Auskleidungsstein

Abstract

 Ein Auskleidungsstein (1) aus einem Feuerfestmaterial zur Zustellung von gebogenen Wänden weist zwei gegenüberliegende, benachbarten Steinen zugewandte, keilförmig zulaufende Seitenflächen (4, 5) auf. Der Auskleidungsstein (1) soll zur Auskleidung von unterschiedlichen Wandradien geeignet sein. Hierfür sind die beiden Seitenflächen (4, 5) konvex gewölbt, oder die eine Seitenfläche (4 oder 5) ist konvex gewölbt und die andere Seitenfläche (5 bzw. 4) ist eben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Auskleidungsstein aus einem Feuerfestmaterial zur Zustellung von gebogenen Wänden, insbesondere für einen Ofen, wobei der Auskleidungsstein zwei gegenüberliegende, benachbarten Steinen zugewandte, keilförmig zulaufende Seitenflächen aufweist. Ein solcher Auskleidungsstein wird beispielsweise für die Auskleidung von Drehrohröfen oder Schachtöfen verwendet.

[0002] In der DE 33 18 421 C2 ist ein derartiger Auskleidungsstein beschrieben. An seiner einen Seitenfläche ist eine konvexe Auswölbung und an seiner anderen Seitenfläche ist eine konkave Einwölbung ausgeformt. Die Auswölbung eines Auskleidungssteins greift jeweils nach Art eines Kugelpfannenlagers in die Einwölbung des benachbarten Auskleidungssteins. Dadurch ist in einem gewissen Bereich eine Anpassung an unterschiedliche Wandradien bzw. Drehrohrofendurchmesser möglich, wobei die Pfannenlagerung ein gelenkiges Verschwenken der Auskleidungssteine ermöglicht und ein Herausfallen von Auskleidungssteinen aus dem Verbund verhindert.

[0003] Neben der Auswölbung bzw. Einwölbung bestehen plane Seitenflächenteile, die als gegenseitiger Anschlag dienen. Die planen Seitenflächenteile können zu Verspannungen führen, insbesondere wenn der Stein bei stark differierenden Ofenradien eingesetzt wird. Die in den Seitenflächen bestehenden Knicke erschweren die Fertigung des Auskleidungssteins.

[0004] Beim Auskleidungsstein nach der DE 33 18 421 C2 ist in der Praxis nur eine Mörtelverlegung möglich; eine Trockenverlegung mit einer Blecheinlage ist kaum durchführbar, da dann die Blecheinlage entsprechend den Seitenflächen geformt sein müßte.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Auskleidungsstein der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der im Verbund zur Auskleidung verschiedener Ofenmantelradien geeignet ist. Ein erfindungsgemäßer Auskleidungsstein ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenflächen konvex gewölbt sind oder die eine Seitenfläche konvex gewölbt und die andere Seitenfläche eben ist.

[0006] Dadurch ist erreicht, daß im Verbund jeweils eine konvexe Seitenfläche eines Auskleidungssteins an eine konvexe oder ebene Seitenfläche des benachbarten Auskleidungssteins angrenzt. Die beiden einander zugewandten Seitenflächen können sich dabei nach Art eines Wälzlagers gegeneinander verschwenken. Damit passen sich die Auskleidungssteine unterschiedlichen Wandradien an. Unterschiedliche Wandradien bzw. Drehrohrofendurchmesser lassen sich also mit nur einem einzigen Steinformat zustellen. Dies selbst dann, wenn die Wandradien, beispielsweise durch Beulen, ungleichmäßig sind. Die Wandradien können beispielsweise um den Faktor 3 differieren.

[0007] Die Tatsache, daß ein einziges Steinformat zur Auskleidung unterschiedlicher Wandradien genügt, ist für die Herstellung, die Lagerhaltung und die Verlegung vorteilhaft. Durch die Gestaltung der Seitenflächen ist auch erreicht, daß die ofeninnenseitigen, weniger breiten Stirnseiten der Auskleidungssteine im wesentlichen stufenlos aneinander angrenzen.

[0008] Die Fuge zwischen benachbarten Auskleidungssteinen ist wegen der Konvexität nicht gleichmäßig breit. Die Fugen lassen sich mit Mörtel oder mit Einlagen (Trockenverlegung) schließen. Insbesondere wenn die eine Seitenfläche eben und nur die andere Seitenfläche konvex gewölbt ist, kann eine plane Blecheinlage verwendet werden, die im Betrieb oxidiert. Die entstehenden Oxidationsprodukte füllen die jeweilige Spaltbreite sowohl an engen Stellen als auch an breiteren Stellen aus.

[0009] Die Seitenflächen sind stufenlos gewölbt. Der Auskleidungsstein hat also nur glatte Flächen, was die Massenfertigung vereinfacht.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Auskleidungssteins ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1

einen Auskleidungsstein aus Feuerfestmaterial,

Figur 2

einen Anwendungsfall solcher Auskleidungssteine bei einem vergleichsweise kleinen Ofenmantelradius,

Figur 3

einen Anwendungsfall bei einem vergleichsweise großen Ofenmantelradius,

Figur 4

einen Anwendungsfall bei einer ungleichmäßigen, verbeulten Wand mit verschiedenen Radien des Ofenmantels; und

Figur 5

eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Bemessung der Wölbungshöhe.

Figur 6

Auskleidungsstein erfindungsgemäß, Beispiel 1.

[0011] Der Auskleidungsstein (1) weist eine hintere Breite (a), eine vordere Breite (b), eine Höhe (h) und eine Länge (l) auf. Die hintere Breite (a) ist größer als die vordere Breite (b), wodurch der Auskleidungsstein (1) eine Keilform hat. Der Auskleidungsstein (1) weist eine breitere Stirnseite (2), die durch die hintere Breite (a) und die Länge (l) bestimmt ist und eine weniger breite Stirnseite (3) auf, die durch die vordere Breite (b) und die Länge (l) bestimmt ist.

[0012] Der Auskleidungsstein (1) bildet in der Länge (l) zwei gegenüberliegende Seitenflächen (4,5), die von der hinteren Breite (a) zur vorderen Breite (b) keilförmig zulaufen, wobei sie konvex gewölbt sind. Die maximale Wölbungshöhe (W) liegt in der Mitte der Steinhöhe (h). Die Wölbungshöhe (W) ist jeweils auf die Senkrechte zur Verbindungslinie (v) zwischen der hinteren Breite (a) und der vorderen Breite (b) bezogen (vgl. Fig.1).

[0013] Bei den Auskleidungssteinen nach den Figuren sind auf den Seitenflächen (4, 5) die konvexen Wölbungen zur Verdeutlichung teilweise übertrieben (mit größerer Krümmung) dargestellt. Die größte Breite des Steins scheint dadurch mehr in Richtung der halben Höhe des Steins zu liegen, sie tritt tatsächlich aber immer an der breiteren Stirnseite (2) mit dem Maß a auf.

[0014] Die konvexen Wölbungen der Seitenflächen (4, 5) sind stufenlos durchgehend. Die gewölbten Randkanten der Seitenflächen (4,5) sind in Fig. 1 mit 4' bzw. 4'' und 5' bzw. 5'' bezeichnet. Die Wölbungen sind kreisbogenförmig gestaltet. Die Wölbungshöhe (W) ist klein im Vergleich zu den Abmessungen (a, b, h, l) des Auskleidungssteins (1). Bei einer Höhe (h) und einer Länge (l) von jeweils etwa 200 mm und einer hinteren Breite(a) von etwa 80 bis 100 mm und einer vorderen Breite (b) von etwa 60 bis 90 mm liegt die Wölbungshöhe (W) in einem Bereich von 0,2 bis 2,0 mm.

[0015] Die übrigen Flächen (6,7) des Auskleidungssteins (1) sind wie die Stirnseiten (2,3) plan.

[0016] Die Stirnseite (2) ist der auszukleidenden Wandung (8) (vgl. Fig.2 bis 4) zugeordnet, deren Radius mit R bezeichnet ist (vgl. Fig. 1 bis 4). Die weniger breite
Stirnseite (3) ist dem Ofeninneren zugewandt. Die Höhe (h) entspricht somit der Futterstärke. Die Seitenflächen (4,5) sind jeweils benachbarten Auskleidungssteinen zugewandt.

[0017] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind beide Seitenflächen (4,5) in gleicher Weise konvex gewölbt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, nur eine der Seitenflächen (4,5) zu wölben und die andere Seitenfläche (5,4) plan auszubilden, so daß sie auf der Verbindungslinie (v) verläuft. In diesem Fall wird die Wölbungshöhe (W) der gewölbten Seitenfläche (4 bzw. 5) entsprechend vergrößert.

[0018] In Fig. 2 sind die Auskleidungssteine (1) nach Fig. 1 bei einer Wand (8) mit einem vergleichsweise kleinen Wandradius (R) gezeigt. Die gewölbten Seitenflächen (4, 5) stehen sich dabei zwischen der Wölbungshöhe (W) und der Stirnseite (3) näher als zwischen der Wölbungshöhe (W) und der Stirnseite (2). Die zwischen den Seitenflächen (4, 5) bestehenden Fugen (9) erweitern sich also zur Wand (8) hin.

[0019] Die Stirnseiten (3) bilden vom Ofeninneren (10) her gesehen eine im wesentlichen stufenlose Innenfläche (11). Die Fugen (9) lassen sich mit Mörtel oder in Trockenverlegung mit einer Einlage ausfüllen.

[0020] Beim Einsatzbeispiel nach Fig. 3 sind die Auskleidungssteine (1) bei einer Wand (8) mit einem vergleichsweise großen Wandradius (R) eingesetzt. Die Fugen (9) sind dabei im Bereich der Wölbungshöhen (W) am engsten und erweitern sich zu den Stirnseiten (3) und den Stirnseiten (2). Auch hierbei bilden die Stirnseiten (3) insgesamt eine weitgehend stufenlose Innenfläche (11). Die Fugen (9) lassen sich in der beschriebenen Weise ausfüllen.

[0021] Beim Einsatzbeispiel nach Fig. 4 ist davon ausgegangen, daß in der Wand (8) eine Beule (12) besteht. Die Auskleidungssteine (1) passen sich aufgrund ihrer gewölbten Seitenflächen (4, 5) auch dieser Beule (12) an. Im Bereich der Beule (12) sind die Fugen (9) zwischen den Wölbungshöhen (W) und den Stirnseiten (2) besonders eng und erweitern sich zu den Stirnseiten (3) hin. Auch in diesem Fall sind die Fugen (9) mit Mörtel oder in Trockenverlegung auffüllbar. Auch hier entsteht eine im wesentlichen stufenlose Innenfläche (11).

[0022] Anhand von Fig. 5 werden im folgenden Gesichtspunkte zur Bemessung der Wölbungshöhe (W) angegeben:

[0023] Nach dem Stand der Technik werden zur Auskleidung von unterschiedlichen Wandradien Auskleidungssteine - mit ebenen Seitenflächen - und unterschiedlichem Keilmaß verwendet, wobei das Keilmaß (K) ist:

; dabei ist a die hintere Breite und b die vordere Breite.

[0024] Für einen bestimmten Ofenmantelradius werden in der Praxis üblicherweise Auskleidungssteine mit unterschiedlichen Keilmaßen kombiniert. Durch die Verwendung von Steinen mit größerem Keilmaß, wobei die Steine einem kleineren Ofenmantelradius entsprechen und von Steinen mit kleinerem Keilmaß, wobei die Steine einem größeren Ofenmantelradius entsprechen, können bei der Zustellung des Mauerwerks auftretende Toleranzen der Steine ausgeglichen werden. Fig. 5 zeigt strichpunktiert schematisch eine Kontur eines ersten Auskleidungssteins, der für einen kleinen Ofenmantelradius bestimmt ist und ein Keilmaß Kk:

hat. Außerdem zeigt Fig. 5 strich-doppelpunktiert schematisch eine Kontur eines zweiten Auskleidungssteins, der für einen größeren Wandradius bestimmt ist und ein Keilmaß Kg:

hat. In Fig. 5 ist der erfindungsgemäße Auskleidungsstein mit durchgezogenen Linien mit dem Keilmaß K:

gezeigt.

[0025] Um den ersten und den zweiten Auskleidungsstein nach dem Stand der Technik zu ersetzen, weist der erfindungsgemäße Auskleidungsstein (1) eine vordere Breite b:

auf.

[0026] Bei einem Auskleidungsstein (1), dessen beide Seitenflächen (4,5) gewölbt sind, wird die Wölbungshöhe (W) bemessen zu:

[0027] Bei einem Auskleidungsstein, bei dem nur die eine Seitenfläche (4, 5) gewölbt ist und die andere Seitenfläche (5, 4) plan ist, wird für die Wölbungshöhe (W) der doppelte Wert bemessen, wobei jedoch der maximale Wert 1/8 Kk betragen muß.

[0028] Zur Bemessung der minimalen Wölbungshöhe (W) nach

sind die Ausdrücke gleich:

[0029] Zur Bemessung der maximalen Wölbungshöhe (W) mit 1/8 Kk sind die Ausdrücke gleich

und

. (Das Keilmaß (K) für den erfindungsgemäßen Stein ergibt sich zu

).

[0030] Bei dem Auskleidungsstein sollte insgesamt die Wölbungshöhe (W) bei 0,2 bis 2,0 mm und insbesondere bei 0,5 bis 1,2 mm liegen.

[0031] Die Wölbungen sind kreisbogenförmig gestaltet.

[0032] Die Wölbung der Seitenflächen (4, 5) wird durch den Radius (r) bestimmt. Bei der stärksten Wölbung liegt der Mittelpunkt des Kreises auf der Verlängerung der hinteren Seite (a) und der Radius beträgt etwa

[0033] Der geringsten Wölbung mit einer minimalen Wölbungshöhe entspricht ein maximaler Radius der Wölbungsfläche von etwa

[0034] Insgesamt gilt für den Radius der Wölbungsfläche etwa:

[0035] Wird davon ausgegangen, daß durch den erfindungsgemäßen Auskleidungsstein (1) Steine ersetzt werden sollen, die verschiedene hintere Breiten (ak und ag) aufweisen, dann wird die hintere Breite (a) des erfindungsgemäßen Auskleidungssteins (1) berechnet:

[0036] Für das Keilmaß der Steine gilt dann:

[0037] Die Erfindung wird durch einen Auskleidungsstein in einem einzigen Steinformat für die Zustellung der Ofenwand eines Drehrohrofens mit einem Ofenmanteldurchmesser von 5,5 m nach Beispiel 1 erläutert. In der für die Praxis üblichen Weise werden zunächst gebräuchliche Auskleidungssteine mit zwei verschiedenen Keilmaßen nach der Liste der ISO-Steinformate ausgewählt. Im vorliegenden Fall würden für den Ofenmanteldurchmesser von 5,5 m und einer gewünschten Futterstärke der feuerfesten Auskleidung von 180 mm die Formate 318 und 718 zur Anwendung kommen können. Für den Auskleidungsstein nach der Erfindung in einem einzigen Steinformat (bezeichnet 3718 in der Tabelle) wird für die vordere Breite b nach der Formel

der Wert 94,1 mm und als Keilmaß der Wert 8,9 mm erhalten. Das einzige Steinformat (3718) ist auf beiden Seitenflächen konvex gewölbt, wobei die Wölbungshöhe (W) nach Anspruch 5 betragen kann (siehe Figur 6):

[0038] Die Beispiele 2 bis 4 zeigen einen Auskleidungsstein in einem einzigen Steinformat für ebenfalls die Ofenwand eines Drehrohrofens mit dem Ofenmanteldurchmesser von 5,5 m und mit einer Futterstärke der Auskleidung von 220 mm und 250 mm.

[0039] Die Zustellung des Drehrohrofens mit 5,5 m Ofenmanteldurchmesser kann somit durch den Auskleidungsstein in dem einzigen Format 3718 vorgenommen werden, wobei auf den gewölbten Seitenflächen die Wölbungshöhe in dem Bereich 0,9 bis < 1,56 mm anzuwenden ist. Der Wölbungsfläche ist ein Radius zugehörig, der mindestens etwa 3640 mm (nach der Formel

) und maximal 4500 mm (nach der Formel

) beträgt.

[0040] Für die Beispiele 1 bis 4 ergeben sich nach Anspruch 4 für die Wölbungshöhe W folgende Bereiche:

Beispiel	Wölbungshöhe (mm)
1	0,9 - 1,56
2	0,53 - 1,19
3	0,73 - 1,44
4	0,81 - 1,63

Ansprüche

1. Auskleidungsstein aus einem Feuerfestmaterial zur Zustellung von gebogenen Wänden, insbesondere für einen Ofen, wobei der Auskleidungsstein zwei gegenüberliegende, benachbarten Steinen zugewandte, keilförmig zulaufende Seitenflächen aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Seitenflächen (4, 5) konvex gewölbt sind, oder die eine Seitenfläche (4 oder 5) konvex gewölbt und die andere Seitenfläche (5 bzw. 4) eben ist.

2. Auskleidungsstein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenfläche/n (4 bzw. 5) von der weniger breiten Stirnseite (3) zur breiteren Stirnseite (2) des Auskleidungssteins (1) durchgehend stufenlos gewölbt ist/ sind.

3. Auskleidungsstein nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die konvexen Wölbungen der beiden Seitenflächen (4, 5) gleich sind.

4. Auskleidungsstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wölbungshöhe (W) sich aus der Formel ergibt

bei einem Auskleidungsstein(1) mit zwei gewölbten Seitenflächen (4,5).

5. Auskleidungsstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vordere Breite (b) der weniger breiten Stirnseite (3) sich aus der Formel

ergibt, wobei bk die vordere Breite eines zu ersetzenden Auskleidungssteins für einen kleineren Ofenmantelradius und bg die vordere Breite eines zu ersetzenden Auskleidungssteins für einen größeren Ofenmantelradius ist.

6. Auskleidungsstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wölbungshöhe (W) 0,2 mm bis 2,0 mm, insbesondere 0,5 bis 1,2 mm, beträgt.

7. Auskleidungsstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die konvexe Wölbung kreisbogenförmig gestaltet ist.

Zeichnung