DE7224179U - Hochtemperatur-isolationsblock fuer die innenwandauskleidung von oefen - Google Patents

Description

220 Weaver Street, Emporia, Kansas, V.St.A.

Hochtemperatur-Isolationsblock für die Innenwandauskleidung von öfen ^

Priorität: 28. Juni 1971, V.St.A., Nr. 157 433

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochtemperatur-Isolationsblock gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieser ist insbesondere für öfen bestimmt, in denen eine Temperatur von über 870 C entwickelt wird.

Die Auskleidung von öfen mit Keramikfasermatten ist bekannt ("Technik und Forschung", 1970, Nr. 6, Seite 14).

7?'^;'Π 7!:! 2 3.09.76

Die Problem«, die mit dom Isolieren des Inneren eines Ofens nit hoher Temperatur oder, anders ausaedrückt., den Winden und der Decke einos solchen O^fens zusammenhängen, sind wohlbekannt. Früher wurde das Innerere von ofen mit holier Temneratur mit verschiedenen Steinarten ausaekleidet, die solch hohe Temneratuien aushalten können. Wenn die Steinauskleidunτ verschleimt, ist es jedoch eine mühsame und zeitraubende Aufaabe, die alten Steine durch eine neue Steinauskleidunn oder Steinschicht zu ersetzen. Auf der anderen Seite hat man Versuche zur Isolation des nfnninneren unternommen, wo das Innere oder die heiße Seite der Isolation keramisches Fasermaterial aufweist oder aus keramischem Fasermaterial besteht. Keramisches Fasermaterial wie das, auf das sich die Erfindunn bezieht, ist im allgemeinen in Form einer keramischen Faserdecke lieferbar, die newöhnlich auf eine dem herkömmlichen Papierherstellunnsverfahren ähnliche Weise hergestellt wird. Als solche sind die Fasern, die die Decke bilden, (wie es auch in Verbindung mit Panier der Fall ist) in Ebenen ausgerichtet, die im allgemeinen parallel zur Lännsr.ichtung der Herstellung der Decke oder des Sch.i chtstückes sind. Nenn, wie bisher vorgeschlagen, Längsstücke der keramischen Faserdecke gegen eine Ofenwand aeleat v/erden, oder ein isolierendes Zwischenteil, das seinerseits an der Ofenwand befestigt ist, überlagern, dann lienen die Fasern in Ebenen, die im allgemeinen parallel zur Ofenwand sind. Es wird auch angenommen, daß die Mehrzahl dieser Fasern in einer Richtung liegt, die tendenziell mit der Herstellunnsrichtunn der Decke selbst übereinstimmt, obgleich eine beträchtliche Anzahl von Fasern immer noch mehr

7W17S 2 3.0G.76

oder ninrlor zu^f'il] ία 'η diesen Ebenen angeordnet ist. Das Faser-· dorkcniM tor i η 1 hat iodoch rl ort: , ve die Fasern in Fhpnon nnrnllf] zi'r Ofenwand arneordiu-t sind, die Tendenz , Risse zu bilden, die vorn Schrunn^fp.n bei Hitze herrühren.

Bei newissen Tnnlntionnnrtnn ist hekannt, daß Hochtemneratur-Probleme nanchnal Schnolzen, Oxydation und andere Abnutzunnnarten des Tsolierriater i al beinhalten. Tm Zusarmienhano mit keramischer Faser- Isolation sind d^;c Probleme, die bei hoher Temperatur austreten, in¹ allneneinen Reißen, Delaminafion [T-.'^Y. 1 'ittern der Oberflächenschichten) und Entqlasen, die vermutlich alle untereinander zusai'inenhännen. Bei der. niedrigeren Tcnnoratnren des in der Krfindunq ennfohl enen Bereich;;, nnmlich 87 3 C bis ] 538 C ( 1 600° F bis 2 8onⁿ F ), findet die Fntalasunn relativ langsam statt, an (h>.r oberen Hreni-.o dos Bernichs h.inneoen recht schnell, bald darauf nefolat von Reißen \md/oder Dtlar'i nat i ;in.

Im nachhinein zeint der Stand der Technik das Mcrknal der Isolation mittels Umorientieren von Fasern, aber nur in ^'erbi]^dl."ιΓl·■t mit Nienrintemneratur-Isolation· Bekannt ist: US -PS Nr. 204^^ und Nr. 3Ο12923) das Abschneiden von Stro:i^ro;i von Fasornatorinl von p. inen Schichtstück oder einer ^Mr'ti'. e r¹'.·-· d.· .:η·\ c 1 Ikmi , das Nebeneinander-.Vnordncn der Strei.^en , un (ino St i rn- Λιιοιί 1 · ι vi ti ■■ zu schaffen, das Zusapnendrncken der Strci '^:en , \ind noch ir¹ :^τ,η-sammennenrück ten Zustarid, das An!"hrinnon einer anha.f i.enden <''■-"'.<-r klebenden Trnnerschi cht bzv;. eines Hi η tor 1 C'crblattcs --'on T'nni.-r oder Stoff an nur eine Seite des entstellenden zusarTienne-.lr'if)·. ι en

^ 23.09.76

Blocks. Wenn anschließend die Kompressionskrfifte aufgehoben werden, hat der entstehende Block das Bestreben, sich um das anhaftende Blatt bzw. die anhaftende Schicht zu krümmen und dadurch einen geeigzieten Isolierkörper für ein Rohr oder dgl. zu bilden. Die entstehende Isolation ist jedoch zwanasläufία eine Niedrigtemperatur-Isolation, weil das Rohr in direkten Kontakt mit dem wärmenden oder kühlenden Mittel steht, das es leitet. Die Isolation wird auf der äußeren Oberfläche des zu isolierenden Körpers oder Rohres verwendet. Der einzige Zweck beim Anordnen der Streifen in einer Stirn- oder Hochkant-Anordnung der Fasern besteht darin, das Zusammendrücken der Streifen zu ermöglichen, so daß man, nachdem eine Seitenfläche bzw. Kante mittels des Hinterlegstreifens an ihrem Platz befestigt worden ist, die relativ größere Ausdehnbarkeit entlang der nichtbefestigten Kante vorteilhaft ausnutzen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Isolationsblock der eingangs genannten Art zv schaffen, der auch relativ hohen Temperaturen dauerhaft widersteht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

7224178 23.09.76

Nach der Erfindung ist also eine an sich bekannte Isolierdecke mit von ihrer Anbringungsebene abstehenden Fasern aus thermisch isolierendem Material an der Innenwand des Ofens befestigt.

Die Erfindung schafft also eine keramische Fasermatte, die an der Innenwand oder inneren Oberfläche einer Kammer mit hoher Temperatur oder eines Ofens angebracht ist. Die Matte kann ein Zwischenisolierglied, das sich zwischen Matte und Öfenwand befindet, überlagern. Die Fasern in der Matte liegen in Ebenen, die im allgemeinen senkrecht zur Wand sind. Die Matte bildet eine ■ verbesserte Wandisolation, wo das Innere der Kammer oder des Ofens sich auf Betriebstemperaturen oberhalb von 871°C (1600°F) befindet. Der erfindungsgemäße Isolationsblock läßt sich einfach herstellen und montieren.

722417S 23.09.76

Ι")ίο vorlieqonde FIrfi.nduno beinhaltet den Gobrauoh einer keramischen Fasermatte, die unmittelbar an dar; Innere eines Hochtomnoratur-Of ens oder an ein isolierendes ZwischenteiJ ., dcis seinerseits an einer der Ofenwände befestigt ist, angebracht v/erden kann. Die Bezeichnung " Wand " soll so verstanden werden, daß sie jede; Seitenwand oder Decke, bewealich oder fest und den Bereich, der jede Zugangsöffnunn und jede andere Oberfläche im Inneren der Kammer mit hoher Temperatur, wo Isolation erforderlich oder erwünscht ist, umfasst. Die Bezeichnung " Ofen " soll so verstanden werden, daß sie jede Kammer mit hoher Temperatur, jeden Heizraum oder Heizer, jeden Brennofen oder jede Leitunrr un^asst, vorausgesetzt, daß die Isolation immer innen und stets für hohe Temperatur beschaffen bzw. auf der Hochtemoeratur-Seite ist, nämlich geeignet für Betriebstemperaturen von über 871° C (1 600° P) .

Die keramische Fasermatte wird vorzugsweise aus Streifen hergestellt, die quer von einem langen Stück keramischer Faserdecke, die im Handel erhältlich ist, abgeschnitten werden. Die Streifen werden von der Faserdecke in Breiten abaeschnitten, die die gerade Entfernung von der kalten zur heißen Seite der isolierenden Fasermatte darstellen. Die Streifen, die von der Decke geschnitten worden sind, werden hochkant aufgerichtet und der Läncre nach nebeneinandergeleat. Dabei wird eine genüc -2nd große Anzahl von Streifen verwendet, um eine Matte von der erwünschten Breite zu schaffen. Natürlich bestimmt die Dicke der Faserdecke, von der die Streifen abgeschnitten werden, die Anzahl der Streifen, die zur Herstellung der Matte erforderlich sind. Die Streifen können mit Drähten, keramischem Zement oder Mörtel, der vorzuasweise im

7224173 23.09.76

Bereich der kalten Seite der Matte verwendet wird, aneinander befestigt werden. Die Matte kann an der Ofenwand odor an oinon Zwischenteil durch ein Bolzenschweiß-Verfahren oder mittels keramischem Zement, Mörtel oder dgl. angebracht werden.

Wie hier aufgeführt, hat die Erfinduna besondere Verwonduna f<'ir die innere Isolation von Ofenwänden von Hochtemneratur-Ofen. Für die Zwecke der Erfindung bedeutet " Hochtemperatur " Temperaturen über 871° C (1 600° F) und vorzugsweise Temneraturen im Bereich von 871° C bis 1 538° C (1 600° F bis 2 800° F). Die keramischen Faserstreifen, auf die hier Bezug genommen wird, werden von einer keramischen Faserdecke abneschnitten, die von mehreren verschiedenen Herstellern im Handel erhältlich ist und beispielsweise aus Aluminium- und Siliciumoxiden hergestellt sein kann. Derartige Decken werden beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen "Fibre-Frax" (CarborundumCo.) , "Lo-Con" (Carborundum Cb) , und "Cero-Felt" (Johns Manville Corp.) hergestellt. Die meisten dieser keramischen Faserdecken haben eine angegebene maximale Betriebstemperatur von etwa 1 260° C (2 300° F). Die durch die Erfindung vorgesehene Stirn- oder Kanten-Faser-Anordnung schafft nicht nur eine verbesserte Isolation bis zu den angegebenen, von den Herstellern vorgeschlagenen maximalen Betriebstemperaturen, sondern gestattet auch eine Betriebstätigkeit bis herauf zu 1 538° C (2 800° F), da Entglasung und ihre schädlichen Folaen weitgehend ausgeschlossen wurden.

Durch Anordnung der Fasern in eine Stirn- oder kantenv/eise Lane

— r» ο t a C-.

d.h., wo die Fasern in Ebenen ausaerichtet sind, die in allgemeinen senkrecht zur Ofenwand verlaufen, wird Fnt"lasiinn nicht unbedingt verhindert, aber ihre unerwünschten Nebeneffekte v/erden auf ein Mindestmaß reduziert oder eliminiert, da Kntolasunn eher an den Enden der Fasern stattfindet als entlann ihrer Län'TS-flache. Auf diese Weise wird Reißen und Delamination mit Hilfe der Erfindung sogar bis zu einer Temneratur von 1 53B° C (2 800° F) in wesentlichen vermieden. Das ist sogar noch oberhalb der em.r>^f ohlenen "nxipnltcnnerntur-Annnben, die zu den Faserdecken von den Herstellern gemacht ' urden.

Die Erfinduna schafft auch eine Isolation, die die Außenseite (kalte Seite) des Ofens innerhalb eines annehnhnren Tenneratur-

minimalo bereiohes hält. Es ist bekannt, daß die Außentemperatur von einer Anzahl verschiedener Faktoren abhängt, zn denen Art, Dicke und Stärke der '^;uReren Ofenv/and nehnren und die Uingebunrrn-TenoRratur-verhHltnisso außerhalb der Ofenv;and, aber nicht aus schließlich von diesen allen. Der Gebrauch der Erfinduna schafft jedoch eine Außentemperatur, die zwischen 93° C und 177 C (2OO F und 350 F) liegen kann. Das wirr! als annehmbarer Bereich annesehen, da die Temneratur in ruhender T.uft von 28,3 C (83 F) nomr-ssen wurde .

Ein weiterer VorLe.il, der sich aus dem f'ebrauch der Faserdecke ( odor von Streife?η davon) in der Stirn- oder Hochkant-Ar.ordnunn der Fasern ergibt, besteht darin, daß die entstehende Matte eine gewisse: Elastizität oder federnde Nachgiebigkeit in einer RichturiM parallel zu der isolierten Fläche aufweist. Auf diese Weise

A 17° Π.09.76

hat da, wo metallische P>ef estiaunrrsolemente verv/enriot werden, um die Matte oder das zusammenaesetzte Stück in Inneren des Ofens oder Heizraumes durch "Einqrahen" oder Einbetten des Bef estigunnselementes in dar, isolierende Teil anzubringen,

diese natürliche federnde Nachgiebigkeit des Materials das ReEnden der

streben, die/Bef esticrungselemente jederzeit vollständia bedeckt zu halten. Das ist selbst dann der Fall, wenn ein Werkzeua in oder durch das Fasermaterial aeführt wird, um es mit dem metallischen Befestigungselement zum Drehen oder Schweißen in Eingriff zu bringen. Nachdem das Werkzeuq entfernt wurde, bewirkt die natürliche federnde Nachgiebiakeit des Fasermaterials, wie es gegenwärtig orientiert ist, daß das Material zurücksnrinnt und das äußere Ende des metallischen Befesticmnaselementes vollständig bedeckt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnunnen an mehreren Ausführunasbeispielen näher erläutert. Fs zeinen:

Figur 1 eine Teil- Draufsicht auf eine Isoliermatte, die aus Streifen einer keramischen Faserdecke hergestellt wurde;

Figur 2 eine Teil- Seitenansicht der keramischen Fasermatte gemäß Fig. 1;

Figur 3 eine Stirnansicht der keramischen Fasermatte nach Fig. 1;

Figur 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführunasform einer keramischen Fasermatte aemäß der Erfinduna;

Finur 5 eine Seitenansicht der keramischen Fasermatte gemäß Fig. 4, mit gewissen inneren Verbinduna;; elementen , die in ge-

7224179 23.09.76

- IO -

strichelten Linien gezoint sind, ferner die Verbindung des entstehenden Isolierstücksmit einer Ofenwand ;

Fiqur 6 eine Stirnansicht der keramischen Fasermatto nach Fig. 5;

Figur 7 in einer Ansicht ähnlich Fig. f> ein Verfahren zum Bolzenschv/eißen des entstehenden Isoliei Stücks an eine Ofenwand ;

Figur 8 eine vergrößerte f ranmentarische Detail ans.i oht - bestimmte Teile davon im Ouerschnitt -, des Rolzens, der Mutter und der damit verbundenen Struktur;

Figur 9 in einer Ansicht ähnlich dem unteren Teil von Fin. 8, die wechselseitige Lnae der verschiedenen Teile nach dem Schweißvorgang;

Figur 10 einen Ilalterinn rrenäß Fin. 8 in einem etwas größeren Maßstab;

Figur 11 eine parkettartiue Anordnung von Tsolierstucken oder -matten auf eine Ofenwand;

Figur 12 in vergrößertem Maßstab Isolierstücke auf einer Ofenwand, wobei die Zwischenräume zwischen benachbarten Teilen mit qesonderten Ifiolierelenentcn fmsqefüllt sind;

Figur 13 eine Ausführunnsform eines oenonderten

Isolierelementer», das zwischen benachbarten Tsolierstücken eingefi'int v/ird; und

Fiaur M eine weitere Ausführuncfsform eines σρ•■sonderten Tsolierelemente.s, das zwischen benachbarten Isolierstücken einaefügt wird.

7224179 23.U9.76

Fi nur ] zoi at oi non Abschni 1,t dor nußnron Obor <" lache (heißen Soi.tr·) oi nor T sol i orrvit to , dor allaomoin mit Λο™ ΐν··/η> :s7.ei ohon Γ"> versehen und aui oinor ^violzahl von Streifen 22 zu.r.anrOnoosotz t/ ist, die quor von oinor keramischen F a scr decke, (nicht er o-/,ei nt) abaeschnitton sind. Win bereits annenchen, werden diese kerani sehen 1·'.'! Vordeck ο η in breiten von ei.niaon 30 cm ,in nicken, die sich in allaemeinvn zwischon 1,59 mm (1/L6 inch) und 76,2 mm (3 inches) boweaen , in fast jeder crewünschten L-inne nolicfort. Dor Horr.to ] ] c-r rollt .Ί i ο Decken norn:s lervoi:;e der Ι,'τηπο noch iiuf, ro dan sie bei der Lioferuno die Form von Rri ;r>n haben, deren Durchmesser von der Τ,.-ίησο des Materials auf dor Rolle abhängen. Wenn die Streifen 22 von der Fnserdecke abooschnitten v;erdon, v/ejrden sie in Richtung dor Dicke, die senkrecht, zur Pro it e und Länne ist, abrrc.schni tton, so daj'S der unterste Streifen 22 rrer.'^;r< Finur 1 ein Ausmaß 'V hat, das dr;r Dicke der Fnsfrc'ir-eke entspricht, von der die Streifen 22 abr'eschni t.te\i vjordon sind.

Die Streifen 22 werden, nachdem .sie von der Fasordeoke abnoso'mit ton worden sind, hochkant unmi ttel .hr.r nebeneinander nestei It, bis die erwünschte Mattenhreito erreicht ist (wje in Fin. 1 darnostol1t)■ Es liegt auf der Hand, dal die Arr/ahl dev benöt.inten Streifen von der nicke T dor Far.crdeeke a>)h.^:inf"!t , "·'■■:: der die St.rei^Vn _r-,b~ gescl-initten wurden. Wenn ei.no Vrif-c'clc-i-u-.- von rir./t" Pic'l'C, die 2 mal so qro^ ist v.'ie 'Γ, σο] ici-'ort \70rri.'■·;■; i-.oriv.to , ''''"iro nur die Hälfte der in Fiq. 1 qcicintcn Streiten erforderlich. Mohr lu'Oh, wenn es mnqlich wäre, eine Faserdocke herzustellen, deren Hii-ke der Breite dos entstehenden Stücks oder der entstehenden Matte entspricht, dann würde für jedes Tsol.ieistück nur ein solcher

7??417? 7 3.09.76

;■ ι t ι · i 'Ί ·η 1 x>nöt ί nt .

Πιο f. tr.ro i fön 22 können nit -jodom qocA aneton Mittel zusammonnehaltc;n worden. Wi.α nan an bristen in Fla. 1 bis 3 sieht, worden die Streifen nit to Is oiner Vielzahl nichtrostender Stahldrähto zusnmmonnohalton, die quer zu den Streifen etwa .im Abstand von 12,7 mm (1/2 inch) von und parallel zur kalten Seite 26 der
Matte verlaufen. Die Enden der Drähte 24 sind rechtwinklig ^aeboaen, wie zu sehen ist, damit sie ihre Laqe beibehalten. Verschiedene Vorfahren und Mittel können in Verbindung mit diesen Drähten 24 benutzt v/erden, um die Matte 20 an einer Platte ι einem Block oder BlatE, das als Hegenlaqe bzw. Unterstützunq wirkt,
(sh. Fiq. 5 liner 6) zu befestiqen. Zum Beianiel kann eine Anzahl von haarnadelartincn Vorrichtunaen bzw. Stiften 30 über die
Dr-Mhte 24 an verschiedenen Stellen entlnna ihrer LSnqe so angebracht werden, daR sie unterhalb der kalten Seite 26 der
Matte 20 herausragen. Tatsächlich v/erden diese Stifte 30 in den als Unterstützung v/irkenden Isolierblock 28 betrieben. Vorzugs-

sich
weise handelt es sich bei den Stiften 30 um solche.die/von selbst festklammern, wenn sie qencn eine harte Oberfläche aeoreßt v/erden, wie hier später deutlich v/erden wird.

Obgleich die Matte in Fia. 1 und 2 (und das entsprechende daraus bestehende Isolierstück) daraesteilt ist, als habe sie
eine Breite von etwa 30,5 cm (1 Fuß) und eine Länge von möalicherweise einiaen 30 cm, ist die bevorzuate Form in Fia. 4 bis 7 zu sehen. Das entstehende Tsolierstnck, das in diesen Abbildunnen zu sehen ist, hat eine nominale Flächengröße von

7224179 23.09.76

30,5 cm x 30,5 cm (12 inch χ 12 inch) und r;.ine TemneraturauR-

legung von 1 260° C (2 300° F) . Die tatsächliche Flächenrrrnße beträgt 31,1 cn χ 31,1 cm, (12 1/4 inch χ 12 1/4 inch) die v.u-Sritzlichen 6,4 mm Garantieren Vollständigkeit in dor installierten Isolation, indem sie eine Abdeckuno von netto 30,5 cm χ 3o,5 cm (12 inch χ 12 inch) schaffen, nie mittleren Streifen 22' und die äußeren Streifen 34 (sie werden später beschrieben) v/erden in ihrer jeweiligen Größe von einer 25,4 mm (1 inch) dicken keramischen Faserdecke aboeschnitton. Rei dem Isolationsblock handelt es sich um einen mineralischen Tsolationsblock. In diesem Fall ist er auf ein Format von 50,8 mm (2 inch) Dicke, 25,4 cm (10 inch) Breite und 30,5 cm (12 inch) Länge zugeschnitten. Da die äußeren Streifen 34 die Länos-Seitenkanten bzw. Seitenflächen des Blocks 28 überlaoern, sind sie - in der vertikalen Richtung gemäß Fig. 7 - 50,8 mm (2 inch) langer als die mittleren Streifen 22'. Zu erwähnen ist ferner, daß ein Loch 36 in die Mitte des Blocks 28 gebohrt wurde, um einen Bolzen aufzunehmen, der später beschrieben wird. Die Teile 34 und 22' werden nun nebeneinandergelegt, um die heiße Seite zu bilden, und mit nichtrostenden Stahldrähten 24 zusammengehalten, die an den Enden um 90 Grad gebogen sind, um sie in der Stellunn zu halten. Wie in Figur 4 und 5 zu sehen ist, sind zwei solcher Drähte 24 für das in diesen Abbildunoen dargestellte Isolier stück vorgesehen, obgleich eine zusätzliche Anzahl von Drähten vorgesehen werden könnte, falls es verlangt wird.

Der nächste Schritt bei der Anbringuno des Tsoliorstnckes besteht in der Anbringung des Bolzens, der nun beschrieben wird.

7224179 23.09.76

Der Bolzen weist einen Schaft 38 auf, an dornen oberr-rn Ende ei. π ο Mutter 40 verschraubt angebracht ist. Eine Unter! oaRohnibo /\2 ist auf den .Schaft 38 unmittelbar unter der Mutter 40 vorgesehen. Nach dor Anbringung liegt die Unterlear.chei.l-ie an der oberen Oberfläche des Blocks 28 an. Das untere linde des Schafts 38 ist mit einem Bolzenende 44 von vergleichsweise kleinerer Ooorschnittsflache versehen. Ebenfalls am unteren Ende des Schafts 38 angebracht sind ein Befestigungsrinq /]ß, der in der Nut 4 8 aufgenommen wird, und ein ringförmiger keramischer Li. chtbogenschutz B der an dem Befestigunqsrina 46 mit Zement oder auf irgendeine andere geeignete Weise befestigt wird. Der Zweck der vorherigen Elemente wird später noch genauer beschrieben.

Auf jeden Fall wird, nachdem der Bolzen (mit den dazugehörigen Elementen darauf angebracht) auf die oben beschriebene Weise in das Loch 36 eigesetzt worden ist, die beschriebene Anordnung aus den Teilen 22', 34 und 24 über den Block 28 gelegt, wobei die unteren Teile der Seitenstreifen 34 die zwei LMnns-Seitenkanten des Blocks 28 überlagern. Vier haarnadelartirre Befestinunaselemente aus nichtrostendem Stahl (2 für jeden Draht 24), werden nun in die Fugen zwischen den Streifen 22' eingesetzt, um mit den Drähten 24 in Eingriff zu kommen. Die Befestiaunaselemente 30 werden hindurchgetrieben und geoen die rückwärtige Oberfläche des Blocks 28 verklammert. Dadurch, daß man unter dem Block 28 eine harte Oberfläche, vorzugsweise aus Stahl, vorsieht, wenn die Befestiqunqselemente 30 einnesetzt werden, werden die unteren Enden dieser Befestigunnso.lep'ente nebeneinander qenreßt, wie in Figur 5 zu sehen ist. Wenn das (nicht aezeinte) Werkzeuq zum

7224179 23.09.76

- 1

VA.r.vv7.on dor Brj'1'o.nt.i nunnr.o 1 omont*·; V) aus don Κικόιι /.u r'Ir)-·- qoznnon wird, kohron rl ί -:·; Stroifon 2? auf eirund i hi-ci nnHirliri ι-fcdorndon Naohniobi irkei t in ihre ur'inrnnn I I Hio Ln nc· /.urne)-., i'Mr.i· einen Zwischenraum odor fvi.no ^ffnana /u h i .nt.or 1 ,!^rifn . Πγ,γ, cnlfitehonrlo Thoü i.or striici: i Bt: ,minmohr knnnl v.t \- , vnrl κ·γγ;:1 to t , !"itvoli, eines Hol ^enschvjo.l ßvor fahrens

an einer Ofenw-'mri 32 nri'u.-lvc'ich;: zu werrton. Vorfahren und Vorrichtung κ um Pol zonnchv/oi "-·η

v;erdon hier nur kurz, hnsrhr.i oben,.

um eine Art der Refostinunn des Tso.lierstückes 20' an einer Ofenvmnd dnrzuntellen. Eine RoI zGnsc:hv/oiRr>i stole 52 v.'.ird in die mittlere Fuqe zwischen den mittleren Streifen 22' eingeführt, bis da?; untere Knde der Pchvjoi fMiinto] e mit der ''lütter des Bolzens in Einariff kommt.

Darm v;ird die Schv;eiRpi stole in Betrieb aeset/St, und Strom fließt. in den Schaft 38 und in das Ende 44. Das Ende 44 schmilzt bzv/. brennt fort infolqe seiner relativ kleinen OuernchnittR^l^che, und löst dadurch einen Lichtbogen au?·.. Der Bolzenschaf t 38 nelbr-rt bev/egt sich zunMcVist nicht, da er von einem rielbRteinrastenden BefestifTunosrino 46, der, v;ie bereits anneaoben, in der Mut 48 befestint ist, «ehalten wird. VJie am besten aus Fiaur IO ersichtlich, ist der Befestinunasrina mit vielen radialen Finaern versehen, die in die Mut 4P· hineinranen, um den Re^fpstifuinnfirinn 4f, j_n .^r;oiric) Lm'o zu lialten. Tm weiteren Verlauf d(,>s Rchwoi ivnrnnnaes schmilzt bzv/. verbrennt die intensive Hitze

i7S 73.09.76

- If, - ■■■'■_

des Lichtbonens die Finder 54 und orm^rrlicht er. dadurch dc?r> Bolzenschaft 38, in das durch den Lichtbonon nebildete no-Bchpolzcne Metall einzutauchen. Zu dienen Zeitpunkt ist die Schweißuno. beendet, und die Schweißpi stole kann zurückni^oaen werden. Es soll jedoch erwähnt werden, daß der Re^est.icnjnnsrinrr 4 und die daran befindlichen Finaer 54 sorgsam so benesr.on sind, daß die Finaer etwa innerhalb von 2/1O Sek. verbrennen, ^chnelzon oder aufweichen, oder innerhalb jeder für annonesscn erachteten Zeitsnanne -.

Nun kann es wünschenswert sein, die Muttor 40 auf den Schaft 38 festzuziehen. Das kann dadurch ftorncht werden, daß man ledialich die Schwei ßnistolo \im die senkrechte /vchse des Schafts dreht. Zu erwähnen ist noch, daß da=; untere· Ende der Schwei ßni stole (oder ihre Verlängerten, wenn nan so will) rnit einer sechseckinen nffnurm au^nestattet int, die der f.röße der ''lutter 40 entsnrJ.cV'· , und die tief genua ist, um das obere. Ende des Schafts 38 aufzunehmen, nnchden die Mutter darauf festnezorven wurde. Auf diese Weise erfüllt die Schweißpistole eine zweite Funktion als Schraubenschlüssel für die Mutter. Wenn die Schweißpistole zurück- ncizoarn worden .i sv , kehren die keraro sehen Far-erstreifen auf Orund ihrer foderndon Nachaiebinkoit in ihre nrsprünrrliche Laqe zurück und verdecken dadurch die RoIzen und schützen sie vor der starken 11 i tze in ofen .

l'.oi Finur ^ und ^rj ist iioch v.u bemerken, daß die Endstreifen 34 nor, Tnn] jcrritücks 20' vorzugsweise nit einer Vielzahl von 25,4 Fn

179 ? 3.09.76

(1 inch) tiefen Einschnitten !56 versehen sind, die untereinander einen Abstand von ο tv; η 25, A mm haben, υπ riöaliohe Schrumnfsnannunnnn nur auf den Streifen 14 freizusetzen.

Wie in Fiqur ]1 qezeint wird, ist es wünschenswert, die Blöcke 20' der Fiauren 4 bis 6 so anzuordnen, daß die Streifen der benachbarten Stücke rechtwinklig zueinander sind und dadurch ein aitterartin gekreuztes Aussehen haben, einem Parkettboden ähnlich. Wie hier bereits erwähnt, sind die Fasern in wesentlichen in Ebenen angeordnet, die rechtwinklig zur Ofenwand sind. Das zielt darauf ab, daß das Auftreten von Ri ssen ,die durch Hitzeschrumnf un<r der keramischen Fasern entstehen, verhindert oder auf ein Mindestmaß reduziert wird. Die in Figur 11 aezeinte Anordnuna zielt darauf ab, daß die Längs-Schrumn^una der Streifen selbst auf

Die ein Mindestmaß reduziert oder auscronlichen wird/ Vorrichtuna

zum Isolieren einer Ofenwand nuß bei Wenden anwendbar sein, die von der Oröße her nicht für die Penutzuna von nominellen 3O,5 cm κ 30,5 cm (12 inch χ 12 inch) Tsolier-

die stücken passend sind. Es ist ebenfalls bekannt, daß/Vorriehtuna

zum Isolieren eines Ofens bei ftfen nit unregelmäßig geformten Brennerblöcken und Fuchsöffnumren anwendbar sein soll . Wie in Firrur 12 zu seilen, ist es mönlich, an der Oberfläche 32' eines Ofens, der nicht ohne weiteres für die erme Ende-an—Ende, .'"eite-ar.-Seitc-Anordnunf? von Fig. 3.1 eingerichtet ist, viele Isolierstücke 20' anzuordnen und zu befestigen. Im Fall von Fig. 12 sind zwischen benachbarten Isolierstücken

b R
Zwischenrh'ume/in Liinns- oder Ouerrichtunn oder in beiden Rich-

tunnen vorgesehen, je nach den dimensionalen Begrenzungen des Ofens

7224179 23.09.76

Die entstehenden Zv.'i nchenrnuno Γ>8 können nun mit besnndcrs ππ-

a 1 rs Aus η le i c!i r, c ] οπό η te u i c no > -. 'ίο η
falteten ,Aeranischen Faserdr-ckon, wie nie in Fin. 13, M, ] ^r) zu sehen sind, qefüllt werden. Die drei Füllungen, die in den drei letztqennnnten Figuren gezeint werden, sind im wesentlichen so wie die Streifen 22 hergeste3.lt worden, d.h. sie sind von

3 einer 25,4 mm (1 inch) dicken und eine Dichte von 64 kn/m (4 pound/foot") keramischen Faserdecke abaoschnitten und zusammenqefaltet worden.

Gemäß Finur 15 könnte es ein einziaes Schieb*-·".ϊ f'ck 6O sein, das einmal so gefaltet ist, daß seine oberen Kanten 62 dieselbe Art von Stirn- oder Kanten-Faseranordnunn schaffen, v/i ο die, auf die hier Bezug genommen ist. Ist der entstehende Zwischenraum mehr als 50,8 mm (2 inch) breit, so ist es möalioh, zu der in Fi«. qezeigten Form überzusehen, die aus zwei Streifen G4 und 66 besteht, die auf oben beschriebene Weise abgeschnitten sind. Der Mittelstreifen 66 ist relativ kurz in vertikaler Richtung, und der äußere Streifen 64 ist so breit, daß er, wie auf der Abbildung zu sehen ist, um den Mittelstreifen 66 aefaltet v/erden kann. Die oberen Oberflächen der Streifen 64 und 66 schaffen beide die Stirn- oder Kanten-Faseranordnung, die oben erwähnt wurde.

Ist der entstehende Zwischenraum zwischen benachbarten Tsolierstücken 20 und einer Leitung usw. qrößer als 76,2 mm (3 inches), so könnte es empfehlenswert sein, die in Finur 14 oozeinte Anordnung zu benutzen, die einen zusätzlichen Mittelstreifen 68 aufweist. Dieser Streifen 68 liegt neben dem Streifen 66, und

7??4179 23.09.76

ein /in r'(-r,-r St- roi ^fcn 7^, dor etwas breiter ist als der Streifen M wird MIiC¹T- dip "■' i 1.1- el nt' mi ^ren GG. fi R npfaltet, um die damestelltc AünrdniMin zu srhafTon.

Dip verschiedenen in Fi our 13, 14 und 3.5 nezeifton Ausführunnsfornen können mittels kcrari r-chc-n Hnrent durch nichtrostenden ;tahldraht oder al lein durch Reibunn zwischen dfn Fasern in ihrer Lnnp. nphalron v/crdrn.

Obwohl das Verfahren zum Znnannennetzcn der Matte, wie in bezua auf Finur 1 bis 3 Vior.chricbcn, an ReiRnielon von DrMhten 24, ReferitinunrT.qolencnt.on iiiw, erläutert vmrde, ist es selbstverständlich, da P> ruc-h andern "or fahren annovjHndt v-crden können, um die Streifen z\i'".nrmcnzuha 1 ten und an den nl"; Unterst'itzunn v.'irkenden Tsol i erbloc-k ^w/.\\ Vic^esti. "nn . Ρο·ϊ snj.· ■ 1 .weine kennen die-¹ keramischen Faser s Lroi^f en nit rieeinnetor· keramischen 7, evr nt nr\rw Mörtel aneinander bofestint «ci'den. Diese Rtofi'c v;er;len vnrzim'i-

kalto dci:

weise in den an die Se-ite/Fasermatl-e annrenzendon Bereich verwendet. Auch können die Matten direkt an nor Ofenwand annobracht werden, obnleich es in der AbM] dünn so darqostellt ist, daß sie vor der /mbrinfuinn an der Ofenwand zunächst ni.t einen als Unterstntzuna wirkenden 1-olie-h] or): vr-,1· :>Vn sind.

Bezüalich der Art der Befer-stinuim zoint die ν<·Ί ;ΐ!ΐπ(·η·ιηπ_ν-·ηί· Be-

der Schreibung, daß die Matte nach Fin. \ oder zuvavM'innnof.etrto Block bzw. das Stück nach Fin. <1 riit Mörtel, l:ei ani nelv;" 7,π"<-·η<. oder mit verschiedenen metallischen IiaFostinuiinsclomonten an eine Ofenwand befestint werden können. Da keramischer Zement oder

7224179 2 3.09.76

Mörtel in nligomoinon an dor kalten Seite des Tnolierstflcks aneinbracht worden, dürfte ob, wan Zement und Mörtel betrifft, keine Probleme nit hoher Temperatur neben. Tm Hinblick auf metallischo Hefestinunasolemente ist jedoch allaemein bekannt, daß Stifte aus Metal.lonierunoen, Holzen, Scheiben und Schrauben, die als Befestigungselemente verwendet werden könnten, eine maximale Temneraturarenze im Bereich von 1 093 C bis 1 149 C (2 000 F bis 2 100° F) haben. Dadurch, daß man die Befestigungselemente an einer Stelle des Isolierstficks, die zu dessen heißer Seite einen Abstand hat, eingräbt oder einbettet, wie es in der Erfindung beschrieben wurde, ist es möglich, Stifte aus Metalllegierungen, Bolzen usw. zu verwenden, ohne diese metallischen

zugleich
Befostiaungselemente/derart hohen Temperaturen auszusetzen, daß

ihre Wirksamkeit dadurch beeinträchtint würde.

Obaleich es anaezeint ist, daß die Matte nach Fin. I mit keramischem Zement oder Mörtel direkt an einer Ofenwand angebracht wird, ist es möalich, die kalte Seite der Matte vorzubereiten, damit das hier dargelegte Befestigungsverfahren durch Bolzenschweißen angewandt werden kann. Wenn man z.B. eine Schicht von Zement oder Mörtel in der Matte entlang ihrer kalten Seite einbettet und hart werden läßt, liegt es auf der Hand, daß die Schweißtechnik und die Befestirrunaselemente, die in Verbinduna mit Fig. 7 bis 10 beschrieben wurden, benutzt v/erden können, obwohl offensichtlich ein kürzerer Schaft 38 erforderlich ist. Die Anbringunn einer solchen Zement- oder Mörtelschicht an der kalten Seite dpr Matte könnte auch verbunden sein mit der Benutzung von Hochtemperatur-Stoff oder nichtrostendem Stahlneflecht,

7224179 23.09.76

das an der kalten Reite der Matte an der MMrte.lRch.icht finaebracht oder in nie einaebettet wird, um Ihr Befostiaunnsvr>rmögen zu verbessern.

In Bezug auf Figur 4 bis 7 ist zu sagen, daß ein aeeinnet.es Isolierstück 20' ,

das für eine Betriebstemperatur von 982° C (1 8O0° F) ausgelegt ist, so aussieht:

Der als Unterstützung dienende Block oder mineralische Block ist etwa 50,8 r.m (2 inches) dick, und die Streifen 22' sind etwa 25,4 mm (1 inch) breit. Das ergibt für den Block bzw. das Stück eine Gesamtdicke von etwa 76,2 mm (3 inches), von dessen kalter bis zur heißen Seite nemessen. Ausgelegt für Betriebstemperaturen von 1 427° C (2 600° F) ist ein Isolierblock bzw. -stück 20', bei dem der mineralische Block 28 ebenfalls 50,8 mm dick ist, bei dem jedoch die Streifen 22' 1.01,6 mm dick sind. Das ergibt eine Gesamtdicke von 152,4 mm, (6 inches), von der kalten bis zur heißen Seite. Wenn man Streifen 22 verwendet, die in der Breite zwischen 25,4 mm (1 inch) und 127 mm (5 inches) und mehr variieren, je nach den Erfordernissen des bestimmten Ofens, ist zu sehen, daß Isolierttückc und/oder Matten benutzt werden können, die den empfohlenen Bereich von 871 ° C ( 1600° F) bis 1 538° C (2 800° F) umfassen.

Obgleich der Block 28 als ein mineralischer Block beschrieben ist, dessen Zusammensetzung! und Eidenschaf Lon in dor Technik mit bekannt sind, ist es auch nönlich, Asbestblöcke odor Calcium Fnlikat-Blöcke zu benutzen, da diese relativ stabil sind, beson-

7224179 Z3.09.7fi

dnrs im Vergleich mit Fasermatten oder -streifen, und soH t relativ stabiles Untorstützunarinatorial ffir die Matte bilden. Die Streifen 22 oder 22' der keramischen Faserplatte 20 bzw. 20' werden vorzugsweise von einer keramischen Fnsordecke mit einer

3 3

Dichte von 64 kg/m' (4 pounds/ft') abgeschnitten. Natürlich stellen die Fabrikanten keramische Faserdecken her, die im

3 3

allqemeinen in Dichten zwischen 48 kn/m und 224 ka/m (3nounds/ff bis 14 pounds/ft ) lieferbar sind. In den einzelnen Beispielen, auf die hier Bezug genommen wird, hat das keramische Faser-

3 3

material eine Dichte von 64 kg/m (4 pounds/ft ). Es sollte jedoch berücksichtiat werden, daß es Teile des Ofens geben kann, an denen die Auskleidung Gasströmen ausgesetzt ist, die zu Erosionsproblemen führen können, und ferner, daß der Ofen verschiedene Zugangsöffnunaen haben kann, die auf den öffnunnen bzw. um sie herum eine 7\uskleiduna höherer mechanischer Festinkeit oder Dichte erfordern. In beiden Fällen kann es wünschenswert sein, Fasermaterial zu verwenden, das innerhalb des obengenannten verfügbaren Bereichs eine höhere Dichte besitzt. Natürlich ist es wünschenswert, eine Ofenwand so zu isolieren, daß an der Außenseite (kalten Seite) des Ofens eine minimale Temperatur herrscht. Es ist jedoch erwiesen, daß diese minimale .Temperatur von einer Anzahl verschiedener Faktoren abhännt, zu denen u.a. Art, Dicke und Stärke der äußeren Ofenwand aehören, sowie außerhalb der Ofenwand herrschende Luftströme. Die Benutzung der Erfinduna schafft eine Temperatur der /außenseite, die zwischen 93° C und 177° C (200° F und 35O° F) Heat. Das wird als akzeptabler Bereich annosehen.

72?4179 2 3.09.76

Die bevor/uqto Ans führ urin··; form dor Vr r i irinnn I ■»:· ?·.<-·>·, > , ■■ ■; | ,|- ₍ \./i,-_: oben dnran.1 oat, T soli or f asern für hf ill ο 'iOrin^ratur , <-'! :ί ο die Matte bilrlon, als "keramische" Fasern, riccinch i r.t dir? 1 :r Γ Ί nt'f >ι τ ,ο ni.cht an eine· präx.i.so Dof.in.it.ioii von "V. ο ram i ;,r.Y\" ncliundr^n, jede Tsol ierf ar, or für hohe¹. Torn)urnt:nron , d i ο iihnlifhc: Fint^nnrh. besitzt wie die hier riufao rührten ];(!r;ini fiohc^n Fnnnrn, und die BetriebKternnernt:nT-on von mehr η Ir; ft 71 ' C (1 f>oo F) st/nvlh.'i.l t., kann i.n Verbinduivt mit der Er f. i ndunn Vie nutzt und ai^r-, ihren Anwsndunn^beroicli zunehöria anoer.chen v/erden.

Obschon die; Erfindxinq besonders mit Rezuq auf die bei^ofunten Zeichnunaen beschrieben wurde, versteht es sich, daß außer den hier qezeiqten oder vorqeschlaaenen nndero und weitere Abwandlungen im .Sinne und Bereich der Krfindun" v;erden können.

- Ansorücho -

72?'t179 23.09.76

Claims (15)

O 9. Apr« 1976 Sauder Industries, Inc. u.Z.: H o17Ma (Dr.SchN/Kl.) Schutzansprüche i __ ϊ

1. Hochtemperatur-Isolationsblock für die Innenwandauskleidung von Öfen, der auf seiner Hochtemperaturseite wärmeisolierendes, hochtemperaturfestes Fasermaterial aufv/eist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial mit einer Faserausrichtung im wesentlichen in Ebenen senkrecht zur Niedrigtemperatur-Außenfläche des Isolationsblocks (2o; 2o') angeordnet ist.

2. Isolationsblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in Form mehrerer, seitlich aneinandergelegter Faserbahnstreifen (22; 22'; 34) vorgesehen ist.

3. Isolationsblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahnstreifen (22; 22'; 34) durch mindestens ein metallisches Verbindungselement (24) miteinander verbunden sind.

4. Isolationsblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (24) parallel zur Niedrigtemperatur-Außenfläche des Isolationsblocks (2o; 2ο¹) durch die Faserbahn-

72?4179 23.09.76

streifen (22; 22'; 34) hindurchgezogen und an den Rändern dor; Isolationsblocks (2o; 2o^f) umgebogen ist.

5. Isolationsblock nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekonnzeichnet, daß das Verbindungselement (24) näher an der Niedrigtemperatur-Außenfläche als an der llochtempcratur-Außenf lache
des Isolationsblocks (2o; 2o') liegt.

6. Isolationsblock nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahnstreifen (22; 22'; 34) durch keramischen Zement miteinander verbunden sind.

7. Isolationsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserinaterial von einem der Anbringung des Isolationsblocks (2o; 2o') dienenden Befestigungsglied (28) getragen ist.

8. Isolationsblock nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied (28) aus isolierendem, vorzugsweise mineralischem, Material besteht.

9. Isolationsblock nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied ein Block , eine Platte, ein Blatt oder ein Geflecht ist.

10. Isolationsblock nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial durch keramischen Zement an dem Befestigungsglied (28) befestigt ist.

7??4179 23.09.76

11. Isolationsblock nach einem der Ansprüche 3 bis 1o, gekennzeichnet durch das Verbindungselement (24) haarnadelförmig umgreifende metallische Halter (3o) für die Befestigung der Faserbahnstreifen.

12. Isolationsblock nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied (28) mindestens an zwei Seiten von Faserstreifen (34) seitlich elastisch eingefaßt ist.

13. Isolationsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er zu. seiner Anbringung metallische Befestigungsmittel, vorzugsv;eise einen Bolzen (38), aufweist.

14. Isolationsblock nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (38) kürzer als die Dicke des Isolationsblocks (2o; 2o') von der Hochtemperaturseite zur Niedrigtemperaturseite ist.

15. Isolationsblock nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (38) in eine zentrale Öffnung (36) des Befestigungsgliedes (28) eingesetzt ist, auf der Hochtemperaturseite des Befestigungsgliedes (28) mit einer Unterlegscheibe (42) und einer aufgeschraubten Mutter (4o) versehen ist, im Bereich seines niedrigtemperaturseitigen Endes eine Nut (48) aufweist, in die radiale Finger (54) eines Halteringes (46) eingreifen, und an seinem niedrigtemperaturseitigen Ende (44) einen verminderten Querschnitt besitzt.

1G. Isolationsblock nach einem der /Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus keramischen Fasern bent, el ι L.

Arv