NL8900114A - Werkwijze voor het isoleren van een oven en oven vervaardigd volgens de werkwijze. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET ISOLEREN VAN EEN OVEN EN OVEN VERVAARDIGD VOLGENS DE WERKWIJZE

De uitvinding betreft een werkwijze voor het thermisch isoleren van een oven voor hoge temperatuur, bijvoorbeeld glasoven, en oven vervaardigd volgens deze werkwijze.

In een glasoven wordt een temperatuur van ongeveer 1500° C bereikt. Glasovens bestaan tot nog toe veelal uit een gemetselde stenen wand, welke aan de binnenzijde met thermisch isolerend materiaal wordt bekleed. De gemetselde wand dient, behalve als isolator, ook als steunframe voor het isolatiemateriaal. Een dergelijke wand moet ter plaatse van de gebruiker vervaardigd worden. Het is niet mogelijk deze oven fabrieksmatig te vervaardigen en vervolgens naar de gebruiks-plaats te vervoeren. De ovens zijn meestal van een zodanige grootte dat verschillende glaspotten, waarin het glas gesmolten wordt, daarin plaats kunnen vinden. Dergelijke ovens zijn kostbaar en hebben een beperkt rendement.

Het is het doel van de uitvinding een oven te verschaffen welke licht van opbouw is, fabrieksmatig kan worden vervaardigd en, gezien zijn opbouw en gewicht, gemakkelijk kan worden getransporteerd.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt door een oven voor hoge temperatuur, bijvoorbeeld glasoven, op de volgende wijze thermisch te isoleren: a. het op de binnenwand van de ovenmantel aanbrengen van lagen isolerend materiaal, b. het op die lagen aanbrengen van ceramisch vezel-materiaal, en c. het op het naar binnen gerichte oppervlak van het ceramisch vezelmateriaal aanbrengen van een warmtereflec-terende oppervlaktelaag.

De op deze wijze geïsoleerde oven kan licht zijn omdat de ovenmantel van plaatmetaal kan zijn. Door het aanbrengen van de warmtereflecterende oppervlaktelaag wordt een warmtereflectie verkregen in de microstructuur van de cera-mische vezel, terwijl voor het overige de ceramische vezel zacht blijft en zijn thermische isolatiewaarde behoudt.

De warmtereflecterende oppervlaktelaag kan worden aangebracht door het opbrengen van een silicium bevattende stof, het vervolgens sterk verwarmen van de oven en het daarna snel afkoelen. Hierdoor wordt bereikt dat slechts een oppervlaktelaag in de microstructuur smelt en na het afkoelen hard wordt, terwijl het overige van het vezelmateriaal zacht blijft en derhalve de thermische isolerende overdrachtseigen-schappen behoudt.

Men brengt de reflecterende oppervlaktelaag aan door de oven te verwarmen tot ongeveer 1500® C en daarna snel af te koelen tot ongeveer 1250® C. De silicium bevattende stof kan bijvoorbeeld een soort waterglas zijn.

De warmtereflecterende laag is vuurbestendig.

Het ceramisch vezelmateriaal is op zichzelf niet zelfdragend zonder dat daartoe maatregelen worden getroffen. Volgens de uitvinding wordt het vezelmateriaal met behulp van de volgende stappen op de zijwand van een cilindrische oven aangebracht: a. vezelmateriaal wordt tot in doorsnede trapeziumvormige verticale blokken geperst en omsnoerd, b. volgens stap a. gevormde blokken worden naast elkaar tegen de cilindrische binnenwand opgesteld, zodanig, dat het gehele binnenoppervlak is bedekt, en c. de omsnoering van de afzonderlijke blokken wordt verwijderd en men laat de blokken expanderen.

Op deze wijze wordt bereikt dat de blokken cilindrisch materiaal, na het verwijderen van de omsnoering en het expanderen ten gevolge van de door het persen opgewekte tegenkrachten, stijf tegen elkaar komen te liggen en overgangen tussen de blokken, die thermische lekken zouden kunnen vormen, worden gedicht.

De oven is bij voorkeur een aan de onderzijde open cilinder, welke los op een bodemplaat wordt geplaatst en waarbij de cilinder en de bodemplaat geisoleerd zijn op de wijze zoals in het voorgaande is beschreven.

De open cilinder fungeert dus als een soort hoed, die gemakkelijk van de bodemplaat kan worden afgenomen. Dit levert het voordeel op dat de glaspot zeer gemakkelijk en snel uit de oven kan worden genomen en daarin kan worden geplaatst door de hoed te lichten en schuin te stellen.

De lagen isolerend materiaal zijn ter voorkoming van thermische lekken overlappend aangebracht.

Als materiaal voor de ondersteunende isolerende lagen kan Microtherm® worden gebruikt, terwijl het cera-mische vezelmateriaal Fiberfrax® kan zijn, dat op de markt gebracht wordt door The Carborundum Company, Niagara Falls, N.Y.

De blokken kunnen worden geperst uit evenwijdige stroken materiaal, waarbij in de tot de convexe zijde van het in doorsnede trapeziumvormige blok te persen zone aanvullende stroken materiaal worden aangebracht. Hierdoor wordt de dichtheid aan de hete zijde sterk verhoogd.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekeningen nader verduidelijkt.

in de tekeningen toont:

Fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een oven volgens de uitvinding, fig. 2 een doorsnede-aanzicht volgens de lijn II-II uit fig. 1, fig. 3 een pers voor het persen van de blokken ce-ramisch vezelmateriaal, fig. 4 en 5 aanzichten van de persverrichting, fig. 6 een omsnoerd blok van geperst ceramisch vezelmateriaal, fig. 7 in perspectivisch aanzicht de wijze van uitnemen van een glaspot en het plaatsen in de oven volgens de uitvinding, en fig. 8 een cilindrische isolatie-inrichting voor een warmtewisselaar voor het terugwinnen van energie uit af-valgassen van bijvoorbeeld een hoogoven.

De oven 1 bestaat uit een cilindrische metalen man- tel 2, daarin aangebracht lagen 3, 4 van isolerend materiaal, bijvoorbeeld Microtherm, die overlappend zijn aangebracht en blokken Fiberfrax 5, dat op de markt gebracht worden door The Carborundum Company, Niagara Falls, N.Y. Op de gebruikelijke wijze bevat de oven een deur 6 voor het uit de glaspot 7 nemen van gesmolten glas. De deur 6 is met behulp van het parallellogrammechanisme 8, 9 verplaatsbaar tussen een gesloten en de getekende omlaag geklapte open stand. Voorts vertoont de oven een uitlaat 10 aan de onderzijde voor het afvoeren van lekglas. Tevens is op de oven aangesloten de bran-derinstallatie 11, die bijvoorbeeld met gas wordt gestookt. Voorts is een aansluiting 12 aanwezig voor aansluiting op een schoorsteen voor het afvoeren van verbrandingsgassen. De toevoer 13 voor hete lucht mondt zodanig in de oven uit dat de hete luchtstromen tangentieel verlopen aan de glaspot 7. De luchtstroom beweegt zich in cirkels rond de glaspot en verwarmt deze op effectieve wijze.

De isolatielaag van ceramisch vezel 5 is opgebouwd uit verticale in doorsnede trapeziumvormige blokken, bijvoorbeeld 14 (fig. 6). Dergelijke blokken worden vervaardigd in een pers 15 (fig. 3). De pers 15 bevat een beweegbare klep 16 die bediend wordt door een kniehefboomstelsel 17, 18. In de pers worden stroken 19, 19', 19'' — geplaatst waarbij aan de convexe zijde tussen de stroken 19, 19', 19'* ... dwars-stroken 20, 20', 20'' ... worden geplaatst (fig. 4). Na het persen (fig. 5) ontstaat in de convexe zone 21 een grotere dichtheid dan aan de meer naar buiten gelegen zone 22. In de pers zijn groefvormige omtreksuitsparingen 23, 23', 23** ... aangebracht waarin bind- of omsnoeringsmateriaal in de vorm van draad of snoer 24 wordt geplaatst. Na het persen worden de verschillende snoeren 24 gebonden. De op deze wijze gevormde blokken worden (zie fig. 2 en 6) verticaal langs de cilindrische mantel opgesteld. Nadat de hele omtrekswand op deze wijze voorzien is van blokken worden de omsnoeringen van de verschillende blokken doorsneden waardoor deze expanderen en nauw tegen elkaar aan sluiten daarbij alle overgangsnaden tussen de opeenvolgende blokken opvullend.

De oven is opgebouwd uit een hoed bestaande uit de cilindrische omtreksmantel welke aan de bovenzijde is afgesloten door een bovenvlak 25 dat op dezelfde wijze is geïsoleerd als de zijwanden. De betreffende hoed is los op een bodemplaat 27 geplaatst die eveneens op dezelfde wijze als de zijwanden is geïsoleerd. Het eigen gewicht van de hoed is voldoende voor afdichting ten opzichte van de bodemplaat 27. Het geheel staat op een rooster 28 dat met poten 29 op de bodem rust, zodanig dat het geheel door een vorkheftruck kan worden opgelicht.

De op deze wijze opgebouwde oven wordt aan de binnenzijde besproeid met bijvoorbeeld een soort waterglas en vervolgens verhit tot ongeveer 1500° C. Na het bereiken van deze temperatuur wordt snel afgekoeld tot ongeveer 1250“ C. Hierdoor wordt bereikt dat de oppervlaktestructuur van de ceramische vezels aan de hete zijde (de binnenzijde van de wand) smelt. Dit speelt zich af in de microstructuur van de ceramische vezel. Het waterglas houdt tijdens dit proces de kleine stukjes ceramische vezel bij elkaar voordat deze gaan smelten. Deze oppervlaktebehandeling kan glazing worden genoemd, hetgeen geschiedt tot die diepte waarover een opgesproeide oplossing in het materiaal dringt. Er wordt een hit-tereflecterende oppervlaktelaag, die vuurbestendig is, mee verkregen, terwijl de rest van de ceramische vezelblokken zacht blijft en derhalve de hoge thermische isolatieeigen-schappen behoudt.

Glaspotten die in een glasoven worden geplaatst en waarin het te smelten glas wordt gebracht, moeten geleidelijk op temperatuur worden gebracht. Te snelle temperatuurwisselingen hebben een sterke verlaging van de levensduur van dergelijke glaspotten tot gevolg. Glaspotten worden meestal voorverwarmd in een opwarmoven anders dan de glassmeltoven. Volgens de uitvinding kan de levensduur van glaspotten aanzienlijk worden verlengd.

Dit bereikt men door de methode door een opwarmoven gebouwd volgens hetzelfde principe als de glassmeltoven toe te passen, waarbij de uitwisseling van potten geschiedt binnen 30 seconden, hetgeen aanzienlijk de tijd reduceert vergeleken met traditionele systemen (zie figuur 7). Bij het in- of uitbrengen van de glaspot wordt de opwarmoven ontkoppeld van de gastoevoer voor de brander en ontkoppeld van de verbinding met de afvoer voor de verbrandingsgassen. Vervolgens wordt met behulp van een vorkheftruck de oven inclusief het rooster 28 opgelicht en tot nabij de openingsdeuren van de oven, waarin de glaspot moet worden geplaatst, gereden. Daarna wordt met een hefwerktuig de hoed van de oven, bestaande uit een cilindrische mantel en de bovenplaat 25, gelicht en eventueel schuin gesteld. Vervolgens kan de pot met behulp van een vorklichaam 30 uit de opwarmoven worden genomen en in de glassmeltoven 31 geplaatst. Een en ander kan zeer snel geschieden waardoor de periode gedurende welke de glaspot aan een aanzienlijk lagere temperatuur wordt blootgesteld zeer beperkt gehouden kan worden (30 seconden).

Bij de tot nog toe bekende glasovens, die niet transportabel zijn vanwege het hoge gewicht en het stationaire karakter, is een veel langere tijdsduur gedurende welke de glaspot aan een sterk verschillende temperatuur wordt blootgesteld, noodzakelijk. De levensduur van de glaspot is derhalve aanzienlijk korter en het is tevens mogelijk om de temperatuur brand te bereiken.

Opgemerkt wordt dat de wijze van isoleren van een cilindrisch lichaam zoals toegepast bij de glasoven volgens de uitvinding ook toepassing kan vinden op andere gebieden.

Fig. 8 toont een dergelijke geïsoleerde cilinder als deel van een schoorsteen van een hoogoven. Binnen het cilindrische deel 32 is een warmtewisselaar 33 aangebracht welke de warmte-energie in de afgassen van de hoogoven terugwint. Dankzij de goede isolatie gaat weinig warmte naar buiten verloren. Door de lichte constructie is het mogelijk een dergelijke cilindrische mantel op hoogte aan te brengen. Met de klassieke bekleding van ovens, schoorstenen en dergelijke met behulp van gemetselde wanden is een en ander niet mogelijk.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het thermisch isoleren van een oven voor hoge temperatuur, bijvoorbeeld glasoven, gekenmerkt door, a. het op de binnenwand van de ovenmantel aanbrengen van lagen isolerend materiaal, b. het op die lagen aanbrengen van ceramisch vezel-materiaal, en c. het op het naar binnen gerichte oppervlak van het ceramisch vezelmateriaal aanbrengen van een warmtereflec-terende oppervlaktelaag.

2. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat men de warmtereflecterende oppervlaktelaag aanbrengt door het opbrengen van een silicium bevattende stof, het vervolgens sterk verwarmen van de oven en het daarna snel afkoelen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de oven wordt verwarmd tot ongeveer 1500° C en daarna snel wordt afgekoeld tot ongeveer 1250° C.

4. Werkwijze volgens conclusie 2-3, met het kenmerk, dat de silicium bevattende stof waterglas is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de zijwand van de oven wordt gevormd door een cilindrische mantel en dat het vezelmateriaal met behulp van de volgende stappen wordt aangebracht: a. vezelmateriaal wordt tot in doorsnede trapeziumvormige verticale blokken geperst en omsnoerd, b. volgens stap a. gevormde blokken worden naast elkaar tegen de cilindrische binnenwand opgesteld, zodanig, dat het gehele binnenoppervlak is bedekt, en c. de omsnoering van de afzonderlijke blokken wordt verwijderd en men laat de blokken expanderen.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de oven een aan de onderzijde open cilinder is, welke los op een bodemplaat wordt geplaatst en dat de cilinder en de bodemplaat geisoleerd zijn volgens de werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-5.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de blokken worden geperst uit evenwijdige stroken materiaal en dat in de tot de convexe zijde van het blok te persen zone aanvullende stroken materiaal worden aangebracht.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de lagen isolerend materiaal overlappend zijn aangebracht .

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat de lagen isolerend materiaal Microtherm® is.

10. Werkwijze volgens conclusie 1-9, met het kenmerk, dat het céramisch vezelmateriaal Fiberfrax dat op de markt gebracht wordt door The Carborundum Company, Niagara Falls, N.Y is.

11. Oven bestaande uit een metalen cilindrische aan één einde open mantel, aan de binnenzijde bekleed met lagen isolatiemateriaal, en blokken ceramische vezel, welke aan de naar de ovenruimte gerichte zijde een geglaasde microstruc-tuurlaag vertonen, een bodemplaat van metaal bekleed met lagen isolatiemateriaal en ceramische vezel met een geglaasde microstructuurlaag, waarbij de cilinder los op de bodemplaat rust, met een aansluiting voor een gasbrander, een afvoer voor verbrandingsgas en een afvoer voor gelekt gesmolten glas, een en ander vervaardigd volgens de werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-10.

12. Werkwijze voor het uit de oven gebruikt als opwarmoven volgens conclusie 11 verwijderen en in een oven met verschillende temperatuur plaatsen van een glaspot, met het kenmerk, dat men, na het afkoppelen van de gastoevoerleidingen en de afvoer voor verbrandingsgassen, de oven, met behulp van bijvoorbeeld een vorkheftruck, opheft en naar een glassmeltoven rijdt, vervolgens de cilindrische mantel doet hellen en opheft, de glaspot uitneemt en in de glassmeltoven plaatst.