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Ausmauerung von Drehrohröfen
Im Bau von Drehrohröfen, wie sie beispielsweise für die Zementerzeugung fast ausschliesslich verwendet werden, besteht die Tendenz, auf eine immer grössere lichte Weite der Ofentrommel überzugehen. In dem Masse, wie der Krümmungsradiusdes Ofenmantels zunimmt, wird es immer schwieriger, ein einsturzsicheres, den Dehnungen des Ofenmantels verlässlich folgendes Ofenfutter zu schaffen. Je grösser nämlich der Ofendurchmesser wird, um so geringer wird die Keilung der zur Herstellung der feuerfesten Ausmauerung dienenden untereinander gleichen Keilsteine und je geringer die Keilung ist, um so grösser ist die Gefahr, dass sich einzelne Steine aus dem Futter lösen, in das Innere des Ofens stürzen und damit zeitraubende Reparaturen und kostspielige Ofenstillstände notwendig werden.
Zur Forderung nach grösseren Ofendurchmesserntritt die Tendenz zu Verringerung der Dicke des feuerfesten Futters auf ein wirtschaftlich günstiges Verschleissmass sowie zur Forcierung des Ofenbetriebes und zum Übergang auf höhere Arbeitstemperaturen des Ofens, womit andere Schwierigkeiten, z. B. die verschlechterte Ansatzbildung, verbunden sind. Der im Gefolge dieser geänderten Bauweise und geänderten Betriebsbedingungen auftretenden vergrösserten Beanspruchung des Futters soll das bewegte, ringförmige Mauerwerk selbsttragend bis zu Minimalreststärken standhalten, ohne einzustürzen, bzw. ohne feuerseitig unter dem Druck der Wärmedehnungen und des Gewichtes abzuplatzen.
Um eine gute gegenseitige Abstützung der die Auskleidung eines Drehrohrofens ergebenden feuerfesten Steine zu sichern, sind bereits Sondersteine vorgeschlagen worden, die durch eine besondere profilierung zweier gegenüberliegender Steinabgrenzungsflächen (Feder und Nut, Anordnung von Tragzungen u. dgl.) eine zusätzlich zur Keilung vorhandene Abstützung jedes Steines an seinem Nachbarstein gewährleisten sollen.
Ein anderer Vorschlag geht dahin, ein mörtelloses Futter für Drehöfen dadurch herzustellen, dass es aus einzelnen Ringen von gezahnten Keilsteinen besteht und in jedem Ring ein glatter, konisch und/oder stufenförmig zum Ofenmantel zu sich verjüngender und mit Kopfschlitz versehener Schlussstein zwischen zwei Keilsteinen angeordnet ist, wobei diese so ausgebildet sind, dass alle gezahnten Keilsteine des zugehörigen Ringes zwar zusammengehalten werden, aber jedem Stein genügend Spielraum zum Arbeiten bleibt. Bei diesem Vorschlag stützen sich die Steine untereinander durch die gegenseitige Verzahnung ab und der Schlussstein eines jeden Ringes wird als einziger Stein, jedoch nur zum Zwecke der Lagefixierung des betreffenden Ringes, über ein Tragglied direkt am Ofenmantel befestigt.
Diese Vorschläge zielen darauf ab, dem ringförmigen Mauerwerk bei grösseren Drehofendurchmes- sern grössere Stabilität zu verleihen und das Herausfallen von Steinen und damit die Einsturzgefahr zu verringern. Die Ergebnisse sind jedoch für grosse Ofendurchmesser unbefriedigend, denn das Ringmauerwerk muss sich nach wie vor selbst tragen, was bei geringeren Steinreststärken und besonders bei weichen Ofenmänteln zu kritischen Verhältnissen führt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Metallmantel eines Drehofens mit ringförmigen oder längsliegenden Profilen zu versteifen und diese in entsprechende Ausnehmungen der das Ofenfutter ergebenden Steine eingreifen zu lassen. In diesem Falle hängen die Steine an den Profilleisten, doch ist der Aufbau eines solchen Futters umständlich und der verwendeten Sonderformate wegen teuer.
Diese älteren Vorschläge tragen ferner einer wichtigen, an die Ausmauerung eines Drehrohrofeiis mit grossem Durchmesser zu stellenden Forderung nicht Rechnung, welche darin besteht, dass ein Ofenfutter
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haben, sondern auch Neuzustellungen in kurzer Zeit erlaubenProduktionsausfall ; wenn erwogen wird, dass sich grosse Drehrohröfen einer Tagesproduktion von 1000 t Zement nähern, ist leicht ersichtlich, welche Rolle diese letztgenannte Forderung in wirtschaftlicher Hinsicht spielt.
Die Erfindung weist nun einen Weg, wie man bei Drehrohröfen, insbesondere solchen grossen Durchmessers, eine Ausmauerung erhalten kann, die grösste Betriebssicherheit mit angemessener Lebensdauer vereinigt und gleichzeitig den Vorteil hat, sehr schnell hergestellt werden zu können. Die Vorteile der vorliegenden Ausmauerung treten zwar in besonderem Masse für Öfen mit grossen lichten Weiten in Erscheinung, doch wird aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, dass die Erfindung nicht auf das Vorhandensein von Ofenmänteln grosser lichter Durchmesser beschränkt ist.
Zur Verwirklichung dieser gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung eine Dreliiohrdfena. usniauerung vor, welche so vorgenommen wird, dass das Ofenfutter aus Einheiten, bestehend aus jeweils einer Mehrzahl von Steinen oder aus einem dieser Mehrzahl entsprechenden Block aufgebaut ist, welche mittels mindestens je eines Traggliedes hängend über Zwischenglieder lösbar am Ofenmantel befestigt sind. Dabei ist wesentlich, dass jeweils eine Mehrheit von Steinen oder ein ihr entsprechender Steinblock über Tragglieder am Ofenmantel befestigt sind. Solche Zwischenglieder erlauben es, wie noch ersichtlich werden wird, alle baulichen Vorteile einer Hängekonstruktion nunmehr auch in einem Drehrohrofen auszunutzen.
Dadurch, dass die Steine am Ofenmantel hängen, brauchen sie sich gegenseitig nicht mehr gewölbeartig zu stützen und damit verliert das Problem, das aus der Tatsache folgt, dass die Keilung eines Drehrohrofensteines um so geringer ist, je grösser der Ofendurchmesser wird, iede Bedeutung. Da die die Auskleidung des Ofens bildenden Einheiten, welche ein Gewicht von zirka 100 kg und darüber aufweisen können, erfindungsgemäss mit einiger Beweglichkeit am Ofenmantel hängen, ist nunmehr die Möglichkeit gegeben, der feuerseitigen Wärmedehnung in vollem Umfang durch entsprechende Dehnfugen Rechnung zu tragen, u. zw. in einem Ausmass, dass es ohne diese Aufhängung zum Einsturz der aus Ringen bestehenden Auskleidung führen müsste.
Der Wegfall der bisher besonders am feuerseitigen Ende auftretenden Pressungen wirkt sich im Sinne einer Vergrösserung der Lebensdauer des Futters aus. Der Umstand, das erfindungsgemäss zwischen den Steinen nunmehr relativ breite Spalte freigelassen werden können, ist besonders beim weichen, sich während der Rotation oval deformierenden Ofenmantel günstig. Das vorhin genannte Tragglied kann in einer am kalten Steinende ausgebildeten Vertiefung der Steine oder des Blokkes angeordnet sein, wobei es zweckmässig ist, wenn das Tragglied die Form eines durch eine Mehrzahl von Steinen, d. h. durch eine Steingruppe oder durch den an Stelle dieser Gruppe vorhandenen Block, hindurchgeführten und am Ofenmantel lösbar befestigten Trägers aufweist.
Die schematischen Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele von erfindungsgemässen Drehrohrofenausmauerungen. Fig. l ist ein Teilquerschnitt durch einen Drehrohrofen grösseren Durchmessers und Fig. 2 ein Teilschnitt nach Linie II - II der Fig. l. Die Fig. 3 und 4 zeigen einen in Verbindung mit einer Ausmauerung gemäss den Fig. 1 und 2 zu verwendenden feuerfesten Stein in Sonderausführung. Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführung des Erfindungsgedankens in einem achsparallel durch den Ofen geführten Teilschnitt, wobei mehrere, untereinander im wesentlichen gleiche feuerfeste Steine zu einer blockartigen Einheit zusammengefasst sind, welche Einheit in Fig. 6 als Grundriss zu Fig. 5 nochmals dargestellt ist. Die Fig. 7 ist eine Schnittansicht nach Linie VII - VII der Fig. 5.
Fig. 8 zeigt das Schema einer Hilfsvorrichtung, deren Verwendung sich bei der Zustellung eines Drehrohrofens mit einer erfindungs- gemässen Auskleidung als vorteilhaft erwiesen hat.
In Fig. l ist 1 der Mantel des Drehrohrofens und 2 sind die dessen Auskleidung ergebenden Steine. Es handelt sich um chemisch gebundene Steine mit einseitiger Blechauflage 3 (vgl. Fig. 3 und 4) und je einem am kalten Ende der Steine ausgebildeten Kanal 4. Die Tragglieder sind mit 5 bezeichnet. Sie werden auf eine noch zu beschreibende Weise an Traghaken 6 befestigt, die an der Innenseite des Ofenmantels in Abständen vorgesehen und dauernd mit dem Mantel verbunden, z. B. mit diesem verschweisst sind.
Beim Aufbau der Auskleidung wird wie folgt vorgegangen : Angenommen, das Futter sei bis zum Stein 2a fertiggestellt ; dann werden die Steine 2b bis einschliesslich 2e verlegt, sodann das Tragglied 5 durch die fluchtenden Durchbrechungen 4 der Steine durchgeschoben und dieses mittels Haltebolzen 6a im oberen Traghaken 6 verhängt. Das Tragglied 5 ist entsprechend der Krümmung des Ofenmantels 1 gebogen ; die Ausnehmung 4 besitzt (vgl. Fig. 2) solche Grösse, dass in ihr nicht nur das Tragglied 5, sondern auch der Traghaken 6 Raum findet. Sodann wird der Stein 2f über den Traghaken 6 geschoben und der Vorgang wiederholt sich für den nächsten, zwischen zwei Traghaken liegenden Umfangsbereich des Ofenfutters.
Die letzte vor dem Ringschluss anzubringende Steingruppe kann dabei in der Weise fixiert werden, dass der Traghaken 6 nicht U-Form, sondernL-Form besitzt, so dass das Tragglied 5, das schon vorher in
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den genannten L-förmigen Haken mit seinem Ende eingeschoben werden kann. Nebenher sei erwähnt, dass man auch alle übrigen Traghaken 6, gleichgültig in welchem Ofenmantelbereich sie vorhanden sein mögen, in L-Form ausführen könnte. Der Schluss des Steinringes erfolgt unter Zuhilfenahme von entsprechend profilierten Sondersteinen, die auf irgend eine bekannte Weise an ihren Nachbarsteinenfixiert werden.
In einem so erhaltenen fertigen Futterring hängen die Steine, welche den Traghaken gegenüberliegen, an diesen selbst (vgl. Fig. 2), wogegen'die zwischen den Traghaken befindlichen Steine an den Traggliedern 5 hängen. Zu diesem Zwecke erhält die Blechauflage 3 der Steine (Fig. 3 und 4) eine Verstärkung 3a, die durch eine Umbiegung des Blechmantels oder durch eine aufgeschweisste Verstärkungsleiste gebildet sein kann.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel, dass die Fig. 5-7 zeigen, sind eine Mehrzahl von feuerfesten Steinen 10, die mit einer einseitigen Blechauflage 11 versehen sind, an einem plattenförmigen Tragglied 12 befestigt, das in einer entsprechend geformten, am kalten Ende der Steine vorgesehenen Ausnehmung derselben angeordnet ist. Die Fixierung der Steine 10 am Tragglied 12 erfolgt in der Weise, dass die Blechauflagen 11 mit dem aus Eisen bestehendem Tragglied 12 verankert, z. B. verschweisst sind. Die Blechauflagen 10 besitzen ausserdem-zungenförmige Fortsätze 13, welche den Nachbarstein seitlich umgreifen.
Ferner sind an den Blechauflagen 11 Tragösen 14 vorgesehen, mit denen die einem Tragglied 12 zugeordnete und mit diesem einen transportablen Block bildende Steingruppe angehoben werden kann.
Das Tragglied 12 besitzt Durchbrechungen 15, die sich mit Haken 16 zur Deckung bringen lassen. Die Schäfte der Haken 16 ragen durch den Ofenmantel l nach aussen. und sind mittels Keilen 17 fixierbar.
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Zunge 18, die in die Ausnehmung 15 vorragt, übergreifen. In dieser Stellung wird der Block durch Anziehen des Keiles fixiert. An der Zunge 18 kann, wie Fig. 5 zeigt, eine Rippe oder eine entsprechende Profilierung ausgebildet sein, die in eine entsprechende Vertiefung des Hakens einfallen kann, wodurch die reibungsschlüssige Blockbefestigung in eine zwangsschlüssige umgewandelt wird. Der Ringschluss kann unter Verwendung von Sondersteinen oder auf eine andere, noch anzugebende Art erfolgen.
Fig. 8 zeigt, in welcher Weise man beim Drehofen 20 mit erfindungsgemässen Blöcken 21, die beispielsweise von der an Hand der Fig. 5-7 erläuterten Beschaffenheit sein können, einen Drehrohrofen grossen Durchmessers rasch zustellen kann.
In das Innere des Drehofens 20 reicht eine Laufschiene 22, die sich mit dem einen Ende auf einen Bock 23 und mit dem andern Ende mittels Stützen 24, welche Stützräder 30 tragen, am Ofenmantel, bzw. einen bereits fertiggestellten Teil, der Auskleidung 21 abstützt. Die Blöcke werden mittels einer Laufkatze 25 in das Innere des Ofens gefahren und sodann in ihrer Endlage abgesenkt und dort fixiert ; die hiefür nötigen Anker (entsprechend dem Teil 14 in Fig. 5) sind nicht dargestellt.
Auf diese Weise kann man einen ringförmigen Auskleidungsteil rasch aufbauen, wenn angenommen wird, dass ein Block gemäss Fig. 5-7 eine Länge von etwa 1 m hat ; nach Einlegen dieses Blockes wird der Mantel um einen der Breite des Blockes entsprechenden Winkelbetrag gedreht, ohne die Stützen 24 vorübergehend heben zu müssen, da die Räder 30 eine solche Drehung erlauben. Handelt es sich um Blöcke, wie sie etwa in den Fig. 5-7 dargestellt sind, so kann man den Ringschluss dadurch erleichtern, dass die Begrenzungsflächen der vorletzten beiden einander gegenüberliegenden und durch einen noch unvermauerten Ringbereich getrennten Blöcke gegen die Ofenachse stärker konvergieren als dies dem Zentriwinkel des Keilformates entsprechen würde, wie dies beispielsweise durch die Linie 21 in Fig. 7 angedeutet ist.
Auf diese Wei- se kann man Ring um Ring aufbauen.
Der beschriebene Erfindungsgedanke erlaubt zahlreiche konstruktive Abänderungen. Im Hinblickdarauf, dass die beschriebene hängende Befestigung der das Futter bildenden Steine oder Blöcke eine vollständige Sicherung gegen das Lösen einzelner Steine oder Blöcke aus einem Ausmauerungsring bietet, ist es nicht erforderlich, sämtliche., die Ausmauerung ergebenden Ringe aufzuhängen. Man kann beispielsweise die Ausmauerung so ausführen, dass auf einen Ring, der aus mit dem Ofenmantel verhängten Blök- ken besteht, ein nicht aufgehängter Ring folgt, der sich gegen zwei verhängte Ringe, bezogen auf die.
Längsachse des Ofens seitlich abstützt. Dieser unverhängte Ring ist gegen Einsturz dadurch gesichert, dass seine, die Ofenachse schneidenden Begrenzungsflächen nicht Ebenen, sondern Doppelkogelmäntel sind.
Ein solcher nicht aufgehängter Ring hat somit eine trapezförmige Querschnittsfläche mit gegen das Ofeninnere weisender kürzerer Parallelseite. In diesem Falle ist die durch den Doppelkegel gegebene Keilung nicht mehr vom Ofendurchmesser abhängig ; sie kann vielmehr so stark gewählt werden, dass ein Herausfallen solcher Steine aus dem Verband mit völliger Sicherheit ausgeschlossen ist. An Stelle derartiger Kegelflächen können auch ebene Begrenzungen mit entsprechenden Abstufungen angewendet werden. Der
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wird, anschliessend ein nicht aufgehängter, sodann wieder ein aufgehängter Ring usw. bis zum Ende.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ausmauerung von Drehrohröfen mittels feuerfester Steine, dadurch gekennzeichnet, dass das Ofenfutter aus Einheiten, bestehend aus jeweils einer Mehrzahl von Steinen oder aus einem dieser Mehrzahl entsprechenden Block, aufgebaut ist, welche mittels mindestens je eines Traggliedes über Zwischenglieder lösbar am Ofenmantel befestigt sind.