CN101405542B - 具有耐磨板的液冷式炉篦 - Google Patents

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Abstract

本发明的炉篦由液冷式炉篦板和液冷式侧板组成，所述炉篦板和侧板的表面上设有耐磨板(1)，该耐磨板与液冷式炉篦板(2)和侧板导热地连接。所述耐磨板(1)由必须进行冷却的耐磨材料构成。优选地在液冷式炉篦板(2)以及侧板与耐磨板(1)之间夹入高导热软性硅胶膜(3)形式的导热材料夹层，所述夹层在耐磨板(1)与可流通的炉篦板(2)以及侧板之间提供良好的热传递。这样保证在工作过程中，在耐磨板(1)下方放置的被冷却到大约50℃的炉篦板(2)和侧板对耐磨板(1)进行冷却，从而使其一直保持在安全的温度范围内。

Description

具有耐磨板的液冷式炉篦
技术领域
迄今为止的用于焚烧垃圾的液冷式炉篦都如EP0621449所示炉篦使用了水冷式炉篦板，所述炉篦板相互阶梯状炉篦重叠地设置组装成炉篦。每层炉篦板都可以在整个炉篦的延伸方向上前后移动，从而搅动并输送搁置在炉篦上的待燃烧物。
背景技术
所述液冷式炉篦板是由大约10-12mm厚的钢材制成，将所述炉篦板弯边后与两个半壳体焊接，从而形成可以流过冷却液的空腔，所述冷却液包括冷却水、适合的油类，或是添加有特定成分的冷却液。其表面由硬度大大高于普通钢材的Hardox耐磨钢制成，因此更加耐磨。然而，Hardox耐磨钢受温度变化影响较大，并在约280℃以上的温度下变软。所述钢制炉篦板的制造费用相当高，并且焊接两个壳体比较困难。由于Hardox耐磨钢的温度应保持在280℃以下使其能够保持其硬度，因此需在水浴器中完成焊接作业，以避免Hardox耐磨钢材的硬度下降，并使焊点持续地散热。焊接后，由于焊接导致的局部区域高温和板内部的温度梯度变化必然造成炉篦板的变形，因此需要对炉篦板进行矫形。
如DE 196 13 507 C1所示，在炉篦板上侧，在阶梯式叠放的炉篦板发生接触和由于前进运动导致磨损的位置上设置有独立的耐磨板。可根据需要更换该耐磨板，从而可以继续使用炉篦板的底部结构。在DE 196 13 507 C1中，耐磨板直接焊接在底部结构上。
US 6 266 883同样公开了一种技术方案，其中炉篦板具有一个用作耐磨板的相当薄的支撑板，该支撑板优选沿其边缘焊接在炉篦板上，从而形成高度耐磨的表面。用于所述耐磨板的已知材料是一种非常耐磨的合金轧制钢材，随后通过回火或镀上特别坚硬的表层而使其硬化。据说所述钢材是市售的，但目前仅用于特种机器制造，并不包括炉篦板的制造。
上述技术方案将耐磨板直接置于冷却式炉篦板上。从宏观上看，这些耐磨板与冷却式炉篦板形成全接触，然而，从耐磨板到冷却式炉篦板的热传递显然是非常有限的。这导致在下面的冷却式炉篦板的液体冷却效率较低。因为，一方面，耐磨板的下侧以及冷却式炉篦板的上侧一样都是不平坦的，另一方面，当使用显微镜观测时，可以看到许多小的空隙，并且事实上板子之间仅在少数几个点或略微凸起的部分彼此接触；它们仅在这些点上形成有效的热传递，而在其它的位置上，空隙产生了隔热的效果。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种由炉篦板和板构成的液冷式炉篦，所述炉篦板和板可以由廉价的感温性差的铁或钢材制成，并通过安装可更换的耐磨板而具有期望的耐磨性，并且同时明显改善了从耐磨板到液冷式炉篦板或板的热传递，从而尽管设置了耐磨板，冷却效果却几乎不受限制。
所述目的由这样一种液冷式炉篦实现，该液冷式炉篦包括若干流体可以从中流过的炉篦板和侧向板，，该炉篦板和侧向板的表面上设置有一个或多个耐磨板，耐磨板与液冷式炉篦板或侧向板导热地连接，其中，在耐磨板与液冷式炉篦板以及侧向板之间夹设高导热薄膜，从而实现从耐磨板到液冷式炉篦板以及侧向板的热传递，并且耐磨板与液冷式炉篦板以及侧向板可拆卸地连接。
附图说明
下面参照附图进一步描述本发明并解释其功能。
图1示出了炉篦中的单个炉篦板的分解视图，包括一个耐磨板和一个中间导热层，以相互分离的方式示出了三个元件；
图2示出了炉篦中的单个炉篦板的分解视图，包括两个相邻设置的耐磨板，和一个中间导热层；
图3示出了炉篦具有耐磨板的单个炉篦板的横截面示意图；
图4示出了具有两个炉篦轨道的液冷式炉篦的横截面示意图；
图5示出了两个炉篦部件之间的中心板的放大的横截面视图；
图6示出了炉篦部件的侧向板之一的放大横截面视图。
具体实施方式
由构成的液冷式炉篦的特殊耐磨板的液冷炉篦板与传统的炉篦板大体相同，炉篦板的材料不必是经淬火的拉制钢，而是例如铁、结构钢、铸钢或其任意组合。如图1所示的液冷炉篦板构成一个可流通的主体2，所述主体2设计为空心结构，并具有冷却液的流入和排出管。所述冷却液主要是水，然而也可以是油，或者是含油或含水的特殊组分。该板由两个例如包围成一个空腔的壳体焊接而成。因为所使用的钢材可耐高温，所以无需在水池中完成这种焊接操作。由于所用钢材的特性，发生变形的危险也大大降低。可流通的主体2可以由整板构成，该整板上设有适当的穿孔或空腔。
为使所述板具有所需的耐磨性，其表面的硬度应当远高于普通的结构钢。解决方案是在炉篦板上侧与燃烧物接触的位置上装备至少一个特殊的耐磨板1。所述耐磨板1的材料可以是任何足够坚硬、具有一定机械强度的材料，并且可以通过下方的板对其进行冷却，从而使其维持无损于其硬度的温度。举例而言，Hardox耐磨钢尤其适用于制造这种耐磨板。最重要的是，所述耐磨板1以最佳的热传递方式与内部可流通的主体2接触。例如，将5-10mm厚的耐磨板1置于可流通的主体2上，并且形状配合地、力量配合地通过螺纹、铆固、钳夹或粘接将其固定在所述主体2上。为此，在耐磨板上设有相应的孔4，从而使螺栓头与耐磨板的表面齐平。为了保证从板1到液冷式钢结构2的良好的热传递，在耐磨板1和液冷式主体2之间插入并夹紧一个合适的导热材料3。该导热材料3用于对板1和板2之间可能存在的不平之处进行补偿，并形成全接触和紧密的机械连接及热传导。优良的导热材料例如为所谓的高导热软性硅胶片。由于这些软性硅胶片填充有导热陶瓷材料，因此其具有极好的弹性。由于两个连接部分的不同公差和不平度，它们特别适于通过在外壳或冷却主体的很长一段上发散出现的热量。此时，硅胶作为基材的所有优点都得到了应用，包括耐高温性、高化学性能和高电绝缘强度，尽管后者在本发明中并不是特别需要的性质。
软性硅胶片可被高度压缩，因此其理想地连接了具有很大不平度和公差的热源和热沉。硅胶极好的形状适应特性加大了接触面积，并显著增强了热连接。施加的压力较低，而硅胶片极高的弹性还增强了机械减震特性。迄今为止，所述的软性硅胶片由于其热性质而被作为理想的散热件用于SMD(表面贴装器件)印刷电路板上的电子元器件中。这种软性硅胶片能够大大地减小两种材料之间的接触热阻。例如，Kunze Folien GmbH，Raiffeisenallee12a，D-82041Oberhaching(www.heatmanagement.com)供应这种软性硅胶片，即KU-TDFD型高导热软性硅胶片。现有各种种厚度的硅胶片，例如0.5mm、1mm、2mm和3mm。这些片材的导热率为2.5W/mK(瓦/米/开尔文)，并且可以在-60℃到+180℃的温度范围内使用。由于冷却式炉篦板的温度总是维持在低于50℃，因此，可以在垃圾焚烧炉篦的耐磨板及其冷却式炉篦板主体之间使用这种片材。
使用坚硬的耐磨板1的最重要的问题之一是，不能超过它们的耐热应力，这可以通过对工作温度为50℃液体冷却空心铁板2进行冷却而实现。因此，必须保证热量从Hardox耐磨板充分传递至铁板2。如图1所示，这可以如上所述通过在耐磨板和冷却式炉篦板之间插入软性硅胶片而实现。该软性硅胶片3置于板2上，而耐磨板1置于软性硅胶片之上。耐磨板1的前侧倾斜，并包围板2朝向待焚烧物的整个上侧和前侧。
图2示出了具有三个独立耐磨板的炉篦板，所述三个独立耐磨板以相互紧密接触、彼此相靠的方式设置，从而形成了连续的连续炉篦表面，只是在其间余留有接缝。当炉篦面积较大时，耐磨板划分为若干部分，这样便于在炉篦上对其进行装拆，单片的耐磨板重量较轻。
例如图3中所示，将耐磨板1绷紧在炉篦板2上。可以使用螺纹连接以进行所述的绷紧。如图所示，耐磨板具有若干带埋头开口的孔4。冷却式炉篦板上具有相同排列的孔。可以通过将套管5焊入壳体而制成这些孔，这些套管5在半壳表面上密封地包围着孔。随后将各壳体焊接起来，之后将端部嵌于孔4中的套管5密封地焊接到壳体表面上。将耐磨板与冷却式炉篦板2螺纹连接，并在其中插入具有相应孔的软性硅胶片。如图中右方所示，将埋头螺钉6从上方插入耐磨板1，穿过软性硅胶片3和炉篦板2中的套管5，随后从炉篦板2下方用埋头螺母7将它们旋紧。这样在若干点上将耐磨板1固定连接在炉篦板2上，同时紧密接触并配合地夹紧软性硅胶片，从而保证最佳的热传递。测试表明，与没有插入这种软性硅胶片的情况相比，热传递增加了五倍。作为螺纹连接以外的另一种选择，可以对耐磨板进行铆固，或者可以使用如图中左方所示的销钉8代替螺钉，这些销钉8的端部具有横缝9，从而只需要用锤子从侧面将楔子10敲入该缝隙9。仅需用锤子反向敲打楔子10，就可以解除连接，这比旋开锁紧螺母要简单和快速得多。
还可以使用铜片来代替硅胶片或软性硅胶片。铜是软性材料，并举有良好的导热性。适宜以相似的方式将铜片夹在水冷式炉篦板和与该炉篦板连在一起的耐磨板之间，并且由于铜片是柔软的所以与耐磨板和炉篦板的轮廓很好地贴合。上述方案均可以相同的方式应用于水冷式炉篦的横板装置上。所述横板由水冷式的空心体制成。
图4示出了液冷式炉篦的横截面图，该液冷式炉篦具有R(右边)和L(左边)两个炉篦轨道。所述两个炉篦轨道L和R由中心板11分隔开，该中心板11同时用作R部件和L部件的感应板。在炉篦的外边缘上设有侧向板12、13。至少每隔一个将炉篦板2制成可移动的，并且可在垂直于图纸平面的方向上沿中心板11和侧向板12、13来回滑动。这会导致所述侧向板12、13和中心板11的磨损。在期望的散热效果没有明显恶化的情况下，解决该磨损问题的一个极好的方案是，在所述各板的表面上使用耐磨板，将这些耐磨板紧固在板11、12、13上，同时在其间夹入软性导热层。要修理这种装有许多这种耐磨板的炉篦，仅需对耐磨板进行更换，这样比更换全部炉篦板2和板11、12、13要快，并且价格合适。液冷式炉篦在所有与焚烧物接触以及任何由于滑动摩擦而对其造成磨损的区域都装备有可更换的耐磨板。同时，由于使用液体冷却，使得冷却效果几乎不会受到影响，从而在任何情况下都能保持其优点。
图5为图4所示中心板11的放大视图。其中，耐磨板1由两部分组成，这两部分在点14处的中间上部处相接。以沉头螺钉6将耐磨板1从两侧固定在板11上，在耐磨板1下方夹入导热薄膜3。被冷却且其上侧装有耐磨板1的炉篦板2在下部区域靠在中心板11出的耐磨板上。
图6为图4所示侧导向板13的放大视图。耐磨板1以单块的形式包围着板13。其下方夹有导热薄膜3，并由两个沉头螺钉6将其螺纹连接在板13上。被冷却且上侧同样装有耐磨板1的炉篦板2在耐磨板1的下部区域靠在耐磨板1上。
具有独立设置的耐磨板1炉篦结构以及软性导热硅胶片—例如用于热传递的软性硅胶片或铜片—的的优点如下：为了实现维修，不再需要拆除或更换各个炉篦板或炉篦台，而仅需更换炉篦板及其侧边板11、12、13上的耐磨板1，这样所述炉篦板或炉篦台就可以一直保留在设备上。铁制的炉篦板2及其板11、12、13在50°的工作温度和没有机械磨损的情况下具有多年甚至数十年的生命周期。如果仅必须更换炉篦板上的耐磨板1，所述花费仅为更换整个传统空心炉篦板所需费用的一部分。相比更换整个炉篦板，更换单个耐磨板2要快得多。如果要更换整个炉篦板，就必须截断冷却回路，且必须排出板中的冷却液。只能使用提升装置抬起炉篦上的各个炉篦板，这是花费很高的操作。制造替换板的生产过程相当昂贵。只需更换耐磨板1可避免液冷式炉篦的一次性排空。仅需旋下炉篦板底部的螺母并将耐磨板从炉篦上抬下并将其更换。插入新的沉头螺钉并再次将新的耐磨板固定在炉篦板上。对于炉篦的侧面液冷式板也可以实施同样的操作。因此，更换耐磨板1将倍速于更换整个炉台，并且可以完全避免在现有应用中所必须完成的制造新液冷式炉篦板。此外，插入导热薄膜也会使散热更好。热量很均匀地从炉篦表面，即耐磨板上散发，这将使得耐磨板整个表面上的热度非常均匀。因此，本发明所述的结构设计的优点是非常明显的。

Claims (8)

1.液冷式炉篦，包括若干液体从中流过的炉篦板(2)以及侧向板(11、12、13)，炉篦板(2)和侧向板的表面上设有一个或多个耐磨板(1)，所述耐磨板(1)与液冷式炉篦板(2)或侧向板(11、12、13)导热地连接，其特征在于，通过在耐磨板(1)与液冷式炉篦板(2)以及侧向板(11、12、13)之间分别夹入高导热薄膜而实现从耐磨板(1)到液冷式炉篦板(2)以及侧向板(11、12、13)的热传递，耐磨板(1)与液冷式炉篦板(2)以及侧向板(11、12、13)可拆卸地连接。
2.根据权利要求1所述的液冷式炉篦，其特征在于，高导热薄膜(3)主要由硅制成。
3.根据权利要求1所述的液冷式炉篦，其特征在于，高导热薄膜(3)为软性硅胶膜(3)。
4.根据权利要求1所述的液冷式炉篦，其特征在于，高导热薄膜(3)为铜片。
5.根据前述权利要求之一所述的液冷式炉篦，其特征在于，其表面装配有由Hardox制成的耐磨板(1)，通过夹入高导热薄膜使耐磨板(1)与位于其下的液冷式炉篦板(1)和侧向板(11、12、13)导热地连接。
6.根据权利要求1至4之一所述的液冷式炉篦，其特征在于，其表面，即炉篦板(2)和侧向板(11、12、13)的表面上设有耐磨板(1)，所述耐磨板(1)通过螺纹连接件(6、7)而与炉篦板(2)或侧向板(11、12、13)连接。
7.根据权利要求1至4之一所述的液冷式炉篦，其特征在于，其表面，即炉篦板(2)和侧向板(11、12、13)的表面上设有耐磨板(1)，所述耐磨板(1)通过铆钉与炉篦板(2)或侧向板(11、12、13)连接。
8.根据权利要求1至4之一所述的液冷式炉篦，其特征在于，其表面，即炉篦板(2)和侧向板(11、12、13)的表面上设有耐磨板(1)，所述耐磨板(1)通过夹紧连接件(8-10)与炉篦板或侧向板(11、12、13)连接。
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