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Hängedecke für Herdöfen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hängedecke
für Herdöfen, insbesondere Siemens-Martin-öfen, mit einem der Gewölbeform angepaßten
Traggerüst.
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Unter Hängedecke werden Deckenkonstruktionen verstanden, bei denen
die einzelnen Steine mittelbar oder unmittelbar aufgehängt sind. Magnesitische Steine
werden beispielsweise paarweise, mit Hilfe von längeren Hängeeisen an einer matallischen
Tragkonstruktion aufgehängt.
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Bei bekannten Ausführungsformen besteht die Tragkonstruktion aus Trägern
bzw. Profilen, die je
nach der Gewölbeforin gebogen oder geknickt sind und
von der Vorderwand bis zu der Rückwand des Gewölbes, d. h. über den gesamten
Ofen, ohne Teilung durchgehen. Die Tragprofile sind an der Ofenarmierung befestigt.
Quer zu den Tragprofilen verlaufen auf diese aufgelegt die Tragstäbe, an denen die
Steine mittels Hängeeisen aufgehängt sind (s. zum Beispiel Radex-Rundschau,
1958, S. 146 bis 153, insbesondere F i g. 9 b).
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Um einzelne Steine bei Reparaturen der Decke erneuern zu können, müssen
die lichten Abstände zweier aufeinanderfolgender Tragstäbe größer sein als die Steinstärke
in dieser Richtung. Die Anzahl der Tragstäbe muß deshalb kleiner sein als die Anzahl
der Steinscharen. Es werden daher an jedem Tragstab mindestens zwei aufeinanderfolgende
Steinscharen aufgehängt, wie dies auch in F i g. 1 gezeigt wird.
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Ein entschiedener Nachteil der bekannten Konstruktion wird durch die
Ausdehnung der Steine bedingt. Eine Ausdehnung der Steine kann nicht nur durch Erwärmung,
sondern auch durch Volumsvergrößerung zufolge chemischen Reaktionen zwischen Steinmaterial
und Ofenatmosphäre hervorgerufen werden. Bei einer derartigen Ausdehnung können
die einzelnen Steine bei den bekannten Konstruktionen zwar ausweichen; die Steine
sind jedoch bestrebt, ihre relative Lage zu verändern, da die Aufhängepunkte ihre
Lage während der Ausdehnung nicht verändern können. Die Tendenz der Steine, die
Lage zueinander zu verändern, führt zu Spannungen innerhalb der Decke, wobei diese
Spannungen um so größer werden, je weiter die Steine von dem festen Widerlager,
d. h. z. B. von der Vorderwand des Ofens, entfernt sind, d. h.
je größer der Weg ist, den die Steine bei einer Ausdehnung zurücklegen müssen.
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Die Verschiebung der Steine führt auch zu einer starken Beanspruchung
der Tragstäbe, weil die Steine die Tendenz haben, bei ihrer Verschiebung die Tragstäbe
mitzunehmen. Die Tragstäbe müssen, wenn sie ihre Form beibehalten sollen, besonders
stark ausgeführt werden, speziell gegen seitliche Druckkräfte, und sie sind dann
teurer als Tragstäbe, die nur das Gewicht der Steine aufzunehmen haben.
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Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Hängedecken besteht darin,
daß bei der Montage des Gewölbes die Tragstäbe einzeln aufgelegt und entsprechend
dem bisher montierten Deckenteil ausgerichtet und an den Profilstäben wenigstens
stellenweise befestigt werden müssen. Es kann daher erforderlich werden, daß zur
Montage eine eigene Arbeitsbühne aufgerichtet werden muß.
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Es ist zwar schon eine Herddeckenkonstruktion bekanntgeworden, bei
welcher ein der Gewölbeforin angepaßtes Traggerüst für die mittels Hängeeisen an
diesem aufgehängten Steine in einzelne Tragelemente unterteilt ist. Da aber die
Aufhängung der Tragelemente an der Ofenarmierung paarweise erfolgt, indem
je zwei benachbarte Tragelemente über einen gemeinsamen Hängebolzen mit der
Ofenarmierung verbunden sind, und da außerdem an einigen der Hängebolzen an der
Ofenarmierung abgestützte Spannbolzen angreifen, ist eine voneinander unabhängige
Bewegung der Tragelemente unter dem Einfluß der Verschiebung der Steine im Betrieb
nicht möglich. Die Spannbolzen gestatten lediglich eine Einstellung der Lage von
Gruppen von Tragelementen bei der Montage,
da diese Spannbolzen
gelenkig an den Hängebolzen angreifen.
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Es ist nun ein Zweck der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu
vermeiden.
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Die Hängedecke gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Tragelemente einzeln gelenkig an der Ofenarmierung befestigt sind,
an denen die Steine mittels Hängeeisen aufgehängt sind, wobei die einzelnen Tragelemente
gelenkig und unabhängig voneinander an der Ofenarmierung befestigt sind.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß nicht mehr wie bisher die
Aufhängepunkte für die Steine fix sind, sondern den größten Teil der Ausdehnungsbewegung
der Steine mitmachen können, so daß Spannungen zwischen den Steinen weitgehend ausgeschaltet
werden.
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Die Erfindung soll anschließend an Hand der beiliegenden Zeichnungen
beispielsweise näher erläutert werden, wobei darstellen F i g. 1 eine Hängedecke
im Querschnitt, F i g. 2 die Hängedecke der F i g. 1 in Draufsicht,
F i g. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Befestigung der Hängebolzen
an der Ofenarmierung, F i g. 4 und 5 je eine Ausführungsform der Aufhängung
der Hängesteine an den Tragelementen, und F i g. 6 eine weitere Variante
der Befestigung der Tragelemente an der Ofenarmierung.
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In F i g. 1 ist die Ofenarmierung mit 1 bezeichnet;
sie umfaßt beispielsweise einzelne Profilträger, die sich von der in der Darstellung
rechts liegenden Vorderwand des Ofens bis zu der in der Darstellung links liegenden
Rückwand erstrecken. An den Trägern der Ofenarmierung sind Hängebolzen 2 beweglich
befestigt, wie dies an Hand von F i g. 3 erläutert werden wird. An beispielsweise
je 4 Hängebolzen ist je eine Tragelement 3 derart beweglich
befestiA daß diese Tragelemente 3 frei schwingen können, d. h. in
der Darstellung der F i g. 1 nach rechts und nach links sowie von vom nach
hinten im Fall der Ausdehnung der Steine ausweichen können. Die Tragelemente
3
bestehen mehr im einzelnen aus Profilstäben 4, die in F i g. 1 parallel
zu der Zeichenebene verlaufen und die mit den Hängebolzen 2 verbunden sind, und
aus den Tragstäben 5. Die Tragstäbe können mit den Profilstäben starr verbunden
sein, d. h. gemeinsam mit diesen einen starren Rost bilden, oder aber wenigstens
teilweise auf die Profilstäbe aufgelegt sein. An den Tragstäben sind nun die einzelnen
Steine 7 wie dargestellt paarweise mittels Hängeeisen 6 aufgehängt.
Der in der Darstellung am weitesten rechts liegende Stein 8 liegt an einem
Widerlager 9 an der Vorderseite an. Der in der Darstellung am weitesten links
liegende Stein 10 hat demgegenüber eine freie Ausweichmöglichkeit nach links.
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Tritt nun während des Betriebes durch Wärme oder durch chemische Reaktion
mit der Ofenatmosphäre eine Ausdehnung der Steine auf, verschieben sich die einzelnen
Steine nach links, wobei der am weitesten rechts liegende Stein 8 mit seiner
rechten Begrenzungsfläche am Widerlager anliegen bleibt, während seine linke Begrenzungswand
sich nur um soweit nach links verschiebt, wie dies der Ausdehnung dieses Steines
entspricht. Demgegenüber verschiebt sich der am weitesten links liegende Stein
10 beispielsweise bei Erwärmung soweit nach links, wie dies der Ausdehnung
sämtlicher Steine entspricht. Diese Ausdehnungsbewegung können nun die einzelnen
Tragelemente 3 auf Grund ihrer pendelnden Aufhängung an der Ofenarmierung
mitmachen, so daß nur in einem sehr geringen Ausmaß eine seitliche relative Lageveränderung
zwischen den einzelnen Steinen und den über ihnen liegenden Befestigungspunkten
der Tragelemente 3 auftreten kann. Hieraus ergibt sich, daß zwischen den
Steinen, die an einem einzelnen Tragelement befestigt sind, praktisch keine Höhenverschiebung
auftreten kann. Hingegen kann dies zwischen benachbarten Steinen der Fall sein,
die an angrenzenden Tragelementen aufgehängt sind. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß beispielsweise das in der Darstellung am weitesten links liegende Tragelement
bei Ausdehnung weiter nach links verschoben wird als das Tragelement, welches sich
rechts an dieses anschließt. -
Mit der Verschiebung der Tragelemente in seitlicher
Richtung ist jedoch auch ein Anheben dieser Tragelemente verbunden, da die Aufhängepunkte
der Hängebolzen 2 an der Ofenarmierung 1 ihre Lage nicht verändern und auch
die Länge der Hängebolzen 2 bei einer Ausdehnung der Steine praktisch konstant bleibt.
Es ist daher auch ohne weiteres einzusehen, daß bei Ausdehnung der Steine das in
der Darstellung am weitesten links liegende Tragelement weiter angehoben wird als
das rechts angrenzende Tragelement. Um irgendwelche Spannungen zu vermeiden, die
sich durch das unterschiedliche Anheben der Tragelemente ergeben können, sind zwischen
den benachbarten Steinen, die an unterschiedlichen Tragelementen 3 befestigt
sind, Einlagen 11 vorgesehen, die eine Verschiebung der Steine zueinander
zulassen. Wenn bei einer Ofenkonstruktion die Hängedecke beispielsweise aus Chrom-Magnesit-Steinen
besteht, kann als Zwischenlagematerial Asbest verwendet werden.
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F i g. 2 zeigt das Traggerüst einer Hängedecke in Draufsicht.
Es ist zu ersehen, daß das Traggerüst aus einzelnen unabhängig voneinander aufgehängten
Tragelementen 3 besteht, die aus Profilstäben 4 und aus Tragstäben
5 bestehen. Jedes Tragelement 3 ist beispielsweise an seinen Ecken
gelenkig mit je einem Hängebolzen 2 verbunden, der seinerseits gelenkig an
der Ofenarmierung 1 befestigt ist. Die gleichen Vorgänge bei Ausdehnung,
wie sie an Hand von F i g. 1
bezüglich der Querrichtung des Ofens erläutert
worden sind, treten auch in der Längsrichtung auf. Auch in der Längsrichtung können
somit bei der gezeigten Konstruktion der Hängedecke keine unzulässigen Spannungen
zwischen benachbarten Steinen auftreten.
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F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer gelenkigen Befestigung
von zwei Hängebolzen 2 an der Ofenarmierung 1. Auf den in Querrichtung des
Ofens verlaufenden Trägern 1 a der Ofenarmierung 1 sind Platten
1 b befestigt. In diesen Platten 1 b sind Bohrungen 12 vorgesehen,
die oben in eine Kugelfläche auslaufen. Durch die Bohrungen 12 erstrecken sich die
Hängebolzen 2, in deren obere Enden Gewinde 16
eingeschnitten sind. Die HängeboIzen
erstrecken sich durch vorzugsweise halbkugelförmige Widerlager 14, die in den Kugelflächen
13 liegen. Die Bolzen 2 stützen sich dabei durch Schraubenmuttem
15 an den Widerlagem 14 ab. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Bolzen
an der Ofenannierung 1 frei und gelenkig aufgehängt sind, wobei die Bolzen
2 nicht nur bei F i g. 3 innerhalb der Zeichenebene ausweichen können, sondern
auch senkrecht zu der Zeichenebene.
Schließlich ist zu sehen, daß
die Höhe der Bolzen 2 mittels der Schrauben 15 ein- und nachgestellt werden
kann, was insbesondere die Montage der Decke wesentlich erleichtert.
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F i g. 4 und 5 zeigen zwei Beispiele für die Ausbildung der
Tragstäbe und die Befestigung der Steine an diesen Stäben. Bei F i g. 4 ist
der hier mit 20 bezeichnete Tragstab im Querschnitt rechteckig, während der Tragstab
22 bei F i g. 5 im Querschnitt rund ist. In beiden Fällen sind die Hängeeisen
zur Aufhängung der Steine als Bügel 21 bzw. 23 ausgebildet, die über die
Tragstäbe geführt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 ist für
jeden Stein ein einzelner Bügel bzw. ein einzelnes Hängeeisen vorgesehen,
während bei demjenigen der F i g. 5 je zwei Hängesteine mittels eines einzigen
Bügels an den Tragstäben befestigt sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist jedes Tragelement
3 mit je vier Hängebolzen an der Ofenarmierung befestigt. Daneben
besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Ecken von zwei oder vier aneinander angrenzender
Tragelemente gemeinsam, d. h. mittels eines einzigen Hängebolzens an der
Ofenarmierung zu befestigen, was die Montage und insbesondere die Höhenverstellung
bzw. Höheneinstellung der gesamten Decke erleichtert, da jeweils nur eine einzige
Schraubenmutter 15 statt sonst vier Muttern (F i g. 3)
verstellt werden
muß.
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Bei der schematischen Darstellung der F i g. 6 ist ein Hängebolzen
30 bei 32 beispielsweise in der Art an der hier mit 33 bezeichneten
Platte befestigt, wie dies an Hand von F i g. 3 gezeigt worden ist. Der Bolzen
30 ist unten mit einem Gelenk 34 verbunden, an das sich beispielsweise zwei
Stäbe 35 und 36 anschließen. Die Stäbe 35 müssen pendelnd an
dem Gelenk 34 befestigt sein, so daß die Stäbe nicht nur zueinander sondern auch
zu dem Bolzen 30 wenigstens innerhalb eines vorgegebenen Bereiches jede Winkellage
einnehmen können, wie dies durch die gestrichelte Lage der gezeigten Elemente angedeutet
ist. Die unteren Enden der Stäbe 35, 36 sind wiederum gelenkig mit den Tragelementen
verbunden.
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Die beschriebene Hängedecke ist somit nicht nur in der Lage, bei Ausdehnung
der Steine mechanische Spannungen innerhalb der Decke zu vermeiden, sondern ist
auch vergleichsweise leicht zu montieren. Eine Erleichterung der Montage ist schließlich
auch dadurch gegeben, daß die Tragelemente vorfabriziert werden können,
d. h. nicht erst bei der Herstellung der Decke den Umständen entsprechend
zusammengesetzt werden müssen.