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Dokumentenidentifikation DE69629847T2 08.07.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000954723
Titel WAND MIT INEINANDERGREIFENDEN STEINEN
Anmelder Aluminum Company of America, Alcoa Center, Pa., US
Erfinder WILLIAMS, T., Alfred, Newburgh, US;
HAINES, J., Dennis, Newburgh, US;
CORCORAN, F., Robert, Newburgh, US;
McCLARA, Kelly, R., Newburgh, US;
KEMPF, W., Timothy, Newburgh, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69629847
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, IE, IT, LI, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.09.1996
EP-Aktenzeichen 969316538
WO-Anmeldetag 20.09.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/15040
WO-Veröffentlichungsnummer 0097035150
WO-Veröffentlichungsdatum 25.09.1997
EP-Offenlegungsdatum 10.11.1999
EP date of grant 03.09.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.07.2004
IPC-Hauptklasse F23M 9/00
IPC-Nebenklasse F23M 5/06   F23M 5/00   F23M 3/00   F23M 5/02   F27D 1/00   F27D 23/00   F27D 1/14   F27D 7/00   E04B 5/04   E04B 2/08   F27D 1/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Ringöfen zum Backen von Kohleanoden, die bei der Herstellung von Aluminiummetall zum Einsatz kommen, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung feuerberührende Wände, die aus ineinandergreifenden feuerfesten Ziegelsteinen und einem System aus Ziegelsteinen gebildet werden, die kreuzweise Zungen- und Rillenkonfigurationen bzw. Nut- und Federkonfigurationen aufweisen. Derartige Konfigurationen sehen Verzahnungen vor, die die Stabilität und Integrität eines Feuerzugs bzw. eines Rauchabzugs während den Erwärmungs- und Abkühlzyklen in einem Ringofen aufrechterhalten. Die Konfigurationen der Ziegelsteine ermöglichen ferner die standortfremde Trockenkonstruktion eines Feuerzugs sowie den Transport des ganzen Feuerzugs zu und in einen Ringofen, nachdem die Ziegelsteine des alten Feuerzugs entfernt worden sind.

Das gegenständliche Verriegelungssystem ist sogenannten "Waffelziegeln" in gewisser Weise ähnlich, die zur Konstruktion der Stirnwände von Ringöfen verwendet werden, wobei die Ziegelsteine des gegenständlichen Systems keine Kommunikation außerhalb der Waffelkommunikation zulassen.

Ein Ringofen weist eine Mehrzahl von Feuerzügen auf, die jeweils ein Paar räumlich getrennter vertikaler Wände umfassen, die aus einem feuerfesten Ziegelmaterial hergestellt werden. Zwischen den gegenüberliegenden Wänden des Feuerzugs erstrecken sich eine Reihe von Verbindungen und Ablenkplatten, die ebenfalls aus feuerfestem Ziegelstein bestehen. Die Verbindungsziegel verbinden die feuerberührenden bzw. Feuerzugwände miteinander, und die Ablenkeinrichtungen richten eine Strömung einer brennbaren Gasmischung in einem vorbestimmten Pfad durch die Feuerzüge, welche die Wärme bzw. die Hitze zum Backen frischer Kohleanoden vorsehen, die in Schächten zwischen den Feuerzügen gestapelt sind. Die feuerberührenden Wände durchlaufen Temperaturschwankungen wenn die frischen Kohleanoden in den Schächten platziert, erhitzt und gebacken und danach aus den Schächten entfernt werden. Die Schächte und Feuerzüge kühlen sich ab, wenn die Verbrennung in den Feuerzügen abklingt, bevor die gebackenen Anoden entfernt werden.

Die Zyklen der Temperaturveränderungen verursachen Ausdehnungen und Kontraktionen der Ziegelsteine der feuerberührenden Wände. Dies erzeugt Lücken bzw. Zwischenräume zwischen den Ziegelsteinen, so dass in den Schächten verwendetes körniges Packungsmaterial (das auch um die Anoden herum angeordnet ist) in diese Zwischenräume eindringt und darin eingeschlossen wird. nach einem Zeitraum der Ausdehnung und des Zusammenziehens reduziert die Ansammlung bzw. die Akkumulation von Packungsmaterial zwischen den Ziegelsteinen das Ausmaß des zulässigen Zwischenraums für eine Ausdehnung zwischen benachbarten Ziegelsteinen. Eine longitudinale Ausdehnung der Ziegelsteine drückt die Ziegelsteine in Richtung und in die Stirnwände, die zwischen benachbarten feuerberührenden Wänden bzw. Feuerzügen angeordnet sind, und die Ziegelsteine biegen sich dann in den Schachtraum; wodurch sich die Lebensdauer des Feuerzugs verkürzt.

Feuerberührende Ziegelsteine, die gegenwärtig in Ringöfen eingesetzt und als "Normalsteine" bezeichnet werden, weisen eine krummlinige, ineinandergreifende Anordnung aus Zunge und Rille bzw. Nut und Feder auf, die entlang der Länge jedes Ziegelsteins verläuft. Diese Art von Ziegelstein wird in dem U.S. Patent US-A-4.021.905 an Benton et al. beschrieben. Aus der Offenbarung des Patents an Benton et al. lässt sich feststellen, dass das Biegen der feuerberührenden Wände bei Normalsteinen ein Problem darstellt, das Benton et al. dadurch korrigieren, dass sie Spanner einsetzen, um die gebogenen Wände wieder zurück an die Verwendungsposition zu drängen. Der Spanner gemäß Benton et al. ist gemäß den Ausführungen im Text des Patents (Spalte 4) so gestaltet, dass die Biegung bzw. das Einbrechen einer Wand so schnell und wirtschaftlich wie möglich behoben wird, da eine derartige Biegung die Strömung von Gasen durch den Feuerzug einschränkt und die Integrität der ganzen Wand gefährdet.

Eine Modifikation des Normalsteins wurde gemäß der Offenbarung in der Internationalen Patentschrift WO 95/22666 durch die A.P. Green Company in Mexico, Missouri, USA, vorgenommen. Das Unternehmen fertigte eine kreuzweise Zungen- und Rillenanordnung, wobei sich die kreuzweise Zunge und Rille über die gesamte Breite der Ziegelsteine erstrecken. Diese Art einer kreuzweisen Zungen- und Rillenanordnung bietet Möglichkeiten für die Kommunikation zwischen der Feuerzug-Verbrennungskammer und der Anodenschachtkammer. Es ist jedoch zwingend erforderlich, dass die beiden Kammern voneinander isoliert sind, um einen effizienten Betrieb der Gasströmung in den Feuerzügen für den Erhitzungs- und Backprozess zu gewährleisten.

Die vorliegende und beanspruchte Erfindung umfasst einen feuerfesten Ziegelstein zur Verwendung beim Konstruieren von feuerberührten Wänden eines Ringofens, wobei der genannte Ziegelstein entgegengesetzte Seiten und Enden sowie obere und untere Oberflächen aufweist, wenn er in einer vertikalen Wandstruktur angeordnet ist, wobei eine der genannten Oberflächen eine elongierte Rille aufweist, die sich der Länge des Ziegelsteins nach erstreckt, und mit mindestens einer zusätzlichen Rille, die sich kreuzweise zu der Oberfläche erstreckt, und wobei eine elongierte Zunge an der anderen der genannten Oberflächen vorgesehen ist, die sich der Länge des Ziegelsteins nach erstreckt, wobei sich mindestens eine zusätzliche Zunge kreuzweise zu der genannten anderen Oberfläche erstreckt, wobei die genannten Zungen und Rillen abgerundete Konfigurationen aufweisen und so bemessen sind, dass sie mit Ziegelsteinen mit den gleichen Zungen- und Rillenkonfigurationen zusammenpassen, wenn eine Mehrzahl derartiger Ziegelsteine bei der Konstruktion der feuerberührten Wände übereinander gestapelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die genannte elongierte Rille oder die genannte elongierte Zunge vor den Enden endet, oder wobei entweder die genannte kreuzweise Rille oder die genannte kreuzweise Zunge vor den genannten Seiten des genannten Ziegelsteins endet.

Die vorliegende Erfindung unternimmt große Anstrengungen, um das Biegen und Einbrechen von Feuerzugwänden bzw. feuerberührenden Wänden zu verhindern. Erreicht wird dies durch den Einsatz eines verriegelnden Ziegelsteinsystems, das eine Mehrzahl rechteckiger, zusammenpassender Ziegelsteinoberflächen umfasst. Eine Vielzahl von Ziegelsteingrößen und -formen ist für die Konstruktion einer feuerberührenden Wand erforderlich, da die Wand an sich selbst eine große, tiefe und verhältnismäßig komplizierte Struktur ist, die Vorkehrungen für eine Schauöffnung, Auslass- und Gaseinlassöffnungsblöcke und Öffnungen voraussetzt, die sich in die unteren Bereiche der Ringöfen erstrecken. Die Tiefe eines Ringofens ist derart beschaffen, dass nahezu sechzig Reihen von Ziegelsteinen für die Konstruktion von feuerberührenden Wänden bzw. Feuerzugwänden erforderlich sind.

Die Zungen und Rillen der gegenständlichen Ziegelsteine erstrecken sich sowohl entlang der Länge benachbarter Ziegelsteinoberflächen und kreuzweise über derartige Oberflächen. Die kreuzweisen Zungen und Rillen erstrecken sich ferner nicht über die vollständige Breite des hauptsächlichen rechteckigen Ziegelsteins der Feuerzugwand, so dass bei einer Konstruktion einer feuerberührenden Wand bzw. einer Feuerzugwand aus einer einzigen Reihe derartiger Ziegelsteine keine Kommunikation zwischen dem Anodenschacht und der Feuerzug-Verbrennungskammer durch diese kreuzweisen Zungen und Rillen vorgesehen wird.

Die Zungen und Rillen weisen eine einheitliche Größe auf und sind konstant in zusammenpassenden oder zusammengeführten Oberflächen jedes Ziegelsteins angeordnet, so dass die Ziegelsteine bei der Konstruktion von Feuerzugwänden schnell gehandhabt werden können.

Das gegenständliche Verriegelungssystem schränkt das Wachstum der Feuerzugwand nach außen ein sowie die Menge des Packungsmaterials, das in etwaige zwischen benachbarten Ziegelsteinen auftretende Zwischenräume eindringen kann. Durch die Anordnung der kreuzweisen Zungen und Rillen in den zusammenpassenden Seiten aneinandergrenzender Ziegelsteine wird die Integrität der Feuerzugwand aufrechterhalten und das Packungsmaterial kann nicht leicht zwischen die Ziegelsteine eindringen. Ferner sind die Verbrennungsgase in die Feuerzüge eingeschlossen, um den Erhitzungsprozess effizienter zu gestalten; wobei die ineinandergreifenden Ziegelsteine einen stärkeren, länger haltbaren Feuerzug vorsehen.

Die vorliegende Erfindung sowie deren Ziele und Vorteile werden aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ziegelsteins, der vorzugsweise eine Länge von 13,5 Zoll und eine Breite von 4,5 Zoll aufweist;

2 eine vertikale Schnittansicht eines Ringofens, wobei parallele Feuerzüge und ein Anodenschacht dargestellt sind;

3 eine isometrische Ansicht einer teilweisen Ablenkkonstruktion für einen Feuerzug einer Verbrennungskammer, wobei die Konstruktion zwei erfindungsgemäße Ablenkziegelsteine mit einer Länge von achtzehn Zoll und einer Breite von viereinhalb Zoll in Verbindung mit Füllziegelsteinen zeigt;

4 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Verbindungsziegelsteins und zweier erfindungsgemäßer Verstärkungsziegelsteine;

5 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ablenkziegelsteins;

die 6A bis 6K Ziegelsteinformen des erfindungsgemäßen ineinandergreifenden Feuerzugwandsystems; und

7 eine in gewisser Weise schematische Draufsicht entgegengesetzter Feuerzüge, wobei ein Anodenschacht zwischen den Feuerzügen und zwei Stirnwände an den Enden der Feuerzüge und des Schachts angeordnet sind.

Im folgenden Bezug auf die Zeichnungen zeigt die Abbildung aus 1 einen erfindungsgemäßen rechteckigen Hauptziegelstein 10, der für die Konstruktion von feuerberührenden bzw.

Feuerzugwänden 12 eines Ringofens 13 eingesetzt wird ( 2 und 5). Der Ziegelstein weist eine zentrale, elongierte, sich longitudinal erstreckende Zunge 14 an einer Oberfläche 16 auf sowie eine entsprechende elongierte, longitudinale Rille 18, die in einer parallelen, entgegengesetzten Seite 20 des Ziegelsteins vorgesehen ist. Bei der Konstruktion einer vertikalen Wand, sehen 16 und 20 untere und obere Oberflächen vor. Vorzugsweise erstrecken sich die longitudinale Zunge und Rille über die gesamte Länge der Ziegelstruktur, d. h. zu parallelen Endoberflächen 21, wie dies in der Abbildung aus 1 dargestellt ist. Dies gilt nicht für die "Verbindungsziegelsteine" aus 4 und bestimmte andere Ziegelsteine (6, die bei der Konstruktion einer feuerberührenden Wand verwendet werden, wie dies nachstehend im Text näher beschrieben wird.

Kreuzweise zu der longitudinalen Zunge und Rille 14 und 18 des Ziegelsteins 10 erstrecken sich entsprechende Zungen und Rillen 22 und 24. Die Enden der kreuzweisen Zungen und Rillen 22 und 24 enden kurz vor den parallelen Seitenoberflächen 23 der Ziegelsteine.

Zusätzlich sind die Oberflächen der Zungen 14 und 22 und der Rillen 18 und 24 abgerundet, so dass die zusammenpassenden Oberflächen der Ziegelsteine leicht an die jeweilige Verwendungsposition rutschen. Dies weist weitere Auswirkungen auf, die nachstehend im Text beschrieben sind.

Bei einem Ziegelstein 10 mit einer Länge von dreizehneinhalb Zoll und einer Breite von viereinhalb Zoll können drei kreuzweise Zungen 22 und Rillen 24 vorgesehen werden, wobei der Abstand zwischen den Mittellinien der kreuzweisen Zungen und Rillen etwa viereinhalb Zoll beträgt. Andere kreuzweise Konfigurationen sind ebenfalls möglich, und kürzere Ziegelsteine als die in der Abbildung aus der 1 dargestellten Ziegelsteine können weniger als drei kreuzweise Zungen und Rillen aufweisen, wie etwa die Ziegelsteine aus den Abbildungen der 6B, H und K, wobei sie auch mehr als je drei Zungen und Rillen aufweisen können, wie dies etwa in der Abbildung aus 6D dargestellt ist. Derartige Ziegelsteine werden in den Bereichen einer Feuerzugwand eingesetzt, wo sie für Elemente benötigt werden, die einen Platz in Anspruch nehmen, der kleiner oder größer ist als die Länge des rechteckigen Ziegelsteins 10, d. h. ein Ziegelstein kann Verbindungsstellen zwischen longitudinal aneinander anstoßenden Ziegelsteinen unmittelbar oberhalb oder unterhalb einer anderen Ziegelsteinverbindungsstelle anordnen. Um dies zu verhindern, sind die Längen der Ziegelsteine so bemessen, dass sie diese Verbindungsstellen überbrücken, wie dies nachstehend im Text beschrieben wird. Alle Ziegelsteine des gegenständlichen Systems weisen jedoch Längen und Breiten auf, die gerade Bruchteile oder Vielfache des Ziegelsteins 10 und der Positionen der kreuzweisen Zungen und Rillen 22 und 24 darstellen. Die Dicken der Ziegelsteine sind identisch.

Die Abbildung aus 6A der Zeichnungen zeigt einen erfindungsgemäßen Ziegelstein, der in Bereichen einer Feuerzugwand eingesetzt wird, die eine runde, feuerfeste Öffnung aufweisen. Zu diesem Zweck ist der Ziegelstein aus 6A mit einer abgerundeten Vertiefung 25 versehen, die so bemessen ist, dass sie die Öffnung umgibt. Die oberen und unteren Seiten dieses Ziegelsteins weisen kreuzweise Zungen und Rillen auf, die auf die Art und Weise der nachstehend näher beschriebenen Ablenk- und Verbindungsziegelsteine angeordnet sind.

Eine einzelne Reihe vertikal angeordneter Ziegel 10, die übereinander angeordnet sind, kann für die Konstruktion jeder der Feuerzugwände 12 verwendet werden, wie dies in der Abbildung aus 2 der Zeichnungen in gewisser Weise schematisch dargestellt ist, wobei bestimmte Ziegelsteine, die in den Abbildungen der 3 bis 6 dargestellt sind, an bestimmten Feuerzugpositionen eingesetzt werden, die in der Folge beschrieben werden. Ein Ringofen weist zwei Verbrennungskammer-Feuerzüge 26 auf, die nachstehend als Verbrennungskammern bezeichnet sind, die an entgegengesetzten Seiten eines Schachts 28 angeordnet sind. Der Schacht ist so bemessen, dass er frische Kohleanoden 30 zum Backen empfängt. Die Anoden werden übereinander gestapelt, wie dies in der Abbildung aus 2 dargestellt ist, sowie in einer einzelnen Reihe (7), und das Packungsmaterial 32, wie etwa Koks in Teilchenform, wird in den Schächten um die Anoden zur physikalischen Unterstützung und zur Unterstützung bei der Wärmeübertragung von den Verbrennungskammern auf die Anoden platziert, wobei die Anodenkörper bei hohen Temperaturen gebacken werden. Jede Verbrennungskammer ist von longitudinal benachbarten Kammern durch eine Stirnwand 33 getrennt, wie dies in der Draufsicht aus 7 ersichtlich ist.

Die Verbrennungskammern 26 leiten heiße gasförmige Produkte für den Backprozess an den Schachtwänden vorbei, und Ablenkziegelsteine 34 und 36 (3) sind in den Feuerzügen angeordnet, um eine ordnungsgemäße Einsatzzeit der gasförmigen Strömung zu gewährleisten, da die Strömung ansonsten "Kurzschlüsse" bewirken würde, um Durchgänge zwischen benachbarten Feuerzügen miteinander zu verbinden. Der Grund dafür ist es, dass ein Ringofen eine Mehrzahl physikalisch paralleler Feuerzüge und Schächte umfasst, die eine aufeinanderfolgende Anodenplatzierung in der Mehrzahl von Schächten sowie deren entsprechende Entfernung ermöglichen, wobei heiße Gase durch in Reihe verbundene Feuerzüge der Schächte fließen, die gerade Anoden aufweisen. Die Befeuerung erfolgt somit seriell und sequentiell, und der Begriff "Ringofen" betrifft einfach den Vorgang, wie die Feuerzüge befeuert werden, d. h. die Befeuerung der Feuerzüge bewegt sich kreisförmig um einen Ofen. Die verbrannten Feuerzuggase werden in einer Rohrleitungsanordnung gesammelt und zu einem Rauchsammelsystem befördert, bevor sie in die externe Atmosphäre abgegeben werden.

Die Abbildung aus 3 der Zeichnungen zeigt einen Ziegelstein 34, der für die Konstruktion von Ablenkeinrichtungen (nicht abgebildet) in Verbrennungskammern 26 und gleichzeitig zur Verbindung der beiden Feuerzugwände 12 miteinander verwendet wird. Ein zweiter unabhängiger Verbindungsziegel 35 ist in der Abbildung aus 6G der Zeichnungen ebenfalls zur Verbindung der Wände dargestellt. Die Ziegensteine 34 und 35 verbinden die Wände 12 der Feuerzüge miteinander, um die Feuerzugwände zusätzlich zu stabilisieren. Wie dies in der Abbildung aus 5 am besten ersichtlich ist, weist der Ziegelstein 34 eine segmentierte, longitudinale Zunge auf, die ein intermediäres Teilstück 14a und kurze Endstücke 14b umfasst, die kurz vor den Enden des Ziegelsteins enden, während sich die Querzungen 22a nahe den Enden des Ziegelsteins zu den Seiten des Ziegelsteins erstrecken. Ziegelsteine 34 sehen in Kombination mit Füllziegelsteinen 36 aus 3 eine feste Ablenkstruktur in einer Verbrennungskammer 26 vor, welche die Führung von Verbrennungsgas in die Feuerzüge unterstützt. Das untere Ende der Ablenkwand endet kurz vor dem Boden des Feuerzugs, so dass das Gas unter der Ablenkeinrichtung verläuft und zu dem oberen Teilstück des Feuerzugs auf der anderen Seite der Ablenkwand ansteigt. Die Füllziegelsteine 36 stoßen an innere Feuerzugwandoberflächen an, wobei die feste Ablenkeinrichtung gebildet wird, wobei die Feuerzugwände dabei jedoch nicht "verbunden" werden. Eine unabhängige Ansicht des Füllziegelsteins ist in der Abbildung aus 6J dargestellt.

In der Abbildung aus 4 weisen die Ziegelsteine, welche die Wand 12 bilden, ferner unterschiedliche Längen auf, so dass die Verbindungsstellen der Ziegelsteine longitudinal versetzt sind. Zum Beispiel können die obersten Ziegelsteine 10 länger sein als die Ziegelsteine der nächst unteren Reihe, so dass deren Verbindungsstellen longitudinal versetzt sind. Siehe die Ziegelsteine aus den Abbildungen der 6C und 6D. Ebenso können die Verstärkungsziegelsteine 37 (die nachstehend im Text näher beschrieben werden) kürzer sein als der Ziegelstein 10 unmittelbar unterhalb dem Ziegelstein 37. Der Verbindungsziegel 35, der zum Beispiel nur viereinhalb Zoll breit ist, erfordert an jedem seiner Enden Ziegelsteine mit einer Länge, deren Verbindungsstellen longitudinal von denen der Ziegelsteine 10 und 37 unmittelbar darüber und darunter versetzt sind. Kurze, intermediäre und lange Ziegelsteine aus den Abbildungen der 6B, C und D sehen derartige versetzte Anordnungen vor.

An Positionen zwischen den Ablenkeinrichtungen der Ziegelsteine 34 und 36 können die Feuerzugwände 12 durch unabhängige Verbindungsziegelsteine 35 aus den 4 und 6G verbunden werden.

Bei der Konstruktion einer Feuerzugwand 12 ermöglicht es sie Zungen- und Rillenkonfiguration des Ziegelsteins 35, dass dessen kreuzweise Zungen in der longitudinalen Rille 18 eines "Verstärkungsziegelsteins" 37 sitzen, der unmittelbar unterhalb des Verbindungsziegelsteins 35 angeordnet ist, wie dies in der Abbildung aus 4 dargestellt ist. Der Verstärkungsziegelstein 37 weist die gleiche Konfiguration auf wie der Ziegelstein 10, mit der Ausnahme, dass er eine integrale Ausdehnung 38 auf einer Seite des Ziegelsteins aufweist, wie dies in der Abbildung aus 6F der Zeichnungen am besten ersichtlich ist. Die Ausdehnung kann auf der einen Seite zentriert sein, und wie dies aus der Abbildung aus 6F ersichtlich ist, erstreckt sie sich teilweise in die Fläche der Feuerzüge 26, so dass sie mit der Spannweite der Verbindungsziegelsteine 35 eingreift und diese stützt.

Wie dies aus der Abbildung aus 4 ersichtlich ist, erstreckt sich der Ziegelstein 35 kreuzweise zu einem Verstärkungsziegelstein 37 und ein oberer Hauptziegelstein 10 verbinden die Wände 12 eines Feuerzugs miteinander. Alle Ziegelsteine in dem erfindungsgemäßen System werden übereinander gestapelt, so dass Wände, Verbindungseinrichtungen und Ablenkeinrichtungen eines Feuerzugs vorgesehen werden. Die rechteckigen Hauptziegelsteine 10 erstrecken sich in die Längsrichtung der Wand 12, wobei die entsprechende longitudinale Zunge 14 in der longitudinalen Rille 24a des Verbindungsziegelsteins 35 sitzt.

Wie dies aus der Abbildung aus 2 ersichtlich ist, ruhen die unteren Enden der Feuerzugwände 12 auf einem allgemein planaren Fundament 45. Zwischen der oberen Oberfläche des Fundaments 45 und der untersten Reihe der Feuerzugziegelsteine 10 befindet sich ein Ziegelstein 46, der die untersten Enden der Verbrennungskammern 26 überbrückt. Die Ziegelsteine 46 weisen eine planare untere Oberfläche 47 auf, die auf einer planaren Reihe von Ziegelsteinen 48 ruht, sowie eine entgegengesetzte Oberfläche 20c, die mit longitudinalen Rillen 18c und kreuzweisen Rillen 24c versehen ist, wie dies in den Abbildungen der 6E und H am besten ersichtlich ist (6E und H weisen unterschiedliche Längen auf, um die Verbindungsstellen der Ziegelsteine wiederum zu versetzen). Die longitudinalen Rillen 18c erstrecken sich übe die gesamte Länge der Ziegelsteine 46, um die Längszungen 14 der Ziegelsteine 10 in vollem Umfang aufnehmen zu können. Die kreuzweisen Rillen 24c der Ziegelsteine 46 nehmen die kreuzweisen Zungen 22 der Ziegelsteine 10 auf. Kreuzweise Rillen 24c erstrecken sich nicht zu den Rändern der Ziegelsteine 46, so dass diese Rillen die Integrität der Wände 12 nicht umfassen oder eine Kommunikation zwischen den Anodenschächten 28 und der Kammer 26 vorsehen.

Die Abbildung aus 6K zeigt einen Ziegelstein zur Überbrückung der oberen Enden der Feuerzugwände 12; diese oberen Ziegelsteine sind wiederum mit unterschiedlichen Längen vorgesehen, um die Verbindungsstellen der Ziegelsteine longitudinal zu versetzen.

die Anoden 30 werden in den Schächten 28 durch heiße Gase, die durch die Verbrennungskammern 26 strömen, erhitzt und gebacken. Die heißen Gase sind Produkte der Verbrennung in den Feuerzügen. Der Brennstoff für die Verbrennung wird den Feuerzügen durch Öffnungen 40 in den oberen Abdeckungen 42 an den Wänden 12 (2) zum Mischen mit der bereits in den Feuerzügen vorhandenen Luft zugeführt.

Die Integrität der Wände 12 und 13 ist von Bedeutung, da die Heizgase in den Verbrennungskammern 26 verbleiben und diese durchlaufen müssen, während das Packmaterial 32 in den Schächten 28 in den Schächten und um die Anoden herum angeordnet verbleiben muss. Die Integrität der Stirnwände 33 ist für die Separierung der Schächte von Bedeutung, da nicht alle Schächte gleichzeitig befeuert und eingesetzt werden. Der Verlust von Gasen in die Schächte und die Bewegung des Packmaterials in die Zwischenräume zwischen den Ziegelsteinen reduziert die Heizeffizienz.

Somit sind die Haltbarkeit und die Stärke der Feuerzugwände 12 von Bedeutung, da jede Verbiegung, jeder Einbruch oder jede Separation der Wand dieses Teilstück des Ringofens von der Produktion entfernt und eine kostspielige Reparatur erforderlich ist, bevor das Teilstück wieder dem Anodenbackprozess zugeführt werden kann.

Die Ziegelsteine der Feuerzugwand dehnen sich während der Erwärmung der Feuerzüge aus und ziehen sich zusammen, wenn sich die Feuerzüge abkühlen. Wenn die Ziegelsteine nach dem Prozess der Ausdehnung und des Zusammenziehens nicht an die korrekte Passgenauigkeit zurückkehren, bilden sich zwischen benachbarten Ziegelsteinen Lücken bzw. Zwischenräume , so dass das Packmaterial 32 in die Zwischenräume eindringt und sich zwischen den Ziegelsteinen festsetzt. Nach einem Zeitraum der Ausdehnung und des Zusammenziehens eliminiert die Akkumulation von Packmaterial zwischen den Ziegelsteinen den Raum für eine Ausdehnung des Ziegelsteins und drückt den Ziegelstein somit nach außen in die Stirnwände 33, wobei bewirkt wird, dass sich die Wände 12 in die Schachtbereiche 28 biegen.

Diese Probleme werden durch die erfindungsgemäßen Ziegelsteine größtenteils gelöst. Die abgerundeten Oberflächen der Zungen und Rillen sehen Sitzoberflächen und zusammenpassende Oberflächen vor, die eine stabile Wandstruktur sicherstellen, indem es ermöglicht wird, dass benachbarte Ziegelsteine aufeinander laufen, wenn während den Heizzeiträumen eine Ausdehnung der Ziegelsteine eintritt, und wobei sie sich wieder aufeinander setzen können, wenn eine Abkühlung eintritt. Die abgerundeten Oberflächen weisen somit keine Scherflächen auf, durch die sich die Ziegelsteine während der Ausdehnung und dem Zusammenziehen bewegen. Scherflächen bzw. Scherebenen sehen Belastungspunkte vor und Möglichkeiten für ein Zerbrechen im Zusammenhang mit der relativen Bewegung der Feuerzugwand, der kreuzweisen Verbindungs- und Ablenkziegelsteine. Gebrochene Teilstücke des Ziegelsteinmaterials bieten Möglichkeiten zum Festsetzen zwischen benachbarten Ziegelsteinen, wodurch die Ziegelsteinwände instabil werden und eine Fluidübertragungsverbindung zwischen den Feuerzug-Verbrennungskammern 26 und den Anodenschächten 28 möglich werden kann, abhängig von der Menge und dem Ausmaß des zerbrochenen Materials, das sich zwischen den Ziegelsteinen ansammeln kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kehren die Ziegelsteine wieder an die Positionen zurück, die sie inne hatten, als die Wände 12 nach dem Eintreten der Ausdehnung und dem Beginn der Abkühlung konstruiert wurden. Als Folge dessen wird das Eindringen von Packmaterial 32 zwischen den Ziegelsteinen begrenzt, und zerbrochene Stücke von Ziegelsteinmaterial können die Ziegelsteine allgemein nicht voneinander trennen, wodurch die Integrität der Wand aufrechterhalten wird sowie entsprechend die Trennung zwischen der Verbrennungskammer 26 und den Schachtbereichen 28.

Die erfindungsgemäßen Konfigurationen der Ziegelsteine sorgen zusätzlich für eine Stabilität, die es ermöglicht, Feuerzüge auf "trockene" Art und Weise herzustellen, diese danach unversehrt zu leeren Ofenschächten zu transportieren und unversehrt in leeren Schächten zu platzieren.


Anspruch[de]
  1. Feuerfester Ziegelstein (10, 34, 35, 37) zur Verwendung beim Konstruieren von feuerberührten Wänden (12) eines Ringofens (13), wobei der genannte Ziegelstein (10, 34, 35, 37) entgegengesetzte Seiten (23) und Enden (21) sowie obere und untere Oberflächen (20, 16) aufweist, wenn er in einer vertikalen Wandstruktur angeordnet ist, wobei eine der genannten Oberflächen (20, 16) eine elongierte Rille (18, 18a) aufweist, die sich der Länge des Ziegelsteins (10, 34, 35, 37) nach erstreckt, und mit mindestens einer zusätzlichen Rille (24, 24a), die sich kreuzweise zu der Oberfläche erstreckt, und wobei eine elongierte Zunge (14) an der anderen der genannten Oberflächen (20, 16) vorgesehen ist, die sich der Länge des Ziegelsteins (10, 34, 35, 37) nach erstreckt, wobei sich mindestens eine zusätzliche Zunge (22, 22a) kreuzweise zu der genannten anderen Oberfläche erstreckt, wobei die genannten Zungen (14, 22, 22a) und Rillen (18, 18a, 24, 24a) abgerundete Konfigurationen aufweisen und so bemessen sind, dass sie mit Ziegelsteinen mit den gleichen Zungen- und Rillenkonfigurationen zusammenpassen, wenn eine Mehrzahl derartiger Ziegelsteine bei der Konstruktion der feuerberührten Wände (12) übereinander gestapelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die genannte elongierte Rille (18, 18a) oder die genannte elongierte Zunge (14) vor den Enden (21) endet, oder wobei entweder die genannte kreuzweise Rille (24, 24a) oder die genannte kreuzweise Zunge (22, 22a) vor den genannten Seiten (23) des genannten Ziegelsteins (10, 34, 35, 37) endet.
  2. Ziegelstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Oberflächen (20, 16) entsprechend mindestens zwei Zungen (22) und Rillen (24) aufweisen, die entlang der Länge des Ziegelsteins (10) mit räumlichem Abstand angeordnet sind und sich kreuzweise zu den genannten Oberflächen (20, 16) erstrecken, jedoch vor den Seiten (23) des Ziegelsteins (10) enden.
  3. Vertikale, feuerberührte Wand (12), die übereinandergeschichtete Reihen von longitudinal ausgerichteten Ziegelsteinen (10) mit allgemein parallelen, entgegengesetzten Seiten (23), Enden (21) und zusammenpassenden Oberflächen (16, 20) aufweist, wobei die genannten zusammenpassenden Oberflächen (16, 20) eine Rille (18) aufweisen, die in einer der genannten Oberflächen (16, 20) vorgesehen ist und sich entlang der Länge der Oberfläche erstreckt, und mit mindestens einer zusätzlichen Rille (24), die sich kreuzweise zu der genannten einen Oberfläche erstreckt, und wobei eine Zunge (14) an der parallelen, entgegengesetzten, zusammenpassenden Oberfläche vorgesehen ist und sich entlang deren Länge erstreckt, wobei sich mindestens eine zusätzliche Zunge (22) kreuzweise zu der Oberfläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zusätzliche kreuzweise Rille (24) und die genannte zusätzliche kreuzweise Zunge (22) vor den parallelen Seiten (23) des genannten Ziegelsteins (10) enden.
  4. Feuerfester Ziegelstein (34) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zunge (14) eine segmentierte Zunge umfasst, die an der anderen Oberfläche des genannten Ziegelsteins (34) vorgesehen ist, wobei die genannte segmentierte Zunge einen elongierten, intermediären Zungenabschnitt (14a) umfasst, der zwischen zwei verhältnismäßig kurzen Zungenabschnitten (14b) angeordnet ist, die auf einer Linie mit dem elongierten Zungenabschnitt (14a) angeordnet sind, jedoch in der Nähe der Enden des Ziegelsteins (34), und wobei sie vor den Ziegelsteinenden enden, und wobei die genannte zusätzliche Zunge (22a) an der genannten anderen Oberfläche vorgesehen ist, wobei sie sich kreuzweise zu den segmentierten Zungenabschnitten (14b) und den entgegengesetzten Seiten des Ziegelsteins (34) erstreckt.
  5. Feuerfester Ziegelstein (35) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elongierte Rille und die genannte elongierte Zunge vor den Enden des Ziegelsteins (35) enden.
  6. Feuerfester Ziegelstein (37) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte kreuzweise Rille und die genannte kreuzweise Zunge vor den Seiten des Ziegelsteins (37) enden, und wobei sich ein integraler Vorsprungabschnitt (38) von einer der genannten entgegengesetzten Seiten des Ziegelsteins (37) erstreckt.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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