DE4244547A1 - Formstein für die Zustellung von Koksofenkammern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Formstein für Koksöfen, die jeweils zwei vertikale Trennwände haben, welche durch querlaufende Binder mit­ einander zugfest verbunden sind, so daß zwischen ihnen Züge gebildet werden und die so in einem spitzen Winkel zueinander stehen, daß sich ihr Abstand über die gesamte Wandlänge um das Maß v ändert, wobei der Formstein begrenzt ist durch eine untere Fläche und eine hierzu parallele obere Fläche, welche Flächen eben sind bis auf Nuten und Vorsprünge für eine formschlüssige Verbindung.

Die aus den deutschen Patenten 20 56 119 oder 23 31 834 bekannten Verko­ kungsöfen sind aus relativ kleinformatigen Formsteinen erstellt. Um hier­ aus die in einem sehr spitzen Winkel zueinander verlaufenden und durch Binder quer verbundenen Trennwände mauern zu können, wird eine Vielzahl unterschiedlicher Steinformate benötigt, wenn die einzelnen Steine über eine formschlüssige Verbindung aus Nut und Feder miteinander in Eingriff stehen. Diese Vielfalt an Formaten macht bei der Neuzustellung von Koks­ ofenkammern Probleme und führt zu einem hohen Arbeitsaufwand, ist aber insbesondere bei Reparaturen nachteilig, da nicht abzusehen ist, welche einzelnen Steine reparaturbedürftig werden, so daß stets alle vorkommen­ den Arten von Formsteinen auf Vorrat gehalten werden müssen. Dies führt zu einer aufwendigen Vorratshaltung.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Neuzustellung und insbesondere auch die Reparatur von Koksofenkammern dadurch zu vereinfachen, daß trotz Beibehaltung einer formschlüssigen Verbindung mit möglichst wenigen Formaten an Formsteinen und mit mög­ lichst wenigen einzelnen Formsteinen die seitlichen Wände, die Kokskam­ mern und Züge begrenzen, erstellt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Formstein der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Formstein die Dicke einer Trennwand aufweist und sowohl eine koksseitige, ebene Seitenfläche, als auch eine zugseitige, ebene Seitenfläche hat, daß von der zugseitigen Seitenfläche ein Binderbe­ reich vorspringt, daß der Binderbereich auf der oberen Fläche und auf der unteren Fläche mindestens einen Vorsprung bzw. eine Nut aufweist, die quer zur Längsrichtung des Binderbereichs verlaufen, eine formschlüssige Verbindung übereinander gestapelter Formsteine bewirken und einen Ab­ stand vom freien Ende des Binderbereichs haben, der deutlich größer ist als das Maß v, und daß die Nut oder der Vorsprung sich in Binderrichtung über eine Breite erstreckt, die größer als v ist.

Grundgedanke der Erfindung ist es, Formsteine zu verwenden, die sowohl einen Wandbereich, der die koksberührende Wand begrenzt, als auch einen Binderbereich, der eine zugfeste Querverbindung schafft und die einzelnen Züge in Längsrichtung separiert, aufweist. Der erfindungsgemäße Formstein hat einen Binderbereich, der in seiner Länge für die größte, vorkommende Binderlänge ausgelegt ist. Der Binderbereich wird durch Sägen gekürzt, um die kürzeren Binder erstellen zu können. Dadurch ist es möglich, die ver­ tikalen Bereiche von Koksofenkammern aus einer sehr geringen Anzahl von Formsteinen herzustellen. Abgesehen von speziellen Steinen für die Kopf­ bereiche genügen beispielsweise zwei unterschiedliche Formate, um das Mauerwerk zu erstellen.

Wenn bei der Herstellung von Bindern, die kürzer sind als der längste Bin­ der, die Binderbereiche der Formsteine durch Absägen verkürzt werden, führt dies dazu, daß die an der oberen Seite und der unteren Seite des Binders vorgesehenen Nuten bzw. Vorsprünge nicht mehr eine konstante Entfernung von der gegenüberliegenden Trennwand haben. Das Absägen fin­ det statt in einem Endstück des Binderbereichs, in dem sich entweder kei­ ne Vorsprünge und Nuten befinden oder in einer Entfernung von diesen, so daß die Nuten bzw. Vorsprünge auch für den kürzest möglichen Binderbe­ reich immer noch einen so ausreichenden Abstand von dem durch Sägen erstellten freien Ende des Binderbereichs haben, daß sie ihre Funktion aus­ füllen können, also Zugkräfte in Binderrichtung übertragen. Um nun trotz der von einem Ende des Ofens zum anderen Ende hin kürzer werdenden Binder einen formschlüssigen Verbund zu erreichen, wird die Nut und/oder der Vorsprung überdimensioniert. Bei der Vermörtelung wird dann entweder der nicht für den Eingriff benötigte Teil der relativ breiten Nut durch Mörtel ausgefüllt oder es wird vor dem Zusammenfügen und der Vermörte­ lung der zu breite Vorsprung so gekürzt, daß er für den konkreten Binder, der erstellt werden soll, paßt. Auf diese Weise kann durch einfache, auch am Einsatzort auszuführende Trennarbeiten der erfindungsgemäße Formstein den jeweiligen geometrischen Erfordernissen angepaßt werden. Die Lager­ haltung verringert sich dadurch erheblich. Bei Neuzustellung oder auch bei Reparaturen kann der jeweils benötigte Ersatzstein für einen defekten Formstein am Einsatzort erstellt werden, ohne ihn, wie nach dem Stand der Technik, zeit- und arbeitsaufwendig neu fertigen zu müssen.

Erfindungsgemäß hat jede untere Fläche und jede obere Fläche eines Bin­ derbereichs mindestens einen Vorsprung bzw. eine Nut, so daß beim Auf­ einanderstapeln Vorsprung und Nut ineinander greifen. Wenn nur eine Nut, beispielsweise auf der oberen Seite und nur ein Vorsprung, beispielsweise auf der unteren Seite, vorgesehen ist, müssen diese so breit ausgeführt sein, daß für alle vorkommenden Binderlängen ein Eingriff erreicht wird. Ist der Vorsprung quer zur Binderrichtung schmal, so kann diese Forde­ rung durch eine ausreichende Breite der Nut in entsprechender Richtung erfüllt werden. Wählt man von vornherein einen relativ breiten Vorsprung, so kann dieser durch Abschneiden oder Abschleifen so gekürzt werden, daß er jeweils in die vorgesehene Nut eingreift.

Alternativ können auch mehrere Nuten bzw. mehrere Vorsprünge vorgesehen sein. Diese sind dann so über die Länge des Binderbereichs verteilt, daß immer mindestens ein Vorsprung in eine Nut eingreift. Der nicht benötigte Vorsprung wird abgeschliffen. Auf diese Weise läßt sich die Gesamtbreite der Nuten reduzieren.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung von Koksofenkammern unter Zuhilfenahme der Formsteine nach der Erfindung. Bei diesem Verfahren werden die Binderbereiche der Formsteine so gekürzt, daß die jeweils benötigte Binderlänge erstellt werden kann. Gegebenenfalls werden auch die Vorsprünge gekürzt bzw. teilweise weggeschnitten.

Als sehr vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Binder ausschließlich aus den Binderbereichen der erfindungsgemäßen Formsteine (und nicht durch zusätzliche Steine einfacher Form) herzustellen. Das erfindungsge­ mäße Verfahren ermöglicht es, Koksofenkammern mit sehr wenigen Fugen auf­ zubauen. Dadurch wird einerseits die Zeit zum Mauern verringert, anderer­ seits wird aber auch die Zahl der Schwachstellen, wie sie typischerweise durch Fugen gebildet werden, verringert.

Wählt man T-förmige Formsteine mit zwei unterschiedlichen Längen des T- Balkens, so kann man allein mit zwei Formaten die seitlichen Begrenzungen, also die Trennwände, von Koksofenkammern erstellen, abgesehen von Son­ derformaten an den Köpfen. Aufgrund der unterschiedlichen Längen der T- Balken der beiden Steine werden Kreuzfugen vermieden.

Da die Binderbereiche länger sind als die Hälfte der Länge des längsten, vorkommenden Binders, treten auch im Bereich der Binder keine Kreuzfugen auf.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung, mehrerer, nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Wand einer Koksofenkammer, die aus Formsteinen in zwei unterschiedlichen Ausgangsformaten erstellt ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen ersten Formstein in T-Form mit langem T- Balken nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen zweiten Formstein mit kurzem T-Balken nach dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1,

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch den Binderbereich im Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1,

Fig. 5 ein Schnittbild ähnlich Fig. 4, jedoch für Formsteine mit zwei Vor­ sprüngen auf der einen und zwei Nuten auf der anderen Seite,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 4, jedoch für Formsteine mit zwei Vorsprüngen auf der einen und einer Nut auf der anderen Seite und

Fig. 7 eine Darstellung entsprechend Fig. 4, jedoch für Formsteine mit ei­ nem ausgangsmäßig viel zu breiten Vorsprung auf der einen Seite und einer Nut auf der anderen Seite, der Vorsprung ist im gestrichelten Bereich entfernt worden.

Die Koksofenmauer nach den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 1 bis Fig. 4 ist aus Fertigbauteilen mit zwei unterschiedlichen Formaten erstellt. Beide Formate, nämlich Formsteine 10, 12 haben (von oben gesehen) T-Form, wobei der Formstein 10 einen längeren T-Balken aufweist als der Formstein 12. Beide Formsteine 10, 12 haben auch jeweils einen Binderbereich 14, 16, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel der Binderbereich 14 des Form­ steins 10 deutlich kürzer ist als eine halbe Binderlänge und der Binderbe­ reich 16 des Formsteins 12 deutlich länger ist als eine halbe Binderlänge. Durch die unterschiedlichen Längen der T-Balken und die unterschiedli­ chen Längen der Binderbereiche 14, 16 werden Kreuzfugen vermieden, dies ist aus Fig. 1 ersichtlich.

Wie die Fig. 1 zeigt, bilden die T-Balken die Trennwände. Entsprechend haben die T-Balken eine Wanddicke, die der Dicke einer Trennwand ent­ spricht. Die T-Balken der Formsteine 10, 12 haben jeweils eine koksseitige, ebene Seitenfläche 18 und eine zugseitige, ebene Seitenfläche 20. Letztere ist durch den mittig vorspringenden Binderbereich 14 bzw. 16 unterbrochen.

Weiterhin haben die Formsteine 10, 12 jeweils eine ebene, untere Fläche 22 und eine hierzu parallele, ebene obere Fläche 24, die im rechten Winkel zu den genannten Seitenflächen 18, 20 stehen. Diese Flächen 22, 24 sind durch Nuten und Vorsprünge unterbrochen, auf die im folgenden eingegangen wird.

Im Bereich des T-Balkens verlaufen jeweils Vorsprünge 25 in den unteren Flächen 22, sie haben im wesentlichen einen halbkreisförmigen Querschnitt. Diese Vorsprünge 25 befinden sich auch auf einer Stirnfläche der T-Balken, nämlich bei der linken Trennwand gemäß Fig. 1 auf der dem Betrachter zugewandten Seite und bei der rechten Trennwand gem. Fig. 1 auf der ab­ gewandten Seite. Darüber hinaus hat die untere Fläche 22 des Formsteins 12 im Binderbereich 16 einen Vorsprung 26, der quer zur Binderrichtung ver­ läuft. Auf ihn wird im folgenden noch näher eingegangen, da er für die Erfindung wesentlich ist. Schließlich springen an den unteren Flächen der Formsteine 10 im Bereich der T-Balken jeweils Vorsprünge 28 vor, die quer zu den bereits erwähnten Vorsprüngen 25 verlaufen, diese kreuzen und von der Stirnfläche eine Entfernung haben, die einem Viertel der Differenz der Balkenlängen entspricht. Ihnen entsprechende Nuten 30 sind auf der oberen Fläche des Formsteins 10 mit dem längeren T-Balken an gleicher Stelle vorgesehen. Beim Übereinanderstapeln greifen die Vorsprünge 28 in die Nuten 30, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Auf der oberen Fläche 24 und der jeweils anderen Stirnfläche jedes Formsteins 10, 12 sind weiterhin Nuten 31 angeordnet, die ebenfalls halbkreisförmiges Profil haben und mit den be­ reits erwähnten Vorsprüngen 25 zusammenwirken. Weiterhin ist auf der oberen Fläche 24 des Formsteins 10 mit dem längeren T-Balken eine Nut 32 ausgebildet, die in Binderrichtung eine relativ grobe Breite hat. Sie wirkt mit dem Vorsprung 26 zusammen, auf beide wird noch separat eingegangen.

Die beiden Binderbereich 14, 16 sind insgesamt so lang ausgebildet, daß sie beim stumpfen Aneinandersetzen zuzüglich einer Mörtelfuge die Länge des längsten Binders zwischen den Trennwänden ergeben. Die kürzeren Binder werden dadurch hergestellt, daß entweder der Binderbereich 14 des Form­ steins 10 und/oder der Binderbereich 16 des Formsteins 12 gekürzt wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Binderbereich 16 gekürzt, dies ist durch eine strichpunktierte Linie 34 angedeutet.

Beträgt die Abstandsdifferenz zwischen den beiden Trennwänden gem. Fig. 1 über ihre gesamte Länge beispielsweise v = 85 mm, so ist der längste vor­ kommende Binder um etwa dasselbe Maß, jedoch abzüglich einiger Millime­ ter, länger als der kürzeste vorkommende Binder. Um das entsprechende Maß, beispielsweise 80 mm, muß also im gezeigten Ausführungsbeispiel der Binderbereich 16 gekürzt werden, um den kürzest möglichen Binder zu er­ stellen. Eine entsprechende Berechnung gilt für die (in Binderrichtung gemessene) Breite der Nut 32. Ihre Gesamtbreite ist die Summe aus dem genannten, reduzierten Maß v, also im Beispiel etwa 80 mm, der Breite des Vorsprungs 26 und der Breite zweier Mörtelfugen. Dies führt zu einer typi­ schen Gesamtbreite der Nuten von etwa 120 mm.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel beginnt die Nut 32 in einer Entfernung von der freien Stirnfläche des Binderbereichs 16, die deutlich größer ist als das Maß v. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Ablängen des Binderbe­ reichs 16 die Nut 32 nicht berührt wird, vielmehr zwischen ihr und dem freien Ende des Binderbereichs 16 ausreichend Material für einen form­ schlüssigen Eingriff und Halt des Vorsprungs 26 verbleibt.

Fig. 4 zeigt den Zustand zwischen zwei Formsteinen 12 für den kürzest möglichen Binder, die Zuordnung dieser Steine 12 für den längstmöglichen Binder ist strichpunktiert angedeutet. Wie Fig. 4 zeigt, befindet sich der Vorsprung 26 in einer Entfernung vom linken Ende der Nut 32, der nur noch die Breite einer Mörtelfuge beträgt. Ebenso befindet sich für den längsmöglichen Binder der Vorsprung 26 so in Nähe des rechten Endes der Nut 32, daß nur noch Platz für eine Mörtelfuge bleibt. Für alle dazwischen liegenden Binderlängen befindet sich der Vorsprung 26 in einer Position, die zwischen den beiden gezeigten Extrempositionen liegt.

Es ist auch möglich, den Binderbereich 16 zu kürzen. Schließlich können auch, was jedoch einen Mehraufwand bedeutet, beide Binderbereiche 14, 16 gekürzt werden, um Binder herzustellen, die kürzer als der längste Binder sind.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung, die das Ziel hat, relativ breite Nuten zu vermeiden. Anstelle eines Vorsprungs 26 sind zwei gleichartige Vorsprünge 26 vorgesehen, ihnen sind zwei Nuten 32 zugeordnet. Fig. 5 zeigt die Posi­ tion zweier Formsteine 12 für den Fall eines Binders, dessen Länge exakt in der Mitte zwischen dem längsten und dem kürzesten Binder liegt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, liegt in diesem Fall der linke Vorsprung 26 durch eine Mörtelfuge getrennt am rechten Ende der linken Nut 32 und entsprechend liegt der rechte Vorsprung 26, wiederum durch eine Mörtelfu­ ge getrennt, in Nähe des linken Endes der rechten Nut 32. Für Binder mit größeren Längen als in Fig. 5 gezeigt, wird der rechte Vorsprung 26 abge­ schliffen. Für Binder mit kürzeren Gesamtlängen wird der linke Vorsprung entfernt.

Auch in der Ausführung nach Fig. 6 sind zwei Vorsprünge 26 vorgesehen, ihnen ist aber nur eine Nut 32 zugeordnet. Wiederum ist der Fall für den Binder mittlerer Länge gezeigt. Sollen kürzere Binder als dargestellt er­ stellt werden, wird der linke Vorsprung 26 entfernt. Entsprechend wird der rechte Vorsprung 26 entfernt, wenn längere Binder als dargestellt gemauert werden sollen.

Fig. 7 schließlich zeigt den Fall eines ausgangsmäßig überbreiten Vor­ sprungs 26, der durch Abschneiden der jeweils gewünschten Binderlänge angepaßt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der kürzest mögliche Binder dargestellt. Hierzu wird der rechte, strichpunktiert dargestellte Teilbereich des Vorsprungs 26 entfernt. Spiegelbildlich sieht die Situation aus für den längstmöglichen Binder, hier wird nur ein linker Teilbereich des Vorsprungs 26 entfernt. Für alle dazwischenliegenden Längen muß so­ wohl links als auch rechts der Vorsprung 26 geschnitten werden.

Die Formsteine 10, 12 sind aus Schmelzsilikat gefertigt, sie sind hydrau­ lisch gebunden, sie sind neutral, haben also praktisch keine thermische Ausdehnung.

Claims (12)

1. Feuerfester Formstein für Koksöfen, die jeweils zwei vertikale Trenn­ wände haben, welche durch querlaufende Binder miteinander zugfest verbunden sind und so in einem spitzen Winkel zueinander stehen, daß sich ihr Abstand über die gesamte Wandlänge um das Maß v ändert, wo­ bei der Formstein begrenzt ist durch eine untere Fläche (22) und eine hierzu parallele obere Fläche (24), welche Flächen (22, 24) eben sind bis auf Nuten und Vorsprünge für eine formschlüssige Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstein die Dicke einer Trennwand aufweist und sowohl eine koksseitige, ebene Seitenfläche (18), als auch eine zugseitige, ebene Seitenfläche (20) hat, daß von der zugseitigen Sei­ tenfläche (20) ein Binderbereich (14, 16) vorspringt, daß der Binderbe­ reich (16) auf der oberen Fläche (24) und auf der unteren Fläche (22) mindestens einen Vorsprung (26) bzw. eine Nut (32) aufweist, die quer zur Längsrichtung des Binderbereichs (16) verlaufen, eine formschlüssige Verbindung übereinander gestapelter Formsteine bewirken und einen Abstand vom freien Ende des Binderbereichs (16) haben, der deutlich größer ist als das Maß v, und daß die Nut (32) oder der Vorsprung (26) sich in Binderrichtung über eine Breite erstreckt, die größer als v ist.

2. Formstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Binderbe­ reich (16) länger ist als die halbe Länge des längsten Binders, vorzugs­ weise um mindestens 5 cm länger ist, so daß die Binder ausschließlich von den Binderbereichen (14, 16) der Formsteine gebildet sind.

3. Formstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine T-Form aufweist, wobei der T-Schenkel den Binderbereich (14, 16) bildet und der T-Balken der Trennwand zugeordnet ist.

4. Formstein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formstein mit einem kurzen T-Balken und ein Formstein mit einem längeren T- Balken, bei gleicher Länge des T-Schenkels, vorgesehen ist.

5. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Flächen (22, 24) des Binderbereichs (16) jeweils nur ein Vor­ sprung (26) und jeweils nur eine Nut (32) vorgesehen sind und daß die Nut (32) in Binderrichtung eine Breite hat, die sich ergibt aus der Sum­ me aus Breite des Vorsprungs (26), dem Maß v und einer doppelten Zu­ gabe für die Mörteldicke.

6. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Flächen (22, 24) des Binderbereichs (16) jeweils mehrere Vor­ sprünge (26) und mehrere Nuten (32) vorhanden sind und deren räumliche Anordnung bzw. Breite so gewählt ist, daß im Bereich aller vorkommen­ den Binderlängen stets mindestens ein Vorsprung (26) in eine Nut (32) eingreift, wobei in Binderrichtung zwischen Vorsprung (26) und Nut (32) seitlich mindestens die Breite einer Mörtelfuge verbleibt.

7. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Flächen (22, 24) des Binderbereichs (16) jeweils nur eine Nut (32) und ein Vorsprung (26) vorgesehen sind und daß sich der Vorsprung (26) in Binderrichtung über eine Breite erstreckt, die der Mindestbreite eines Vorsprungs (26) zuzüglich dem Maß v entspricht.

8. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß n Nuten (32) und n Vorsprünge (26) vorgesehen sind und daß die Vorsprünge (26) und die Nuten (32) so verteilt sind, daß zumindest ein Teilbereich eines Vorsprungs (26) bei allen vorkommenden Binderlängen in eine Nut (32) hineinpaßt.

9. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Material mit möglichst geringer thermischer Ausdeh­ nung, vorzugsweise aus Schmelzsilikat, gefertigt ist.

10. Formstein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seine Höhe mindestens 25 cm, vorzugsweise mindestens 40 cm beträgt.

11. Verfahren zum Herstellen von Koksofenkammern mit Formsteinen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstel­ lung eines Binders, der kürzer ist als der längste, vorkommende Binder der Binderbereich (14 bzw. 16) quer zur Längsrichtung um eine Strecke gekürzt wird, die kleiner als das Maß v ist und zum kürzesten Binder hin zunehmend größer wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11 für einen Formstein nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung in Abhängigkeit von der Verwendung des Formsteins für die Erstellung eines Binders gekürzt wird.