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Verfahren und Deckentragwerk zum Aufbau von Decken für
Herdflammöfen u. ähnl. Auskleidungsteile
Eine der letzten Entwicklungen auf dem Gebiet der basischen bis neutralen feuerfesten Steine, wie sie zur Auskleidung von metallurgischen Öfen und Gefässen, insbesondere zum Aufbau der Decke von Herdflammöfen verwendet werden, sind feuerfeste Verbundkörper, die aus einzelnen Abschnitten bestehen, die im Verbundkörper in beschränkter Zahl vorhanden sind, vergleichbare Grösse besitzen und aus sich im Feuer derart verschieden verhaltenden basischen bis neutralen Stoffen hergestellt sind, dass die einzelnen Abschnitte, die senkrecht zur Feuerseite verlaufen und den Stein durchsetzen, die in ihnen durch Abplatzen entstandenen Steinbruchstücke daran hindern, in das Ofeninnere abzufallen.
Diese Verbundkörper werden in der Praxis meist mit einem äusseren Blechmantel, allenfalls auch mit Blecheinlagen ausgeführt. Man hat derartige Steine in reinen Gewölben, in Hängegewölben (d. s. Gewölbe mit einer Aufhängung, die einen Teil des Gewölbegewichtes trägt und dadurch den Gewölbedruck herabsetzt) sowie in reinen Hängedecken, in denen also Seitenschübe nicht auftreten, angewandt.
Die Betriebsergebnisse, die erzielt wurden, wenn solche Verbundkörper als Bauelemente der Ofendecke eines SM-Ofens oder unter ähnlichen konstruktiven Bedingungen und solchen des Betriebes verwendet werden, sind, wenn es sich um echte, d. h. ganz oder überwiegend selbsttragende Gewölbe handelt, überaus zufriedenstellend.
Wenn der für eine Gewölbekonstruktion kennzeichnende Gewölbedruck ganz fehlt, wie dies in Hängedecken der Fall ist, oder abgeschwächt ist, wie dies in Hängegewölben der Fall sein kann, so ist das Verhalten der vorhin gekennzeichneten Verbundkörper nicht umso vieles besser als guter Steine vergleichbarer Zusammensetzung, aber stofflich einheitlichen Aufbaues, dass sich der Einsatz der immerhin teureren Verbundkörper lohnen würde ; bisweilen ist eine Haltbarkeitsverbesserung bei solchen seitendruckfreien Decken überhaupt ausgeblieben.
Es treten also namentlich in reinen Hänge-
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gewölbte oder trapezförmige Untersicht) die Hängedecke aufweist. Ähnlich, wenn auch weniger deutlich ausgeprägt, ist das Verhalten von einheitlich aufgebauten Steinen in Gewölben bzw. Hängedecken : Auch hier erweist sich die Anwesenheit von Seitendruck häufig als ein die Haltbarkeit begünstigender Umstand.
Es läge demnach nahe, dem Gewölbe gegenüber der Hängedecke den Vorzug zu geben.
Nun ist aber die Hängedecke gegenüber einem Gewölbe in mancher Hinsicht vorteilhaft. Sie zeichnet sich gegenüber dem Gewölbe durch einfachere Herstellung, nämlich Fortfall des Lehrgerüstes, grundsätzlich einfacheren Einbau der Steine, vereinfachte Reparaturmöglichkeiten, weniger und einfachere Wartungsarbeiten als im Gewölbe, sowie Entfall der Deformationen der Decke im Betrieb (bekannt als übermässiges Ansteigen stärker abgenutzter Bereiche) aus. Unter diesen Umständen wäre es äusserst wünschenswert, die Vorteile des Gewölbes mit jenen der Hängedecke soweit als möglich zu vereinbaren, was zum Teil darauf hinausläuft, eine Decke zu schaffen, die sich hinsichtlich ihrer Errichtung und Reparatur wie eine Hängedecke verhält, jedoch im Betrieb unter Gewölbedruck steht.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit diesem Problem und schlägt Massnahmen vor, die als eine weitgehende Lösung der gestellten Aufgabe zu betrachten sind. Die Erfindung umfasst dazu ein Verfahren zum Aufbau von Decken für Herdflammöfen sowie ein besonderes Deckentragwerk zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei in beiden Fällen vorzugsweise die bereits erwähnten Verbundkörper Anwendung finden ; es sei aber ausdrücklich festgehalten, dass die Erfindung auch für einheitliche Bausteine, d. s. Baukörper, die hinsichtlich ihres keramischen Teiles von einheitlicher Beschaffenheit sind, von erheblichem Wert ist.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zum Aufbau von Decken für Herdflammöfen und ähnlich beschaffenen und beanspruchten Konstruktionen kennzeichnet sich dadurch, dass zuerst unter Anwendung eines Deckentragwerkes, welches höhenverstellbar im Höhenabstand von den Seitenwand-Wider lagern am Ofengerüst hängt, unter Verwendung von gekeilten Hängesteinen an diesem Tragwerk eine Hängedecke mit gewölbter Unterseite hergestellt wird, und das Tragwerk sodann mitsamt der noch im Hangezustand befindlichen Decke auf die Widerlager abgesenkt wird, u. zw. in einem Masse, welches das Deckentragwerk mindestens teilweise vom Gewicht der Decke entlastet, um dadurch die letztere unter Gewölbedruck zu setzen.
Dieser Gewölbedruck ist so zu bemessen, dass die Seitenpressung in den Steinen jenes Mass erreicht, welches eine Voraussetzung dafür ist, dass die Steine, besonders wenn es sich um Verbundsteine handelt, ihre volle Wirksamkeit entfalten. Wenn hier die Forderung gestellt ist, gekeilte Steine zu verwenden, so soll dies bedeuten, dass die Mitverwendung von Rechtecksteinen nicht ausgeschlossen ist, da es an sich auch mit prismatischen Steinen möglich ist, ein Gewölbe zu bauen, wenn entsprechend stärker keilige Steine oder Zwischenkörper zwischen oder neben den Rechtecksteinen angewendet werden. Jedoch ist vorliegendenfalls in erster Linie an die Verwendung von Keilsteinen zum Aufbau eines Gewölbes gedacht, wobei diese vorzugsweise gleiche Keilung aufweisen.
Das erfindungsgemässe Deckentragwerk zur Durchführung dieses Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass es einen zur unmittelbaren Befestigung der Hängesteine, die vorzugsweise Keilsteine sind, bestimmten Hängebogen, der mehrteilig sein kann, umfasst, der mittels höhenverstellbarer Tragglieder am Ofengerüst hängt, wobei die Höhenverstellbarkeit auch bei fertig am Hängebogen hängender Gewölbeauskleidung hinsichtlich der Deckenwiderlager in einem Ausmass besteht, das den Einbau der Hängesteine in den Hängebogen im wesentlichen frei von Seitendruck erlaubt, so dass sie im Montagezustand frei von Gewölbedruck sind und im Betriebszustand unter Gewölbedruck stehen.
Im Zusammenhang mit Hängegewölben und Hängestützgewölben (wie letztere in Verbindung mit Kippöfen verwendet werden) sind bereits Deckentragwerke bekanntgeworden, die heb- und senkbare, quer über den Ofen laufende Hängebogen umfassen, an denen die die Decke bildenden Hängesteine mit ihren Traggliedern angreifen.
(Bei Hängegewölben sind die Deckensteine durch Gewölbedruck getragen und gleichzeitig an einer Hängekonstruktion aufgehängt ; ein Hängestützgewölbe ist ein Hängegewölbe, bei welchem über dem Gewölbe noch eine Abstützung der Steine gegen Hochsteigen des Gewölbes oder einzelner Gewölbeteile vorgesehen ist.) Zwischen den Hängebogen und dem Ofengerüst sind bei den Hängestützgewölben Stützen wirksam, die also auch einen Teil des Gewölbegewichtes aufnehmen können, in welchem Falle sie die Widerlager entlasten. Sinn und Zweck der Hängestützgewölbe ist es, ein Hochsteigen von Teilen des Gewölbes und bei Kippöfen namentlich ein Ausknicken des Gewölbes beim Kippen des Ofens auszuschliessen.
Mit derartigen Tragwerken ist es jedoch nicht möglich, die erfindungsgemässen Gedanken zu verwirklichen. Im Zusammenhang mit den älteren Bauweisen ist nicht daran gedacht, die Ofendecke als reineHängedecke bei entsprechend angehobenen Hängebogen zu montieren. Ein derartiges Anheben wäre konstruktiv auch gar nicht möglich, weil die Trag-bzw. Stützglieder nicht zur Durchführung derart weitgehender Heb- und Senkbewegungen eingerichtet sind.
Auch sind so beschaffene Decken, soferne sie im Betrieb überhaupt als Gewölbe anzusprechen sind, nicht mit dem Ziel ausgelegt, in ihnen einen solchen Gewölbedruck aufzubauen, wie er etwa im Zusammenhang mit den eingangs genannten Verbundsteinen für nötig befunden wurde : Die älteren Vorschläge zielen nicht nach einer Gewölbewirkung in einer Hängedecke, sondern im Gegenteil nach einem Abbau des Gewölbedruckes in einer primär als Gewölbe gebauten Decke.
Ferner ist bekannt, reine Gewölbedecken aus Abschnitten-aufzubauen, die ausserhalb des Ofens mit einem Lehrgerüst hergestellt und mit diesem oder mit einem besonderen Transportgerüst in den Ofen eingesetzt werden. In diesem Fall liegen auch montagemässig keine Hängedecken vor. Es sind aufwendige Hilfsapparaturen erforderlich.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Deckentragwerkes ist in den schematischen Zeichnungen für einen Siemens-Martin-Ofen dargestellt. Fig. l zeigt einen Querschnitt durch dieses Tragwerk senkrecht zur Ofenachse und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1. An Hand dieser Zeichnungen sei zuerst das erfindungsgemässe Tragwerk unter der nicht einschränkenden Annahme der Verwendung von Verbundsteinen und sodann das erfindungsgemässe Verfahren erläutert. Verbundsteine der hier interessierenden Art sind beispielsweise beschrieben in der österr. Patentschrift Nr. 233456, in der deutschenAuslegeschrift Nr. 1111658 und in der franz. Patentschrift Nr. l, 258. 768.
In den Figuren erkennt man die mit 1 und 2 bezeichneten Vertikal- bzw. Horizontalstreben des Ofengerüstes, die in regelmässigen Abständen über die Länge des Ofens verteilte, ebene Rahmen bilden,
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welche durch Querträger 3 in bekannter Weise zu einem starren, räumlichen Rahmenwerk zusammengefasst sind. Das Deckengewölbe bestehe aus den einzelnen, als Verbundkörper ausgeführten Hängesteinen 4, die im Ofenbetrieb ein Gewölbe bilden, das sich gegen die Widerlager 5 abstützt.
Die Steine hängen an Hängebogen, die im vorliegenden Fall aus vier Teilbogen 6 bestehen, die mittels Tragkonsolen 7 an Doppel-T-Profilen 8 angreifen, die parallel zur Ofenachse über dem Gewölbe verlaufende Längsträger bilden. Diese Längsträger 8 hängen ihrerseits an Spindeln 9, welche Tragglieder vorstellen, die mittels Gewinde und Muttern 10 relativ zu Widerlagern 11 höhenverstellbar sind. Die drei mittleren Tragglieder besitzen auch in ihrem unteren Ende Gewinde mit Stellmuttern 15, die auf eine noch zu beschreibende Weise mit unteren Widerlagern 12 zusammenwirken können.
DieVerbundsteinehängenmitTraglaschen 14 über Hänger 16 in Querträgern 18, die an den Enden abgesetzte Rohre oder sonstige Querstützen sind und die auf den Hängebogen 6 ruhen. Derartige Aufhängemassnahmen sind an sich bekannt und bilden nicht einen Teilgegenstand der Erfindung. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, in welcher Weise die Hängebogen mit ihren Konsolen 7, mit denen sie zweckmässig durch Verschweissung verbunden sind, an den Längsträgern 8 angreifen. Ferner ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass das Ofengewölbe in der Längsrichtung des Ofens in einzelne Abschnitte unterteilt ist : Fig. 2 zeigt einen solchen Abschnitt, dessen Länge durch die Länge der Träger 8 festgelegt wird. In gewisser Hinsicht bilden auch die Querträger 18 Abschnitte aus.
Es versteht sich natürlich, dass die soweit beschriebene Konstruktion hinsichtlich ihrer Einzelheiten verschiedensten Änderungen unterworfen werden kann.
Beim Aufbau einer Decke, die sich eines Deckentragwerkes der im vorhergehenden beschriebenen Art bedient, wird zunächst bei angehobenen Hängebogen 6 die Decke durch Einhängen der Steine in die zwi- schen den Hängebogen eingeschlossenen Felder erstellt, wobei die endseitigen Steine in gehobener Stellung durch die Widerlagersteine, welche sie berühren, in Schräglage gehalten werden. Die fertige Hängedekke wird durch Nachlassen der Muttern 10 soweit gesenkt, bis sich die seitlichen Enden der Decke ganz auf die Deckenwiderlager 5 abgesetzt haben.
Nachdem die Muttern 10 in einem Ausmass nachgelassen wurden, dass das gesamte Deckengewicht ausschliesslich durch Gewölbewirkung getragen wird, eine Massnahme, die darauf zielt, die einzelnen Steine der Bogen in die richtige gegenseitige Lage zu bringen und den Gewölbedruck in jedem einzelnen Bogen gleichmässig zu verteilen, können die Muttern 10 wieder angezogen werden, falls gewünscht werden'sollte, den Gewölbedruck in den einzelnen Gewölbeabschnitten etwas zu vermindern.
Es können sodann durch entsprechende Einstellung der unteren Muttern 15 jene Hubbewegungen festgelegt werden, die dem Gewölbe bzw. seinen einzelnen Abschnitten während des Betriebes zugestanden werden können, wobei auch die Möglichkeit besteht, zwischen die Muttern 15 und die ihnen zugeordneten unteren Widerlager 12 Federelemente (nicht dargestellt) einzusetzen, um dem begrenzten Hochsteigen des Gewölbes eine elastische Gegenkraft entgegenzusetzen.
Gegen Ende der Gewölbereise, wenn nur mehr geringe Reststärken der Gewölbesteine vorhanden sind, kann es ratsam sein, die Decke wieder in eine Hängedecke umzuwandeln, was im gezeichneten Ausfüh-rungsbeispiel auch in örtlicher Begrenzung geschehen könnte und wozu es genügt, gegebenenfalls nach vorhergehender Lockerung der Muttern 15, die Muttern 10 anzuziehen. Auf diese Weise kann die durch Verschleiss dünner gewordene Deckenpartie aus einer Gewölbe-in eine Hangekonstruktion umgewandelt werden, u. zw. ohne dass dazu eine Unterbrechung des Betriebes nötig ist.
Es ist auch ersichtlich, dass die vorliegende Deckenkonstruktion die'Durchführung von Reparaturen, auch in örtlicher Beschränkung, erleichtert, weil es eben möglich ist, Teilfelder der Decke aus dem Gewölbezustand (der Reparaturen sehr erschwert) in den Hängezustand überzuführen. Weitere Vorteile einer solchen Decke sind neben dem grundsätzlichen Gewinn an Lebensdauer (besonders durch den Einsatz der eingangs genannten Verbundsteine) darin gelegen, dass man praktisch mit einem einzigen Steinformat das Auslangen findet, dass man kleine Gewölberadien ausführen kann, um durch starke Keilung diese Verbundsteine gut zur Geltung zu bringen und gleichzeitig den wünschenswert grossen Gewölbeabstand vom Bad zu sichern, und dass man grundsätzlich alle Vorteile beim Aufbau der Decke geniesst, die eben nur bei reinen Hängekonstruktionen gegeben sind.
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