LINING FOR COMBUSTION CHAMBERS

Abstract: 1. Cladding for furnaces more particularly for high temperature industrial furnaces, having mats arranged one on top of another in several layers in parallel with the wall (11) of the furnace (10) and comprising temperature-resistant material, in which the layers (15) form an outer layer and several inner layers, the outer layer delimiting the inner chamber of the furnace (10), having mountings which penetrate the layers (15) and are fixed to the wall (11) of the furnace and are in the form of pins (12), each having a retaining member (18) which is placed on to a respective pin (12), and penetrates the outer layer and at least the adjacent inner layer, there being an annular flange (21) on the retaining member (18), said annular flange engaging the furnace side of the outer layer, and there being an inner chamber formed in the retaining member and accessible from the furnace side (10), the pin entering the retaining member (18) through a bore at the end of the inner chamber and being secured with the aid of a retaining element (16) to prevent the pin from leaving the bore, the part of the pin (12) projecting into the inner chamber extending initially approximately to the level of the outer layer and the inner chamber of the retaining member (18) containing insulating material (20) characterized in that the part (13, 23) of the pin (12) projecting into the inner chamber and no longer required for fixing once the assembly is complete is connected to the said pin (12) by means of a desired breaking point (14).

Description: Auskleidung für Feuerungsräume Die Erfindung betrifft eine Auskleidung für Feuerungsräume, insbesondere für Hochtemperatur-Industrieöfen, mit in mehreren Lagen angeordneten satten aus temperatur beständigern Material, mit die Matten durchsetzenden, an der Wand des Feuerungsraumes befestigten Halterungen in Form von Stiften und mit an den Stiften befestigten Halteelementen wie Platten, Scheiben, Stopfen oder dergleichen, die jeweils an einer dem Feuerungsraum zugewandten Seite der Auskleidung angreifen. Hierbei können die Matten nebeneinanderliegend entweder parallel oder auch senkrecht stehend zu der jeweiligen Feuerungsraumwand angeordnet werden. Bei paralleler Anordnung der Matten werden sich eine dem Feuerungsraum zugewandte Aussenlage und eine oder mehrere Innenlagen ergeben. Wenn bei derart aufgebauten Auskleidungen die Halterungen alle Lagen, und zwar auch die den Innenraum des Feuerungsraums begrenzende Aussenlage, durchsetzen müssen, ist es nachteilig, dass die Enden der Halterungen und auch die Halteelemente der Wärmestrahlung ausgesetzt sind und verzundern und/oder eine ausreichende mechanische Eesticke t hicht mehr vorhanden ist. Es können zwar die Halterungen und diE Halteelemente Temperaturen von etwa 17OOC standhalten Die Matten selbst jedoch vertragen Temperaturbelastungen bis zu 1500 C, da sie meist aus einer keramischen Faser hergestellt sind. Auch wenn man die Halterungen einschliesslich der Halteelemente aus hochtemperatulobe n-- spruchbarem Stahl herstellt, ergibt sich als zulässige Temperaturbeanspruchung ein Wert von etwa 1100 0C. Die im Feuerungsraum auftretenden Temperaturen können zumindest teilweise jedoch auch höher sein, was sich zumindest dann nicht immer genau steuern lässt, wenn man die durch die Grenztemperatur für die Halterungen gegebene Temperaturgrenze soweit wie möglich ausnutzen will. Letztere ist die Ursache dafür, dass eine volle Ausnutzung der Temperaturbeanspruchbarkeit der Matten nicht möglich ist. Wenn aber Teile der Halterungen bzw. die Halteelemente derart hohen Temperaturen unmittelbar ausgesetzt sind und verzundern bzw. verglühen, führt dies zu einem Lösen der Halteelemente und damit auch zu einem Ablösen der den Innenraum unmittelbar begrenznden -Lage der Auskleidung. Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Auskleidung für Feuerungsräume zu schaffen, bei der die Halterungen und Halteelemente in ausreichender Weise auch gegen die höchsten Temperatur;neansxruchwngen geschützt sind, sr da. die 3eanspruvhbarke;- ier Matten voll ausgenutzt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass ein den äusseren Mattenbereich durchsetzender Teil des Stiftes gegenüber dem an der Wand des Feuerungsraumes befestigten Stifti1 leicht entfernbar ausgebildet ist und dass der den entfernbaren Teil des Stiftes umgebende Mattenbereich ausgespart ist und einen Haltetopf aufnimmt, der auf das Ende des an der Wand des Feuerungsraumes verbleibenden Stiftteils aufgesetzt und mit Isoliermaterial gefüllt ist. Auf diese Weise können die Matten in der erforderlichen Weise festgehalten werden, ohne dass es hierzu eines metallischen Halteelementes bedarf. Der Haltetopf selbst kann aus möglichst leichtem keramischem und hitzebeständigern Material hergestellt sein. Das dem Feuerungsraum zugewandte Ende des verbleibenden Stiftteils liegt dann gegenüber der den Feuerungsraum begrenzenden Seite der Auskleidung soweit zurück, dass die für metallische Teile zulässige maximale Temperatur in keinem Fall überschritten wird. Gegen direkte Wärmestrahlung und Temperatureinwirkung sind das Ende des Stiftteils und das zur Befestigung des Haltetopfes dienende Halteelement durch s im Innenraum des Haltetopfes befindliche Isoliermaterial genügend geschützt. Der entfernbare Teil des Stiftes, der zum Halten der äusseren Lagen vor der Montage des Haltetopfes dient, kann erfindungsgemäss z.B. durch eine Sollbruchstelle von dem verbleibenden Stiftteil getrennt sein, so dass er sich leicht abbrechen lässt. Da das für die Stifte benötigte Material verhältnismässig teuer ist und der abgebrochene Teil des Stiftes nicht wieder verwendet werden kann, ist es gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorteilhaft, wenn der entfernbare Teil des Stiftes zumindest an seinem dem verbleibenden Stiftteil zugewandten Ende als auf dieses aufsteckbare Hülse ausgebildet ist. Die Hülse kann aus einfachem Material bestehen, das keine besondere Temperaturbeanspruchbarkeit aufzuweisen braucht; sie kann gegebenenfalls sogar aus Kunststoff hergestellt sein. In jedem Fall ist sie für die weitere Montage erneut verwendbar. Auch brauchen die zum festsetzen der Halteelemente meist verwendeten Nocken nur an dem verbleibenden Stiftteil vorhanden zu sein, während als Halteelemente für den entfernbaren Teil des Stiftes Gummischeiben besonders geeignet sind, da sie auch auf einer glatten Stift-Aussenfläche gut haften. Die Halteelemente werden im allgemeinen scheibenförmig ausgebildet sein und ein Langloch aufweisen, so dass ein Uberschieben über am Umfang des verbleibenden Stiftteils diametral angeordnete Rastnocken möglich ist und nach einer Drehung des Halteelementes um 900 eine Verriegelung hergestellt wird. Zur Befestigung des Haltetopfes kann erfindungsgemäss ein entsprechend ausgebildetes Halteelement in Form einer Scheibe dienen, deren Rand an zwei vorzugsweise gegenüberliegenden Stellen hochgebogen ist. Durch dieses Hochbiegen wird die Handhabung der Scheibe am Boden des Haltetopfes erleichtert. Insbesondere ist auch ein einfaches Lösen möglich, falls dies nach einer ersten Montage noch erforderlich werden sollte. Günstig ist es ferner, wenn der Haltetopf einen leicht kegeligen und sich zum Topfboden hin verjüngenden Querschnitt hat. Auch kann der Haltetopf an seinem dem Feuerungsraum zugewandten Ende einz nach aussen ragenden Ringansatz aufweisen. Dieser kann zum unmittelbaren Halten der Aussenlage dienen; es ist aber gemäss einem weizen Vorschlag der Erfindung auch denkbar, dass auf den Ringansatz ein die tragende Fläche vergrössernder Ring aufgelegt ist. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es denkbar, dass das zur Herstellung der Matten verwendete Fasermaterial höheren Strömungsgeschwindigkeiten des den Feuerunga- raum durchsetzenden Rauchgases nicht immer in ausreichendem Masse standhält. Dies gilt in verstärktem Masse, wenn das Rauchgas kleine Fremdkörper mit sich führt. Eir; relativ schneller Verschleiss des Mattenmaterials ist die Folge. Auch ist die Schrumpfung gerade der letzten Mattenlage insbesondere bei möglichst weitgehender Ausnutzung der Temperaturbeständigkeit oft unangenehm stark. Dies kann zu Riss- oder Fugenbildung und gegebenenfalls sogar auch zum Ausreissen des Mattenmaterials im Bereich der Haltetöpfe führen. Aber auch diese Schwierigkeiten lassen sich gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch beseitigen, dass mittels der Haltetöpfe eine die Aussenseite der Matten im wesentlichen abdeckende Schicht aus hochtemperatbestän- digem Leichtbaustoff gehalten ist. Als Leichtbaustoff kann insbesondere keramisches Material dienen, wobei die Schicht zweckmässig als plattenförmige Schutzlage ausgebildet ist. In jedem Fall sind die Matten genen direkte Einwirkung höherer Strömungsgeschw-ndigkei- ten des Rauchgases und gegen gegebenenfalls in dr einem enthaltene Fremdkörper ausreichend geschützt. Weiterhin wird erfindunasgemäss vorgeschlagen, dass das Innere des Haltetopfes zweckmässig mit einem aus keramischem Fasermaterial und einem Binder gebildeten Stopfen ausgeklei- det wird. In den Rahmen der Erfindung fällt auch ein besonders einfaches Verfahren zum Herstellen der Auskleidung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Matten bis einschliesslich der Aussenlage auf die Stifte aufgesteckt und mit den Halteelementen befestigt werden, dass das den entfernbaren Teil des Stiftes umgebende Mattenmaterial entfernt und eine Aussparung für den Haltetopf hergestellt werden, dass der äussere Teil des Stiftes entfernt wird, dass dann der Haltetopf eingesetzt und am verbleibenden Stiftteil befestigt wird und dass schliesslich der Haltetopf mit Isoliermaterial gefüllt wird. In dieser Folge ergibt sich eine besonders zweckmässige und einfache Montage, wobei es besonders günstig ist, wenn das Herstellen der Aussparung um den entfernbaren Teil des Stiftes herum mittels eines Hohlbohrers erfolgt. Auf dem anschliessend zu entfernenden Teil des Stiftes befindliche scheibenförmige Halteelemente können hierbei rgieichzeitig auch als Führung für den Hohlbohrer dienen, wenn sie entsprechend bemessen sind. Nach dem Herausnehmen des Bohrers können der entfernbare Teil des Stiftes einschliesslich des noch von den Halteelementen gehaltenen ab getrennten Mattenmaterials herausgenommen werden. Zwecks weiterer Erleichterung der Montage wird erfindungsgemäss weiterhin vorgeschlagen, dass zur Montage des Haltetopfes die Scheibe mittels eines Klebstoffes oder Mörtels, dessen Klebwirkung bei Einwirkung einer vorgegebenen Temperatur und/oder nach einer vorgegebenen Zeit nachlässt oder ganz verschwindet, von innen am Boden des Haltetopfes aufgeklebt wird und dass der Haltetopf anschliessend auf den Stift aufgesteckt und bis zur Verrastung der Scheibe mit den auf dem Stift befindlichen Nocken gedreht wird. Diese Massnahme ermöglicht eine Vorfertigung insoweit, als die Halte töpfe bereits am Ort ihrer Herstellung mit der Scheibe versehen werden können. Es lassen sich dann die Haltetöpfe am Montageort sehr einfach und schnell an den Stiften befestigen. Da das zur Herstellung der Haltetöpfe zu verwendende keramische Material und das für die Scheibe meist verwendete metallische Material unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, ist es denkbar, dass sich aufgrund der im Betrieb erfolgenden Erwärmung die Klebverbindung eventuell bereits von selbst löst. Um aber sicherzustellen, dass es aufgrund der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten in keinem Fall zu nachteiligen Auswirkungen kommt, kann ein Klebstoff gewählt werden desen Klebwirkung aufgrund des Temperatureinflusses nachlässt oder schwindet. Alternativ wäre es auch denkbar, einen Klebstoff z; verwenden, dessen Klebwirkung nach einer vorgegebenen Zeit selbsttät nachlässt. Nachfolgend werden zwei besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 in Form eines schematischen Schnittes einen Teil einer Feuerungsraumwand- oder decke mit einem durch eine Sollbruchstelle abtrennbaren Teil des Stiftes; Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit eine entfernbaren Teil des Stiftes in Form einer Hülse. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat ein Feuerungsraum 10 eine Wand 11, an der Stifte 12 aus hochtemperaturbeanspruchbarem Metall in regelmässigen Abständen angeschweisst sind. Ein dem Feuerungsraum lo zugewandter Teil 13 des Stiftes 12 ist an einer SollbrucE stelle 14 abtrennbar. Die Aus kleidung ist aus parallel zur Wand 11 des Feuerunc raumes io verlaufenden Lagen 15 in Form von Matten gebildet, die aus keramischen Fasern hergestellt sind und deshalb sehr hohen Temperaturen standhalten können. Die Lage@ 15 sind nacheinander auf die Stifte 12 aufgesteckt wog in Stifte 12 aufgeschobene Halteelemente 16 in Fcrm von Scheiben oder Platten die einzelnen Lagen 15 abstützen. Die Befestigung der Halteelemente 16 an Gen durch Klemmwirkung oder Stiften 12 erfolgt/über eine entsprechende RastverbindurJc unter Drehen von 900, wobei die auf den Stiften 12 hierzu vorgesehenen Rastnocken nicht dargestellt sind. Soweit die Lagen 15 durch den entfernbaren Teil 13 des Stiftes 12 gehalten werden, geschieht dies mit Hilfe von Gummischeiben 17. In Fig. 1 sind vier wesentliche Verf ahrensabs chnitte für die Herstellung der Auskleidung dargestellt. Bisher wurde das Anbringen der einzelnen Lagen 15 und das Befestigen derselben mit Hilfe der Halteelemente 16 und der Gummischeiben 17 beschrieben. Dieser Verfahrensabschnitt entspricht der Darstellung der Auskleidung im Bereich des linken Stiftes 12. Es wird dann mittels eines Hohlbohrers das den Bereich des Teils 13 umgebende Mattenmaterial freigeschnitten, wie es im Zusammenhang mit dem zweiten Stift 12 in Fig. 1 dargestellt ist. Nach Entfernen des Hohlbohrers kann entweder zuerst das freigeschnittene Material einschlieR1ioh der Gummischeiben 17 entfernt werden. Eu folgt dann das Einsetzen eines Haltetopfes 18 mit Hilf einer Scheibe 19, die an ihren Rändern hochgebogen ist. Herbei ist der Teil 13 des Stiftes 12 noch als Führung für den Haltetopf 16 und das Aufbringen der einzelnen Lagen 1@ entsprechen dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Beispiel. Es ist jedoch folgender Unterschied vorhanden: Als entfernbare Teile der Stifte 12 dienen Hülsen 23, deren Innendurchmesser so gewählt ist, dass eine Hülse 2 auf einem Stift 12 klemmend gehalten ist. Besonders geeignet sind hier handelsübliche Spannhülsen, die an einer Stelle ihres Umfangs über die Länge hin geschlitzt sind. Es sollten aber in jedem Fall Massnahmen getroffen werden, um das Aufstecken einer Hülse 13 auf eine bestimmte Länge zu beschränken. Zu diesem Zweck kann in das Innere der Hülse 23 ein Anschlagstift 24 oder dergleichen eingesetzt werden. Wenn die Hülse 23 ihre Funktion erfüllt hat und der Haltetopf 18 montiert ist, steht sie für die weitere Montage wieder zur Verfügung. Die Scheibe 19 kann zur Montage vorher aln Boden des Haltetopfes 18 festgeklebt sein, so dass sie nach dem Aufsetzen auf den Stift 12 durch Drehung des Haltetopfes 18 mitgenommen wird. Anstelle der Ringe 22 können die Ringansätze 2 der Haltetöpfe 18 Platten aus hochtemperaturbestä.ndigCrn verwendet worden. Es ist aber auch denkbar, den Teil 13 des Stiftes 12 bereits vor dem Herausnehmen des freigeschnittenen Faser materials abzubrechen und zusammen mit dem Fasermaterial und den Gummischeiben 17zu entfernen. Es kann auch dann der Haltetopf 13 auf das hervorstehende Ende des Stiftes 12 aufgeschoben und mittels der Scheibe 49 befestigt werden Letztere wird auf dem Stift 12 ebenfalls durch Drehung arretiert, und damit eine solche Drehung am Boden des Haltetopfes 18 möglich ist, sind die Ränder der Scheibe 19 so hochgebogen, dass ein Schlüssel angesetzt werden kann. Abschliessend wird ein aus keramischem Fasermaterial und einem Binder hergestellter Stopfen 20 in das Innere des Haltetopfes 18 eingebracht. Der Haltetopf 18 hat einen kegeligen Querschnitt, der sich zum Topfboden hin verjüngt, und ist im übrigen aus möglich leichtem feuerfestem Material hergestellt. An seinem dem Feuerungsraum 1o zugewandten Ende hat der Haltetopf 18 einen Ringansatz 21, auf den ein die tragende Fläche vergrössernder Ring 22 auge legt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind jeweils gleiche Teìl*nit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Die Anordnur Leichtbaustoff tragen, die die Aussenlage 15 im wesentlichen abdecken und damit das Fasermaterial gegen jegliche Rauchgas-Einwirkung schützen. Es können aber der artige Platten auch zusätzlich zu den Ringen 22 auf den Ringansätzen 21 auf liegen. Bezugsziffernliste: 1o Feuerungsraum 11 Wand 12 Stift 13 Teil 14 Sollbruchstelle 15 Lage 16 Halteelement 17 Gummischeibe 18 Haltetopf 19 Scheibe 20 Stopfen 21 Ringansatz 22 Ring 23 Hülse 24 Anschlagstift

Claims: Ansprüche: 1. Auskleidung für Feuerungsräume, insbesondere für Hochtemperatur-Industrieöfen, mit in mehreren Lagen angeordneten Matten aus temperaturbes tändi gern Material, mit die Matten durchsetzenden, an der Wand des Feuerungs raumes befestigten Halterungen in Form von Stiften und mit an den Stiften befestigten Halteelementen wie Platten, Scheiben, Stopfen oder dergleichen, die jeweils an einer dem Feuerungsraum zugewandten Seite der Auskleidung an greifen, dadurch gekennzeichnet, dass ein den äusseren Mattenbereich durchsetzender Teil (13,23) des Stiftes (12) gegenüber dem an der Wand (11) des Feuerungsraumes (io) befestigten Stiftteil (12) leicht entfernbar ausgebildet ist und dass der den entfernbaren Teil (13,23) des Stifte umgebende Mattenbereich (15) ausgespart ist and einen Haltetopf (18) aufnimmt, der auf das Ende des an der Wand (11) des Feuerungsraumes (1o) verbleibenden Stift teils (12) aufgesetzt und mit Isoliermaterial 52O) gefüllt ist. 2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Stiftteil (12) mit dem entfernbaren Teil (13) des Stiftes (12) durch eine Sollbruchstelle (14) verbunden isz. 3. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der entfernbare Teil des Stiftes (12) zumindest an seinem dem verbleibenden Stiftteil (12) zugewandten Ende als auf dieses aufsteckbare Hülse (23) ausgebildet ist. 4. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Festsetzen der Halteelemenwe (16, 3911 dienende Nocken nur an dem verbleibenden Stiftteil (12)vorhanden sind. 5. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Stiftteil (12) an seinem Umfang diametral gegenüberliegende Rastnocken aufweist und dass zur Befestigung des Haltetopfs (18) eine mit einem Langloch versehene Scheibe (19) dient, deren Rand an zwei vorzugsweise gegenüberliegenden Stellen hochgebogen ist. 6. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem entfernbaren Teil (13,23) des Stiftes HaltaCemente in Form von Gummischeiben (17) oder Scheiben aus anderem haft fähigen Material aufgesetzt sind. 7. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltetopf (18) einen leicht kegeligen und sich zum Topfboden hin verjüngenden Quer schnitt hat. 8. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltetopf (18) an seinem dem Feuerungsraum (10) zugewandten Ende einen nach aussen ragenden Ringansatz (21) aufweist. 9. Auskleidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, d.iss auf den Ringansatz (21) ein die tragende Fläche vergrssernder Ring (22) aufgelegt ist. 10. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Haltetöpfe (18) eine die Aussenseite der Matten (15) im w;- sentlichen abdeckende Schicht aus hochtemperatur beständigem Leichtbaustoff gehalten ist. 11. Auskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltetopf (18) innen mit einem aus keramischem Fasermaterial und einem Binder gebildeten Stopfen (20) ausgefüllt ist. 12. Verfahren zum Herstellen einer Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Matten bis einschliesslich der Aussenlage auf die Stifte aufgesteckt und mit den Halteelementen befestigt werden, dass das den entfernbaren Teil des Stiftes umgebende Mattenmaterial entfernt und eine Aussparung für den Haltetopf hergestellt werden, dass dann der Haltetopf eingesetzt und am verbleibenden Stiftteil befestigt wird und dass der Haltetopf mit Isoliermaterial gefüllt wird, wobei das Entfernen des äusseren Teils des Stiftes vor oder nach dem Einsetzen des Haltetopfes erfolgt. 13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeicrtet- dat > - das Herstellen der Aussparung um da: entf@@@ en Teil des Stiftes herum mittels eines zylindrischen Hohlboh rers erfolgt. 14. Verfahren zum Herstellen einer Auskleidung nach einem der vorherigen AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage des Haltetopfes die Scheibe mittels eines Klebstoffes oder Mörtels, dessen Klebwirkung bei Ein wirkung einer vorgegebenen Temperatur und/oder nach einer vorgegebenen Zeit nachlässt oder ganz schwindet, von innen am Boden des Haltetopfes aufgeklebt wird und dass der Haltetopf anschliessend auf den Stift auf gesteckt und bis zur Verrastung der Scheibe mit den auf dem Stift befindlichen Nocken gedreht wird.

Inventors: BOTTENBRUCH, HERMANN, DR., TILLMANN, AUGUST
Applicants: KARRENA GMBH
Application year: 1979
Main classification: F23M5
IPC codes: F27D1, F23M5