CN1596359A - 耐火陶瓷格子块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐火陶瓷格子砖，其包括八个壁部分(10.1...10.8)，这些壁部分以小于90度的角度相互邻接。所述砖例如用于玻璃熔炉的腔的格子炉衬。

Description

耐火陶瓷格子块
说明书
本发明涉及一种耐火陶瓷格子块，诸如用于在玻璃熔炉中的腔的格子结构。
已知的普通类型的棱柱形耐火空心块在AT 406197B中描述，其描述了陶瓷格子块发展的现有状态，以及描述了较早的实施例。
所述类型的空心块业已证明有效和广泛地使用，这种类型的空心块也称为柱形砖或者空心柱形块。柱形块的对称设计使布置相邻的格子平面的块以使得它们相互偏移成为可能。这样，获得了格子结构的均匀设计和高稳定性。
随着时间的流逝，在格子结构的加热期间通过废气引入的外来颗粒的沉积(成渣)在陶瓷格子块的壁上出现。这使得或多或少的常规清洗成为必要。
在由传统的柱形块制成的格子结构的所述设计中，这样的清洗很难进行。
在所谓的炉格填充中，其中立方体的整块设置在相邻平面中，使得相互偏移90度，在“格子平面”内很容易产生(水平)过道，这些过道使得清洗成为可能。然而，这样的炉格填充的缺点在于，这样的格子结构具有相对差的热效率和相对差的机械稳定性。
本发明力求上述热和机械参数的协作，换句话说，要公开一种用于设计格子结构的方案，其表现为可以获得多好的热效率以及上述的清洗选择，同时提供好的机械稳定性。
在该努力中，本发明是基于传统的格子砖的，例如在DE 2934208C2或者AT 406197 B中描述。这样的空心砖关于其中心纵轴线基本上旋转对称(在旋转90度以后，得到相同的几何形状)。就所关心的几何形状，这样的块修改到这样的程度，即，其现在包括更大的壁部分(当与现有技术相比，壁区域包括更大的表面)。这些更大的壁部分可以制成几个和/或更大的凹进部，使得提高效率和/或容许清洗设备。
已知陶瓷格子块的简单的尺寸放大不能产生期望的结果，因为基本的格子设计保持没有改变。此外，热效率会降低。
根据本发明的建议提供了包括基本矩形基部(替代至今的基本正方形的基部)的陶瓷格子块。空心块的几何形状是这样的，即，为了获得均匀的格子结构或者均匀的格子密度，在一个格子平面中的块，以及在不同格子平面中的块规律地(统计地)组合。
获得这样的陶瓷格子块的一种方案包括选择块的长度，使得其等于该块的宽度的两倍减去一个壁的壁厚。这样的砖在下面的附图描述中显示和说明。
接下来是该块的几何形状的另一种设计：在(热交换器)格子结构中的块的所谓的“封闭的结构”中，在纵向方向上的相邻块的中心纵向轴线之间的距离是在横向方向(垂直于纵向方向)上的相邻块的中心纵向轴线之间的距离的整数(偶数)倍。在这种类型的布置中，一个平面的一个块总是放置在其下面的平面中的块的壁部分上，如在附图的说明中还要更详细描述的。
这些格子块可以在格子平面中并排且相互垂直设置。这相应地应用于在垂直相邻的格子平面中的结构，使得可以构成整体的三维格子设计，其类似于由传统的格子块构成的设计。
还有一个优点在于，这样定尺寸的格子块可以在一个格子平面中与传统的柱形块结合。在这个方面，参考附图的描述。
因此，在其最普通的实施例中，本发明包括具有下面特征的耐火陶瓷格子块：
●八个壁部分，以小于90度的角度相互邻接；
●这些壁部分周向限定一个在相对的端部开口的空间；
●这些壁部分构成了上部和下部分别共有的放置区域；
●陶瓷格子块的长度等于其宽度的偶数倍减去一个壁厚；
●该陶瓷格子块设计为相对于在纵向方向上分开陶瓷格子块的镜像平面对称。
像传统的陶瓷格子块一样，该陶瓷格子块是环形的，其中，由壁部分包围的空间的截面区域现在仍然是大致矩形的(包括倾斜的角区域，其是八边形的)。废气(当加热相关的热交换器)或者空气(用于随后的热吸收)流过相应的垂直方向上的空心空间，但是它也流过(在水平方向上)形成在单个壁部分中的开口。
由于该伸长的设计，包括大的截面积的凹进部(开口)，如果需要几个并排的凹进部，可以形成在陶瓷格子块的大的(相对的)侧部区域中。
根据一个实施例，该凹进部的截面积至少是相关的壁部分的整个截面积的15％。其也可以是相关的壁部分的整个截面积的＞30、＞35、＞40、＞45、＞50或者甚至＞60或者＞70％。
该凹进部可以设计为钻孔的形状。但是其也可以朝着陶瓷格子块的放置区域开口，即，门形。
当与在介绍中提到的现有技术相比时，根据本发明的陶瓷格子块中的凹进部的大的截面积提供了以下的优点：
●例如通过喷枪或者杆，使水平地清洗该格子结构成为可能。
●通过减小陶瓷格子块的质量分数，也减小了可以沉积可能的外来颗粒的表面。
●增大的开口产生运输通过的空气/气体的增加的涡流，这样增加了到壁的热传递。
●总体上，该陶瓷格子块的单位体积具有较小的重量(kg/m3)。
●因为陶瓷格子块的长度和宽度根据具有均匀分布的格子设计来匹配，所以该块也可以结合“局部尺寸的块”，诸如“一半尺寸的块”或者“三分之一的块”，如在下面的附图中显示。
基本上，凹进部(开口)的任何几何形状都是可能的。根据一个实施例，在陶瓷格子块的纵向方向上的至少一个凹进部是等于相关的壁区域的长度的至少50、60或者70％的尺寸。
垂直于在纵向方向上延伸的壁部分的壁部分，换句话说，较短的壁部分，也可以有凹进部。
在长度等于其宽度的近似两倍的陶瓷格子块中，如果在纵向方向上延伸的壁部分中的凹进部的截面积近似为在垂直于在纵向方向上延伸的壁部分(在块的宽度方向上)的壁部分中的凹进部的截面积的两倍，任何情况下前者都比后者大，那么其仍然是有利的。
该块的所述几何设计使得可以取代在AT 406197 B中阐明的发明构思，也就是，可以提供在陶瓷格子块的纵向方向上走向的壁部分，即，垂直于那些具有较薄壁厚的壁部分之间延伸的那些壁部分。在组合的结构中，这使得也可以在格子平面的相邻的陶瓷格子块之间产生“列”(空心空间)，为了热效率可以使用这些列，使得废气体/空气也可以通过它供给。
当与其它壁部分的厚度相比时，例如，各个壁部分可以具有减小15到35％的壁厚。
当设计一个完整的格子换衬结构时，沿着块的放置区域以舌突和凹槽系统的方式形成凸起部和/或凹口，使得能够为相互垂直堆叠的块提供可靠的机械固定是有利的。关于设计选择，参考上述的现有技术，且可以类似的可适用。
该新的陶瓷格子块可以容易地与已知的陶瓷格子块结合。这样，至少一个格子平面可以使用所述的大陶瓷格子块来设计。如果在其上建立了由传统的(较小的)陶瓷格子块构成的格子平面，那么这可以导致作用在下面的(较大)的陶瓷格子块的壁部分上的集中的载荷(在角部区域中)。
这样，建议将这些陶瓷格子块成形为使得在纵向方向上延伸的壁部分的几何面矩比其它壁部分，尤其是形成块的窄侧的壁部分的几何面矩要大(例如：要大＞50％)(I＝(b·h)3/12，其中b＝宽度，h＝矩形截面的高度)。可以采用下面的措施：
●加宽壁厚。
●消除凹进部(开口)或者减小它们的截面积。
●设置凹进部，使得在预期的集中载荷的垂直延伸上，壁部分没有任何凹进部。
本发明的其它特征由从属权利要求书以及其它申请文件的特征产生。
此后，通过各种实施例来更详细地说明本发明。附图的描述包含了也可以同样的或者以任何需要的组合用于本发明的特征。
接下来概略性的显示：
图1a：陶瓷格子块的顶视图；
图1b：根据图1a的陶瓷格子块的侧视图；
图1c：根据图1a的陶瓷格子块的再一个侧视图；
图1d：根据图1a的陶瓷格子块的透视图；
图2：具有根据图1a-d的陶瓷格子块的格子结构的透视局部视图；
图3：由根据图1a-d的陶瓷格子块形成的格子平面的顶视图；
图4：由不同的空心块形成的格子结构的多层设计的顶视图；以及
图5：格子结构的替换设计的透视局部视图。
在这些图中，同样的部件或者具有同样作用的部件通过相同的附图标记来表示。
根据图1a、b的陶瓷格子块如下设计：
其包括总共八个壁部分10.1、10.2…10.8。这些壁部分的相对侧成对地平行。壁部分10.1、10.5在纵向方向L上延伸。壁部分10.3、10.7垂直于纵向方向L，这样在“横向方向”Q上延伸。其它的壁部分10.2、10.4、10.6和10.8以这样的方式连接前面描述的显示的实施例中的壁区域10.1、10.3、10.5和10.7，即，相邻的壁部分，诸如10.1、10.2或者10.5、10.6以相互成45度角延伸。
总体上，这产生了一个八边形的基部，其包括由壁区域10.1、10.2…10.8包围的空间12，所述空间12的水平截面区域也是八边形的。该空间12在顶部和底部处开口(在块的中心纵向轴线MLA的方向上)。
块的长度1(在本实施例中为398mm)等于两倍的宽度b(在本实施例中为2×218mm)减去在纵向方向L上延伸的壁10.1、10.5之一的一个壁厚(在本实施例中为38mm)。
关于“封闭的结构”，在纵向方向上相邻的两个块的中心纵向轴线MLA之间的距离等于在横向方向上邻接的两个块的中心纵向轴线MLA之间的距离的两倍。
在大的壁部分10.1、10.5中，设置相应的凹进部14，其朝着下部放置区域16开口，且在侧视图中为门形的(图1b)。
在显示的实施例中，凹进部14的截面积只稍微小于剩余的壁部分10.5的截面积。换句话说，凹进部14的截面积近似为壁部分10.5的理论总面积的40％。
如图1c所示，窄的壁部分10.3、10.7也包括凹进部18，然而，当与凹进部14的截面积比较时，它们的截面积更小(在本实施例中，大约小25％)。
在壁部分10.1、10.5的放置区域16上，凹口设置为相互离开一定的距离，且垂直于纵向方向L延伸，在壁部分10.3、10.7的下部放置区域16上，设置在纵向方向L上的凹口。在所述壁部分10.1、10.3、10.5和10.7的上部放置区域20中，设置相应的凸起部22，使凹口和凸起部22匹配，使得当陶瓷格子块堆叠时，导致形状配合。
相对于由线Q-Q表示的平面，该块设计为镜像对称，且平行于中心纵向轴线MLA。
根据应用领域，所示类型的陶瓷格子块可以由任何期望的耐火材料制成。就此而言，与传统的陶瓷格子块相比没有差别。关于生产陶瓷格子块的方法，这也是正确的。
图2示出了一种由根据本发明的块T结合传统的空心块K构成的典型的格子结构。
图3示出了由根据本发明的块T构成的格子平面的基本设计，所述块T设置为“在行和列上”相互偏移，使得获得均匀的格子密度。在一个平面内相邻的块T沿着偏角的角部区域10.2、10.4、10.6或者10.8邻接。四个邻接块(在图3中，这些为T1、T 2、T3、T4)包围空间R，其截面积近似地等于每个块T的空间12的截面积。
图4示出了类似于根据图3的设计，除了在不同的格子平面中具有块以外，其中，在所有情况下，两个相邻的块的壁部分相互覆盖，如在图2中也显示。
在图4中显示的格子结构的一部分中(同样在图2中)，根据本发明的块分别被根据DE 2934208 C2或者AT 406197 B设计的传统块替换。由于根据本发明的陶瓷格子块的几何形状，这些较小的规格可以放置到较大的规格上，而没有任何问题。同样，根据本发明的陶瓷格子块又能放置到传统的陶瓷格子块上，且在上面的平面中。
具体地，图1b、d和2示出了，即使以封闭的方式放置这些块，这些块的所述的几何形状也沿着由开口14形成的通道提供了水平的清洗可能性。
图5示意性地示出了下面的格子结构：
在格子平面A中，设置类似于那些在图1a-d中的陶瓷格子块，除了它们的壁部分10.1、10.3、10.5和10.7是封闭的，使得增加了这些壁部分的几何转动惯量。
在上面的平面中(平面B)，有传统的陶瓷格子块T，其基本通过它们的四个角支撑在它们下面的陶瓷格子块上。由于实心壁10.1、10.3、10.5和10.7，所以这成为可能。

Claims (15)

1.一种具有下面特征的耐火陶瓷格子块：
1.1八个壁部分(10.1...10.8)，以小于90度的角度相互邻接；
1.2这些壁部分(10.1...10.8)周向限定一个在相对的端部开口的空间(12)；
1.3这些壁部分(10.1...10.8)构成了上部和下部分别共有的放置区域(16、20)；
1.4陶瓷格子块的长度(1)等于其宽度(b)的偶数倍减去一个壁厚(10.1...10.8)；
1.5该陶瓷格子块设计为相对于在纵向方向(L)上分开陶瓷格子块的镜像平面对称。
2.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：至少那些在纵向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)包括凹进部(14)。
3.根据权利要求2所述的陶瓷格子块，其特征在于：凹进部(14)的截面积是相关的壁部分(10.1、10.5)的整个截面积的至少15％。
4.根据权利要求2所述的陶瓷格子块，其特征在于：在陶瓷格子块的纵向方向上的至少一个凹进部(14)的尺寸是等于该相关的壁区域的长度的至少50％。
5.根据权利要求2所述的陶瓷格子块，其特征在于：在纵向方向(L)上延伸的至少一个壁部分(10.1、10.5)包括几个相互分开的凹进部(14)。
6.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：在垂直于在纵向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)的方向上延伸的至少一个壁部分(10.3、10.7)包括凹进部(18)。
7.根据权利要求2所述的陶瓷格子块，其特征在于：在纵向方向上延伸的壁部分(10.1、10.5)中的凹进部(14)的截面积至少是在垂直于在纵向方向上延伸的壁部分(10.1、10.5)的方向上延伸的壁部分(10.3、10.7)中的凹进部(18)的截面积的两倍。
8.根据权利要求2或者6所述的陶瓷格子块，其特征在于：凹进部(14、18)朝着陶瓷格子块的放置区域(16)开口。
9.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：在陶瓷格子块的纵向方向(L)上和在垂直于该纵向方向的方向上对准的壁部分(10.1、10.3、10.5、10.7)之间延伸的壁部分(10.2、10.4、10.6、10.8)由较薄壁厚构成。
10.根据权利要求9所述的陶瓷格子块，其特征在于：在陶瓷格子块的纵向方向(L)上和在垂直于该纵向方向的方向上对准的壁部分(10.1、10.3、10.5、10.7)之间延伸的壁部分(10.2、10.4、10.6、10.8)的壁厚薄15到35％。
11.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：在它们的放置区域(16、20)的至少一个上的壁区域(10.1...10.8)包括凸起部(22)。
12.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：在它们的放置区域的至少一个上的壁区域包括凹口。
13.根据权利要求11和12所述的陶瓷格子块，其特征在于：凹口和凸起部(22)形成为具相互形状配合的接合。
14.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：在纵向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)的壁厚比其它壁部分(10.2、10.3、10.4、10.6、10.7、10.8)的壁厚要大。
15.根据权利要求1所述的陶瓷格子块，其特征在于：在纵向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)的几何面矩比垂直于它们延伸的壁部分(10.3、10.7)的几何面矩要大。
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