Gewölbe für Industrieöfen. Insbesondere bei Kuppelgewölben für In dustrieöfen, wie beispielsweise Deckeln von Elektroöfen und dergleichen, macht die Be- rücksichtig-ung der Wärmedehnung und -schwindung der Steine des Gewölbes Schwierigkeiten. Vor allem besteht die Schwierigkeit darin, der Wärmedelinung in richtiger Weise Rechnung zu tragen.
Wird einerseits der Wärmedehnung zu wenig Rech nung getragen, so kann :die Lebensdauer der Steine, die druckempfindlich sind, wesentlich beeinträchtigt werden, es kann aber auch zur Zerstörung der Armierung (zum Beispiel Reissen des Elektroofendeckelringes) oder der Ausmauerung führen.
Wird anderseits der grossen Wärmedehnung, besonders bei basi schen Steinen genügend Rechnung getragen, dann besteht die Gefahr, dass beim Anheizen Steine locker werden und bei Betriebsstill- standen, durch die ein weitgehendes Ab kühlen des Deckels erfolgt, bezw. bei starker Sehwindung der Steine, das Gewölbe in Er mangelung genügender Spannung einstürzt.
Um eine übermässige Erhöhung des Ge- wölbedrwckes bei Temperaturanstieg zu ver meiden, muss besondere Vorsorge getroffen werden, was dadurch erzielt wurde, dass ent weder federnde Widerlager verwendet wor den sind oder Fugenfüllungen,,die beim An stieg der Temperatur verbrennen oder er weichen bezw. herausschmelzen.
Die Lösung mit federnden Widerlagern führt zu konstruktiven und betriebsmässigen Schwierigkeiten. An Stelle von federnden Widerlagern ->erden auch nachgiebige, aber nicht federnde Widerlager (zum Beispiel Asbestschnüre und :dergleichen) verwendet..
Ein nachgiebiges Widerlager allein, ohne zu sätzliche Ausdehnungsmöglichkeit im Ge wölbe kann nur bei kleinen Gewölben hin reichen, um die Gesamtwärmedehnung des Gewölbes aufzunehmen. Eine solche be schränkte Nachgiebigkeit kann lediglich als eine Sicherheit gegen allzu plötzliches star kes Anwachsen des Druckes aufgefasst wer den; es steigt aber der Verformungswider- stand der nachgiebigen Einlage rasch an im Vergleiche zu federnden Widerlagern.
Die, bekannte Verwendung von Pappe- oder Holzeinlagen als Fugenfüllung führt nur .dazu, dass bei der verhältnismässig niedri gen Verbrennungs- bezw. Verkohlungstempe- ratur dieser Einlagen feuerseitig offene Fu gen verbleiben und daher die Drucklinie sich nach aussen verschiebt, dann: aber - also für den grössten Teil des darauffolgenden Wäimedehnun.gsspiels - die zu lösende Aufgabe ungelöst bleibt.
Der Vorschlag, über haupt mit feuerseitig offenen Fugen (also ohne Einlagen) zu arbeiten, unterliegt. den gleichen Bedenken. Bei Verwendung von Blecheinlagen treten anfänglich feuerseiti-- zu starke Pressungen auf.
Die Anbringung von @Vellblechen oder in die keilförmigen Feigen eingesetzten Einlagen aus Blechen enit Erhebungen, die von der Feuerseite zur Au ssenseite entsprechend. abnehmen, führen we gen der verhältnismässig hohen Kosten der den Steinformen anzupassenden Einlagen und wegen der auftretenden verschieden grossen Kantendrücke auch zu keiner befriedigenden Lösung.
Es hat sieh nun auf Grund von Versuchen ergeben, dass eine befriedigende Bauweise von der Anwendung fester Widerlagerringe aus gehen muss und im Zusammenlange damit .die Aufgabe zu lösen ist, der Wärmedehnung in einfacher und billiger Weise so Rechnung zu tragen, dass der Gewölbedruch beim Tem peraturanstieg trotz der festen Widerlager leinen zu grossen Schwankungen ausgesetzt ist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch er reicht, dass Fugenfüllungen von dem Stoffe nach verschiedener Art vorgesehen sind, die sich bei Temperaturanstieg verschieden ver halten, zum Beispiel infolge fortlaufenden Verbren.nen_s bezw. Nachgebens, damit der Gewölbedruck trotz der Wärmedehnung in folge Fugenraumverringerung nicht zu hoch ansteigt. Vorteilhaft wird die Wärmedehnung biss zu einem bestimmten Steigrest aufge nommen.
Zweckmässig werden in den Fugen ent sprechend abwechselnd Einlagen aus Pappe bezw. aus Eisen (beispielsweise Drahtnetz oder Bleche) lx#zw. llörteIfüllungen verwen det, das heisst Füllungen. von welchen beine geführten Beispiel die erste Art bei etwa <B>i</B> ang 40(l verbrennt oder verkohlt, während die zweite Art bei etwa 90(1 erweicht, dadurch nachgibt und bei etwa I200 schmilzt und dadurch weiter Raum gibt, während die dritfe Art von Millungen,
nämlich entspre- cbende 3l.örtelarten, hei den höheren Tempe raturen je naeb Zusammensetzung nachgehen bezw. schwinden.
Dadurch wird. um beim ge gebenen Beispiel zu hleil>en, folgendes erzielt Beim Anheizen wird zuerst infolge der be ginnenden Wärmedehnung ein Nachgehen durch einfaches Zusammenpressen der Bau- eleinente eintreten. Wird nun die:
Temperatur erreicht. bei welcher < 1i < Pappeeinlagen ver brennen bezw. verkohlen, so wird dadurch Fugenrauen für die weitere Wärmedehnung geschaffen. Derselbe Vorgang spielt sich dann fortlaufend bei Erreichung der Erwei- chungstemperatur bezw. später der Schmelz temperatur der Eiseneinlagen ab und an schliessend hei den noch höheren Temperatu-
ren durch das Erweichen Ilezw. Schwinden oder Herausschmelzen der Mörtelfüllungen. Es ergibt sieh also, dass gemäss dem Erfin- rluiigs",e.danlzeei der Wärmedehnung in ent sprechender Weise praktisch ohne grössere Schwankungen des Gewölbedrieclkes Reeh- uung getragen werden kann, wobei vorteil haft ein hlrin < ,
e- Rest der Tärmedehniiiig zu geIriiigem Ansteigen des Gewölbes benützt-. werden kann (Steigrest.). Zweckmässig kann zusätzlich auch der Widerlagersteinriug n\dC11@r@eb1:; gCCll deal Wlderlagerrlng al)e- stützt sein, z,x-ecks Sicherung gegen allzu starkes Anu-aelisen des Druckes.
Die Zahl und Verteilung der Funenfül- lueegen verschiedener Art über das C@e@völhe richtet sieh nach dem Wärmedehnungsv < >r- halten der verwendeten Steinarten bei den in Betracht kommenden Temperaturen. Es 1,611- ne n Einlagen aus gewöhnlicher Pappe oder Teerpappe, entsprechend imprägnierter Pappe usw.
oder Holzeinlagen (Schindeln) Anwen dung finden, es können Eiseneinlagen aus Vollblech oder Drahtnetze gebraucht werden, und es können Mörtel verschiedener Zusam mensetzung, beispielsweise mit oder ohne Eisenzusatz, Verwendung finden bezw. bei Magnesitsteinen Mörtel aus Magnesitmehl mit Wasserglas oder Kalk angemacht wer den, gegebenenfalls mit Zusatz von Eisen, Schamottemehl, Ton und dergleichen.
Es ist ersichtlich, dass man sich so den verschieden sten besonderen Anforderungen leicht anpas sen kann, insbesondere auch durch Wahl ver schiedener Mörtelarten.
Es muss bei Wahl des Materials der Fu genfüllungen und der Verteilung derselben nur entsprechend dem Erfindungsgedanken, ein dem Temperaturanstieg entsprechendes fortschreitendes Nachgeben in den Fugen durch Verkohlen, Verbrennen, Erweichen. Schmelzen usw. .der Füllungen gewährleistet (sein, so dass vorteilhaft bis zu einem ge- wünschten Steigrest ansteigend die Wärme clehnun:g ..durch sich 'bildenden freien Fugen raum .aufgenommen wird.
Stellt man noch -die Aufgabe, möglichst gleichmässige Druckverteilung im Gewölbe zu erzielen, so ist nicht nur ein übermässiges Anwachsen des Gewölbedruckes durch fort schreitende Fugenfüllungsverringerung zu verhindern, sondern es ist auch die Wärme- dehnungder die Fugen begrenzenden Bau elemente in Abhängigkeit vom Temperatur gefälle in Richtung des Gewölberadius zu berücksichtigen, also nicht nur das Verhal ten .der Fugen in der feuerseitig gelegenen Zone,
sondern auch in der kalten Aussenzone und in den zwischenliegenden Zonen. Diese Aufgabe kann im Zusammenhange mit der Verwendung verschiedener Fugenfüllungen dadurch gelöst werden, dass der Raum einer entsprechenden Zahl von Fugen sich von der Feuerseite zur Aussenseite im Gewölbe pro portional .der dem Temperaturgefälle ent sprechenden Wärmedehnung verringert, um eine gleichmässige Druckverteilung zu er zielen.
Vorteilhaft wird zu diesem Zwecke die Fugenfüllung aus Pappe oder dergleichen Heilförmig oder abgestuft mit der Basis f6uerseitig verwendet. Die Fuge ist dann feuerseitig - wo infolge der hohen Tempe ratur die grösste Wärmedehnung der -Bau elemente eintritt - am breitesten und ver jüngt sich in Annäherung an die geringere Wärmedehnung der Bauelemente in den Zo nen geben die Aussenseite.
Es können beispielsweise zwei oder meh rere Pappestüeke verschiedener Höhe in der Richtung des Gewölberadius eingelegt sein, die eine sbafenförmige Verjüngung von der Feuerseite gegen die Aussenzone ergeben. Solche keilförmige oder stufenförmige Ein lagen haben auch den Vorteil, beim Aufbau des Gewölbes als Schablone der gewünschten Gestalt für .die Fugenform zu dienen und da mit die Einhaltung derselben zu erleichtern.
Berücksichtigt man schliesslich noch den Einfluss des Abkühlens und Sehwindens der Biauelemeiate bei Verwendung starrer oder nur nachgiebiger Widerlager in Kombination mit der erfindungsgemässen Anordnung von Fugenfüllungen, so ist zu beachten, dass beim Abkühlen bezw. Schwinden der Steine die Spannung im Gewölbe verloren geht, das Gewölbe stark absinkt und so die Gefahr des Einsturzes besteht. Dies wird zweckmässig dadurch ausgeschlossen,
dass die Wabl der Füllungen so getroffen ist, dass in der Au ssenzone die Fugen stets geschlossen bleiben. Dies kann schon durch die Form der Ein lagen. zum Beispiel keilförmige Pappe- oder Holzeinlagen. erreicht werden, wobei in der Aussenzone die Bauelemente aneinander lie gen oder dort befindliche Einlagen dem Stoffe nach so gewählt ,sind, dass sie auch bei weitgehendem Verschleiss des Gewölbes in der Aussenzone nicht herausbrennen oder können.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes die Ab wicklung einer bestimmten Längeneinheit L eines Gewölbes dargestellt. A ist die Aussin- -eite und F die Feuerseite. Mit 1 sind die einzelnen Gewölbesteine bezeichnet, 2 bis 6 sind die verschiedenen Fugenfüllungen, zum Beispiel 2 = Pappeeinlagen, 3 = Blechein- laben, 4 = Mörtelfüllungen, 5 = keilförinibe Pappeeinlab n, gestuft, 6 = Holzeinlagen.
Die erfindungsgemässe technische Regel kann natürlich durch verschiedene Ausbe- staltunben der Fugenform, der Fugenfüllun gen nebst der Verschiedenartigkeit des Stof fes der letzteren, verwirklicht werden und richtet sich selbstverständlich auch nach dein Stoffe der Bauelemente des Gewölbes, den in Betracht kommenden Temperaturen bezw. besonderen Anforderungen.
Vaults for industrial furnaces. Particularly in the case of domed vaults for industrial furnaces, such as the lids of electric ovens and the like, for example, the consideration of the thermal expansion and shrinkage of the stones of the vault makes difficulties. Above all, the difficulty lies in correctly taking into account the heat drainage.
If, on the one hand, the thermal expansion is not taken into account, the following can: the service life of the stones, which are pressure-sensitive, be significantly impaired, but it can also lead to the destruction of the reinforcement (e.g. tearing of the electric furnace lid ring) or the brick lining.
If, on the other hand, the large thermal expansion, especially in the case of basic stones, is sufficiently taken into account, then there is the risk that stones will become loose when heating up and that during operational shutdowns, which result in the lid being largely cooled, respectively. if the stones have a strong visual curvature, the vault collapses in the absence of sufficient tension.
In order to avoid an excessive increase in the arch pressure when the temperature rises, special precautions must be taken, which was achieved by using either resilient abutments or joint fillings that burn or soften or soften when the temperature rises. melt out.
The solution with resilient abutments leads to structural and operational difficulties. In place of resilient abutments -> also flexible, but not resilient abutments (for example asbestos cords and the like) are used.
A resilient abutment alone, without additional expansion possibility in the Ge vault, can only be enough for small vaults to absorb the total thermal expansion of the vault. Such limited compliance can only be viewed as a safeguard against an all-too-sudden increase in pressure; however, the resistance to deformation of the flexible insert increases rapidly in comparison to resilient abutments.
The well-known use of cardboard or wooden inserts as joint filling only leads to the fact that with the relatively low combustion and / or. At the charring temperature of these inlays, open joints remain on the fire side and therefore the pressure line shifts outwards, but then - for the greater part of the subsequent thermal expansion game - the problem to be solved remains unsolved.
The suggestion to work with open joints on the fire side (i.e. without inlays) is subject to this. the same concerns. When using sheet metal inserts, excessively strong pressures occur initially on the fire side.
The attachment of corrugated sheets or inlays made of sheet metal inserted into the wedge-shaped figs with elevations, which correspond from the fire side to the outside. decrease, lead to no satisfactory solution because of the relatively high costs of the inserts to be adapted to the stone shapes and because of the different-sized edge pressures that occur.
It has now shown on the basis of tests that a satisfactory design must be based on the use of fixed abutment rings and, in conjunction with this, the task is to take into account the thermal expansion in a simple and inexpensive manner so that the vault pressure at Tem rise in temperature despite the fixed abutment lines exposed to large fluctuations.
According to the invention this is achieved in that joint fillings are provided by the substances of various types, which behave differently when the temperature rises, for example as a result of continuous burns or. Yielding so that the vault pressure does not rise too high despite the thermal expansion as a result of the reduction in the joint space. The thermal expansion is advantageously taken up to a certain residual climb.
Appropriately, accordingly alternating inserts made of cardboard respectively. made of iron (e.g. wire mesh or sheet metal) lx # zw. Solder fillings are used, i.e. fillings. The example of which the first type burns or charred at about <B> i </B> ang 40 (l, while the second type at about 90 (1 softens, gives way and melts at about I200 and thus gives more space, while the third kind of millening,
namely, corresponding 3l types of mortar, according to the higher temperatures depending on the composition or dwindle.
This will. To illustrate the example given, the following is achieved. When heating up, the thermal expansion that begins will result in a slowdown by simply pressing the components together. Will the:
Temperature reached. at which <1i <cardboard inserts burn or. char, this creates grooves for further thermal expansion. The same process then takes place continuously when the softening temperature is reached or. later the melting temperature of the iron inserts and then the even higher temperature
ren by softening Ilezw. Shrinkage or melting out of the mortar fillings. The result is that according to the invention, the thermal expansion can be taken into account in a corresponding manner, practically without major fluctuations in the vaulting operation.
e-rest of the Tärmedehniiiig used to geIige rise of the vault. can be (climb rest.). The abutment stone n \ dC11 @ r @ eb1 :; gCCll deal Wlderlagerrlng al) e-supported, z, x-corner protection against excessive anu-aelisen of pressure.
The number and distribution of different types of funen fillings over the C @ e @ völhe depends on the thermal expansion ratio of the stone types used at the temperatures in question. It 1,611- ne n deposits made of ordinary cardboard or tar card, appropriately impregnated cardboard, etc.
or wood inlays (shingles) find application, iron inlays made of sheet metal or wire netting can be used, and mortars of various composition, for example with or without added iron, can be used or. In the case of magnesite bricks, mortar made of magnesite flour with water glass or lime is made up, if necessary with the addition of iron, firebrick flour, clay and the like.
It can be seen that one can easily adapt to the most varied of special requirements, in particular by choosing different types of mortar.
When choosing the material of the joint fillings and the distribution of the same, it is only necessary, in accordance with the concept of the invention, that the temperature rise gradually yields in the joints by charring, burning and softening. Melting, etc. of the fillings must be guaranteed, so that the heat is advantageously absorbed up to a desired residual rise: g ..by the free joint space that is formed.
If one also sets the task of achieving the most even pressure distribution possible in the vault, then not only is an excessive increase in vault pressure due to progressive reduction in joint filling to be prevented, but the thermal expansion of the structural elements delimiting the joints depending on the temperature gradient is also to be prevented The direction of the vault radius must be taken into account, i.e. not just the behavior of the joints in the zone on the fire side,
but also in the cold outer zone and in the intermediate zones. This task can be achieved in connection with the use of different joint fillings in that the space of a corresponding number of joints from the fire side to the outside in the vault is reduced proportionally to the thermal expansion corresponding to the temperature gradient in order to achieve an even pressure distribution.
For this purpose, the joint filling made of cardboard or the like is advantageously used in the form of a healing or graduated with the base on the outside. The joint is then on the fire side - where the greatest thermal expansion of the building elements occurs due to the high temperature - and tapers towards the lower thermal expansion of the building elements in the zones on the outside.
For example, two or more cardboard pieces of different heights can be inserted in the direction of the vault radius, which result in a cone-shaped taper from the fire side towards the outer zone. Such wedge-shaped or step-shaped layers also have the advantage of serving as a template of the desired shape for .die joint shape when building the vault and thus facilitating compliance with the same.
Finally, if one also takes into account the influence of the cooling and wicking of the Biauelemeiate when using rigid or only flexible abutments in combination with the inventive arrangement of joint fillings, then it should be noted that when cooling respectively. If the stones shrink the tension in the vault is lost, the vault sinks sharply and there is a risk of collapse. This is expediently excluded by
that the walls of the panels are made in such a way that the joints in the outer zone always remain closed. This can already be achieved by the shape of the deposits. for example, wedge-shaped cardboard or wooden inserts. can be achieved, whereby in the outer zone the components lie against one another or the inserts located there are selected according to the material so that they do not or cannot burn out even with extensive wear of the vault in the outer zone.
In the drawing, the development of a certain length unit L of a vault is shown as Ausführungsbei the subject of the invention. A is the outside and F is the fire side. 1 denotes the individual arch stones, 2 to 6 are the different joint fillings, for example 2 = cardboard inlays, 3 = sheet metal inlays, 4 = mortar fillings, 5 = wedge-shaped cardboard inlays, stepped, 6 = wooden inlays.
The technical rule according to the invention can of course be implemented by different configurations of the joint shape, the joint fillings in addition to the variety of the substance of the latter, and of course also depends on the substances of the structural elements of the vault, the temperatures and / or temperatures in question. special requirements.