WO2001050077A1 - Tragende struktur für brennöfen mit sehr hoher brenntemperatur - Google Patents
Tragende struktur für brennöfen mit sehr hoher brenntemperatur Download PDFInfo
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- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/12—Travelling or movable supports or containers for the charge
- F27D3/123—Furnace cars
Definitions
- Support elements (10, 40) by which the intermediate structure is brought to such a height that the supporting structure is protected by an intermediate layer (21) made of insulating material from a higher temperature than the limit temperature for the use of the supporting structure (1, 2) to achieve the forming material, through the upper layer of insulating material-reaching components (22, 24) which transfer the weight of the batches to the intermediate structure (11, 12), the thickness of the layer of insulating material above the intermediate structure being determined in such a way that that the intermediate structure does not reach a temperature higher than the use limit of the material of the intermediate structure.
- the present invention relates to a structure which is intended for firing ceramic articles in a furnace at very high temperatures
- Very high temperatures are temperatures of more than 1500 ° C
- SiC silicon carbide
- the invention is based on the problem of creating a structure to be arranged in a kiln, the supporting elements of which are protected against the action of very high temperatures. This problem is solved by the features of the main claim. Advantageous embodiments and further developments of the invention result from the subclaims
- the supporting structure can advantageously, but not necessarily, consist of a kiln car traveling through a tunnel kiln. It is also possible to arrange the structure stationary in a chamber kiln
- FIG. 1 shows a cross-sectional view of a kiln car carrying the structure according to the invention
- FIG. 2 shows a cross-sectional view of a modification of FIG. 1,
- FIG. 3 shows a cross-sectional view of a further embodiment of the
- the kiln car in a known manner has a metal structure from long beams 1, which support a support table 2, wherein - 2 - these long beams 1 rest on wheels 3
- cross beams 1 1 form a supporting intermediate structure which is intended to bear the weight of the batches 30 to be burned
- the load-bearing intermediate structure can be formed solely by the cross members 11 or by a grid of the cross members 11 and long members 12, as shown in FIGS. 1 and 2
- the cross members 11 and the long members 12 are preferably made of silicon carbide (SiC)
- This material has the property of great dimensional stability and mechanical strength up to a temperature of the order of 1500 ° C
- the mass of insulating material 21 is arranged both below and above the supporting intermediate structure 11, 12
- a first layer 20 of refractory cement is provided, over which a further layer of insulating material 21 is spread.
- the materials for this can be ceramic fibers, aluminum oxide foam or similar materials that have the property of insulating and at very high temperatures to be able to resist
- the layer 21 of insulating material extends higher than the crossmember 11 and the long beam 12, so that all components made of silicon carbide (SiC), namely the crossmember 11 and the long beam 12, are embedded in this insulating material 21
- a block 22 of refractory material is placed on each long beam 12, the upper region 21a of the insulating material 21 et.va reaching up to half the height of the blocks 22.
- the blocks 22 are shaped in such a way that they adapt to the long beams 12 by overlap these, for example
- a further layer 23 of a refractory material is arranged on the upper region 21a of the insulating material, between the blocks 22, the height of which is set such that its upper surface 23a is a little higher than the upper end of the block 22
- Stubs 24 are placed on the upper end of the blocks 22. These stubs 24 also consist of refractory material
- a single support 24 can be placed on each block 22, or several can be placed on top of it. In this case, they are preferably made of different materials in order to reduce the effects of thermal shocks
- the stacked elements 22, 24, which carry the batches 30 to be burned, are preferably embedded in the upper layer of the insulating material 21, 23 (FIG. 1) or 26 (FIGS. 2 and 3), thereby stabilizing them
- the components 22 and 24 direct the weight of the batches 30 directly onto the supporting intermediate structure 11, 12, without these batches stressing the upper insulating layer
- the thickness of the upper insulating layer 21, 23 or 26 is determined according to the highest temperature occurring in the furnace in order to ensure that the supporting intermediate structure 11, 12 is not an upper limit of use of the material from which the supporting intermediate structure 11, 12 is made , ie 1500 ° C in the case of a supporting intermediate structure made of silicon carbide, temperature exceeded
- the nozzles 24 are preferably hollow in order to be as light as possible and can be designed as a tube or provided with an H, X or analogous cross section
- the height of the connecting piece 10 and the height on which the projections 40 are arranged determine the thickness of the lower layer 21, 25 and are calculated depending on the temperature prevailing in the kiln in order to ensure adequate insulation of the lower supporting structure, ie the kiln car To ensure the case of FIGS. 1 and 2 and the furnace sole 5 in the case of FIG. 3
- the cross member 1 1 can be carried by the nozzle 10 or by the protrusions 40 or by both at the same time
- the sockets 10 are simply placed on the support table 2 or the furnace base 5
- the projections 40 are arranged in the side walls 42 of the kiln car
- the height of the nozzle 10 can be changed in a simple manner by replacing it with a nozzle with a different height.
- the height of the protrusions 40 cannot be changed, so that in this case the height of the protrusions 40 either by means of washers or by ceramic screws, or by pouring a refractory cement
- the embodiment according to FIG. 3 is a fixed structure
- the lower supporting structure is formed by the furnace sole 5, which supports both the side walls 4 and the components which have been described with reference to FIGS. 1 and 2
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Abstract
Aufbau zum Brennen von Gegenständen bei sehr hohen Temperaturen aus einer tragenden Hauptstruktur (1, 2), einer Zwischenstruktur (11, 12) aus Siliziumcarbid oder dergleichen zum Aufnehmen des Gewichts der zu brennenden Chargen (30), einem Bett aus Isoliermaterial (21), in dem die Zwischenstruktur (11, 12) eingelassen ist, höheneinstellbaren Trägerelementen, (10, 40) durch die die Zwischenstruktur auf eine solche Höhe gebracht wird, dass die tragende Struktur durch eine Zwischenschicht (21) aus Isoliermaterial davor geschützt wird, eine höhere Temperatur als die Grenztemperatur für den Gebrauch des die tragende Struktur (1, 2) bildenden Werkstoffs zu erreichen, durch die obere Schicht aus Isoliermaterial reichenden Bauelementen, (22, 24) die das Gewicht der Chargen auf die Zwischenstruktur (11, 12) übertragen, wobei die Dicke der Schicht aus Isoliermaterial oberhalb der Zwischenstruktur so festgelegt ist, dass die Zwischenstruktur keine höhere Temperatur als die Gebrauchsgrenze des Werkstoffs der Zwischenstruktur erreicht.
Description
Vor Ablauf der für Änderungen der Ansprüche geltenden Zur Erklärung der Zweibuchstaben-Codes, und der anderen Frist; Veröffentlichung wird wiederholt, falls Änderungen Abkürzungen wird auf die Erklärungen ("Guidance Notes on eintreffen Codes and Abbreviations") am Anfang jeder regulären Ausgabe der PCT-Gazette verwiesen.
Trägerelementen, (10, 40) durch die die Zwischenstruktur auf eine solche Höhe gebracht wird, dass die tragende Struktur durch eine Zwischenschicht (21) aus Isohermaterial davor geschützt wird, eine höhere Temperatur als die Grenztemperatur für den Gebrauch des die tragende Struktur (1, 2) bildenden Werkstoffs zu erreichen, durch die obere Schicht aus Isoliermaterial reichenden Bauelementen, (22, 24) die das Gewicht der Chargen auf die Zwischenstruktur (11, 12) übertragen, wobei die Dicke der Schicht aus Isoliermaterial oberhalb der Zwischenstruktur so festgelegt ist, dass die Zwischenstruktur keine höhere Temperatur als die Gebrauchsgrenze des Werkstoffs der Zwischenstruktur erreicht.
"Tragende Struktur für Brennofen mit sehr hoher Brenntemperatur"
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau, der dazu bestimmt ist, Keramikgegenstande in Brennofen mit sehr hohen Temperaturen zu brennen
Unter sehr hohen Temperaturen sind Temperaturen von mehr als 1500 °C zu verstehen
Es ist bekannt, daß Siliziumcarbid (SiC) eine sehr hohe mechanische Festigkeit und eine sehr hohe Maßstabihtat bis zu Temperaturen in der Größenordnung von 1500 °C aufweist Feuerfeste Materialien, die höheren Temperaturen als 1500 °C widerstehen, haben demgegenüber keine ausreichende mechanische Festigkeit und Maßstabilitat
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen in einem Brennofen anzuordnenden Aufbau zu schaffen, dessen tragende Elemente gegen die Einwirkung sehr hoher Temperaturen geschützt sind Dieses Problem wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelost Vorteilhafte Ausfuhrungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen
Die tragende Struktur kann vorteilhafterweise, jedoch nicht notwendigerweise, aus einem durch einen Tunnelofen fahrenden Ofenwagen bestehen Ebenso ist es möglich, den Aufbau ortsfest in einem Kammerofen anzuordnen
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausfuhrungsbeispiele des näheren erläutert In der Zeichnung zeigen
Fig 1 eine Querschnittsansicht eines Ofenwagens, der den erfmdungsgemaßen Aufbau tragt,
Fig 2 eine Querschnittsansicht einer Abwandlung der Fig 1 ,
Fig 3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausftihrungsform der
Erfindun Όg
Unter Bezugnahme auf die Fig 1 ist erkennbar, daß der Ofenwagen in bekannter Weise einen Metallaufbau aus Langstragern 1, die einen Auflagetisch 2 tragen, aufweist, wobei
- 2 - diese Langstrager 1 auf Radern 3 ruhen
Auf dem Auflagetisch 2 sind Stutzen 10 angeordnet, auf die Querträger 1 1 gelegt sind
Diese Querträger 1 1 bilden eine tragende Zwischenstruktur, die dazu bestimmt ist, das Gewicht der zu brennenden Chargen 30 zu tragen
Die tragende Zwischenstruktur kann allein durch die Querträger 11 oder durch ein Gitter aus den Querträgern 1 1 und Langstragern 12 gebildet sein, wie dies in den Fig 1 und 2 dargestellt ist
Die Querträger 1 1 und die Langstrager 12 bestehen vorzugsweise aus Siliziumcarbid (SiC)
Dieser Werkstoff hat die Eigenschaft, eine große Maßstabilitat und mechanische Festigkeit bis zu einer Temperatur in der Größenordnung von 1500 °C aufzuweisen
Da indessen die Chargen 30 bei Temperaturen von etwa 1800 °C gebrannt werden sollen, ist es erforderlich, sowohl die tragende Zwischenstruktur 1 1, 12 als auch das tragende Grundelement, d h den Ofenwagen, davor zu schützen, daß er nicht eine Temperatur oberhalb der oberen Gebrauchsgrenze erreicht
Dieses Problem wird dadurch gelost, daß die tragende Zwischenstruktur in einer Masse eines Isoliermaterials ein Όge-bettet ist
Im Beispiel der Fig 1 ist die Masse aus Isoliermatenal 21 sowohl unterhalb als auch oberhalb der tragenden Zwischenstruktur 1 1, 12 angeordnet
Bei der Abwandlung gemäß Fig 2 werden zwei Schichten aus verschiedenem Isoliermatenal verwendet, eine untere Schicht 25 und eine obere Schicht 26
Beim in Fig 1 dargestellten Beispiel ist eine erste Schicht 20 aus feuerfestem Zement vorgesehen, über der eine weitere Schicht aus Isoliermaterial 21 ausgebreitet ist Die Werkstoffe hierfür können keramische Fasern, Aluminiumoxidschaum oder ahnliche Werkstoffe sein, die die Eigenschaft haben, zu isolieren und sehr hohen Temperaturen widerstehen zu können
Die Schicht 21 aus Isoliermaterial reicht hoher als die Querträger 11 und die Langstrager 12, so daß samtliche Bauteile aus Siliziumcarbid (SiC), nämlich die Querträger 1 1 und die Langstrager 12, in diesem Isoliermaterial 21 eingebettet sind
Auf jeden Langstrager 12 ist ein B ock 22 aus feuerfestem Material gesetzt, wobei der obere Bereich 21a der Isoliermasse 21 et.va bis zur halben Hohe der Blocke 22 reicht Die Blocke 22 sind so geformt, daß sie sich den Langstragern 12 anpassen, indem sie diese beispielsweise übergreifen
Auf den oberen Bereich 21a des Isoliermaterials, zwischen den Blocken 22, ist eine weitere Schicht 23 eines feuerfesten Materials angeordnet, deren Hohe so eingestellt ist, daß ihre obere Flache 23a ein wenig hoher liegt als das obere Ende der Blocke 22
Auf das obere Ende der Blocke 22 sind Stutzen 24 gesetzt Auch diese Stutzen 24 bestehen aus feuerfestem Material
Auf jeden Block 22 kann eine einzige Stutze 24 gesetzt sein, oder es können auch mehrere daraufgesetzt sein In diesem Fall bestehen sie bevorzugterweise aus unterschiedlichen Materialien, um die Auswirkungen von thermischen Schocks zu vermindern
Vorzugsweise sind die aufeinandergestapelten Elemente 22, 24, die die zu brennenden Chargen 30 tragen, in die obere Schicht des Isoliermaterials 21, 23 (Fig 1) oder 26 (Fig 2 und Fig 3) eingelassen, wodurch sie stabilisiert werden
Die Bauelemente 22 und 24 leiten das Gewicht der Chargen 30 direkt auf die tragende Zwischenstruktur 1 1, 12, ohne daß diese Chargen die obere Isolierschicht belasten
Aus den Fig 1, 2, 3 ist ersichtlich, daß die Blocke 22 die Langstrager 12 übergreifen, wodurch die Stabilität der ubereinandergestapelten Bauelemente 22, 24 verbessert wird
Die Dicke der oberen Isolierschicht 21, 23 oder 26 wird nach der höchsten, im Brennofen auftretenden Temperatur bestimmt, um zu erreichen, daß die tragende Zwischenstruktur 1 1, 12 nicht eine die obere Gebrauchsgrenze des Werkstoffs, aus dem die tragende Zwischenstruktur 11, 12 besteht, d h 1500 °C im Falle einer tragenden Zwischenstruktur aus Siliziumcarbid, überschreitende Temperatur erreicht
Vorzugsweise sind die Stutzen 24 (oder die aufeinandergestapelten Stutzen 24) hohl, um möglichst leicht zu sein, und können als Rohr ausgebildet oder mit einem H-, X- oder analogen Querschnitt versehen sein
Ebenso wie es notwendig ist zu vermeiden, daß die tragende Zwischenstruktur 11, 12 eine die Gebrauchsgrenze überschreitende Temperatur erreicht, soll auch die untere tragende
- 4 -
Struktur, d h der Ofenwagen 1 , 2, keine die Gebrauchsgrenze überschreitende Temperatur erreichen
Zu diesem Zweck sind Mittel erforderlich, mit deren Hilfe sich die Dicke des Isoliermaterials unterhalb der tragenden Zwischenstruktur 11, 12 beliebig bestimmen laßt, ob sie nun aus mehreren Schichten 20, 21 wie im Falle der Fig 1 oder aus nur einer einzigen Schicht 26 wie im Falle der Fig 2 besteht
Diese Mittel bestehen entweder aus den Stutzen 10 oder Vorsprungen 40 oder aus beiden gleichzeitig
Die Hohe der Stutzen 10 und die Hohe, auf der die Vorsprunge 40 angeordnet sind, bestimmen die Dicke der unteren Schicht 21, 25 und werden abhangig von der im Brennofen herrschenden Temperatur berechnet, um eine ausreichende Isolierung der unteren tragenden Struktur, d h des Ofenwagens im Falle der Fig 1 und 2 und der Ofensohle 5 im Falle der Fig 3 zu gewahrleisten
Die Querträger 1 1 können allein durch die Stutzen 10 oder durch die Vorsprunge 40 oder durch beide gleichzeitig getragen werden
Die Stutzen 10 werden einfach auf den Auflagetisch 2 oder die Ofensohle 5 aufgesetzt
Die Vorsprunge 40 sind in den Seitenwanden 42 der Ofenwagen angeordnet
Die Hohe der Stutzen 10 laßt sich auf einfache Weise verandern, indem sie durch Stutzen mit einer anderen Hohe ersetzt werden Die Hohe der Vorsprunge 40 laßt sich nicht verandern, so daß in diesem Fall die Hohe der Vorsprunge 40 entweder durch Unterlegklotze oder durch Keramikschrauben, oder indem ein feuerfester Zement aufgegossen wird, eingestellt wird
Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig 3 handelt es sich um einen ortfesten Aufbau
Die untere tragende Struktur wird in diesem Fall durch die Ofensohle 5 gebildet, die sowohl die Seitenwande 4 als auch die Bauelemente, die mit Bezug auf die Fig 1 und 2 beschrieben wurden, tragt
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e
Aufbau zum Brennen von Gegenstanden bei sehr hohen Temperaturen aus
- einer tragenden Hauptstruktur (1, 2),
- einer Zwischenstruktur (11, 12) aus Siliziumcarbid oder dergleichen zum Aufnehmen des Gewichts der zu brennenden Chargen (30),
- einem Bett aus Isoliermaterial (21), in dem die Zwischenstruktur (1 1, 12) eingelassen ist,
- hoheneinstellbaren Tragerelementen (10, 40), durch die die Zwischenstruktur (1 1, 12) auf eine solche Hohe gebracht wird, daß die tragende Struktur (1, 2) durch eine Zwischenschicht (21) aus Isoliermaterial davor geschützt wird, eine höhere Temperatur als die Grenztemperatur für den Gebrauch des die tragende Struktur (1, 2) bildenden Werkstoffs zu erreichen,
- durch die obere Schicht (21, 23) aus Isoliermaterial reichenden Bauelementen (22, 24), die das Gewicht der Chargen (30) auf die Zwischenstruktur (1 1 , 12) übertragen, wobei die Dicke der Schicht (21, 23) aus Isoliermaterial oberhalb der Zwischenstruktur (1 1, 12) so festgelegt ist, daß die Zwischenstruktur (1 1, 12) keine höhere Temperatur als die Gebrauchsgrenze des Werkstoffs der Zwischenstruktur (1 1, 12) erreicht
Aufbau nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenstruktur aus Querträgern (1 1) besteht und das Gewicht der zu brennenden Chargen (30) auf die Querträger (1 1) durch die obere Schicht der Isoliermaterialien durchquerende Bauelemente (22, 24) übertragen wird
Aufbau nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenstruktur aus Querträgern (1 1) und daraufgelegten Langstragern (12) besteht und das Gewicht der zu brennenden Chargen (30) auf die Langstrager (12) durch die obere Schicht (21) des Isoliermaterials durchquerende Bauelemente (22, 24) übertragen wird
Aufbau nach Anspruch 2 und 3, bei dem die Lange der die obere Schicht (21) des Isoliermaterials durchquerenden Bauelemente (22, 24) einstellbar ist, um die Höhenlage der zu brennenden Chargen (30) festzulegen
- 6 -
Aufbau nach Anspruch 3, bei dem die Querträger (1 1) aus Siliziumcarbid, die die Langstrager (12), ebenfalls aus Siliziumcarbid, tragen, auf Stutzen (10) ruhen, deren Hohe beliebig bestimmbar ist
Aufbau nach Anspruch 3, bei dem die Querträger (11) aus Siliziumcarbid mit ihren Enden auf Vorsprungen (40) ruhen, die auf der vorgesehenen Hohe in dem feuerfesten Material, aus dem die Seitenwande (42) der Ofenwagen bestehen, angeordnet sind
Aufbau nach Anspruch 6, bei dem die Hohe der Querträger (11) durch Unterlegklotze aus feuerfester Keramik bestimmt wird, die zwischen den Vorsprungen (40) und den Enden der Querträger (1 1) angeordnet werden
Aufbau nach Anspruch 6, bei dem die Hohe der Querträger (1 1) durch Schrauben aus feuerfester Keramik bestimmt wird, die in entsprechenden Aufnahmen in den Vorsprungen (40) eingeschraubt sind
Aufbau nach Anspruch 6, bei dem die Hohe der Querträger (11) dadurch bestimmt wird, daß feuerfester Zement zwischen die Vorsprunge (40) und die Enden der Querträger (11) gegossen wird
Aufbau nach den Ansprüchen 5 bis 9, bei dem die Querträger (1 1) sowohl auf den Stutzen (10) als auch auf den Vorsprungen (40) ruhen
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Blocke (22) aus feuerfestem Material auf die Langstrager (12) aufgesetzt sind und eine sich daran anpassende Form aufweisen
Aufbau nach Anspruch 1 1, bei dem eine oder mehrere zusatzliche Stutzen (24) auf die Blocke (22) gesetzt sind, wobei die zusatzlichen Stutzen (24) aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, um die Wirkung von thermischen Schocks zu vermindern
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Isoliermaterial ein Werkstoff wie keramische Faser, Aluminiumoxidschaum, feuerfester Beton, Feuerfestziegel oder dergleichen ist
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