[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennofeneinschub aus temperaturbeständigem
Material, insbesondere zum Brennen keramischer Formstücke.
[0002] Ein derartiger Brennofeneinschub wird mit den zum Brennen vorgesehenen Formstücken,
wie Formstücken aus Keramik, beispielsweise aus Ton oder Porzellan, beladen und mit
diesen Formstücken in eine Brennkammer eines Brennofens beispielsweise durch Einfahren
oder Einschieben eingebracht. Ein derartiger Brennofeneinschub besteht in der Regel
aus einer Anzahl von Stützelementen wie z.B. tragenden Säulen oder Sockeln, welche
auf einer entsprechenden Plattform oder Grundplatte aufgebaut sind, welche Plattform
sich zum Einbringen in die Brennkammer eignet. Die Stützelemente selbst tragen zum
Beladen vorgesehene Querelemente, welche zum Einlegen, Einstapeln oder Einhängen der
zum Brennen vorgesehenen Formstücke ausgebildet sind.
[0003] Die Aufbauten des Brennofeneinschubs, d.h. die Stütz- und Querelemente, müssen eine
hohe Standfestigkeit aufweisen, die auch während des Brennens und während des Einbringens
in die Brennkammer erhalten bleiben muß. Auf der anderen Seite ist man bemüht, so
wenig wie möglich stützende Elemente zu verwenden, um in einem Brennvorgang möglichst
viele Formstücke gleichzeitig brennen zu können. Mit einer Verringerung der Anzahl
von Stützelementen auf der zur Verfügung stehenden Fläche der Grundplatte verringert
sich jedoch insbesondere mit einer zunehmenden Aufbauhöhe die Stabilität eines solchen
Brennofeneinschubs beträchtlich. Insbesondere bei sehr großen Formstücken, wie sie
aus der technischen Keramik bekannt sind und wozu beispielsweise keramische Isolatoren
mit einer Länge von einigen Metern gehören, stellt das Erreichen der notwendigen Stabilität
des Brennofeneinschubs ein ernsthaftes Problem dar. Ein starrer Aufbau des Brennofeneinschubs
kommt nämlich nicht in Frage, da ein solcher aufgrund der hohen Temperaturen beim
Brennvorgang durch die zu erwartende Wärmeausdehnung seine Stabilität verliert. Auch
die Verwendung eines temperaturbeständigen Materials mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten
vermag bei einem Temperaturunterschied von mehr als 1000 °c zwischen Raum- und Brenntemperatur
dieses Problem nicht zu lösen.
[0004] Eine gewisse, Jedoch unbefriedigende Stabilität des stützen-den Aufbaus wird bislang
dadurch erzielt, daß die Stützelemente untereinander durch loses Einhängen von Leisten
entsprechender Form verbunden werden. Die Leisten sind hierbei aus einem Silizium-Karbid-Werkstoff
gefertigt. Ebenso ist es bekannt, auf die Oberseite der Stützelemente geeignet geformte
Verbindungselemente aufzulegen, welche durch ihr Gewicht und ihre Auflagefläche über
einen Formschluß mit dem entsprechenden Stützelement eine gewisse Stabilität bewirken.
[0005] Nachteiligerweise muß jedoch bei den bekannten Lösungen die Ahzahl der Stützelemente
relativ hoch gewählt werden, um insbesondere bei hohen Aufbauten die beim Brennen
nötige Stabilität des Brennofeneinschubs zu gewährleisten. Dadurch verringert sich
jedoch die Anzahl der gleichzeitig brennbaren Formstücke. Je mehr Stützelemente gewählt
werden müssen, desto ineffektiver wird der Brennvorgang.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brennofeneinschub zu schaffen, welcher
bei einer relativ kleinen Anzahl von Stützelementen herausragende Eigenschaften hinsichtlich
seiner Stabilität aufweist.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Brennofeneinschub aus temperaturbeständigem
Material, insbesondere zum Brennen keramischer Formstücke, mit einer Anzahl von Stützelementen,
welche mit einer Anzahl von stabilisierenden, sich jeweils im wesentlichen in einer
Längsrichtung erstreckenden Streben verbunden sind, wobei die oder jede Strebe mittels
einer Halterung jeweils in Längsrichtung schwenkbar an einem Stützelement befestigt
ist, und wobei die oder jede Strebe (3) form- oder kraftschlüssig mit der jeweiligen
Halterung (5) verbunden ist.
[0008] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß ein starrer Aufbau aus Stützelementen
und Streben seine Stabilität aufgrund der Wärmeausdehnung beim Brennvorgang verliert.
Ein derartiger Stabilitätsverlust läßt sich jedoch vermeiden, wenn die Wärmeausdehnung
einer Strebe entlang ihrer Längsrichtung durch eine entsprechende Bewegung einer Halterung
ausgeglichen wird, mit der die Strebe an einem Stützelement befestigt ist. Eine derartige
ausgleichende Bewegung findet statt, wenn die Strebe mittels der Halterung in Längsrichtung
schwenkbar an dem Stützelement befestigt ist. Eine Längenausdehnung einer derartig
befestigten Strebe führt dann nämlich zu einem Zustand, wobei die Halterung gegenüber
ihrer ursprünglichen Position verdreht ist. Die Stabilität als solches bleibt trotz
der Längenausdehnung der Strebe während des Brennvorgangs unverändert erhalten.
[0009] Zur Errichtung des stützenden Aufbaus des Brennofeneinschubs werden die Stützelemente
gegeneinander mit Hilfe der Streben stabilisiert. Die Streben werden dazu jeweils
mit Hilfe der Halterung schwenkbar an dem jeweiligen Stützelement befestigt. Jede
Strebe kann dabei an einem oder an beiden Enden mittels der Halterung an einem Stützelement
befestigt sein. Jeweils zwei Stützelemente können dabei durch eine einzelne Strebe
oder durch eine Anzahl von Streben gegeneinander stabilisiert sein. Insbesondere können
jeweils zwei Stützelemente durch zwei diagonal verlaufende Streben gegeneinander stabilisiert
werden. Auch ist es vorstellbar, Stützelemente untereinander jeweils von mehreren
Aufbauseiten mittels der schwenkbar gelagerten Streben zu stabilisieren.
[0010] Für die Beladung des Brennofeneinschubs ist es zweckmäßig, zunächst die Stützelemente
mit den für die Beladung vorgesehenen Querelementen zu versehen, die Beladung vorzunehmen
und anschließend die Stützelemente mit Hilfe der schwenkbar befestigten Streben zu
stabilisieren. Vorteilhafterweise ist hierzu die oder jede Strebe in ihrer Längsrichtung
an verschiedener Position form- oder kraftschlüssig mit der jeweiligen Halterung befestigbar.
Auf diese Weise lassen sich die zur Stabilisierung vorgesehenen Streben leicht über
die jeweilige Halterung einschieben und an der für die Stabilisation des Brennofeneinschubs
erforderlichen Position befestigen. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß sich auf
diese Weise Lageveränderungen der stützenden Aufbauten aufgrund von Ermüdung oder
Wachstum bei einer entsprechenden Anzahl von Bränden ausgleichen lassen.
[0011] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der schwenkbaren Lagerung ist es, wenn
die Halterung eine Auflagefläche zur Aufnahme und zur Befestigung einer Strebe und
eine Öffnung zur Aufnahme eines Bolzens aufweist, mit dem sie an dem Stützelement
gelagert ist. Eine Wärmeausdehnungsdifferenz der Strebe zu den Stützelementen wird
über eine Drehung der Halterung um die Achse des Bolzens ausgeglichen.
[0012] Um ein leichtes Abrollen zwischen der Strebe und der Halterung zu ermöglichen, kann
die Auflagefläche an den Enden auch leicht abgerundet oder abgeschrägt sein.
[0013] Vorteilhafterweise ist die Auflagefläche mit einer ersten wellenförmigen Struktur
und zumindest der von der Auflagefläche aufnehmbare Teil der oder jeder Strebe mit
einer zweiten wellenförmigen Struktur versehen, wobei die erste wellenförmige Struktur
mit der zweiten wellenförmigen Struktur verzahnt ist. Eine derartige Verzahnung stellt
eine sichere und einfache mechanische Verbindung zwischen der Strebe und der Halterung
mit einer hohen Belastbarkeit dar. Wird die Verzahnung durch Aufheben der Strebe von
der Auflagefläche gelöst, so ist die Strebe weiterhin leicht verschiebbar. Die wellenförmige
Struktur kann dabei in Form eines Sägezahnprofiles oder aber auch in Form einer Sinuswelle
ausgestaltet sein. Auch eignen sich prinzipiell auch andere wellenförmige Strukturen.
[0014] Eine besonders effektive und preiswerte Möglichkeit der Verzahnung der wellenförmigen
Strukturen läßt sich mit Hilfe eines Klemmkeils erreichen. Zur Verzahnung wird dabei
ein solcher Klemmkeil an einer entsprechend hierfür vorgesehenen Stelle eingeschoben
und preßt dadurch die Strebe auf die Auflagefläche der Halterung.
[0015] Ist die Halterung U-förmig ausgebildet, wobei die Auflagefläche zur Aufnahme der
Strebe zwischen einem ersten Schenkel der Halterung und einem zweiten Schenkel der
Halterung angeordnet ist, so wird die Strebe sicher zwischen den beiden Schenkeln
geführt; ein Herausfallen der Strebe aus der Halterung ist damit sicher vermieden.
Zudem stellt eine derartig geformte Halterung eine erhebliche Vereinfachung beim Einlegen
der Streben zur Stabilisation der Stützelemente dar.
[0016] Preisgünstig ist es, Streben mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt zu verwenden.
[0017] Für die schwenkbare Lagerung ist es vorteilhaft, wenn jeder Schenkel der U-förmigen
Halterung am oberen Ende jeweils mit der Öffnung zur Aufnahme des Bolzens versehen
ist, der Bolzen bei der Befestigung beide Schenkel überbrückt und die Auflagefläche
mit der ersten wellenförmigen Struktur und die der Auflagefläche zugewandte Seite
der oder jeder Strebe mit der zweiten wellenförmigen Struktur versehen ist. Hierbei
wird der Klemmkeil zur Verzahnung der ersten und zweiten wellenförmigen Struktur zwischen
dem Bolzen und der auf der Auflagefläche aufliegenden Strebe eingeklemmt. Der frei
zugängliche, zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel der Halterung liegende Teil
des Bolzens kann hierbei zusätzlich mit einer beweglichen Hülse versehen sein. Diese
verhindert beim Drehen der Halterung ein Herausschieben des Klemmkeils.
[0018] Vorteilhafterweise ist das Material des Brennofeneinschubs ein Silizium-Karbid-Werkstoff.
Dieser weist eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe Festigkeit auf.
[0019] In zweckmäßiger Ausgestaltung des Brennofeneinschubs weist die oder jede Strebe ein
Hohlprofil auf. Eine derartige Strebe bietet eine sichere Stabilisierung bei gleichzeitig
niedrigem Eigengewicht.
[0020] Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich mit einer geringen Anzahl von Stützelementen
ein auch während des Brennvorgangs stabil bleibender Brennofeneinschub erreichen läßt.
Auf diese Weise kann die Anzahl der in einem Brennvorgang gleichzeitig gebrannten
Formstücke erhöht werden und damit der Brennvorgang effektiver gemacht werden. Zusätzlich
bietet die Erfindung den Vorteil, auch eine Lageveränderung der Stützelemente durch
Ermüdung oder Wachstum bei einer entsprechenden Anzahl von Bränden auszugleichen,
ohne daß hierbei der Brennofeneinschub an Stabilität verliert.
[0021] Ein wesentlicher Vorteil der stabilisierenden Verstrebung besteht ferner darin, daß
diese dem Wank- oder Kippbestreben entgegenwirkt, wie es durch Anfahren oder Abbremsen
des Brennofeneinschubs oder auch beim Überfahren von Schienenstößen hervorgerufen
wird.
[0022] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen:
- FIG 1
- zwei durch eine Diagonalverstrebung stabilisierte Stützelemente als Ausschnitt eines
Brennofeneinschubs;
- FIG 2
- in perspektivischer Darstellung eine vorteilhafte Ausgestaltung der mittels einer
Halterung schwenkbaren Befestigung einer Strebe an einem Stützelement und
- FIG 3
- einen Schnitt durch die in FIG 2 gezeigte Halterung mit daran befestigter Strebe.
[0023] Gleiche Teile haben dabei gleiche Bezugszeichen.
[0024] Figur 1 zeigt als Ausschnitt eine Seite eines Brennofeneinschubs mit zwei Stützelementen
1, welche auf einer Grundplatte 7 fest montiert sind. Die Grundplatte 7 eignet sich
zum Einbringen des Brennofeneinschubs in die Brennkammer eines Brennofens. Hierzu
kann die Grundplatte 7 beispielsweise mit Rädern versehen werden, so daß der gesamte
Brennofeneinschub in den Brennofen eingefahren werden kann. Die säulenförmigen Stützelemente
1, welche zum Beladen geeignet geformte, hier nicht dargestellte Querelemente tragen,
sind über eine Diagonalverstrebung mit Hilfe der beiden Streben 3 gegeneinander stabilisiert.
Der Sockel 9 der Stützelemente 1 ist jeweils nach unten hin zur Erhöhung der Standfestigkeit
verdickt. Um eine Stabilisierung der Stützelemente 1 in unterschiedlichem Abstand
voneinander zu erreichen, sind die Stützelemente 1 jeweils an ihrem unteren Ende mit
Bohrungen 8 zur Aufnahme jeweils einer Halterung 5 in verschiedener Höhe versehen.
Jede Strebe 3 ist jeweils an ihren beiden Enden mit Hilfe der Halterung 5 schwenkbar
an dem jeweiligen Stützelement 1 befestigt. Die Halterung 5 ist dabei mit Hilfe eines
Bolzens 6 drehbar an dem jeweiligen Stützelement 1 befestigt. Eine Wärmeausdehnung
in Längsrichtung der Strebe 3 während des Brennvorgangs wird durch eine Drehung der
jeweiligen Halterung 5 um den Bolzen 6 ausgeglichen. Die Stützelemente 1, die Halterungen
5 und die Streben 3 bestehen jeweils aus einem Silizium-Karbid-Werkstoff, und sind
dadurch besonders temperaturbeständig.
[0025] Die schwenkbare Befestigung einer Strebe 3 in der Halterung 5 an einem Stützelement
1 ist in perspektivischer Darstellung in Figur 2 gezeigt. Die Strebe 3 ist dabei als
eine rechteckige Leiste mit Hohlprofil ausgebildet. Die Halterung 5 ist U-förmig mit
einem ersten Schenkel 12 und einem zweiten Schenkel 13 sowie mit einer im wesentlichen
ebenen Auflagefläche 14 ausgebildet. Die beiden Schenkel 12, 13 der Halterung 5 weisen
an ihrem oberen Ende jeweils eine Öffnung 16 bzw. 15 auf, in welchen ein Bolzen 6
drehbar gelagert ist. Damit die Halterung 5 nicht von dem Bolzen 6 rutscht, weist
dieser einen gegenüber dem übrigen Querschnitt leicht verdickten Kopf 20 auf. Zur
Befestigung der Halterung 5 an dem Stützelement 1 wird der Bolzen 6 durch eine entsprechende
Bohrung des Stützelements 1 (siehe Figur 1) gesteckt und auf der der Halterung 5 gegenüberliegenden
Seite mit Hilfe einer Sicherung 21 gegen Herausrutschen gesichert.
[0026] Die innenliegende Seite der Auflagefläche 14 ist mit einer wellenförmigen Struktur
22 in Form einer Sinuswelle versehen. Ebenso ist der mit der Auflagefläche 14 in Kontakt
kommende Teil der Strebe 3 mit einer zweiten wellenförmigen Struktur in Form eines
Sinusbogens versehen. Beide wellenförmige Strukturen 22,23 sind miteinander verzahnt,
so daß die Strebe 3 gegen eine Verschiebung gegenüber der Auflagefläche 14 mechanisch
gesichert ist. Die Verzahnung selbst erfolgt durch Einstecken eines Klemmkeils 24
zwischen den Bolzen 6 und der Strebe 3.
[0027] Figur 3 zeigt in einem Querschnitt noch einmal die Befestigung der Strebe 3 an der
Halterung 5. Man erkennt deutlich, wie mit Hilfe des Klemmkeils 24 die Strebe 3 auf
die Auflagefläche 14 aufgepreßt wird und hierdurch die erste wellenförmige Struktur
22 der Auflagefläche 14 mit der zweiten wellenförmigen Struktur 23 der Strebe 3 verzahnt
ist.
1. Brennofeneinschub aus temperaturbeständigem Material, insbesondere zum Brennen keramischer
Formstücke, mit einer Anzahl von Stützelementen (1), welche mit einer Anzahl von stabilisierenden,
sich jeweils im wesentlichen in einer Längsrichtung erstreckenden Streben (3) verbunden
sind, wobei die oder jede Strebe (3) mittels einer Halterung (5) jeweils in Längsrichtung
schwenkbar an einem Stützelement (1) befestigt ist, und wobei die oder jede Strebe
(3) form- oder kraftschlüssig mit der jeweiligen Halterung (5) verbunden ist.
2. Brennofeneinschub nach Anspruch 1, bei dem die oder jede Strebe (3) in jeweiliger
Längsrichtung an verschiedener Position form- oder kraftschlüssig mit der jeweiligen
Halterung (5) befestigbar ist.
3. Brennofeneinschub nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Halterung (5) eine Auflagefläche
(14) zur Aufnahme und zur Befestigung einer Strebe (3) und eine Öffnung (15,16) zur
Aufnahme eines Bolzens (6) aufweist, mit dem sie an dem Stützelement (1) gelagert
ist.
4. Brennofeneinschub nach Anspruch 3, bei dem die Auflagefläche (14) mit einer ersten
wellenförmigen Struktur (22) und zumindest der von der Auflagefläche (14) aufnehmbare
Teil der oder jeder Strebe (3) mit einer zweiten wellenförmigen Struktur (23) versehen
ist, und die erste wellenförmige Struktur (22) mit der zweiten wellenförmigen Struktur
(23) verzahnt ist.
5. Brennofenelnschub nach Anspruch 4, bei dem mittels eines Klemmkeils (24) die erste
wellenförmige Struktur (22) mit der zweiten wellenförmigen Struktur (23) verzahnt
ist.
6. Brennofeneinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Halterung (5) U-förmig
ausgebildet ist, wobei die Auflagefläche (14) zwischen einem ersten Schenkel (12)
der Halterung (5) und einem zweiten Schenkel (13) der Halterung (5) angeordnet ist.
7. Brennofeneinschub nach Anspruch 6, bei dem die oder Jede Strebe (3) einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt aufweist und jeweils auf der Auflagefläche (14) befestigt
ist.
8. Brennofeneinschub nach Anspruch 7, bei dem jeder Schenkel (12, 13) der Halterung (5)
am oberen Ende jeweils mit der Öffnung (15, 16) zur Aufnahme des Bolzens (6) versehen
ist, der Bolzen (6) bei der Befestigung der U-förmigen Halterung (5) beide Schenkel
(12, 13) der Halterung (5) überbrückt, die Auflagefläche (14) mit der ersten wellenförmigen
Struktur (22) und die der Auflagefläche (14) zugewandte Seite der oder jeder Strebe
(3) mit der zweiten wellenförmigen Struktur (23) versehen ist und der Klemmkeil (24)
zur Verzahnung der ersten (22) und zweiten wellenförmigen Struktur (23) zwischen dem
Bolzen (6) und der auf der Auflagefläche (14) aufliegenden Strebe (3) eingeklemmt
ist.
9. Brennofeneinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das temperaturbeständige
Material ein Silizium-Karbid-Werkstoff ist.
10. Brennofeneinschub nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die oder jede Strebe (3)
ein Hohlprofil aufweist.