Die Erfindung betrifft eine Brennhilfsmittei-Konstruktion zum Aufladen von Brenngut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. ln diversen Branchen kommen für die thermische Behandlung von keramischen Werkstoffen Brennhilfsmitel-Konstruktionen in konventionellen Öfen in Form von z.B, Tunnel-/Herdwagen- und Rollenöfen zum Einsatz. Die Auswahl dieser Öfen erfolgt unter produktspezifischen Aspekten, wie z.B. Brenntemperatur, Zyklus, Durchsatzmenge sowie Qualitätsvorgaben der zu brennenden Ware.

Nachteilig ist, dass die Ofenwagen in Tunnelöfen (TOW) eine wesentliche Schwachstelle hinsichtlich einer energieeffizienten Nutzung im Hinblick auf die Austragungswärme darstellen. Eine möglichst weitgehende Eliminierung von Ofenwagen wäre daher wünschenswert.

Konventionelle Ofenwagen bestehen i.d.R. aus einem Stahl-Chassis im Unterbau, einer adäquaten Isolierung mitels Feuerfestprodukten, respektive Faserdämmstoffen, im Zwischenbau sowie den eigentlichen keramischen Brennhilfsmiteln auf dem Setzplateau für den Transport der zu brennenden Ware. In diesem Kontext ist der Einsatz von gewichtsoptimierten, formstabilen Brennhilfsmitteln (BHM) eine zentrale Prämisse, um ein positives Verhältnis von zu brennender Ware gegenüber den BHM zu erzielen.

Abhängig von dem individuellen Design der Ofenwagen, geben Ofen-/Anlagenbauer in Veröffentlichungen für den zusätzlichen Energieverbrauch durch den Einsatz dieser Ofenwagen in konventioneller Bauweise einen Anteil von ca. 30-50% am Gesamtenergieverbrauch des Ofens an, wobei die gesamte Peripherie des Ofens hinsichtlich Aufheizen und Kühlung entsprechend skaliert ist.

Nach dem Prinzip des schwächsten Kettengliedes führt ein vorzeitiger Verschleiß der eingesetzten Isolationsprodukte im Zwischenbau der Ofenwagen in Form von Feuerfest-Auskleidung sowie Dämmmaterialien insbesondere aufgrund von thermisch induzierten Spannungen, respektive weiteren materialspezifischen Alterungsmechanismen, zu kurzen Reparatur-Intervallen und daraus resultierend zu hohen Wartungskosten.

Innerhalb der letzten Jahre wurden von diversen Ofen-/Anlagenbauern bereits verschiedene Konzepte, welche eine deutliche Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs zum Ziel haben, vorgestellt, gleichwohl konnte sich bis dato noch keines dieser Konzepte im Markt etablieren.

Ferner ist der technische Ansatz bekannt, bei dem Stützen von Brennhilfsmittel- Konstruktionen unterhalb der Bodenisolation des Ofens positioniert werden, so dass Ofenwagen gemäß konventioneller Bauweise, bei denen diese vertikalen Stützen integrierter Bestandteil sind, nicht mehr zum Einsatz kommen.

Aus EP 3 287 727 A1 ist ein Brennhilfsmittel zur Aufnahme von Brenngut für das Brennen von Gegenständen mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Seitenteilen bekannt. In die Seitenteile sind Querstäbe für das Brenngut steckbar. Die Seitenteile sind als stapelbare Kassetten ausgebildet und weisen Durchgangslöcher auf, um Querstäbe durchzustecken. Die Ausbildung von Durchgangsöffnungen in den Seitenteilen ermöglicht Lagefixierungen zwischen Querstäben und Seitenteilen des Brennhilfsmittels. Ein vergleichbarer Brenngestellaufbau ist ferner bekannt aus DE 10 2006 038 149 A1. Auch hier sind Durchgangsöffnungen in Seitenteilen vorgesehen, um Querstäbe einzustecken.

Aus DE 297 23 936 U1 ist eine Tunnelofen-Anlage zum Brennen von keramischen Produkten bekannt, bei der die zu brennenden Formlinge auf Brenngestellen durch einen im Querschnitt rundum isolierten Tunnelofen mit Höhenabstand zur Bodenisolation transportiert und gebrannt werden. Die Tunnelofen-Anlage ist dazu mit Aufheiz-, Brenn- und Kühlzone ausgebildet. Das Transportsystem umfasst nebeneinander zwei oder mehrere die Ofenisolation durchdringende Trageinheiten für das Brenngestell.

Die Trageinheiten werden gebildet von Stützen, die auf im "kalten" Bereich, d.h. unterhalb der Tunnelbodenisolation, angeordneten Transportmitteln vorgesehen sind. Auf den Stützen sind die Brenngestelle abnehmbar montiert und in der Tunnelbodenisolation sind Brenngestell-Durchlaufbahnen vorgesehen, die auf der Tunnelbreite nebeneinander verlaufen und die von den vertikalen Stützen durchdrungen werden. Das Ergebnis ist ein energieeinsparendes, einfaches und langlebiges Transportsystem. Vorteilhaft ist ferner ein geringer Fabrikraum für den Bereich des Tunnelofens und dessen Transportsystem.

Nachteilig ist jedoch, dass die vorbekannten Brennhilfsmittel-Konstruktionen zum Aufladen und zum Tragen der Brenngestelle/Brennunterlagen und Brenngut noch zu unerwünschten Wärmeverlusten führt. Für eine hinreichende mechanische Stabilität sind größere Stützenabmessungen zu wählen. Dies gilt insbesondere für die konventionelle Feuerfest-Materialvariante Cordierit als Material für die Stützen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Brennhilfsmittel-Konstruktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine verbesserte, insbesondere energieeffizientere Brennhilfsmittel-Konstruktion bereitstellt und dabei eine gute mechanische Belastbarkeit zeigt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird eine Brennhilfsmittel-Konstruktion mit einer gewichts- und belastungsoptimierten Stützstruktur geschaffen, mit deren Hilfe vorbekannte Stützenkonzepte substituiert werden können. Die Brennhilfsmittel-Konstruktion ist dabei ein Gefüge von Bauteilen bei einem Tragwerk, das zur Abstützung eines Brenngestells oder einer Brennunterlage und zur Gewichtsableitung des insoweit aufgeladenen Brennguts vorgesehen ist.

Eine signifikante Reduzierung von Energiekosten, respektive Wartungskosten, ist durch die Gewichtsoptimierung realisierbar. Die Reduzierung der Energiekosten erfolgt aufgrund des Einsatzes einer signifikant geringeren thermischen Masse an Brennhilfsmitteln.

Die vorbekannte einstielige Stütze wird erfindungsgemäß mehrstielig mit mindestens zwei Stützpfosten und mindestens einem Stützfuß ausgebildet. Die Einzelstütze wird somit erfindungsgemäß zu einem Traggerüst weitergebildet mit einer großen Stützbreite. Die Bauweise ist dabei vorzugsweise skelettartig. Geliefert wird dadurch eine stabile Bauweise, die dabei so schmal wie möglich konstruiert ist, damit der Wärmeverlust so gering wie möglich ausfällt. Länge, Höhe und die konstruktive Gestaltung einer unteren Anbindungsstruktur sind variabel.

Darüber hinaus kann die thermische Masse beispielsweise durch die Nutzung von bionischen Hohlstrukturen optimiert werden. Für konstruktive Optimierungsmaßnahmen können zudem Finite-Elementberechnungen eingesetzt werden. Anwendungsspezifische Auslegungen in Abhängigkeit der Besatzgewichte an Brenngut, die im Rahmen von konkreten Projekten berechnet werden können, ermöglichen eine individuelle Realisierung.

Der mindestens eine Stützfuß kann angepasst werden an den jeweiligen Anwendungsfall und die Anbindung innerhalb einer Förder-Peripherie einer Wärmebehandlung in einem Brennofen, entweder in Form eines wie auch immer gestalteten Mitnehmers, wie beispielsweise bei einem Kettenförderer, oder für eine Lagefixierung innerhalb einer Förderkonstruktion, wie z.B. einen Ofenwagen, der unterhalb des Ofens transportiert wird. Der Stützfuß bildet eine untere Struktur, beispielsweise eine Hohlstruktur, als Übergang von den Stützpfosten, die vorzugsweise monolithisch ausgebildet sind.

Beispielsweise kann die jeweilige Stütze als Doppelstütze oder Zwillingsstütze ausgebildet sein.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäß mehrstielige Stütze nach Art eines Bogentragwerks ausgebildet sein. Das Charakteristikum des Bogens ist das Auftreten von vorwiegend Druckspannungen im Gegensatz zu den Biegespannungen mit Druck und Zug beim Balken. Die Lasteintragung bei den erfindungsgemäßen Stützen kann dadurch zusätzlich verbessert werden.

Vorzugsweise erfolgt die Verwendung einer 3D-gedruckten, monolithischen Stützen- Struktur aus dem gasdichten, hochfesten und oxidationsbeständigen Werkstoff RBSiC, die aufgrund ihres spezifischen Designs sowohl eine hohe mechanische Stabilität aufweist, als auch im Vergleich zu konventionellen Stützkonzepten Wärmeverluste reduziert. Der 3D-Druck ermöglicht die konstruktive Gestaltung einer monolithischen Stützen-Struktur mit einem hohen Maß an mechanischer Stabilität.

Der „untere Bereich", unterhalb einer Isolierung eines Ofens, kann auf Basis der individuellen Einbausituation, respektive der ausgewählten Fördertechnik durch den Ofenbauer, konstruktiv angepasst werden. Denkbar ist insbesondere auch eine Verwendung als Bodenförderer oder eine Anbindung an eine Fördereinheit in Leichtbauweise. Die Anbindung der erfindungsgemäßen Stütze an beispielsweise eine metallische (Förder)-Peripherie kann der Ofen-Anlagenbau vorgeben.

Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht im Vergleich zu konventionellen „Einzelstützen" in den gängigen Querschnitten bis ca. 80mm aufgrund des Einsatzes des gasdichten und oxidations-beständigen Werkstoffs SiSiC/RBSiC die Abbildung einer gewichtsoptimierten filigranen Struktur und daraus resultierend eine Reduzierung der Breite des erfindungsgemäßen Stützpfostens, beispielsweise innerhalb eines Durchgangsbereich der Bodenisolierung eines Ofens. Breitere Einzel-Stützen verursachen höhere Wärmeverluste. Zwecks Steifigkeitserhöhung kann vorzugsweise die Verwendung von bionischen Oberflächenstrukturen, beispielsweise von Wölbe-Strukturen vorgesehen sein. Eine topographische Optimierung mittels 3D-Druck ist insoweit möglich.

Als Werkstoffoptionen für die erfindungsgemäße Stütze aus Keramik können sein, insbesondere: Siliziuminfiltriertes, reaktionsgebundenes Siliciumcarbid (RBSIC), siliziuminfiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC), siliziumnitrid-gebundenes Siliciumcarbid (NSiC), rekristallisiertes Siliciumcarbid (RSiC), gesintertes Siliciumcarbid (SSiC), silikatisch/mullitisch gebundene SiC-Varianten, oxidkeramische Varianten (insbesondere AI2O3, Zr02 etc.).

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Tunnelofen-Anlage mit einer erfindungsgemäßen Brennhilfsmittel-Konstruktion mit Stützen und darauf aufgesetztem Brenngestell oder Brennunterlagen, und zwar ohne Transporteinheiten,

Fig. 2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Tunnelofen-Anlage gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines

Ausführungsbeispiels einer Brennhilfsmittel-Konstruktion,

Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Stütze der erfindungsgemäßen Brennhilfsmittel-Konstruktion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 ist ein Schnitt G-G nach Fig. 4,

Fig. 6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennhilfsmittel-Konstruktion,

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht der Brennhilfsmittel-Konstruktion gemäß Fig. 6,

Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht der Brennhilfsmittel-Konstruktion gemäß Fig. 6, Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht der Brennhilfsmittel-Konstruktion gemäß Fig. 6, Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt C gemäß Fig. 9 in vergrößerter Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt eine Tunnelofen-Anlage zur Fierstellung von gebrannten keramischen Produkten. Die zu brennenden Formlinge (Brenngut) 1 werden auf einem Brenngestell 2 durch einen im Querschnitt rundum isolierten Tunnelofen 3 mit Flöhenabstand zur Tunnelofen-Bodenisolation 4 transportiert und gebrannt. Zum Brennen umfasst der Tunnelofen 3 vorzugsweise Aufheiz-, Brenn- und Kühlzone (nicht dargestellt). Eine Vielzahl von zu brennenden Formlingen 1 werden auf ein gemeinsames Brenngestell 2 aufgeladen. Das Brenngestell 2 kann, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, gegebenenfalls weitere Brennunterlagen 5 aufweisen.

Das mit getrockneten Formlingen, das Brenngut 1, beladene Brenngestell 2 wird durch den Tunnelofen 3 mittels einer erfindungsgemäßen Brennhilfsmittel- Konstruktion gefördert, die hier beispielsweise zwei parallel beabstandet nebeneinander sowie synchronlaufend bewegbare Stützpfosten 6 umfasst, die eine Tunnelofen-Bodenisolation 4 durchdringen und sich unterhalb der Isolierschicht auf Transporteinheiten (nicht dargestellt) abstützen können. Der Tunnelofen 3 weist beispielsweise zwei auf der Tunnelbreite nebeneinander verlaufende Brenngestell- Durchlaufbahnen 7 auf, wie auch insbesondere Fig. 2 zeigt.

Die Tunnelofen-Anlage betrifft somit einen im Querschnitt rundum isolierten Tunnelofen mit einem das Brenngut 1 durch den Tunnelofen 3 bewegenden Transportsystem, das nebeneinander zwei oder mehrere eine Tunnelofenisolation 4 durchdringende Trageinheiten für ein Brenngestell 2 aufweist. Die Trageinheiten werden gebildet von vertikalen Stützen, die auf unterhalb der Tunnelofenisolation 4 angeordneten Transportmitteln (nicht dargestellt) angeordnet sind, wobei die Transportmittel mindestens zwei parallel beabstandet nebeneinander und synchronlaufend bewegbare Transporteinheiten umfassen.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die erfindungsgemäß Brennhilfsmittel-Konstruktion ausgebildet mit vorzugsweise vertikalen Stützen 20, die jeweils mehrstielig ausgebildet sind mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Stützpfosten 6, die über mindestens einen Stützfuß 8 verbunden sind. Der Stützfuß 8 definiert eine Aufstandsfläche 9 zur Ableitung der Last aus Brenngestell 2 und Brenngut 1. Jede Stütze 20 besitzt somit ein kufenartiges Element in Form eines Stützfußes 8, auf dem ein tragendes, verbindendes Gestell in Form einer mehrstieligen Stütze verbaut ist. Mindestens zwei solcher Stützen 20 sind nach Art von Längsholmen mit Abstand zueinander angeordnet und spannen dadurch eine Ebene auf, die die Stützebene für das Brenngestell 2 bildet, auf dem das komplette Gewicht der Last, hier des Brennguts 1 , ruht.

Die Erfindung betrifft folglich eine Brennhilfsmittel-Konstruktion zum Aufladen von Brenngut 1 für eine Wärmebehandlung in einem Brennofen mit mindestens zwei parallel beabstandet nebeneinander und synchronlaufend bewegbaren Trageinheiten für ein Brenngestell 2. Die Trageinheiten werden gebildet von Stützen 20, die vorzugsweise vertikal ausgerichtet sind und die auf Transportmitteln (nicht dargestellt) positionierbar sind. Die Stützen 20 sind mehrstielig mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Stützpfosten 6 ausgebildet, die über mindestens einen Stützfuß 8 verbunden sind, der eine Aufstandsfläche 9 zur Ableitung der Last aus Brenngestell 2 und Brenngut 1 definiert.

Die mindestens zwei Stützpfosten 6 mit dem mindestens einen Stützfuß 8 einer vertikalen Stütze können eine Skelettbaukonstruktion bilden. Die Stützpfosten 6 sind dabei vorzugsweise mit dem mindestens einen Stützfuß 8 monolithisch ausgebildet. Die Stützpfosten 6 und/oder der mindestens eine Stützfuß 8 sind vorzugsweise aus einer hochfesten Keramik in einer 3D-Technologie hergestellt.

Sind als Stützpfosten 6 einer insbesondere vertikalen Stütze 20 beispielsweise zwei Stützpfosten 6 vorgesehen, so sind diese, wie Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen, vorzugsweise spiegelsymmetrisch angeordnet und erstrecken sich vertikal von dem Stützfuß 8. Ferner ist vorteilhaft, wenn die Stützpfosten 6 mit Auflagerstellen am Stützfuß 8 angreifen, die, wie dargestellt, nach Art eines Bogentragwerks ausgebildet sind.

Der mindestens eine Stützfuß 8 kann als Hohlstruktur 10 ausgebildet sein. Ein Schalenaufbau kann hierzu verwendet werden. Der mindestens eine Stützfüß 8 steht zudem vorzugsweise mit den Transporteinheiten (nicht dargestellt) in Eingriff. - 9 - Die Stützpfosten 6 können ferner eine bionische Oberflächenstruktur, insbesondere eine Wölbe-Struktur, aufweisen. Die Stützpfosten 6 weisen ferner an ihren freien Enden 11 eine Aufnahme 21 für eine Anbringung eines Brenngestells 2 auf. Wie Fig. 10 zeigt, kann eine Lagefixierung über ein Balkenelement 24 vorgesehen sein. Die Aufnahme 21 ist vorzugsweise stirnseitig der freien Enden 11 vorgesehen. Die Aufnahme 21 bildet dann ein Auflager für ein Brenngestell mit Rosten 12, 13, die gegenüber den Stützfüßen 8 einen Überbau bilden. Der Überbau trägt die Lasten des Brennguts zu den Unterbauten in Form der mindestens zwei Stützen 20 ab. Die Stützen 20 nehmen nach Art einer Brücke die Überbaulasten auf und leiten diese in eine Gründung. Die das Brenngut 1 transportierenden Brenngestelle 2 können als teilbare Fördersysteme ausgebildet sein. Die Brenngestelle können Roste 12, 13 aus einer feuerfesten Keramik umfassen. Die Brenngestelle 2 können ein- bis mehretagig ausgebildet oder aufsetzbar vorgesehen sein. Die Transporteinheiten können ein als Wagen, Schubbalken oder Schlitten ausgeführtes Unterteil aufweisen, das unter der Tunnelofenisolation 4 liegt und dieselbe mit den Stützpfosten 6 durchfasst. Die Tunnelofenisolation 4 kann eine Tunnelbodenisolation oder eine Tunneldeckenisolation sein. Als Werkstoffoptionen für die erfindungsgemäße Stütze aus Keramik können sein, insbesondere: Siliziuminfiltriertes, reaktionsgebundenes Siliciumcarbid (RBSIC), siliziuminfiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC), siliziumnitrid-gebundenes Siliciumcarbid (NSiC), rekristallisiertes Siliciumcarbid (RSiC), gesintertes Siliciumcarbid (SSiC), silikatisch/mullitisch gebundene SiC-Varianten, oxidkeramische Varianten (insbesondere Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ etc.) Die Fig. 6 bis Fig. 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen keramischen gewichts- und belastungsoptimierten Brennhilfsmittel-Konstruktion, bei der die Doppel- oder Mehrfachstützen 20 bodenseitig Anschlusselemente 22 zum Eingriff in ein Transportsystem (nicht dargestellt) aufweisen. Das Brenngestell 2 weist zudem neben den Rosten 12, 13 Brennunterlagen 23 auf, die ein verbessertes Aufladen von Brenngut 1 ermöglichen.