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Strangförmiger Gitterwerksstein, insbesondere für Regenerativkammern
von Siemens-Martin- oder anderen Industrieöfen Beim Aufbau von Ofenkammern der Industrie,
wie Regenerativkammern u. dgl., ist das Innere dieser Kammern bekanntlich mit einem
Gitterwerk von Steinen derart aufgebaut, daß einzelne Steinlagen übereinander aufgestapelt
sind, wobei die einzelnen Steine zueinander mit mehr oder weniger großen Zwischenräumen
innerhalb einer jeden Lage gesetzt werden und weiter in ihrem Aufbau übereinander
jeweils senkrecht zueinander liegen, so daß dieserart ein Gitterwerk von übereinanderliegenden
Steinen gebildet wird, um den Gasen oder Winden in derartigen Kammern die Möglichkeit
eines ungehinderten Hindurchstreichens zwischen den Steinen zu gewährleisten.
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Die Anforderungen derartiger Kammergittersteine sind nicht nur hinsichtlich
Maßhaltigkeit bei möglichst ebener Flächengestaltung der Steine sowie Schlackenbeständigkeit,
Druckfestigkeit als schließlich auch Temperaturwechselbeständigkeit und hoher Druckfeuerbeständigkeit
sehr hoch bemessen für das Anwendungsgebiet von Stahlwerken, sondern es werden auch
besondere Anforderungen in bezug auf die Abstandshalterung der Steine in ihrem Gitterverband
zueinander gestellt sowie an ihre Standfestigkeit im Aufbau übereinander, wofür
es wesentlich sein kann, daß den Steinen abhängig von ihrer jeweiligen Gestalt besondere
Auflagen mit möglichst breiter Flächenberührung geboten werden. Bekanntlich ist
man zum Verhindern von Ablagerungen der in diesen Öfen auftretenden Schlackenreste
oder Verunreinigungen anderer Art dazu übergegangen, anstatt üblicher Steinquerschnitte
von rechteckiger oder quadratischer Form solche Querschnittsformen zu verwenden,
die eine Gefahr derartiger Ablagerungen mit resultierender Verstopfung der Kammern
verhindern, z. B. durch Verwendung von Steinen mit runden oder ovalen Querschnittsformen.
Derartige Steinformen besitzen dann üblicherweise entsprechende Auskehlungen, d.
h. also Auskerbungen von Halbkreis- oder halbelliptischer Form bzw. nur Teilen hiervon,
um dann diesen Steinen eine Lagehalterung im Gitterverband zu geben. Bei dieser
bekannten Halterungsform zeigt es sich aber nachteilig, daß die Steine allgemein
unzureichende gegenseitige Auflageflächen besitzen, derart, daß kaum von gegenseitiger
Flächenberührung der Steine gesprochen werden kann, vielmehr nur eine punktförmige
Auflage oder bestenfalls eine gegenseitige Steinberührung entlang einer Linie erfolgt.
Außerdem zeigt es sich, daß die Steinauflagen sehr unregelmäßig zueinander erfolgen,
so daß entsprechend ungleichmäßige Kräfteverteilungen der Steinmassen zueinander
auftreten und unnötige Druckbeanspruchungen des Gittersteinverbandes auslösen, worauf
im allgemeinen die von Hause aus vorgesehenen Festigkeitswerte des einzelnen Steines
nicht abgestellt sind, also Deformationen der Steine und vorzeitiger Ausfall der
Kammer auftreten können.
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An sich läßt die vorbeschriebene Steinform die Möglichkeit zu, an
Stelle von runden Auflageflächen mit linienförmiger Belastung auch ebene Belastungsflächen
zu verwenden, wobei die Nuten in jedem Falle mit schrägen Seitenflächen versehen
sind. Aus Gründen des Flächendruckes ist man nicht gezwungen, diese Nuten verhältnismäßig
tief zu halten, weil die Längskante, durch den Einschnitt bedingt, bei der Schrägung
verhältnismäßig klein bleiben muß und eine große Fläche nur dadurch zu erzielen
ist, daß man verhältnismäßig tief in den Kern des Ovalsteines einschneidet.
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Wird eine solche Maßnahme durchgeführt, so führt dies zu einer unzulässigen
Schwächung des verbleibenden Steinkörpers, so daß nicht allein die Herstellung erheblich
erschwert ist, sondern auch Scherwirkungen auftreten. Darüber hinaus wirken sich
die schrägen Flächen, wenn sie nach oben liegen, als Trichter aus, die sich mit
Schlacke füllen und dadurch korrosionsgefährdet sind.
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Es sind des weiteren Gitterwerkssteine bekannt, die in der Weise aufgebaut
sind, daß auf einen Vierkantknüppel würfelartige und im Querschnitt dreieckförmige
Körper
abwechselnd oben und unten auf den Knüppel aufgesetzt werden, so daß sich Nuten
mit vertikalen, geraden Seitenflächen ergeben.
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Andere bekannte Gittersteine wiederum haben ovalen Querschnitt und
Einkerbungen mit schrägliegenden, divergierenden Seitenflächen. Diese Einkerbungen
liegen aber nicht diametral gegenüber. Jeder Stein ist in der Mitte belastet und
kann sich bei den in Frage kommenden hohen Arbeitstemperaturen, bei denen die Festigkeit
des Steines bis auf 1 oder 2 kg herabgesunken ist, durchbiegen.
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Bei einem anderen Stein wiederum sind zwar die Kerben mit divergierenden
Seitenflächen diametral gegenüberliegend angeordnet. Diese Steine haben aber im
Querschnitt die Form eines flachgedrückten Sechskants.
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Durch diese Form wird aber nicht die gleiche Strömung erreicht wie
bei der Verwendung von ovalen bzw. kreisförmigen Steinen. Es bilden sich Wirbel,
die unerwünscht sind.
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Bei anderen Steinen wiederum sind lediglich in der Mitte auf einer
Seite Aussparungen von rundem Querschnitt vorgesehen, während die Enden kegelstumpfartige
Ansätze aufweisen. Diese kegelstumpfartigen Ansätze legen sich ineinander. Es hat
sich jedoch gezeigt, daß diese Ansätze nur Linienberührung ergeben und den Belastungen
bzw. Beanspruchungen eines Gitters nicht gewachsen sind. Solche Steine haben sich
daher niemals einführen lassen.
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Ferner hat man auch schon Gitterwerke aus Knüppelsteinen aufgebaut,
bei denen senkrechte Steine verwendet werden, die in den Ecken mit vier pockenartigen
Vorsprüngen versehen sind, um die Knüppel aufzunehmen. Die einzelnen Steine haben
dabei keine Aussparungen. Sie können nicht so ohne weiteres ineinandergelegt werden.
Hinzu kommt, daß die Herstellung der Steine schwierig ist.
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Alle diese vorbekannten Steine zeigen `dieselben weiter oben beschriebenen
Schwächen, nämlich Schlackenempfindlichkeit, unzulässige Flächenbelastungen und
Herstellungsschwierigkeiten.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung einen strangförmigen Gitterwerksstein
mit vorzugsweise kreisförmigem oder ovalem Vollquerschnitt und auf einander diametral
gegenüberliegenden Seiten seines Umfangs eingearbeiteten, mit waagerechten ebenen
Bodenflächen versehenen Quernuten, insbesondere für die Regenerativkammern für Siemens-Martin-
oder andere Industrieöfen, bei dem erfindungsgemäß die oberen Quernuten senkrechte,
seitliche Begrenzungsflächen aufweisen und weniger tief eingeschnitten sind als
die ihnen auf dem Umfang des Gitterwerkssteines diametral gegenüberliegenden Quernuten
mit divergierenden seitlichen Begrenzungsflächen.
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Diese Gitterwerkssteine werden kreuzweise ineinandergelegt. In eine
Kerbe mit senkrechten seitlichen Begrenzungsflächen, die weniger tief eingeschnitten
ist, wird ein Stein mit tieferen Quernuten mit divergierenden seitlichen Begrenzungsflächen
gelegt. Da bei gegebenem Stein die wenig tief eingeschnittene Nut eine größere Längskante,
in axialer Richtung des Steines gesehen, aufweist und eine schmalere Seitenkante,
so kommt auf die größere Längskante die verhältnismäßig breite Querkante der tief
eingeschnittenen Nut mit den divergierenden seitlichen Begrenzungsflächen zu liegen
und auf die schmale Querkante die schmalere Längskante der tiefer eingeschnittenen
Quernut. Es ist ohne weiteres und leicht einzurichten, diese Längen gleichzuhalten,
so daß sich die gleiche Auflagefläche ergibt. Damit wird die spezifische Flächenbelastung
auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
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Selbst wenn bei den hohen Betriebstemperaturen die Steine auch nur
noch eine geringe Druckfestigkeit aufweisen, so reicht diese dennoch eben durch
die Ausnutzung der vollen Fläche aus.
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Durch die erfindungsgemäße Steinform liegen zudem die Auflageflächen
insgesamt senkrecht untereinander. Es wird kein Stein in der Mitte belastet, und
jede Durchbiegung des Steines durch eine Belastung in der Mitte wird vermieden.
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Die Anordnung der weniger tief eingeschnittenen Nuten mit geraden
Seitenflächen an der Oberseite des Steines in Verbindung mit dem Ineinandergreifen
mit Nuten mit schrägen Seitenflächen des darüberliegenden Steines hat den Vorteil,
daß die nach oben weisenden Nuten selbst an der Seite dicht geschlossen sind, und
zwar durch die Rundung des darüberliegenden Steines. Dadurch wird der Eintritt von
aus dem Staub der Abgase entstehenden Schlacken verhütet. Die nach oben weisenden
schrägen Flächen legen sich keilartig ein und bilden auch hier einen dichten Abschluß.
Die Verbindung der weniger tief eingeschnittenen Nuten mit den Nuten mit schrägen
Seitenflächen schließlich bringt den Vorteil, daß sich diese Steine dennoch so ausreichend
miteinander verklammern, daß, selbst wenn gewisse Explosionsstöße, die in einer
Regenerativkammer nicht immer zu vermeiden sind, auftreten, dennoch die Steine nach
dem Abheben durch den Explosionsstoß voneinander wieder zielsicher ineinanderfallen.
Die erfindungsgemäß aufgebauten Kammern sind als explosionssicher zu bezeichnen.
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An Hand von Ausführungsbeispielen sei das Wesen der Erfindung in den
Abbildungen beschrieben. Es zeigt Abb. 1 den Teilausschnitt eines Kammergittersteinverbandes
nach der Erfindung unter Verwendung von kreisförmigen und ovalen Steinen im Schnitt,
Abb. 2 in einem weiteren Schnitt nach der Linie II-II in Abb. 1 sowie Abb. 3 eine
Draufsicht auf Abb. 1.
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In den Abbildungen sieht man Steinlagen im Gitterverband übereinandergestapelt,
indem von oben nach unten zwei Lagen mit Steinen kreisförmigen Querschnittes 1 und
II kreuzweise aufeinanderliegen, worauf dann weitere Lagen mit Ovalsteinen 111 und
IV sowie V/VI, VII/VIII und schließlich die Steinlage IX, jeweils kreuzweise zueinander
liegend, folgen. Die Anordnung der Steine ist hierbei derart, daß die Steinquerschnitte
der Lagen III bis IX laufend nach unten zu sich verkleinern, so daß die Kammerschächte
sich nach unten zu verbreitern, dementsprechend also auch der Maschenabstand des
Gitterverbandes sich vergrößert. Diese Maßnahme erweist sich zweckmäßig, um Ablagerungen
der durchfallenden Verunreinigungen, Flugstaube, Schlackenreste usw. auf den einzelnen
Steinen zu verhindern, welchem Zweck ohnehin schon die gerundeten Steinformen dienlich
sind.
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Nach dem Erfindungsgegenstand sind nun in die Oberfläche jedes einzelnen
Steines entsprechend geforderter Auflagerung im Steinverband Kerbnuten eingearbeitet
mit eben abgeflachtem Grund, um eine möglichst große Auflagerfläche der Steine zueinander
zu schaffen und gleichzeitig. diese auch in ihrer Lage
innerhalb
des Verbandes sowohl der Seite nach zum Erzielen des Maschenabstandes als auch in
Längsrichtung jedes einzelnen Steines genau festzulegen. Man sieht in den Abbildungen
z. B. einen Stein 1 mit kreisrundem Querschnitt, der oben und unten jeweils zwei
Kerbnuten, insgesamt also vier Nuten zur Lagehalterung aufweist, die mit jeweils
eben abgeflachtem Grund eine breite Auflagefläche für die einzelnen Steine bilden.
Beim Stein 1 sind oben zwei flache Kerbnuten 2 und 2' mit senkrecht angeordneten
Seitenflächen 3/4 bzw. 5/6 und waagerechten Auflagerflächen 7 und 8 gezeigt. Zur
unteren Auflagerseite hin zeigt der Steint dagegen Kerbnuten aus eben-flachem Grund
9 und zur Steinoberfläche hin schräg nach außen zulaufende Seitenflächen
10 und 11, wie es der Übersichtlichkeit halber nur für eine Auflagernut
unterhalb der oberen Nut 3 gezeigt ist. Der in diese zuletzt beschriebene Lagernut
- aus den Flächen 9, 10 und 11 bestehend - eingreifende Stein
12 besitzt dann wieder an seiner Oberseite eine Kerbnut mit eben-flachem
Grund 13 und seitlichen, senkrechten Begrenzungsflächen 14 und 15, die dann ihrerseits
den Stein 1 nach oben hin seitlich umgreifen und wobei dann die Grundflächen 9 bzw.
13 gegenseitig aufliegen. Die Schrägflächen 10/11 des Steines 1 umgreifen
nach unten zu gleicherweise den Stein 12. Die im Gitterverband zueinander aufgestapelten
Kammersteine umklammern sich also gegenseitig mit ihren seitlichen Kerbnutenflächen,
während hierbei ihre jeweiligen Grundflächen in breiter Auflage dem Stand eine weitgehende
Festigkeit verleihen. Durch derart erfindungsgemäße Maßnahmen sind also sowohl der
angestrebte Maschenabstand und gleichzeitig größere Standfestigkeit jedes einzelnen
Steines erzielt, als schließlich auch ein leichter und schneller Aufbau des gesamten
Gitterverbandes erreicht, da jeder Stein auch in seiner Längsrichtung durch die
ineinandergreifende Nutenlagerung besonders gehaltert ist. Dieser Ineinandergriff
der einzelnen Kerbnuten zur Fixierung der Steine im Gitterverband, ist im Ausführungsbeispiel
lediglich an den beiden kreisrunden (Querschnitt-) Steinen 1 und
12 beschrieben, so daß ersichtlich ist, wie die übrigen Steine entsprechend
mit ihren Kerbnuten ineinandergeschachtelt aufgebaut sind - gleicherweise für Steine
mit Kreis- oder Ovalquerschnitten -, wobei auch daran gedacht sein kann, derartige
Steinlagen abwechselnd zu verwenden, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß der
jeweils darunterliegende Steinquerschnitt vom darüberhegenden überdeckt wird, so
daß durchfallende Verunreinigungen sich nicht ablagern können.