Solche Haltevorrichtungen werden in Wärmeöfen, wie sie in sämtlichen metallformenden Industriezweigen eingesetzt werden, benutzt. Die Wände, Böden und Decken der Wärmeöfen werden zur Wärmeisolation mit chemisch, mechanisch und thermisch stark beanspruchten Konstruktionen aus feuerfesten Baustoffen ausgekleidet. Diese Auskleidung, aber auch der Vorgang der Erneuerung einer Auskleidung, wird als Zustellung bezeichnet. Um eine optimale Isolation und einen hohen Wirkungsgrad im Ofen zu erhalten, kommt der Befestigung des feuerfesten Materials an der Ofenwand eine besondere Bedeutung zu. Hierbei wird versucht die Ausmauerung möglichst lückenlos an die Ofenwand anzuschließen, wobei eine Befestigung über einen Ankerstein erfolgt, der das Verbindungselement zwischen Ofenwand und Ausmauerung bildet und von dem sich die weiteren Ausmauerungselemente erstrecken. Der Ankerstein wird regelmäßig in der Haltevorrichtung zentral fixiert, damit die im Ofenbetrieb auftretende thermische Ausdehnung der feuerfesten Auskleidung als Bewegung in der Haltevorrichtung nachgeführt werden kann.
Aufgrund zunehmender thermischer und chemischer Belastung im Ofen und somit auch in der Ausmauerung werden zunehmend keramische Anker in Temperaturbereichen ab circa 1000 bis 1200°C eingesetzt, wobei diese teilweise auch unterhalb dieser Temperatur aus technischer und wirtschaftlicher Sicht verwendet werden.
Bei den bisher bekannten Haltevorrichtungen wird der Ankerstein von oben in die Haltevorrichtung eingebracht und Keile dienen als Befestigungsmittel, um den Ankerstein gegen die Aufnahme zu drängen und in dieser zu befestigen. Der Ankerstein wird danach in der Aufnahme verkeilt. Für diese Form der Montage und zur zentralen Befestigung des Ankersteins in der Haltevorrichtung sind mindestens zwei Personen erforderlich. Die Keilverbindungen können sowohl zu instationären als auch stationären thermischen Einflüssen, zu anisotropen Ausdehnungen der Materialien und unkontrollierten Spannungen führen.
Eine Fixierung des Ankersteins ist aber insbesondere wegen der Wärmedehnung aufgrund des Aufheizens auf Betriebstemperatur problematisch, durch die der Ankerstein reißen oder eine Beschädigung der Haltevorrichtung hervorgerufen werden kann.
Aus der
Diese vorbekannte Haltevorrichtung ist aber problembehaftet. So muss die Kraft der Feder angemessen eingestellt werden, um einerseits ein leichtes Einführen des Ankersteins in die Aufnahme und gegen den Druck der Feder zu gewährleisten, andererseits aber zu verhindern, dass der allein durch die Federkraft in der Aufnahme gehaltene Ankerstein nicht durch die Aufnahme durchrutscht. Diese ermöglicht regelmäßig ein Einbringen des Ankersteins in der Wirkungsrichtung der Schwerkraft der Erde.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine gattungsgemäß Haltevorrichtung für einen keramischen Ankerstein zu verbessern, d.h. den Ankerstein durch ein Befestigungsmittel derart in der Aufnahme zu lagern, dass dieser weder bei zunehmender thermischer Beanspruchung im Ofenbetrieb abreißt noch die Haltevorrichtung beschädigt. Eine optimale Wechselwirkung zwischen Ofenwand und Ankerstein bzw. der Ausmauerung soll sichergestellt werden. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Montage des Ankersteins in der Halteeinrichtung zu gewährleisten. Des weiteren will die vorliegende Erfindung einen hinsichtlich der Befestigung des Ankersteines verbesserten Ofen angeben.
Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine Haltevorrichtung für einen keramischen Ankerstein an einer Ofenwand mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung unterscheidet sich dadurch von dem gattungsbildenden Stand der Technik, dass das Befestigungsmittel aus einem Material gebildet ist, welches bei im Bereich der Haltevorrichtung im Ofenbetrieb wirkenden Temperaturen schmilzt. Dieses Befestigungsmittel kann beispielsweise ein Befestigungsmittel sein, welches den Ankerstein nach dessen Montage in der Aufnahme fixiert. Beim Aufheizen des Ofens auf Betriebstemperatur ergibt sich in gleicher Weise eine Erwärmung im Bereich der Ofenwandung, d.h. im Bereich der Haltevorrichtung. Das Material des Befestigungsmittels ist dabei vorzugsweise so ausgewählt, dass mit zunehmender Erwärmung im Bereich der Haltevorrichtung eine gewisse Erweichung des Befestigungsmittels auftritt. Im gleichen Maße, wie Wärmedehnungen zu Spannungen innerhalb der Aufnahme führen, erweicht dementsprechend das Befestigungsmittel, wodurch sich Spannungen insbesondere im Bereich der Aufnahme abbauen. Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel ist aber aus einem solchen Material beschaffen, welches bei Temperaturen schmilzt, die im Bereich der Haltevorrichtung im Ofenbetrieb wirken. Diese Temperaturen sind zwar gegenüber der Ofentemperatur aufgrund einer feuerfesten Ausmauerung im Bereich der Ofenwand reduziert. Sie liegen aber regelmäßig deutlich über 200°C. Die vorliegende Erfindung will gerade ein Befestigungsmittel schaffen, welches bei solchen Temperaturen aufschmilzt. Hierdurch geht zwar die Wirkung des Befestigungsmittels verloren. Dieses wird aber ohnehin lediglich für die Montage der feuerfesten Ausmauerung an der Innenwand des Ofens benötigt. Nach erfolgter Zustellung stützen sich die feuerfesten Steine gegeneinander um die Ofenwand herum ab, so dass bei vervollständigter Zustellung auf Befestigungsmittel im Grunde verzichtet werden könnte, die die Ankersteine der feuerfesten Ausmauerung gegenüber der Ofenwand fixieren.
Die vorliegende Erfindung lehrt dementsprechend ein Befestigungsmittel zum Halten des Ankersteins in der Aufnahme. Dieses Befestigungsmittel geht beim Betrieb des Ofens regelmäßig vollständig verloren. Bei dem besagten Befestigungsmittel handelt es sich insbesondere um dasjenige Befestigungsmittel, welches den Ankerstein zentral in der Haltevorrichtung fixiert. Neben diesem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel können weitere Befestigungsmittel vorgesehen sein. Diese Befestigungsmittel können dem erfindungsgemäßen Kriterium der Schmelzbarkeit genügen. Es können aber auch Befestigungsmittel vorgesehen sein, die bei den im Bereich der Haltevorrichtung im Ofenbetrieb wirkenden Temperaturen nicht schmelzen. Befestigungsmittel können aus Refraktärmaterialien gebildet sein. Wesentlich ist lediglich, dass die Befestigung des Ankersteins insgesamt beim Betrieb des Ofens erweicht bzw. aufschmilzt, so dass der Ankerstein die Möglichkeit hat, thermische Dehnungen auszugleichen, ohne selbst aufgrund des bzw. der Befestigungsmittel in unzulässiger Weise unter Spannung gesetzt zu werden.
Dabei hält die vorliegende Erfindung vorzugsweise an dem aus der
Es hat sich herausgestellt, dass das Befestigungsmittel vorzugsweise aus Kunststoff gebildet wird. Dieser Werkstoff bietet die Möglichkeit, das Befestigungsmittel beispielsweise im Wege des Spritzgusses in Serienfertigung herzustellen. Damit können auch Befestigungsmittel mit komplexer Geometrie kostengünstig hergestellt werden. So können beispielsweise Befestigungsmittel nach Art einer Schraube ausgebildet sein. Als Kunststoff kommt insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff in Betracht, der aufgrund zunehmender Temperatur im Bereich der Haltevorrichtung beim Erwärmen des Ofens auf Betriebstemperatur zunächst erweicht und schließlich aufschmilzt. Für diese Weiterbildung denkbare Kunststoffe sollten einen Schmelzpunkt vorzugsweise von zwischen 150°C und 300°C haben.
Sofern das Befestigungsmittel als Stellschraube ausgebildet wird, die gegen den in der Aufnahme aufgenommen Ankerstein anlegbar ist, ergibt sich eine leichte Montage des Ankersteins. Dieser muss lediglich in die Aufnahme eingebracht und dort gehalten werden. Die Stellschraube wird dann gegen den Ankerstein verschraubt, um diesen reibschlüssig gegen wenigstens eine Wandung der Aufnahme anzulegen. Hiernach ist der Ankerstein in der Aufnahme zunächst fixiert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Platte vorgesehen, die in die Aufnahme einhängbar ist. Diese Platte kann dem in Anspruch 1 angegebenen Kriterium für das Befestigungsmittel genügen und bei im Bereich der Haltevorrichtung im Ofenbetrieb wirkenden Temperaturen schmelzen. Die Platte kann aber ebenso gut aus einem bei im Bereich der Haltevorrichtung im Ofenbetrieb wirkenden Temperaturen nicht schmelzenden Material bestehen und schmelzbare Befestigungsmittel tragen. Zur Vermeidung einer erheblichen Flächenpressung, mit welcher die Stellschraube gegen den Ankerstein anliegt und die insbesondere bei ungeübter Montage des Ankersteins in dem Aufnahmemittel dazu führen kann, dass dieser zerbricht, wird besagte Platte als Teil des Befestigungsmittels zwischen der Stellschraube und dem Ankerstein vorgesehen, so dass die Stellschraube unter Zwischenlage der Platte gegen den Ankerstein gedrängt ist. Die Platte dient dementsprechend zur Vergleichmäßigung der Anpresskraft der Stellschraube gegen den Ankerstein. Die Anpresskraft wird flächig auf den relativ spröden keramischen Ankerstein übertragen. Die Platte kann dabei teilweise aus schmelzendem Material ausgebildet werden, was die Möglichkeit offen lässt, die Stellschraube aus einem Material auszuformen, welchen bei Betriebstemperaturen nicht aufschmilzt.
Nicht zuletzt im Hinblick auf eine möglichst rückstandsfreie Entfernung des Befestigungsmittels, die im Hinblick auf eine weitere Zustellung des Ofens zu bevorzugen ist, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Platte aus dem gleichen Material wir die Stellschraube auszubilden. Dementsprechend werden beide Teile des Befestigungsmittels im Ofenbetrieb abschmelzen, vorzugsweise verbrennen, so dass keine Rückstände des Befestigungsmittels beim erneuten Zustellen des Ofens verbleiben, die zunächst entfernt werden müssten, bevor eine erneute Befestigung eines neuen Ankersteins mit neuen Befestigungsmitteln erfolgen kann.
Zur leichteren Montage wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Platte in die Aufnahme einhängbar auszubilden. Dabei wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagen, die Platte T-förmig auszuformen. Dementsprechend hat die Platte einen zentralen Bereich, der mit der Rückseite des Ankersteins zusammenwirkt und die Anpresskraft der Stellschraube vergleichmäßigt. Von diesem zentralen Bereich ragen seitlich Stege ab, die vorzugsweise auf einen Rand der Aufnahme auflegbar sind. Dementsprechend kann vor dem Einbringen des Ankersteins in die Aufnahme die Platte auf einfache Weise von oben in die Aufnahme eingehängt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat die Platte wenigstens eine Auflage zur randseitigen Anlage an den Ankerstein. Bei der Montage wird dementsprechend auf einfache Weise eine Vorjustierung des Ankersteins dadurch erreicht, dass zunächst die Platte in die Aufnahme eingehängt wird. Danach wird von oben der Ankerstein mit seinem hammerkopfartigen Befestigungsende in die Aufnahme eingebracht. Diese Einbringbewegung erfolgt üblicherweise im Schwerefeld der Erde und findet ihr Ende, wenn der Ankerstein gegen die Auflage stößt. Durch Vermittlung der in solcher Art ausgebildeten Platte wird dementsprechend eine leichte Vorfixierung des Ankersteins erreicht.
Die Platte kann auch so ausgebildet sein, dass diese an einem Rand des Ankersteins die Auflage aufweist und einen Anschlag, der der gegenüberliegenden Seite des Ankersteins zugeordnet und an diesen anlegbar ist. Die Auflage und der Anschlag ragen üblicherweise von der regelmäßig eben ausgebildeten Platte ab und begrenzen die Beweglichkeit des zwischen der Auflage und dem Anschlag vorgesehenen Ankersteins. Die Auflage und der Anschlag erfüllen dabei unterschiedliche Funktionen. Der Anschlag befindet sich üblicherweise an einer Oberseite der Platte und hat die Aufgabe, die Platte vor und beim Zuführen der Platte regelmäßig zusammen mit dem Ankerstein an dem Ankerstein zu halten. Dabei befindet sich der Ankerstein üblicherweise bereits zwischen der Auflage und dem Anschlag und liegt regelmäßig flächig an der Platte an. Bei der Montage wird beispielsweise die Platte zusammen mit dem Ankerstein von oben in die Aufnahme eingeführt. Die Bewegung der Platte und des Ankersteins in der Aufnahme ist beschränkt. Die Platte kann nur so weit in die Aufnahme eingeführt werden, bis deren seitliche Stege auf der Aufnahme aufliegen, d.h. die Platte in die Aufnahme eingehängt ist. Das Ankersteinende kann hierüber hinaus noch weiter in die Aufnahme hinein bewegt werden, wobei diese Bewegung durch die Auflage an der Unterseite der Platte begrenzt ist. Das Ankersteinende liegt danach auf der Auflage auf. Die üblicherweise T-förmig ausgebildete Halteplatte ist in die Aufnahme eingehängt.
Die besagte Platte kann für sich auch erfindungswesentlich sein und ohne eine Stellschraube zur Anwendung kommen. Denkbar ist beispielsweise die Ausgestaltung einer Platte als Keil bzw. in Verbindung mit Keilen, die die Platte zunächst im Rahmen der Zustellung des Ofens ortsfest fixieren und den Ankerstein durch die Platte und den bzw. die Keile gegen die Aufnahme drängen. Bei zunehmender Erwärmung des Ofens und Erhitzen auf Betriebstemperatur schmilzt die entsprechende Platte, so dass thermische Spannungen innerhalb der Aufnahme kompensiert werden können. Dabei können die Keile aus einem anderen als aus einem Material gebildet sein, welches bei Temperaturen schmilzt, die beim Betrieb des Ofens im Bereich der Haltevorrichtung wirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung trägt die Stellschraube das Aufnahmemittel. Damit ist insbesondere eine Ausgestaltung gemeint, bei welcher die Stellschraube, welche üblicherweise den Haltesteg durchdringt und dort in Gewindeeingriff aufgenommen ist und das Aufnahmemittel derart aufeinander abgestimmt sind, dass das an der Stellschraube anliegende Aufnahmemittel vorpositioniert ist, beispielsweise an der Stellschraube hängt. Das Aufnahmemittel umfasst vorzugsweise zwei sich parallel zueinander erstreckende Stege, beispielsweise aus einem warmfesten metallischen Werkstoff, die zu einer Klaue gebogen sind und die die Aufnahme begrenzen. Diese beiden Stege sind üblicherweise durch ein Blechstück miteinander verbunden. Das Blechstück ist üblicherweise zwischen den Stegen angeschweißt. Regelmäßig reicht ein einziges, in der Kontur der gebogenen Stege ausgeformtes Blechstück aus, um die Stege nahezu über die gesamte Erstreckung der Aufnahme miteinander zu verbinden. Hierdurch wird ein Aufnahmemittel geschaffen, welches eine gewisse Führungslänge für den Ankerstein beim Einbringen desselben in die Aufnahme im Schwerefeld der Erde bereitstellt.
Mit ihrem nebengeordneten Aspekt gibt die vorliegende Erfindung einen Ofen an, der in an sich bekannter Weise eine Ofenwand und davon abragende Haltestege zur Halterung von Ankersteinen aufweist. Der erfindungsgemäße Ofen hat eine Haltevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, die zwischen dem Ankerstein und dem Haltesteg vorgesehen ist. Dieser Ofen verwirklicht die bereits mit Rücksicht auf die Haltevorrichtung vorgestellten Vorteile. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung hat der Haltesteg ein Gewinde, in dem die Stellschraube im Gewindeeingriff ist. Es können auch mehrere Gewindebohrungen an dem Haltesteg ausgespart sein, in welche mehrere Stellschrauben eingeschraubt sind, um die Flächenpressung auf den Ankerstein durch Halten desselben über mehrere Stellschrauben zu vergleichmäßigen.
Der Haltesteg ist vorzugsweise als U-förmiger Bügel ausgebildet, dessen sich gegenüberliegende Stege regelmäßig mit der Innenfläche der Ofenwand verschweißt sind, um den Haltesteg an der Ofenwand zu befestigen. Dazwischen erstreckt sich ein Mittenbereich, der sich üblicherweise parallel zu der Ofenwand erstreckt. Dieser Mittenbereich hat üblicherweise die eine oder die mehreren Gewindebohrungen zur Aufnahme der Stellschraube. Zum Einhängen des Aufnahmemittels wird dieses in den U-förmigen Bügel eingebracht, d.h. zwischen die Ofenwand und den Mittenbereich des Steges eingeführt. Die sich in diesem Bereich jedenfalls auch erstreckende Stellschraube dient dabei als Auflage für das Aufnahmemittel. Dabei kann durch entsprechende Dimensionierung des Abstandes zwischen dem Mittenbereich und der Innenfläche der Ofenwandung dafür Sorge getragen werden, dass das Aufnahmemittel nach Einhängen auf die Befestigungsschraube nur in Grenzen beweglich ist, wodurch die Vorfixierung des Aufnahmemittels vor dem Einbringen des Ankersteins verbessert werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat das Aufnahmemittel eine V-förmige Ausnehmung. Diese ist derart dimensioniert, dass die Stellschraube in diese Ausnehmung einbringbar ist. Die V-förmige Ausnehmung ist des weiteren derart ausgestaltet, dass ein Verschieben des Aufnahmemittels in einer horizontalen Richtung senkrecht zu der Ofenwand im Wesentlichen verhindert wird. Die V-förmige Aufnahme dient dementsprechend zur Selbst justierung bzw. Zentrierung des Aufnahmemittels relativ zu der Befestigungsschraube. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Aufnahmemittel jeweils mittig relativ zu dem Steg angeordnet ist, bevor der Ankerstein in die durch das Aufnahmemittel ausgeformte Aufnahme eingebracht wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Ankerstein jeweils mittig und damit symmetrisch belastet wird, wenn dieser in der Aufnahme eingespannt wird. Hierzu ist die Ausnehmung vorzugsweise mittig in einer sich parallel zu der Innenfläche der Ofenwand erstreckenden Rückwand des Aufnahmemittels ausgespart.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung. Diese zeigt das Ausführungsbeispiel in verschiedenen Schritten bei der Montage eines Ankersteins. Dabei zeigen:
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ln dem in
Das Aufnahmemittel 8 wird aus zwei sich parallel erstreckenden Stegen 18, 20 sowie einem dazwischen vorgesehenen Blechstück 22 gebildet. Das Blechstück 22 ist durch Schweißen mit den beiden aus Rundstäben gebildeten Stegen 18, 20 verbunden. Das Blechstück 22 dient indes allein der Verbindung der beiden Stege 18, 20. Die durch die Aufnahme 10 gebildeten Anlageflächen für den Ankerstein 14 werden durch die Stege 18, 20 ausgeformt.
Das Aufnahmemittel 8 hat eine sich parallel zu der Ofenwand 2 erstreckende Rückwand 24, die zwischen dem Mittenbereich 4a und der Ofenwand 2 vorgesehen ist. An dieser Rückwand 24 ist der untere Steg 18 mittig nach innen zu einer V-förmigen Ausnehmung 26 ausgeformt, die die Stellschraube 6 aufnimmt. Erkennbar ist dies an der Darstellung gemäß
Gemäß der Darstellung in
Wie die
Die unteren Haltestifte 30 befinden sich an Beinen 34, die von dem zentralen Teil der Platte 28 abragen und zwischen sich eine Ausnehmung 36 aussparen. Diese Aussparung 36 kann zur Verspannung des Ankersteines 14 in der Aufnahme 10 von der in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Stellschraube 6 durchsetzt sein.
Die unteren Haltestifte 30 bilden Auflagen 38 für den Ankerstein aus. Der obere Haltestift 31 bildet einen Anschlag 40 aus.
Zur Montage des in
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