Auskleidung für Feuerungsräume

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Auskleidung für Feuerungsräume, insbesondere für Hochtemperatur-Industrieöfen, mit in mehreren Lagen angeordneten Matten (15) und an der Wand des Feuerungsraumes befestigten Halterungen in Form von metallischen Stiften (12), die die Matten durchsetzen. Die dem Feuerungsraum zugewandten Enden der Stifte und vor allem auch die zum Halten der Matten auf diese aufgesetzten scheibenförmigen und ebenfalls metallischen Halteelemente werden zumindest dann, wenn die Temperaturbeanspruchbarkeit der Matten voll ausgenutzt wird, durch die Wärme zu stark beansprucht, so dass die mechanische Festigkeit leidet.
Die Erfindung schlägt vor, jeweils einen den Matten-Aussenbereich durchdringenden keramischen Haltetopf (18) auf einen Stift (12) aufzusetzen und den Stift so auszubilden, dass der für das Anbringen der Matten zunächst erforderliche, nach dem Aufsetzen des Haltetopfes im Inneren desselben befindliche Stiftteil leicht entfernbar ist. Nach dem Entfernen wird der Innenraum des Haltetopfes mit Isolier-material (20) ausgefüllt. Es befinden sich dann keine metallischen Teile mehr in dem besonders stark temperaturbeanspruchten Matten-Aussenbereich.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Auskleidung für Feuerungsräume, insbesondere für Hochtemperatur-Industrieöfen, mit in mehreren Lagen angeordneten Matten aus temperaturbeständigem Material, mit die Matten durchsetzenden, an der Wand des Feuerungsraumes befestigten Halterungen in Form von Stiften und mit an den Stiften befestigten Halteelementen wie Platten, Scheiben, Stopfen oder dergleichen, die jeweils an einer dem Feuerungsraum zugewandten Seite der Auskleidung angreifen.

[0002] Hierbei können die Matten nebeneinanderliegend entweder parallel oder auch senkrecht stehend zu der jeweiligen Feuerungsraumwand angeordnet werden. Bei paralleler Anordnung der Matten werden sich eine dem Feuerungsraum zugewandte Außenlage und eine oder mehrere Innenlagen ergeben.

[0003] Wenn bei derart aufgebauten Auskleidungen die Halterungen alle Lagen, und zwar auch die den Innenraum des Feuerungsraums begrenzende Außenlage, durchsetzen müssen, ist es nachteilig, daß die Enden der Halterungen und auch die Halteelemente der Wärmestrahlung ausgesetzt sind und verzundern und/oder eine ausreichende mechanische Festigkeit nicht mehr vorhanden ist. Es können zwar die Halterungen und die Halteelemente Temperaturen von etwa 1100°C standhalten,

[0004] Die Matten selbst jedoch vertragen Temperaturbelastungen bis zu 1500°C, da sie meist aus einer keramischen Faser hergestellt sind. Auch wenn man die Halterungen einschließlich der Halteelemente aus hochtemperaturbeanspruchbarem Stahl herstellt, ergibt sich als zulässige Temperaturbeanspruchung ein Wert von etwa 1100°C. Die im Feuerungsraum auftretenden Temperaturen können zumindest teilweise jedoch auch höher sein, was sich zumindest dann nicht immer genau steuern läßt, wenn man die durch die Grenztemperatur für die Halterungen gegebene Temperaturgrenze soweit wie möglich ausnutzen will. Letztere ist die Ursache dafür, daß eine volle Ausnutzung der Temperaturbeanspruchbarkeit der Matten nicht möglich ist.

[0005] Wenn aber Teile der Halterungen bzw. die Halteelemente derart hohen Temperaturen unmittelbar ausgesetzt sind und verzundern bzw. verglühen, führt dies zu einem Lösen der Halteelemente und damit auch zu einem Ablösen der den Innenraum unmittelbar begrenzenden Lage der Auskleidung.

[0006] Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Auskleidung für Feuerungsräume zu schaffen, bei der die Halterungen und Halteelemente in ausreichender Weise auch gegen die höchsten Temperaturbeanspruchungen geschützt sind, so daß die Beanspruchbarkeit der Matten voll ausgenutzt werden kann.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein den äußeren Mattenbereich durchsetzender Teil des Stiftes gegenüber dem an der Wand des Feuerungsraumes befestigten Stiftteil leicht entfernbar ausgebildet ist und daß der den entfernbaren Teil des Stiftes umgebende Mattenbereich ausgespart ist und einen Haltetopf aufnimmt, der auf das Ende des an der Wand des Feuerungsraumes verbleibenden Stiftteils aufgesetzt und mit Isoliermaterial gefüllt ist.

[0008] Auf diese Weise können die Matten in der erforderlichen Weise festgehalten werden, ohne daß es hierzu eines metallischen Halteelementes bedarf. Der Haltetopf selbst kann aus möglichst leichtem keramischem und .hitzebeständiaem Material hergestellt sein. Das dem Feuerungsraum zugewandte Ende des verbleibenden Stiftteils liegt dann gegenüber der den Feuerungsraum begrenzenden Seite der Auskleidung soweit zurück, daß die für metallische Teile zulässige maximale Temperatur in keinem Fall überschritten wird. Gegen direkte Wärmestrahlung und Temperatureinwirkung sind das Ende des Stiftteils und das zur Befestigung des Haltetopfes dienende Halteelement durch das im Innenraum des Haltetopfes befindliche Isoliermaterial genügend geschützt.

[0009] Der entfernbare Teil des Stiftes, der zum Halten der äußeren Lagen vor der Montage des Haltetopfes dient, kann erfindungsgemäß z.B. durch eine Sollbruchstelle von dem verbleibenden Stiftteil getrennt sein, so daß er sich leicht abbrechen läßt.

[0010] Da das für die Stifte benötigte Material verhältnismäßig teuer ist und der abgebrochene Teil des Stiftes nicht wieder verwendet werden kann, ist es gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorteilhaft, wenn der entfernbare Teil des Stiftes zumindest an seinem dem verbleibenden Stiftteil zugewandten Ende als auf dieses aufsteckbare Hülse ausgebildet ist.

[0011] Die Hülse kann aus einfachem Material bestehen, das keine besondere Temperaturbeanspruchbarkeit aufzuweisen braucht; sie kann gegebenenfalls sogar aus Kunststoff hergestellt sein. In jedem Fall ist sie für die weitere Montage erneut verwendbar. Auch brauchen die zum Festsetzen der Halteelemente meist verwendeten Nocken nur an dem verbleibenden Stiftteil vorhanden zu sein, während als Halteelemente für den entfernbaren Teil des Stiftes Gummischeiben besonders geeignet sind, da sie auch auf einer glatten Stift-Außenfläche gut haften.

[0012] Die Halteelemente werden im allgemeinen scheibenförmig ausgebildet sein und ein Langloch aufweisen, so daß ein überschieben über am Umfang des verbleibenden Stiftteils diametral angeordnete Rastnocken möglich ist und nach einer Drehung des Halteelementes um 90° eine Verriegelung hergestellt wird. Zur Befestigung des Haltetopfes kann erfindungsgemäß ein entsprechend ausgebildetes Halteelement in Form einer Scheibe dienen, deren Rand an zwei vorzugsweise gegenüberliegenden Stellen hochgebogen ist. Durch dieses Hochbiegen wird die Handhabung der Scheibe am Boden des Haltetopfes erleichtert. Insbesondere ist auch ein einfaches Lösen möglich, falls dies nach einer ersten Montage noch erforderlich werden sollte.

[0013] Günstig ist es ferner, wenn der Haltetopf einen leicht kegeligen und sich zum Topfboden hin verjüngenden Querschnitt hat. Auch kann der Haltetopf an seinem dem Feuerungsraum zugewandten Ende einennach außen ragenden Ringansatz aufweisen. Dieser kann zum unmittelbaren Halten der Außenlage dienen; es ist aber gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch denkbar, daß auf den Ringansatz ein die tragende Fläche vergrößernder Ring aufgelegt ist.

[0014] Für bestimmte Anwendungsfälle ist es denkbar, daß das zur Herstellung der Matten verwendete Fasermaterial höheren Strömungsgeschwindigkeiten des den Feuerungsraum durchsetzenden Rauchgases nicht immer in ausreichendem Maße standhält. Dies gilt in verstärktem Maße, wenn das Rauchgas kleine Fremdkörper mit sich führt. Ein relativ schneller Verschleiß des Mattenmaterials ist die Folge.

[0015] Auch ist die Schrumpfung gerade der letzten Mattenlage insbesondere bei möglichst weitgehender Ausnutzung der Temperaturbeständigkeit oft unangenehm stark. Dies kann zu Ri_ß- oder Fugenbildung und gegebenenfalls sogar auch zum Ausreißen des Mattenmaterials im Bereich der Haltetöpfe führen.

[0016] Aber auch diese Schwierigkeiten lassen sich gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch beseitigen, daß mittels der Haltetöpfe eine die Außenseite der Matten im wesentlichen abdeckende Schicht aus hochtemperaturbeständigem Leichtbaustoff gehalten ist.

[0017] Als Leichtbaustoff kann insbesondere keramisches Material dienen, wobei die Schicht zweckmäßig als plattenförmige Schutzlage ausgebildet ist. In jedem Fall sind die Matten gegen direkte Einwirkung höherer Strömungsgeschwindigkei-. ten des Rauchgases und gegen gegebenenfalls in diesem enthaltene Fremdkörper ausreichend geschützt.

[0018] Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Innere des Haltetopfes zweckmäßig mit einem aus keramischem Fasermaterial und einem Binder gebildeten Stopfen ausgekleidet wird.

[0019] In den Rahmen der Erfindung fällt auch ein besonders einfaches Verfahren zum Herstellen der Auskleidung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Matten bis einschließlich der Aussenlage auf die Stifte aufgesteckt und mit den Halteelementen befestigt werden, daß das den entfernbaren Teil des Stiftes umgebende Mattenmaterial entfernt und eine Aussparung für den Haltetopf hergestellt werden, daß der äußere Teil des Stiftes entfernt wird, daß dann der Haltetopf eingesetzt und am verbleibenden Stiftteil befestigt wird und daß schließlich der Haltetopf mit Isoliermaterial gefüllt wird. In dieser Folge ergibt sich eine besonders zweckmäßige und einfache Montage, wobei es besonders günstig ist, wenn das Herstellen der Aussparung um den entfernbaren Teil des Stiftes herum mittels eines Hohlbohrers erfolgt. Auf dem anschließend zu entfernenden Teil des Stiftes befindliche scheibenförmige Halteelemente können hierbei gleichzeitig auch als Führung für den Hohlbohrer dienen, wenn sie entsprechend bemessen sind. Nach dem Herausnehmen des Bohrers können der entfernbare Teil des Stiftes einschließlich des noch von den Halteelementen gehaltenen abgetrennten Mattenmaterials herausgenommen werden.

[0020] Zwecks weiterer Erleichterung der Montage wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, daß zur Montage des Haltetopfes die Scheibe mittels eines Klebstoffes oder Mörtels, dessen Klebwirkung bei Einwirkung einer vorgegebenen Temperatur und/oder nach einer vorgegebenen Zeit nachläßt oder ganz verschwindet, von innen am Boden des Haltetopfes aufgeklebt wird und daß der Haltetopf anschließend auf den Stift aufgesteckt und bis zur Verrastung der Scheibe mit den auf dem Stift befindlichen Nocken gedreht wird.

[0021] Diese Maßnahme ermöglicht eine Vorfertigung insoweit, als die Haltetöpfe bereits am Ort ihrer Herstellung mit der Scheibe versehen werden können. Es lassen sich dann die Haltetöpfe am Montageort sehr einfach und schnell an den Stiften befestigen.

[0022] Da das zur Herstellung der Haltetöpfe zu verwendende keramische Material und das für die Scheibe meist verwendete metallische Material unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, ist es denkbar, daß sich aufgrund der im Betrieb erfolgenden Erwärmung die Klebverbindung eventuell bereits von selbst löst. Um aber sicherzustellen, daß es aufgrund der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten in keinem Fall zu nachteiligen Auswirkungen kommt, kann ein Klebstoff gewählt werden; desen Klebwirkung aufgrund des Temperatureinflusses nachläßt oder schwindet. Alternativ wäre es auch denkbar, einen Klebstoff zu verwenden, dessen Klebwirkung nach einer vorgegebenen Zeit selbsttät nachläßt.

[0023] Nachfolgend werden zwei besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in Form eines schematischen Schnittes einen Teil einer Feuerungsraumwand- oder decke mit einem durch eine Sollbruchstelle abtrennbaren Teil des Stiftes;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit eine entfernbaren Teil des Stiftes in Form einer Hülse.

[0024] Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat ein Feuerungsraum 10 eine Wand 11, an der Stifte 12 aus hochtemperaturbeanspruchbarem Metall in regelmäßigen Abständen angeschweißt sind. Ein dem Feuerungsraum 1₀ zugewandter Teil 13 des Stiftes 12 ist an einer Sollbruch stelle 14 abtrennbar.

[0025] Die Auskleidung ist aus parallel zur Wand 11 des Feuerung raumes 1o verlaufenden.Lagen 15 in Form von Matten gebildet, die aus keramischen Fasern hergestellt sind und deshalb sehr hohen Temperaturen standhalten können. Die Lagal 15 sind nacheinander auf die Stifte 12 aufgesteckt, wobei auf die Stifte 12 aufgeschobene Halteelemente 16 in Form von Scheiben oder Platten die einzelnen Lagen 15 abstützen. Die Befestigung der Halteelemente 16 an den durch Klemmwirkung oder Stiften 12 erfolgt/über eine entsprechende Rastverbindung unter Drehen von 90°, wobei die auf den Stiften 12 hierzu vorgesehenen Rastnocken nicht dargestellt sind.

[0026] Soweit die Lagen 15 durch den entfernbaren Teil 13 des Stiftes 12 gehalten werden, geschieht dies mit Hilfe von Gummischeiben 17.

[0027] In Fig. 1 sind vier wesentliche Verfahrensabschnitte für die Herstellung der Auskleidung dargestellt. Bisher wurde das Anbringen der einzelnen Lagen 15 und das Befestigen derselben mit Hilfe der Halteelemente 16 und der Gummischeiben 17 beschrieben. Dieser Verfahrensabschnitt entspricht der Darstellung der Auskleidung im Bereich des linken Stiftes 12.

[0028] Es wird dann mittels eines Hohlbohrers das den Bereich des Teils 13 umgebende Mattenmaterial freigeschnitten, wie es im Zusammenhang mit dem zweiten Stift 12 in Fig. 1 dargestellt ist. Nach Entfernen des Hohlbohrers kann entweder zuerst das freigeschnittene Material einschließlich der Gummischeiben 17 entfernt werden. Es folgt dann das Einsetzen eines Haltetopfes 18 mit Hilfe einer Scheibe 19, die an ihren Rändern hochgebogen ist. Hierbei ist der Teil 13 des Stiftes 12 noch als Führung für den Haltetopf 1E und das Aufbringen der einzelnen Lagen 15 entsprechen dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Beispiel. Es ist jedoch folgender Unterschied vorhanden:

Als entfernbare Teile der Stifte 12 dienen Hülsen 23, deren Innendurchmesser so gewählt ist, daß eine Hülse 23 auf einem Stift 12 klemmend gehalten ist. Besonders geeignet sind hier handelsübliche Spannhülsen, die an einer Stelle ihres Umfangs über die Länge hin geschlitzt sind. Es sollten aber in jedem Fall Maßnahmen getroffen werden, um das Aufstecken einer Hülse 13 auf eine bestimmte Länge zu beschränken. Zu diesem Zweck kann in das Innere der Hülse 23 ein Anschlagstift 24 oder dergleichen eingesetzt werden.

[0029] Wenn die Hülse 23 ihre Funktion erfüllt hat und der Haltetopf 18 montiert ist, steht sie für die weitere Montage wieder zur Verfügung.

[0030] Die Scheibe 19 kann zur Montage vorher am Boden des Haltetopfes 18 festgeklebt sein, so daß sie nach dem Aufsetzen auf den Stift 12 durch Drehung des Haltetopfes 18 mitgenommen wird.

[0031] Anstelle der Ringe 22 können die Ringansätze 2" der Haltetöpfe 18 Platten aus hochtemperaturbeständigem verwendet worden.

[0032] Es ist aber auch denkbar, den Teil 13 des Stiftes 12 bereits vor dem Herausnehmen des freigeschnittenen Fasermaterials abzubrechen und zusammen mit dem Fasermaterial und den Gummischeiben 17zu entfernen. Es kann auch dann der Haltetopf 13 auf das hervorstehende Ende des Stiftes 12 aufgeschoben und mittels der Scheibe 49 befestigt werden Letztere wird auf dem Stift 12 ebenfalls durch Drehung arretiert, und damit eine solche Drehung am Boden des Haltetopfes 18 möglich.ist, sind die Ränder der Scheibe 19 so hochgebogen, daß ein Schlüssel angesetzt werden kann.

[0033] Abschließend wird ein aus keramischem Fasermaterial und einem Binder hergestellter Stopfen 2o in das Innere des Haltetopfes 18 eingebracht.

[0034] Der Haltetopf 18 hat einen kegeligen Querschnitt, der sich zum Topfboden hin verjüngt, und ist im übrigen aus möglich leichtem feuerfestem Material hergestellt. An seinem dem Feuerungsraum 1o zugewandten Ende hat der Haltetopf 18 einen Ringansatz 21, auf den ein die tragende Fläche vergrößernder Ring 22 augelegt ist.

[0035] Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind jeweils gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Die Anordnur Leichtbaustoff tragen, die die Außenlage 15 im wesentlichen abdecken und damit das Fasermaterial gegen jegliche Rauchgas-Einwirkung schützen. Es können aber derartige Platten auch zusätzlich zu den Ringen 22 auf den Ringansätzen 21 aufliegen. Bezugsziffernliste:

1o Feuerungsraum

11 Wand

12 Stift

13 Teil

14 Sollbruchstelle

15 Lage

16 Halteelement

17 Gummischeibe

18 Haltetopf

19 Scheibe

2o Stopfen

21 Ringansatz

22 Ring

23 Hülse

24 Anschlagstift

Ansprüche

1. Auskleidung für Feuerungsräume, insbesondere für Hochtemperatur-Industrieöfen, mit in mehreren Lagen angeordneten Matten aus temperaturbeständigem Material, mit die Matten durchsetzenden, an der Wand des Feuerungsraumes befestigten Halterungen in Form von Stiften und mit an den Stiften befestigten Halteelementen wie Platten, Scheiben, Stopfen oder dergleichen, die jeweils an einer dem Feuerungsraum zugewandten Seite der Auskleidung angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß ein den äußeren Mattenbereich durchsetzender Teil (13,23) des Stiftes (12) gegenüber dem an der Wand (11) des Feuerungsraumes (1o) befestigten Stiftteil (12) leicht entfernbar ausgebildet ist und daß der den entfernbaren Teil (13,23) des Stiftes umgebende Mattenbereich (15) ausgespart ist und einen Haltetopf (18) aufnimmt, der auf das Ende des an der Wand (11) des Feuerungsraumes (1₀) verbleibenden Stiftteils (12) aufgesetzt und mit Isoliermaterial (2o) gefüllt ist.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Stiftteil (12) mit dem entfernbaren Teil (13) des Stiftes (12) durch eine Sollbruchstelle (14) verbunden isz.

3. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der entfernbare Teil des Stiftes (12) zumindest an seinem dem verbleibenden Stiftteil (12) zugewandten Ende als auf dieses aufsteckbare Hülse (23) ausgebildet ist.

4. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festsetzen der Halteelemente (16, 19) dienende Nocken nur an dem verbleibenden Stiftteil (12)vorhanden sind.

5. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Stiftteil (12) an seinem Umfang diametral gegenüberliegende Rastnocken aufweist und daß zur Befestigung des Haltetopfs (18) eine mit einem Langloch versehene Scheibe (19) dient, deren Rand an zwei vorzugsweise gegenüberliegenden Stellen hochgebogen ist.

6. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem entfernbaren Teil (13,23) des Stiftes Halteelemente in Form von Gummischeiben (17) oder Scheiben aus anderem haftfähigen Material aufgesetzt sind.

7. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltetopf (18) einen leicht kegeligen und sich zum Topfboden hin verjüngenden Querschnitt hat.

8. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltetopf (18) an seinem dem Feuerungsraum (1o) zugewandten Ende einen nach außen ragenden Ringansatz (21) aufweist.

9. Auskleidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ringansatz (21) ein die tragende Fläche vergrößernder Ring (22) aufgelegt ist.

1₀. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Haltetöpfe (18) eine die Außenseite der Matten (15) im wesentlichen abdeckende Schicht aus hochtemperaturbeständigem Leichtbaustoff gehalten ist.

11. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltetopf (18) innen mit einem aus keramischem Fasermaterial und einem Binder gebildeten Stopfen (2₀) ausgefüllt ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Matten bis einschließlich der Außenlage auf die Stifte aufgesteckt und mit den Halteelementen befestigt werden, daß das den entfernbaren Teil des Stiftes umgebende Mattenmaterial entfernt und eine Aussparung für den Haltetopf hergestellt werden, daß dann der Haltetopf eingesetzt und am verbleibenden Stiftteil befestigt wird und daß der Haltetopf mit Isoliermaterial gefüllt wird, wobei das Entfernen des äußeren Teils des Stiftes vor oder nach dem Einsetzen des Haltetopfes erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellen der Aussparung um den entfern en Teil des Stiftes herum mittels eines zylindrischen Hohlbohrers erfolgt.

14. Verfahren zum Herstellen einer Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Montage des Haltetopfes die Scheibe mittels eines Klebstoffes oder Mörtels, dessen Klebwirkung bei Einwirkung einer vorgegebenen Temperatur und/oder nach einer vorgegebenen Zeit nachläßt oder ganz schwindet, von innen am Boden des Haltetopfes aufgeklebt wird und daß der Haltetopf anschließend auf den Stift aufgesteckt und bis zur Verrastung der Scheibe mit den auf dem Stift befindlichen Nocken gedreht wird.

Zeichnung