DE4119320C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine, aus mehreren Segmenten Zusam­ mengesetzte Kassettenwand für einen Kassettenofen, auch Kammerring­ ofen genannt, wie er dem Prinzip nach aus der DE 33 39 972 C2 bekannt ist.

Zum Beispiel Kohle- oder Graphitelektroden werden in Tief­ öfen gebrannt, die üblicherweise wie folgt aufgebaut sind: Die Ofenanlage besteht aus einer Vielzahl von Kammern, die hintereinander und nebeneinander so angeordnet sind, daß sie - zusammenhängend betrachtet - eine angenäherte Ringform ergeben. Jede Kammer ist wiederum in sogenannte Kassetten unterteilt, was durch Anordnung entsprechender Zwischenwände erfolgt.

Die einzelnen Kammern sind untereinander derart verbunden, daß die Rauchgase von einer Kammer zur nächsten geführt werden können. Üblicherweise geschieht dies dadurch, daß die Kassettenwände durchgehende Rauchgaskanäle aufweisen, durch die die Rauchgase von unten nach oben beziehungs­ weise von oben nach unten hindurchströmen. Um diese sinus- oder mäanderförmige Gasströmung zu ermöglichen, sind die einzelnen Kammern mit Deckeln verschlossen, wobei zwischen jedem Kammerdeckel und den oberen Enden der Kassetten­ wände ein Hohlraum besteht, der ebenso eine Gasströmung ermöglicht wie der unterhalb der Kassettenböden ausgebil­ dete Hohlraum.

Im Betrieb sind immer ein oder zwei (von beispielsweise 16 bis 24 Klammern) als Brennkammern ausgebildet, während die - in Strömungsrichtung der Rauchgase - davor angeord­ neten Kammern als Aufheizkammern und die dahinterliegenden Kammern als Abkühlkammern angesehen werden können.

Im Bereich der - in Strömungsrichtung betrachtet - hinter den Brennkammern angeordneten Kammern erfolgt auch eine Entnahme der gebrannten Produkte und der Einsatz neuer, ungebrannter Ware. Üblicherweise werden die genannten Elektroden in ein Füllpulver-Bett eingelegt, das vor allem einen Oxidationsschutz ermöglicht.

Durch das ständige Aufheizen/Abkühlen kommt es zwangs­ läufig im Bereich der Kassettenwände zu thermischen Deh­ nungen und Kontraktionen, die geeignete Gegenmaßnahmen erforderlich machen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Dehn­ fugen in den Kassettenecken anzuordnen, also beispiels­ weise im Stoßbereich zwischen einer Quer- und einer Längs­ wand. Die entsprechenden Dehnfugen wurden dann mit kerami­ schen Fasermaterialien gefüllt und überdeckt. Aufgrund der thermischen und mechanischen Belastung besitzen die Füllmaterialien häufig aber nur eine sehr beschränkte Nutzungszeit und sind beispielsweise nach drei Brennzyklen aufgebraucht und müssen erneuert werden. Abgesehen von Seite 2.

Diesem (unerwünschten) Instandhaltungsaufwand kommt er­ schwerend hinzu, daß die Kassettenwände häufig eine Höhe von 4 bis 6 Metern aufweisen, was die Konfektionierung der Fasermaterialien im Bereich der eckseitigen Dehnfugen erschwert.

Aus "Brunklaus: Industrieöfen, Bau und Betrieb, 5. Auflage, 1986, 37, 38" werden Ofenwände, insbesondere für Glas- oder Stahl-Schmelzöfen beschrieben, bei denen Dehnfugen ebenfalls ausschließlich in den Ecken des Ofens angeordnet sind. Die Dehnfugen werden mit verbrennbaren Materialien gefüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kassetten­ wand für einen Kassettenofen konstruktiv einfacher und in der Anwendung rationeller zu gestalten. Außerdem soll die Kassettenwand auch an bestehenden Öfen nachrüstbar sein.

Es wurde nun gefunden, daß durch Verlegung der Dehnfugen weg von den Eckbereichen in Richtung der Mitte der Kassetten­ wände und eine spezielle Ausbildung der Dehnfugen zwei Vorteile gleichzeitig erreicht werden können: zum einen müssen die Dehnfugen nicht mehr verfüllt werden, zum anderen sind sie bei entsprechender Ausführungsform selbstreinigend.

Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, die Dehn­ fugen so zu gestalten, daß zwar eine freie Beweglichkeit benachbarter Bauelemente zur Aufnahme von thermischen Längenänderungen gewährleistet ist, gleichzeitig aber eine Trennung benachbarter Kassettenräume sichergestellt wird. Mit anderen Worten: die Tiefe der Dehnfugen soll kleiner sein als die Dicke der Kassettenwand.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform beschreibt die Erfindung eine aus mehreren Segmenten zusammengesetzte Kassettenwand für einen Kassettenofen, mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Wegen der Größe der Kassettenwände (Beispiel: Länge 4 m, Höhe 6 m, Breite 30 cm) werden sie in der Regel aus Seg­ menten (Steinen) zusammengesetzt. Dies erfolgt üblicherweise nach Art einer Vermauerung.

Dabei sollen nunmehr innerhalb einer Segmentreihe mindestens zwei Segmente so ausgebildet werden, daß von beiden Seiten aus Dehnfugenbereiche entstehen. Dabei können die ein­ zelnen Segmentreihen aufeinander abgestimmt werden, so daß die Dehnfugen auf beiden Seiten der Kassettenwand über die gesamte Höhe fluchtend miteinander verlaufen. Es ist aber ebenso möglich, die Dehnfugen von Segmentreihe zu Segmentreihe an einer anderen Stelle auszubilden oder aber mehrere Segmentreihen mit fluchtenden Dehnfugen zu gestalten und anschließend wiederum mehrere Segmentreihen mit einer dazu versetzten Dehnfuge.

Insbesondere bei den letztgenannten Ausführungsformen wird dadurch gleichzeitig die Stabilität der Kassettenwand erhöht.

Die konkrete Gestaltung der zur Ausbildung der Dehnfugen genutzten Segmente kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sollen die Seg­ mente, die zwischen sich die Dehnfuge bilden, im wesent­ lichen eine L-förmige Grundfläche aufweisen und spiegel­ bildlich zueinander angeordnet werden, wobei die Innen­ flächen der freien L-Schenkel zumindest an ihren freien Enden aneinanderliegen. Während also im Bereich der Stirn­ flächen der beiden Segmente die Dehnfuge ausgebildet wird, sorgt der Verbindungsbereich dafür, daß benachbarte Kassettenräume vollständig voneinander getrennt sind.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Stirnflächen der entsprechenden Segmente derart abgeschrägt ausgebildet sind, daß sich die Dehnfuge von innen nach außen erweitert. Auf diese Art und Weise lassen sich zum Beispiel Dehnfugen mit einem trapezförmigen Querschnitt ausbilden.

Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie quasi selbstreinigend ist. Das Füllpulver (zum Beispiel Koks­ pulver), das in die Kassetten eingefüllt wird, füllt einer­ seits den Bereich der Dehnfugen aus, ermöglicht aber gleich­ zeitig eine Beweglichkeit der entsprechenden Segmente gegeneinander und das Füllpulver fällt selbsttätig aus den Dehnfugen heraus, wenn es aus der Kassette entnommen wird.

Im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Dehnfugen im Eckbereich entfällt damit jede Art von Wartung. Vor allem aber kann auf die Verfüllung der Dehnfugen mit einem verbrauchbaren Fasermaterial vollständig verzichtet werden, wodurch der Instandhaltungsaufwand und die Betriebs­ kosten deutlich verringert werden.

Aber auch für den Fall, daß die Dehnfugen einmal gereinigt werden sollen, läßt sich dies - insbesondere bei dem ge­ nannten trapezförmigen Querschnitt - ohne weiteres und leicht durchführen.

Nach einer alternativen Ausführungsform können die Seg­ mente, die zwischen sich die Dehnfugen bilden, auch an ihren korrespondierenden Flächenabschnitten nach Art einer Nut-Feder-Gestaltung ausgebildet werden. Dabei weist ein Segment, etwa in der Mitte zwischen den wandseitigen Seg­ mentflächen, eine Feder, und das benachbarte Segment, korrespondierend dazu, eine Nut auf. Dabei erfolgt die Anordnung derart, daß die Stirnfläche der Feder im Abstand zum Grund der Nut steht, wodurch gleichzeitig die weiteren Stirnflächen der Segmente ebenfalls beabstandet zueinander angeordnet werden. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine freie Beweglichkeit der Segmente gegeneinander ohne weiteres gegeben. Auch hier können die Dehnfugen durch entsprechende Ausbildung von Schrägflächen an den Segmenten wieder mit trapezförmigem Querschnitt gestaltet werden.

Es ist offensichtlich, daß die Ausbildung der Kassetten­ wände im übrigen der nach dem Stand der Technik entspricht. So erfolgt die Zusammenstellung der Segmente derart, daß in der Kassettenwand durchgehende Rauchgaskanäle ausgebil­ det werden, die eine Gasströmung vom Kassettenboden-Unterbau zum Bereich unterhalb des Kammerdeckels und umgekehrt ermöglichen.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Kassettenwand besteht darin, daß sie auch an bestehenden Ofenanlagen nachrüstbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Aufsicht auf einen Kassetten­ Ringtiefofen nach dem Stand der Technik

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Kassettenwand in erfindungs­ gemäßer Ausbildung

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Kassettenwand in erfindungsgemäßer Aus­ führung jeweils in stark schematisierter Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Kassetten-Ringtiefofen zum Brennen von Graphitelektroden dargestellt, wie er von der Anmelderin derzeit angeboten wird. Da der Ofen als solches bekannt ist, werden nachstehend nur die wichtigsten Komponenten kurz dargestellt.

Der Ofen besteht aus insgesamt sechzehn Kammern 10, die ringförmig hintereinander in zwei Reihen angeordnet sind, wobei das Feuer im Uhrzeigersinn umläuft.

Innerhalb jeder Kammer 10 sind fünf Kassetten 12 ausgebil­ det, die von vier umlaufenden Kassettenwänden und vier Zwischenwänden 14 begrenzt werden. In jeder Kassettenwand 14 sind Rauchgaskanäle 16 ausgebildet, die sich vom Kas­ settenboden-Unterbau 18 bis in den Bereich unterhalb jedes Kammerdeckels 20 erstrecken. Eine umlaufende Rauchgas- Rohrleitung 22 ist teilweise zu erkennen.

Während im Stand der Technik Dehnfugen im Anschlußbereich der Kassettenwände 14 zu den umlaufenden Kassettenwänden ausgebildet wurden, wird die Anordnung der Dehnfugen nun so vorgenommen, wie beispielsweise in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Dabei zeigen die Fig. 2, 3 eine Aufsicht auf die oberste Stein(Segment)reihe einer Kassettenwand 14. Die darunter­ liegenden Segmentreihen sind entweder analog oder - bezüg­ lich der Dehnfugen - versetzt angeordnet, wie oben darge­ stellt.

Fig. 2 zeigt zunächst die Anordnung von drei konventio­ nellen Segmenten 24 mit jeweils zwei Aussparungen 26, die zusammen mit den darunterliegenden Aussparungen 26 einen Rauchgaskanal 16 ausbilden. Die einzelnen Segmente sind über abgeflachte Nut-/Feder-Verbindungen knirsch gegeneinandergesetzt.

Zur Ausbildung von Dehnfugen sind nun aber zwei Segmente 24a, 24b unterschiedlich gestaltet, und zwar - im Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2 - mit einer im wesentlichen L-förmigen Grundfläche.

Die beiden Segmente 24a, 24b sind dabei spiegelbildlich zueinander versetzt angeordnet, und zwar derart, daß ihre Stirnflächen 28 abgeschrägt und im Abstand zueinander angeordnet sind, während die Innenflächen 30 im Endbereich gegeneinanderliegen.

Auf diese Weise ergeben sich zwischen den Segmenten 26a, b Dehnfugen 32 mit im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt, gleichzeitig bleibt die Kassettenwand aber im Bereich der aneinanderliegenden Innenflächen 30 geschlossen, so daß keine offene Verbindung zwischen benachbarten Kassetten 12 besteht. Auch eine Ausführungsform mit nur einer Dehnfuge auf einer Seite wäre möglich, wobei dann vorzugsweise versetzt eine Dehnfuge auf der anderen Seite zwischen weiteren Segmenten vorgesehen wird.

Auch bei erhöhten Temperaturen ist so eine Beweglichkeit der Segmente 24, 24a, 24b gegeneinander gewährleistet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Segment 24c so gestaltet, daß es etwa in der Mitte zwischen den wandseitigen Segmentflächen 34 eine Feder 36 aufweist, während das benachbarte Segment 24d korrespondierend dazu eine Nut 38 besitzt. Dabei sind die Segmente 24c, 24d wiederum im übrigen mit schrägen Stirnflächen 28 ausgebil­ det, die sich jeweils zu einer trapezförmigen Dehnfuge 32 ergänzen. Gleichzeitig wird zwischen der Stirnfläche der Feder 36 und dem Grund der Nut 38 ein Abstand ausge­ bildet.

Analog zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 können die Segmente auch hier thermische Längenänderungen aufgrund der Ausbildung der Dehnfugen 32 ohne weiteres aufnehmen. Gleichzeitig sind benachbarte Kassetten 12 über die Nut-/ Federanordnung 36, 38 sicher voneinander getrennt.

Beim Konfektionieren der Kassetten 12 mit einem Füllpulver (hier: Kokspulver), in das die zu brennenden Graphitelek­ troden eingesetzt werden, füllt das Kokspulver die Dehnfugen 32 aus, wobei aufgrund der lockeren Schüttung jedoch nach wie vor eine freie Beweglichkeit der benachbarten Segmente 24c, d gewährleistet ist.

Wird das Kokspulver nach dem Brand herausgenommen, reinigen sich die Dehnfugen 32 quasi von selbst, indem das Koks­ pulver herausfällt (aufgrund der trapezförmigen Querschnitts­ fläche der Dehnfugen 32). Die Dehnfugen 32 können aber ohne weiteres auch leicht von Hand nachgereinigt werden, sofern dies notwendig ist.

Claims (4)

1. Aus mehreren Segmenten (24, 24a, b, c, d) zusammengesetzte Kassettenwand (14) für einen Kassettenofen, wobei zumin­ dest einige der Segmente (24, 24c, 24d) Aussparungen (26) aufweisen, die sich zu vertikal verlaufenden, durchgehenden Rauchgaskanälen (16) ergänzen, dadurch gekennzeichnet daß die Dehnfugen (32) von den Eckbereichen in Richtung der Mitte der Kassettenwände (14) verlegt sind, wobei entlang jeder horizontalen Segmentreihe mindestens zwei benachbarte Segmente (24a, b; 24c, d) so ausge­ bildet und angeordnet sind, daß sie mit ihren korrespon­ dierenden Stirnflächen (28) unter Ausbildung von Dehn­ fugen (32), die nicht mit einem verbrauchten Fasermaterial verfüllt sind, im Abstand zuein­ ander stehen und dabei durch diese benachbarten Segmente (24a, b; 24c, d) in horizontaler Richtung, senkrecht zur Wandfläche (34), ein geschlossener Verbindungsbereich (30, 36) ausgebildet wird, so daß die Tiefe der Dehnfugen (32) kleiner ist als die Dicke der Kassettenwand (14) 2. Kassettenwand nach Anspruch 1, bei der die korrespon­ dierenden Stirnflächen (28) der Segmente (24a, b; 24c, d), die zwischen sich die Dehnfugen (32) bilden, derart abgeschrägt ausgebildet sind, daß sich die Dehnfuge (32) von innen nach außen erweitert.

3. Kassettenwand nach Anspruch 2, bei der die Dehnfugen (32) im Querschnitt angenähert eine Trapezform aufweisen.

4. Kassettenwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Segmente (24a, b) die zwischen sich Dehnfugen (32) bilden, an ihren korrespondierenden Flächenbereichen L-förmige Grundfläche aufweisen und so zueinander ange­ ordnet sind, daß die Innenflächen (30) der freien L-Schen­ kel zumindest an ihren freien Enden aneinanderliegen.

5. Kassettenwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Segmente (24c, d) die zwischen sich Dehnfugen (32) bilden, an ihren korrespondierenden Flächenab­ schnitten nach Art einer Nut-Feder-Gestaltung ausgebil­ det sind, wobei ein Segment (24c), etwa in der Mitte zwischen den wandseitigen Segmentflächen (34) eine Feder (36) und das benachbarte Segment (24d) korrespon­ dierend dazu, eine Nut (38) aufweist, und die Stirn­ fläche der Feder (36) im Abstand zum Nutgrund steht.