehnungen durch die translatorischen Lagerachsen (d,e) unter Komprimierung der Feder (n) (33) aufgenommen werden können. Die evtl. bei der Dehnung entstehenden Kippmomente können durch die schwenkbare Lagerung (16) der ein- oder beidseitigen Konsolen (15), insbesondere die rotatorischen Lagerachsen (a,b,c) aufgenommen werden.
Hierbei kann auch auf Temperaturwechsel entsprechend reagiert werden, die beim Aufheizen des Ofens (2) bzw. des Brennraums (3) ab Raumtemperatur bis zur maximalen
Betriebstemperatur entstehen. Die ein oder mehreren Spanneinrichtungen (17) sorgen für einen automatischen Dehnungsausgleich und halten bei allen Betriebstemperaturen die vorzugsweise segmentierte Decke (7) eingespannt und in mechanisch stabiler Lage. Die jeweilige Feder (33) ist dabei so ausgelegt, dass sie sowohl den Dehnungsweg, als auch die Kräfte und Momente der Decke (7) und ihrer Deckensegmente (9,10,11)
einschließlich der Auflagelasten von evtl.
Isolierschichten (14) aufnimmt. Bei der Deckenmontage können z.B. die Federn (33) mit Hilfe der Spannmittel (35) bis zu einem Druckwert vorgespannt werden, der bei
Raumtemperatur erforderlich ist, um eine flache oder gewölbte Decke (7) sicher einzuspannen. Für die Montage der Decke (7) wird dabei die Konsole (15) in einer
definierten Position an der Konsolenaufhängung (24) aufgelegt und mit der oder den Spannstange (n) (31)
verbunden. Die Verspannung kann derart gewählt werden, dass die Deckenzustellung zwischen den randseitigen
Konsolen (15) ohne Gewaltwirkung durchgeführt werden kann. Nach Setzen des Schlusssteins (10) in der Deckenmitte können die Spannmittel (35) gelöst werden, bis die
Konsolen (15) unter Wirkung der Federn (33) die
Segmentreihe eingespannt hat und die Spannmittel (35) dann bevorzugt frei liegen. Die Konsole (15) und die
Spannstange (n) (31) können sich dann entlang der
translatorischen Achse (d,e) unter Einwirkung der Feder (n) (33) vor und zurück bewegen.
Figur 4 bis 11 zeigen die eingangs erwähnte Variante einer Konsole (15), ihrer Lagerung (16) und der zugehörigen Spanneinrichtung (17). Die profilierte Konsole (15) weist wie bei der ersten
Variante ein Tragteil (20) und ein aufrechtes Stützteil (21) sowie an der Rückseite mindestens eine
Versteifungsrippe (23) für das Schwenklager (26) auf.
Zusätzlich kann die Konsole (15) an der Vorderseite zwischen den Konsolenteilen (20,21) einen oder mehrere Trennstege (44) aufweisen, die in Ofenrichtung (39) mit Abstand hintereinander angeordnet sind. In den hierdurch gebildeten Fächern können mehrere Randsegmente (11) nebeneinander aufgenommen werden. Alternativ können die Trennstege (44) in entsprechende Nuten eines breiten
Randsegments oder Widerlagersteins (11) eingreifen.
Wie Figuren 6, 8 und 9 verdeutlichen, ist jeder Konsole (15) eine Spanneinrichtung (17) zugeordnet, die ihrerseits aus mindestens zwei parallelen und in Ofenrichtung (39) aufgereihten Spanneinheiten (45) besteht. Die
Spanneinheiten (45) sind mittels eines gemeinsamen Gestells (29) an einem Ständer (5) abgestützt und
befestigt. Das Gestell (29) ist in diesem Fall als liegend und längs der Ofenrichtung (39) angeordnetes U-Profil ausgebildet. Zusätzlich können die Spanneinheiten (45) noch an ihrer Rückseite jeweils mit einem Beschlag (43) an einem Ständer (5) abgestützt und befestigt sein.
Figur 7 zeigt einen Spanneinheit (45) in Seitenansicht und als Vergrößerung des Details VII von Figur 4. Die
Spanneinheit (45) ist mittels des Gestells (29) starr an einem Ständer (5) bzw. an der seitlichen Ofenwandung (4) angeordnet und weist eine Spannstange (31) in liegender Anordnung auf, die in Richtung zur Decke (7) bzw. zum Randsegment (11) verschieblich angeordnet ist und von einer Feder (33) in Richtung zur Decke (7) belastet ist.
Die Spannstange (31) hat eine bevorzugt horizontale Lage, wobei sie alternativ eine leichte Schräglage haben kann. Sie trägt am vorderen Ende eine Querstange, die an einem Endklotz gehalten ist und an diesem beidseits übersteht. Diese Querstange bildet mit Lageraugen in den rückseitigen Rippen (23) der Konsole (15) das besagte Schwenklager (26) .
Die Lagerung (16) der Konsole (15) hat in diesem Beispiel weniger Lagerachsen als in der ersten Variante von Figur 1 bis 3. Sie ist zweiachsig und hat nur eine translatorische Lagerachse (e) längs der Spannstange (31) und eine
rotatorischer Lagerachse (a) um das Schwenklager (26). Am Gestell (29) ist zwischen den Spanneinheiten (45) eine Sicherheitsbegrenzung (41) angeordnet, die den maximalen Federweg und auch den maximalen Schwenkwinkel der Konsole (16) begrenzen kann. Die Sicherheitsbegrenzung (41) weist eine Platte auf, welche vom Gestell (29) zur Decke (7) hin ragt, wobei der aufrechte Plattenrand von der Konsole
(15), insbesondere deren Stützteil (21), um den in Figur 7 dargestellten maximalen Federweg oder Verschiebeweg (x) distanziert ist. Bei Anschlag werden die Konsole (15) und die Decke (7) abgestützt. Die Funktion ist die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel. Die Platte der
Sicherheitsbegrenzung (41) hat außerdem eine angepasste Höhe, so dass sie den Schwenkwinkel der Konsole (15) um das Schwenklager (26) in einer oder in beiden
Drehrichtungen durch Anschlag beschränkt.
Figur 11 zeigt eine Spanneinheit (45) im Längsschnitt. Die Spannstange (31) und die aufgezogene Feder (33), z.B. ein Tellerfederpaket, sind axial beweglich in einem
rohrförmigen Gehäuse (30) aufgenommen, welches an beiden Enden durch Deckel (46) abgeschlossen ist. Die
translatorische Lagerachse (e) der Spannstange (31) wird durch Schiebelager (28) in beiden Deckeln (46) gebildet. Die Spannstange (31) ragt zumindest durch den vorderen Deckel (46) zur Decke (7).
Die Feder bzw. das Federpaket (33) ist zwischen einem vorderen und mit der Spannstange (31) fest verbundenen bzw. abgestützten Anschlag (32) und einem hinteren
Druckblock (34) aufgenommen. Der Druckblock (34) ist in diesem Ausführungsbeispiel scheibenförmig ausgebildet und im Gehäuse (30) verschiebbar angeordnet. Er wird an der Rückseite von einem Spannmittel (35) beaufschlagt, welches z.B. aus einer oder mehreren, z.B. zwei oder drei,
Spannschrauben besteht, die durch den rückwärtigen Deckel (46) geschraubt werden und durch Kontermuttern oder dgl . in Spannstellung fixiert werden können. Über dieses
Spannmittel (35) kann die Feder (35) gemäß Figur 11 von der ungespannten Federlänge (1) auf die gespannte
Federlänge (s) komprimiert werden, wodurch der Spann- oder Federweg (f) für den Ausgleich der Deckendehnungen zur Verfügung steht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Federweg (f) durch Anschlag des Druckblocks (34) am rückwärtigen Deckel (46) begrenzt und entspricht dabei auch dem über die Sicherheitsbegrenzung (41) vorgegebenen maximalen Verschiebeweg (x) von Figur 7. In einer anderen Ausführungsform kann zum Zwecke des Nachspannens bei Deckensetzungen der Abstand des Druckblocks (34) vom
Deckel (46) größer werden, so dass die Federwege (f) und (x) unter Umständen voneinander abweichen können.
Das Spannmittel (35) ist auch in diesem zweiten
Ausführungsbeispiel von außerhalb der seitlichen
Ofenwandung (4) bedienbar. Ferner kann eine
Detektionseinrichtung (38) wie im ersten
Ausführungsbeispiel vorhanden sein. Sie kann insbesondere einen oder mehrere Sensoren der genannten Art aufweisen, die in der zweiten Variante der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
In Figur 10 ist eine optische Einstellhilfe dargestellt, die einen Teil der Detektionseinrichtung (38) darstellen kann oder in einer besonders einfachen Ausführungsform diese Detektionseinrichtung (38) bilden kann. Die
Einstellhilfe besteht aus einem axialen Schlitz am Mantel des Gehäuses, durch den dessen Innenleben, insbesondere die Feder (33) und der Anschlag (32) sichtbar sind. An einem Schlitzende können eine oder mehrere seitliche Markierungen am Gehäuse (30) angebracht sein, die eine Skala oder Endmarken zur Ermittlung der axialen Feder- und Anaschlagbewegungen bilden können. In diesem Skalenbereich kann z.B. der Anschlag (32) sichtbar sein, wobei dessen Stellung im Skalenbereich die Verschiebung oder Dehnung der Decke (7) signalisiert. Über diese Einstellhilfe kann einerseits die Vorspannung der Spanneinheit (45) bzw. der Spanneinrichtung (17) bei der Montage eingestellt werden. Andererseits kann hierüber das Dehnungsverhalten der Decke (7) abgelesen werden. Dank der nur noch über die
translatorische Achse (e) verschieblich gelagerten
Spannstange (21) sind die Ableseergebnisse genauer und hinsichtlich der Ursache aussagekräftiger. Wie Figuren 8 und 9 zu den Montagedetails verdeutlichen, sind die Gehäuse (30) der Spanneinheiten (45) durch entsprechende Öffnungen im aufrechten Quersteg des
Gestells (29) gesteckt und sind am Quersteg mittels eines ringartigen Beschlags (42) ortsfest fixiert. Der zweite und z.B. winkelförmige Beschlag (43) kann sich am hinteren Ende des Gehäuses (30) befinden. Die Platte der
Sicherheitsbegrenzung (41) kann ebenfalls durch die in Figuren 8 und 9 gezeigten Stellschrauben zur Einstellung des in Figur 7 gezeigten maximalen Feder- oder
Verschiebewegs (x) relativ zum Gestell (29) verstellt werden. Bei der Deckenmontage kann hier eine Einstellhilfe angesetzt werden. Figur 6 verdeutlicht in einer Seitenansicht VI zu Figur 4 ausschnittsweise die Reihenanordnung von mehreren Ständern (5) in Ofenrichtung (39) . Hierbei kann auch die Decke (7) entsprechend der Darstellung von Figur 2 in Ofenrichtung (39) in mehrere Abschnitte (8) unterteilt und dabei in den in Richtung (39) hintereinander aufgereihten Konsolen (15) aufgenommen sein. Die Anordnung und Funktion kann die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel sein.
Abwandlungen der gezeigten beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Eine
Konsolenanordnung kann z.B. nur an einem Rand der Decke (7) vorgesehen sein. Die Konsole (15) kann eine andere Profilform aufweisen. Auch die Lagerung (16) kann eine andere Zahl und Anordnung von Lagerachsen und einzelnen Lagern haben. Bei einem Kammerofen kann der Brennraum (3) einen anderen Grundriss, z.B. quadratisch, haben. Auf eine Deckenunterteilung in Abschnitte (8) kann ggf. verzichtet werden. Ein Kammerofen kann eine Deckensegmentierung der beschriebenen Art aufweisen, wobei die Deckensegmente z.B. quer zur Kammerofeneinfahrt angeordnet sind. Die
Segmentierung ist aber nicht unbedingt erforderlich. Bei einem Kammerofen (2) können ggf. an allen Deckenrändern Konsolen (15) mit bevorzugt mehrachsiger Lagerung (16) und zugeordneter Spanneinrichtung (17) vorhanden sein. Die konstruktive Ausgestaltung, Lagerung und Kinematik der Spannvorrichtung (17) kann ebenfalls geändert werden.
Die Verschiebewege und Schwenkwinkel der Konsole (15) können durch eine andere Sicherheitsbegrenzung (41) auf ein Maximum beschränkt werden, um bei einem Versagen der Feder (n) (33) die Decke (7) noch sicher zu halten. Hierfür können unterschiedliche Arten und Ausführungen von
Sicherheitsbegrenzungen vorhanden sein, die fix oder einstellbar, z.B. mittels Stellschrauben, Anschlägen, Rückhaltenasen etc. ausgeführt sein können. Zur Bildung des Auflagers (25) kann die Konsolenaufhängung (24) in anderer Weise ausgebildet sein. Sie kann z.B. eine Profilform haben, die dazu dient, die Reibungskräfte am oberen Konsolenteil (22) und am Auflager (25) zu
verringern. Z.B. ist eine Ausbildung aus Rundstahl mit einer Lagerung möglich, auf der das obere Konsolenteil (22) sich verschieben und abrollen kann.
In weiterer Abwandlung kann der Ofen (2) gasdicht
ausgebildet sein, wobei die umlaufende Wandung (4) mit einem dichten Stahlgehäuse umgeben ist. Bei einer solchen Ausführung kann die Druckstange (31) derart verlängert werden, dass die Spanneinrichtung (17) bzw. deren
Spanneinheit (en) (45) komplett außerhalb der Wandung (4) und des Stahlgehäuses liegt. Die Druckstangen (31) können dann durch entsprechend dimensionierte Muffen geführt sein, die auf dem Stahlgehäuse gasdicht verschweißt sind. Die Muffe und die Druckstange können durch einen flexiblen gasdichten Faltenbalg verbunden sein. Die beanspruchte Deckenkonstruktion (1) kann auch bei sog. scheitrechten Bögen in Ofenanlagen eingesetzt werden, bei denen eine gestufte Absenkung der Decke (7) erforderlich ist. Auf diesen Bögen lastet eine Wand, die den Ofenraum (3) stirnseitig mit größerer Deckenhöhe abschließt. Unter dieser Wand wird der Ofenraum in einen
Wärmebehandlungsbereich mit niedrigerer Decke
weitergeführt, z.B. für Schmelzöfen zum Entnahmebecken (Glashafen) oder Hubbalkenofen (Einlauf- Auslauf) .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Deckenkonstruktion
2 Ofen, Brennofen
3 Brennraum, Tunnel
4 Wandung, Ofenwandung
5 Steher, Ständer
6 Ofenbesatz
7 Decke
8 Abschnitt, Deckenabschnitt, Segmentabschnitt
9 Deckensegment, Deckenstein
10 Deckensegment, Schlusselement, Schlussstein
11 Deckensegment, Randsegment, Widerlagerstein
12 Stufenkontur, Labyrinthfuge
13 Fugenabschnitt horizontal
14 Isolierschicht
15 Konsole, Konsolenprofil
16 Lagerung
17 Spanneinrichtung
18 Dehnung, Querdehnung
19 Dehnung, Längsdehnung
20 Konsolenteil, Profilteil, Tragteil
21 Konsolenteil, Profilteil, Stützteil
22 Konsolenteil, Profilteil, Lagerteil
23 Versteifungsrippe
24 Konsolenaufhängung, Tragleiste
25 Auflager, Loslager
26 Schwenklager
27 Schwenklager
28 Schiebelager
29 Gestell, Tragplatte
30 Gehäuse
31 Spannstange, Druckstange
32 Anschlag
33 Feder, Federpaket
34 Druckblock
35 Spannmittel, Spannmutter 36 Rückhaltenase
37 Stoßstelle
38 Detektionseinrichtung, Messeinrichtung
39 Ofenachse, Ofenrichtung
40 Querträger
41 Federwegbegrenzer
42 Beschlag
43 Beschlag
44 Trennsteg
45 Spanneinheit
46 Deckel
a Lagerachse rotatorisch
b Lagerachse rotatorisch
c Lagerachse rotatorisch
d Lagerachse translatorisch
e Lagerachse translatorisch x maximaler Verschiebeweg, maximaler Federweg f Federweg
1 Federlänge ungespannt
s Federlänge gespannt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.) Deckenkonstruktion für Öfen (2), insbesondere
Brennöfen für Keramik, wobei die thermodehnfähige Deckenkonstruktion (1) eine bevorzugt segmentierte (9,10,11) Decke (7) und für die randseitige
dehnungstolerante Aufnahme der Decke (7) eine
Konsole (15) mit einer beweglichen Lagerung (16) und eine auf die Konsole (15) einwirkende
Spanneinrichtung (17) aufweist, welche eine liegend angeordnete und von einer Feder (33) belastete
Spannstange (31) aufweist, wobei die Spannstange (31) an einem ortsfesten Gestell (29) axial
verschieblich gelagert und am vorderen Ende mittels eines Lagers (26) schwenkbar mit der Konsole (15) verbunden ist.
2. ) Deckenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die Decke (7) beidseits an den Deckenrändern an Konsolen (15) mit Spanneinrichtungen (17) aufgenommen ist.
3. ) Deckenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell (29) an der benachbarten seitlichen Wandung (4) des Ofens (2), insbesondere an einem Ständer (5), angeordnet und abgestützt ist.
4.) Deckenkonstruktion nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Spanneinrichtung (17) mehrere gemeinsam an einer Konsole (15) angreifende Spanneinheiten (45) mit jeweils eine federbelasteten Spannstange (31) aufweist . Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannstange (31) von der Feder (33) in Richtung zur Decke (7) belastet ist.
Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spanneinrichtung (17) ein Spannmittel (35) für die Einstellung der Spannung und des Federwegs (f) der Feder (33) aufweist.
Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spanneinheit (45) durch die seitliche Wand (4) ragt, wobei das Spannmittel (35) außerhalb eines Brennraums (3) des Ofens (2) bedienbar ist.
Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannstange (31) in einem Druckblock (34) oder einem Gehäuse (30) verschieblich (28) gelagert ist.
Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Druckblock (34) am Gestell (29) schwenkbar (27) gelagert ist. Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuse (30) am Gestell (29) starr befestigt ist . Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spanneinrichtung (17) eine Sicherheitsbegrenzung
(41) für den Verschiebeweg (x) und den Schwenkwinkel der Konsole (15) aufweist.
12. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Konsole (15) ein Randsegment (11) der Decke (7) formschlüssig aufnimmt.
13. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Decke (7) mehrere in der einen Richtung
aufgereihte sowie formschlüssig miteinander
verbundene Deckensegmente (9,10,11) aufweist.
14. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Decke (7) und die Deckensegmente (9,10,11) sowie die Konsole (15) in der anderen queren Richtung in mehrere Abschnitte (8) unterteilt sind.
15. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass benachbarte Abschnitte (8) korrespondierende
dehnungsaufnehmende Stufenkonturen (12) aufweisen.
16. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Decke (7) als Flachdecke oder Gewölbedecke ausgebildet ist.
17. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Konsole (15) aus einem hitzebeständigen
Material, insbesondere Stahl, besteht und eine abgewinkelte Profilform aufweist. 18.) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lagerung (16) einer Konsole (15) zwei oder mehr Lager (25,26,27,28) und zwei oder mehr rotatorische und/oder translatorische Lagerachsen (a,b,c,d,e) aufweist . 19.) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Deckenkonstruktion (1) eine
Detekt ionseinrichtung (38) für die Erfassung von Deckendehnungen aufweist.
20. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Detekt ionseinrichtung (38) für die Erfassung von Montagefehlern der Deckenkonstruktion vorgesehen und ausgebildet ist.
21. ) Deckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Detekt ionseinrichtung (38) an der
Spanneinrichtung (17) angeordnet und als
Messeinrichtung für Kraft und/oder Weg ausgebildet ist .
22. ) Ofen, insbesondere Brennofen für Keramik, mit einer Wandung (4) und einer thermodehnfähige
Deckenkonstruktion (1) dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Deckenkonstruktion (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 ausgebildet ist.
23. ) Ofen nach Anspruch 22, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ofen (2) einen kammerförmigen oder tunnelförmigen Brennraum (3) aufweist, wobei die Deckensegmente (9,10,11) quer zur Kammereinfahrt oder zur Tunnelachse angeordnet sind . Ofen nach Anspruch 22 oder 23, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ofen (2) einen tunnelförmigen Brennraum (3) aufweist, wobei die Abschnitte (8) längs der Tunnelachse angeordnet sind . Ofen nach Anspruch 22, 23 oder 24, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ofen (2) eine seitliche Wandung (4) mit Ständern (5), insbesondere mit einer portalartigen Ständerkonstruktion, aufweist .
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