CZ2004458A3 - Název neuveden - Google Patents

Description

Žáruvzdorná keramická tvarovka

Oblast techniky

Vynález se týká žáruvzdorné keramické tvarovky, jaká se například používá pro mřížoví regenerátoru sklářské taviči pece.

Dosavadní stav techniky

Známé prizmatické žáruvzdorné duté tvarovky obdobného druhu popisuje patentový spis AT 406 197 B, který popisuje aktuální stav vývoje tvarovek pro mřížoví i jejich dřívější formy provedení.

Duté tvarovky uvedeného druhu, které se také označují jako hrncové tvarovky nebo válcové tvárnice, se osvědčily a využívají se ve velké míře. Symetrická konstrukce hrncových tvarovek umožňuje uspořádání sousedních tvarovek se vzájemným přesazením. Tímto způsobem se dociluje rovnoměrné struktury mřížoví a jeho vysoké stability.

Na stěnách tvarovek se postupem času usazují spečeniny cizorodých částic, které jsou vnášeny odpadními plyny při vytápění mřížoví. To vyvolává nutnost provádět více či méně často čištění.

U popsané konstrukce mřížoví z konvenčních hrncových tvarovek je takové čištění možné jen obtížně.

U takzvaného šachovnicového uložení ohnivzdorných tvarovek v regenerátoru, kdy jsou kvádrové plné tvárnice na sousedících úrovních uloženy se vzájemným přesazením o 90 ° vznikají v rámci jedné úrovně mřížoví průběžné (horizontální) prostupy, které umožňují čištění. Nevýhodou u takového šachovnicového uložení ohnivzdorných tvárnic v regenerátoru je však relativně malá tepelně technická účinnost, jakož i nízká mechanická stabilita takovéhoto mřížoví.

Cílem vynálezu je představit tvarovku, která by byla symbiózou uvedených tepelně technických a mechanických parametrů, to znamená, že se má umožnit vytvoření mřížoví, které umožní dosahovat při vysoké mechanické stabilitě vysokou tepelně technickou účinnost, jakož i možnost uvedeného čištění.

• 999

V · · · * 9 • · · 9 · 9 9 9

9 9 9 9 9 9999 9 9 9 »99

9999 9 9 <

999 99 9 99 9

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry žáruvzdorná keramická tvarovka podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že, že má osm v úhlu < 90 ° navzájem navazujících stěnových úseků, dále stěnové úseky vymezují po svém obvodu prostor otevřený na protilehlých koncích, přičemž stěnové úseky tvoří horní a dolní, vždy společnou ukládací plochu , dále tvarovka vykazuje délku, která odpovídá celému násobku šířky tvarovky mínus tloušťka stěny, přičemž tvarovka je vytvořena symetricky k zrcadlové rovině, která tvarovku dělí v podélném směru.

Přitom vynález vychází z konvenčního hrncové tvarovky, jak je například popsána v patentu DE 29 34 208 C2 nebo AT 406 197 B. Pokud jde o střední podélnou osu, je taková hrncová tvarovka je v zásadě rotačně symetrická (po otočení o 90 ^Ď vzniká vždy stejná geometrie). Taková tvarovka se nyní změní ve své geometrii tak, že má nyní vykazovat větší úseky stěn (plochy stěn s většími povrchy oproti stávajícímu stavu techniky).

Tyto větší úseky stěn lze vytvářet s několika a / nebo většími vybráními pro zlepšení účinnosti a / nebo pro umožnění zavedení čisticích přístrojů.

Jednoduché zvětšení dimenzí známých hrncových tvarovek nevede k požadovanému cíli, protože by zásadní konstrukce mřížoví zůstala beze změny. Kromě toho by se zhoršila tepelně technická účinnost.

Návrh podle tohoto vynálezu spočívá ve vytvoření hrncové tvarovky s v zásadě obdélníkovou základnou (namísto dosavadní v zásadě kvadratické základny). Geometrie duté tvarovky má být taková, aby tvarovky v rámci jedné roviny mřížoví a na různých rovinách mřížoví byly pravidelně (statisticky) kombinovatetné v to smyslu, aby se docílilo rovnoměrné konstrukce mřížoví, případně rovnoměrné hustoty mřížoví.

Možnost, jak toho docílit, spočívá v tom, že se délka tvarovky zvolí tak, aby odpovídala dvojnásobné šířce tvarovky mínus tloušťka stěny. Taková tvarovka bude popisována a vysvětlována na následujících popisech obrázků.

Jiný popis geometrie tvarovky je následující: při takzvaném „zavřeném způsobu skládání tvarovek v mřížoví (regenerátoru) činí vzdálenost středních podélných os sousedících tvarovek v podélném směru sudý násobek vzdálenosti středních podélných os sousedících tvarovek v příčném směru (svisle k podélnému směru). Při takovém způsobu skládání leží tvarovky jedné roviny vždy na úseku stěny tvarovky v rovině pod ní, jak bude rovněž ještě blíže vysvětleno v popisu obrázku.

Tvarovky lze uspořádat v rámci jedné roviny mřížoví vedíe sebe a svisle vůči sobě navzájem. Totéž platí pro uspořádání ve vertikálně sousedící rovině mřížoví, takže lze obdobně jako u konvenčních tvarovek celkově opět vytvořit trojrozměrnou konstrukci mřížoví.

Další výhoda spočívá v tom, že takto dimenzované tvarovky lze kombinovat s konvenčními tvarovkami v rámci jedné úrovně mříže, na což se bude poukazovat v dalším textu v popisu obrázku.

Tvarovka vykazuje jako konvenční hrncová tvarovka dutý tvar, přičemž plocha průřezu prostoru obklopeného stěnovými úseky je však nyní v podstatě pravoúhlá (při zahrnutí zalomených úhlových částí: osmiúhlá). Odpadní plyn (při vytápění příslušného regenerátoru), případně vzduch (pro následné přijímání tepla) proudí příslušnými dutinami ve vertikálním směru, ale také (v horizontálním směru) skrze otvory vytvořené jednotlivými stěnovými úseky.

Díky prodlouženému konstrukčnímu tvaru lze ve velkých (protilehlých) bočních plochách tvarovky vytvářet vybrání (otvory) s velkou plochou průřezu, případně lze vytvářet více vybrání vedle sebe.

Podle jedné formy provedení činí plocha průřezu vybrání nejméně 15 % celkové plochy průřezu příslušného stěnového úseku. Může beze všeho také tvořit > 30, > 35, > 40, > 45, > 50, ba dokonce až > 60 nebo > 70 % celkové plochy průřezu příslušného stěnového úseku.

Přitom může být vybrání utvořeno podle druhu vývrtu. Může však také být utvořeno otevřeně k ploše uložení tvarovky, může tedy mít tvar „brány“.

Velká plocha průřezu vybrání u tvarovky podle tohoto vynálezu poskytuje oproti stavu techniky popsaného v úvodu následující výhody:

- vytváří se možnost horizontálního čištění mřížoví nástroji ve formě kopí nebo tyčemi.

- Díky zmenšení podílu hmoty tvarovek se také redukuje plocha, na níž se mohou ukládat cizorodé částice.

- Zvětšené otvory vytvářejí zvýšenou turbulenci prováděného vzduchu / prováděných plynů, a tak zvyšují přestup tepla na stěny.

- Celkově vykazuje tvarovka nižší specifickou hmotnost (kg/m³).

* » » » * ’

9 9·9 9 · 9 9 « 9 9 9 · 9 9999

9 9 9 9 9 •9 999 99 9 ν Λ

9 9

9

Tím, že délka a šířka tvarovky byly ve smyslu konstrukce mřížoví odsouhlaseny s rovnoměrným vzájemným rozdělením, lze tvarovky kombinovat také s „částečnými formáty tvarovek“, jako s „tvarovkami s polovičním formátem nebo s „tvarovkami s třetinovým formátem“, což bude popsáno na následujících obrázcích.

Geometrie vybrání (otvoru) je v zásadě libovolná. Podle jednoho tvaru provedení vykazuje alespoň jedno vybrání v podélném směru tvarovky velikost, která odpovídá nejméně 50, 60 nebo 70 % délky příslušné stěnové plochy.

Také stěnové úseky probíhající svisle k stěnovým úsekům probíhajícím v podélném směru, tedy kratší stěnové úseky, lze vytvořit s vybráními.

U tvarovky, jejíž délka odpovídá zhruba dvojnásobku šířky, se nabízí zvolit plochu průřezu vybrání stěnových úseků probíhajících v podélném směru zhruba dvakrát tak velkou, než je plocha průřezu vybrání ve stěnových úsecích k nim svislých (ve směru šířky tvarovky), v každém případě větší.

Popsané geometrické řešení tvarovky umožňuje převzít myšlenku vynálezu formulovanou v patentu AT 406 197 B, totiž vytvořit stěnové úseky, které probíhají mezi stěnovými úseky, které jsou směrovány v podélném směru tvarovky a svisle k němu, s menší tloušťkou stěny. To umožní vytvořit ve spojení i mezi sousedícími tvarovkami jedné úrovně mřížoví „spáry (dutiny), které lze využívat tepelně technicky tak, že tudy lze provádět odpadní plyny / vzduch.

Příslušné stěnové úseky mohou ve srovnání s ostatními šířkami stěny například vykazovat tloušťku stěny nižší o 15 až 35 %.

Pro rozšíření kompletního mřížoví se nabízí vytvořit vyvýšení a / nebo prohloubení typu systému drážka a pero podél skládacích ploch tvarovek, a tak ve vertikálním směru mechanicky bezpečně vzájemně fixovat na sobě uložené tvarovky. Pokud jde o konkrétní možnosti řešení lze přitom odkázat na aktuální stav techniky popsaný v úvodu, který s ohledem na tyto charakteristické znaky zde lze analogicky adaptovat.

Nové tvarovky lze bez problému kombinovat se známými tvarovkami. Tak lze alespoň jednu úroveň mřížoví vytvořit popsanými velkými tvarovkami. Bude-lí úroveň mřížoví nad ní vytvořena z konvenčních tvarovek, může to vést k bodovému zatěžování (v oblastech rohů) působícímu na stěnové úseky pod nimi ležících tvarovek podle vynálezu.

Proto se navrhuje řešit tyto tvarovky tak, aby stěnové úseky probíhající v podélném směru vykazovaly větší (například: > 50 % větší) plošný moment (I = (b x h)³ /12, kdy b = šířka, h = výška pro obdélníkový průřez) než ostatní stěnové úseky, zvláště ty stěnové úseky, které tvoří krátké strany tvarovky. Možná jsou následující opatření:

- rozšíření tloušťky stěny

- upuštění od vybrání (otvorů) nebo omezení plochy jejich průřezu

- uspořádání vybrání tak, aby ve vertikálním prodloužení očekávaného bodového zatížení byl stěnový úsek bez vybrání.

Další charakteristické znaky tohoto vynálezu vyplynou z charakteristických znaků vedlejších patentových nároků, jakož i z ostatních přihlašovacích podkladů.

Vynález se dále vysvětluje na základě různých příkladů provedení. Popis obrázků obsahuje charakteristické znaky, jichž lze využívat samy o sobě a v libovolné vzájemné kombinaci.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále přiblížen pomocí výkresů, na kterých obr.1 a představuje keramickou tvarovku při pohledu shora, obr. 1b představuje tutéž tvarovku v čelním pohledu, obr 1c znázorňuje tvarovku v pohledu z boku, obr 1d znázorňuje tvarovku v perspektivním pohledu, obr. 2 představuje perspektivní částečný pohled na mřížoví s tvarovkami podle obrázků 1 a-d, obr. 3 znázorňuje pohled shora na uspořádání tvarovek u mřížoví z jedné řady tvarovek z obrázků 1a-d, obr. 4 představuje pohled shora na jiné uspořádání tvarovek v jedné z rovin mřížoví a obr. 5 znázorňuje perspektivní pohled na část mřížoví sestávající z různých tvarovek.

Příklad provedení vynálezu

Z obrázků 1 a-d je vidět, že žáruvzdorná keramická tvarovka je tvořena celkem osmi stěnovými úseky 10,1, 10.2 ... 10,8. Stěnové úseky leží vždy ve dvojici paralelně proti sobě. Dlouhé stěnové úseky 10.1.10.5 probíhají paralelně s podélnou osou L, kratší čelní stěnové úseky 10.3. 10.7 probíhají paralelně s příčnou osou Q. Rohové stěnové úseky 10.2, 10.4. 10,6 a 10.8 spojují dříve popsané stěnové části 10.1, 10.3, 10.5 a 10.7, a to takovým způsobem, že se napojují na stěnové úseky jako 10.1,10.2 nebo 10.5.10,6 pod úhlem 45 °.

* · * • ·♦·· » • · · • ·»· • ··· « · * · · ·· 4 · · · » ♦ · ·· »·· ·· · ·· ·

Takto tedy vznikne osmirohá základní plocha, když do ni zahrneme i plochu vnitřního prostoru 12 obklopeného stěnovými plochami 10,1. 10.2 ... 10,8 s rovněž osmirohou horizontální plochou průřezu. Prostor 12 je nahoře i dole {ve směru středové výškové osy MLA tvárnice) otevřený.

Délka I tvarovky (zde 398 mm) odpovídá dvojnásobku šířky b (zde: 2 x 218 mm) mínus jednonásobek tloušťky stěny (zde 38 mm) jedné ze stěn 10.1.10,5. které probíhají v podélném směru L.

U „zavřeného způsobu uložení“ odpovídá vzdálenost středových výškových os MLA dvou v podélném směru na sebe navazujících tvarovek dvojnásobku vzdálenosti středových podélných os MLA dvou v příčném směru na sebe navazujících tvarovkami.

V dlouhých stěnových úsecích 10,1.10.5 se nacházejí korespondující vybrání 14, která jsou otevřená k dolní ukládací ploše 16 a které mají v bočním pohledu tvar brány - to je nejlépe vidět na obr.lb.

Ve zobrazeném příkladu provedení je plocha průřezu vybrání 14 pouze nepatrně menší než plocha průřezu zbývajícího stěnového úseku 10.5. Jinak vyjádřeno: plocha průřezu vybrání 14 činí zhruba 40 % teoretické celkové plochy stěnového úseku 10.5.

Jak vyplývá z obrázku 1c, vykazují i malé stěnové úseky 10.3. 10.7 vybrání 18, avšak oproti vybráním 14 s příslušně menší plochou průřezu (zde cca. 25 %).

Zatímco ukládací plochy 16 částí stěn 10.1, 10.5 jsou se vzájemnými rozestupy uspořádány na spodu tvárnice, na horních ukládacích plochách 20 uvedených částí stěn 10.1, 10.3, 10.5 a 10,7 se nacházejí vyvýšení 22, která jsou uspořádána tak, aby mezi sedly nohy tvarovky svými ukládacími plochami 16 a aby při skládání tvarovek na sebe vzniklo tvarově korespondující uložení.

Pokud jde o rovinu v příčné ose Q, je tvarovka ke středové podélné ose MLA vytvořena zrcadlovitě.

Tvarovky popisovaného druhu lze vyrábět z libovolného žáruvzdorného materiálu, který závisí na oblasti použití. V tomto ohledu oproti konvenčním hrncovým tvarovkám neexistují rozdíly. Totéž platí pro postup výroby tvarovek.

Obr. 2 zobrazuje příklad vytvoření mřížoví z tvarovek podle tohoto vynálezu v kombinaci s konvenčními hrncovými tvarovkami.

Na obr. 3 je základní konstrukce úrovně mřížoví z tvarovek podle tohoto vynálezu, které jsou uspořádány se vzájemným přesazením „v řádcích a spárách“ • ···* * é· · · ··· · · · · · ·*»· · · · ···· • · t · · · · · «« ··· ·· · ·· · pro docílení rovnoměrné hustoty mřížoví. Sousedící tvarovky v rámci jedné řady přitom vzájemně sousedí podél zalomených rohových částí 10,2. 10.4. 10,6 nebo 10.8. Čtyři vždy na sebe navazující tvarovky T1, T2, T3, T4 uzavírají prostor R, jehož plocha průřezu odpovídá zhruba ploše průřezu prostoru 12 každé tvarovky.

Obr. 4 zobrazuje pohled shora na konstrukci svíce úrovněmi odpovídající obr.2.

V dílčí části mřížoví zobrazeného v obr. 4 čí 2 jsou tvarovky podle tohoto vynálezu částečně nahrazeny konvenčními hrncovými tvarovkami konstrukce podle DE 29 34 208 C2, případně AT 406 197 B, přičemž na základě geometrie tvarovek podle tohoto vynálezu lze tyto menší formáty bez problémů ukládat na větší formáty.

Stejně tak lze opět na konvenční hrncové tvarovky ukládat tvarovky podle tohoto vynálezu v úrovni nad nimi.

Zvláště ze zobrazení v obrázcích 1b, d a 2 lze odvodit, že popsaná geometrie tvarovek vytváří i u uzavřeném způsobu uložení tvarovek možnost horizontálního čištění podél kanálů vytvořených otvory J4.

V obrázku 5 je schématicky zobrazena následující konstrukce mřížoví:

Na úrovni mřížoví A jsou tvarovky uspořádány obdobně jako na obrázcích 1a - d, avšak s uzavřenými stěnovými úseky 10.1. 10.3, 10,5. a 10.7 pro zvýšení plošného momentu setrvačnosti stěnových úseků. Na úrovni B nad ní leží konvenční hrncové tvarovky, které se v zásadě svými čtyřmi rohy opírají o dlouhé tvarovky pod sebou.

To je možné diky masivním stěnám 10.1,10.3,10.5. a 10,7.

Claims (15)

1. Žáruvzdorná keramická tvarovka, vyznačená tím, že má osm v úhlu < 90 navzájem navazujících stěnových úseků (10.1 ... 10.8), dále stěnové úseky (10.1 ... 10.8) vymezují po svém obvodu prostor (12) otevřený na protilehlých koncích, přičemž stěnové úseky (10.1 ... 10.8) tvoří horní a dolní, vždy společnou ukládací plochu (16, 20), dále tvarovka vykazuje délku (I), která odpovídá celému násobku šířky (b) tvarovky mínus tloušťka stěny (10.1 ... 10.8), přičemž tvarovka je vytvořena symetricky k zrcadlové rovině, která tvarovku dělí v podélném směru (L).

2. Tvarovka podle nároku 1, opatřena alespoň v podélném směru (L) probíhajícími stěnovými úseky (10.1,10.5) s vybráními (14).

3. Tvarovka podle nároku 2, u níž činí plocha průřezu vybrání (14) alespoň 15 % celkové plochy průřezu příslušného stěnového úseku (10.1,10.5).

4. Tvarovka podle nároku 2, u níž alespoň jedno vybrání (14) v podélném směru tvarovky vykazuje velikost, která odpovídá alespoň 50 % délky příslušné plochy stěny.

5. Tvarovka podle nároku 2, u níž alespoň jeden z stěnových úseků (10.1, 10.5) probíhajících v podélném směru (L) vykazuje několik vybrání (14) ve vzájemných odstupech.

6. tvarovka podle nároku 1, u níž alespoň jeden z stěnových úseků (10.3,10.7) probíhajících svisle ke stěnovým úsekům (10.1, 10.5) probíhajícím v podélném směru (L) je vytvořen s vybráními (18).

7. Tvarovka podle nároku 2, u níž je plocha průměru vybrání (14) ve stěnových úsecích (10.1, 10.5) probíhajících v podélném směru nejméně dvakrát tak velká než plocha průřezu vybrání (18) ve stěnových úsecích (10.3, 10.7) k ní svislých.

9 * · * • « 99««

9 · 9 «9 9

9 9 • 9 999 • 9 • 9 ·

99 9··

9 · 9 9

9 9 9999

9 9 9

99 9

8. Tvarovka podle nároku 2 nebo 6, u níž vybrání (14, 18) jsou otevřená k ukládací ploše (16) tvarovky.

9. Tvarovka podle nároku 1, u níž stěnové úseky (10.2, 10.4, 10.6,10.8), které probíhají mezí stěnovými úseky (10.1, 10.3, 10.5, 10.7), které jsou v k nim nasměrovány v podélném směru (L) tvarovky a svisle k ní, vykazují menší tloušťku stěny.

10. Tvarovka podle nároku 9, u níž stěnové úseky (10.2, 10.4, 10.6, 10.8), které probíhají mezi stěnovými úseky (10.1, 10.3, 10.5, 10.7), které jsou vknim nasměrovány v podélném směru (L) tvarovky a svisle k ní, vykazují tloušťku stěny o 15 až 35 %.

11. Tvarovka podle nároku 1, u níž jsou části stěn (10.1...... 10.8) vytvořeny na alespoň jedné ze svých ukládacích ploch (16, 20) s vyvýšeními (22).

12. Tvarovka podle nároku 1, u níž části stěn jsou alespoň na jedné ze svých ukládacích ploch s prohloubeními.

13. Tvarovka podle nároku 11 a 12, u níž jsou prohloubení a vyvýšení (22) vytvořena k vzájemnému uchycení tvarovým stykem.

14. Tvarovka podle nároku 1, u níž stěnové úseky (10.1, 10.5) probíhající v podélném směru (L) vykazují větší tloušťku stěny než další stěnové úseky (10.2, 10.3,10.4, 10.6, 10.7, 10.8).

15. Tvarovka podle nároku 1, u níž stěnové úseky (10.1, 10.5) probíhající v podélném směru (L) vykazují větší plošný moment než stěnové úseky (10.3, 10.7), které k nim probíhající svisle.