CZ278206B6 - Ceramic flame tube for jacketed radiation heating tube - Google Patents

Description

Vynález se týká keramického plamence pro plášťovou sálavou topnou trubku průmyslového hořáku, sestávajícího alespoň částečně z jednotlivých keramických trubkových úseků, které jsou na čelních stranách spojeny tvarovým spojem a kterým jsou přiřazeny vnější distanční díly na způsob žeber nebo vačkových výstupků k radiálnímu opření o plášťovou sálavou topnou trubku, obklopující plamenec.

Dosavadní stav techniky

Sálavé topné trubky s pláštěm a keramickým plamencem snášejí vysoká tepelná namáhání, vyskytující se zejména při spouštění a zhášení hořáku, bez snížení životnosti. V provedení podle patentu GB 716 579, a to jakó keramická trubka procházející po celé délce plamence, tak i plamenec, jsou však ohroženy nebezpečím zlomení, které vzniká zejména u ležatých sálavých topných trubek tím, že kovová litinová ochranná trubka, která obklopuje s mezerou plamenec, mění při kolísání teploty nejenom svou délku, nýbrž se i do jisté míry prohýbá, přičemž jednodílný, poměrně tuhý keramický plamenec nemůže tyto změny sledovat.

Aby měl keramický plamenec jistou pružnost, je z patentu GB 564 523 a z patentu US 2 478 732 známé sestavit plamenec z jednotlivých válcových trubkových úseků, které jsou na čelních stranách k ' sobě připojeny natupo. K zajištění vzájemného vedení trubkových úseků v místech spojení jsou trubkové úseky na čele vytvořeny na způsob pera a drážky. Tím však vzniká v zásadě v místech spojení prstencová mezera, která je kolmá k ose plamence a ústí radiálně vzhledem k jeho vnějšímu povrchu. Když se taková prstencová mezera mezi dvěma sousedními trubkovými úseky částečně otevře, což bývá vyvoláno různými délkovými změnami kovové ochranné trubky a keramického plamence nebo průhybem ochranné trubky, mohou horké spaliny proudit z vnitřku plamence ven, kde dopadají radiálně na kovovou ochrannou trubku. Ochranná trubka, která je omývána z vnitřní strany chladnějšími spalinami, proudícími prstencovým prostorem mezi plamencem a ochrannou trubkou, je pak tepelně příliš namáhána takovým místním přehřátím a tím se brzy poškodí nebo se při nejmenším sníží její životnost.

Protože známé keramické trubkové úseky nebo válcové části plamence, které jsou poměrně silnostěnné, mají sklon k tvorbě trhlin, když na jejich vnitřní a vnější straně působí různě vysoké teploty, je známé sestavovat válcové úseky z jednotlivých sektorových dílů, které mají v místech styku tvarové spojovací ústrojí, jak popisuje například patent Dl.>?. 551 762. Tím sice vznikne velice pružný keramický plamenec, který je sestaven z poměrně malých dílů, které jsou necitlivé na velké teplotní gradienty, avšak jednotlivé kusy plamence se musí spojovat keramickým tmelem, aby měl plamenec nezbytnou stabilitu. To představuje přídavné nároky a kromě toho se musí při poškození jednoho keramického dílu vyměnit celý plamenec, protože poškozený přitmelený díl nelze samostatně vyměnit.

-1CZ 278206 B6

Úkolem vynálezu je vytvořit robustní a přitom pružný keramický plamenec, ve kterém je při jednoduché konstrukci znemožněno místní přehřátí kovové ochranné trubky a zajištěna snadná montáž a oprava.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje keramický plamenec pro plášťovou sálavou topnou trubku průmyslového hořáku, sestávající z jednotlivých keramických trubkových úseků, které jsou na čelních stranách spojeny a kterým jsou přiřazeny z vnějšku distanční díly ve formě žeber nebo vačkových výstupků, pro radiální opření o plášťovou sálavou topnou trubku, obklopující plamenec, přičemž ke spojení dvou trubkových úseků je každý trubkový úsek na jednom konci vytvořen jako hrdlo, do něhož je s vůlí vsazen svou zúženou částí, upravenou na druhém konci, sousední trubkový úsek, přičemž v místech spojení sousedních trubkových úseků je vždy s vůlí vně na plamenec nasazen krycí kroužek, podle vynálezu, jehož podstatou je, že keramický krycí kroužek sahá v osovém směru s vůlí přes zúženou část jednoho trubkového úseku a jeho ztenčený úsek alespoň částečně překrývá v osovém směru přiřazené hrdlo sousedního trubkového úseku.

Hrdlový spoj trubkových úseků zajišťuje v místech spojení jistou vzájemnou axiální pohyblivost trubkových úseků, aniž by se přitom od sebe oddělily. Prstencová štěrbina mezi vnitřní stěnou hrdla a vnější stěnou vsunutého trubkového úseku ústí na vnější straně v osovém směru trubky. Mimoto je směrem ven zakryta krycím kroužkem, který omezuje s vnější obvodovou plochou hrdla a vnitřní obvodovou plochou do něho vsunutého trubkového úseku prstencovou štěrbinu, která je otevřena rovněž v osovém směru plamence. V důsledku toho vytvářejí štěrbiny, existující, v místech spojení do sebe zasunutých trubkových úseků, určité labyrinty, které kladou vysoký odpor proti proudění horkých plynů plamene uvnitř plamence. Spaliny, které by případně prošly těmito štěrbinami, však mohou vycházet z plamence pouze v osovém směru a proudí tedy pouze po vnější ploše částí keramických trubkových úseků, což neškodí. Z míst spojení nemohou unikat v radiálním směru plyny a spaliny, které by dopadaly na kovovou ochrannou trubku a způsobily místní přehřátí.

Trubkové úseky a krycí kroužky jsou v plamenci podle vynálezu zasunuty pouze do sebe a na sebe, a to bez neuvolnitelných tmelených spojů. V důsledku toho lze bez obtíží vyměnit poškozené díly, aniž by se musel vyměnit celý plamenec.

Ke zvýšení těsnicího účinku v místě spojení trubkových úseků je účelné, aby krycí kroužek sahal v osovém směru za hrdlo. Kromě toho je při výhodném provedení vynálezu krycí kroužek upevněn axiálně na zúžené části mezi prstencovým osazením jednoho trubkového úseku a hrdlem sousedního trubkového úseku, čímž se jednak usnadní montáž a jednak se zabrání posunutí krycího kroužku na keramickém plamenci.

K výhodnému spojení mezi plamencem a hořákem je trubkový úsek, který sousedí s hořákem, nasazen svým hrdlovým koncem na keramickou hubici hořáku, přičemž do hrdla tohoto trubkového úseku je vsazen připojovací kroužek, který dosedá na hubici hořáku.

-2CZ 278206 B6

Připojovací kroužek vytváří těsné spojení ’ plamence a keramické hubice hořáku, které vylučuje zpětné šlehnutí plamene mezi hubicí a plamencem. Protože hubice hořáku a plamenec jsou pouze zasunuty do sebe, lze hořák v případě potřeby při demontáži jednoduše vysunout, aniž by se plamenec musel vyjímat z ochranné trubky.

Připojovací kroužek nese na své vnější obvodové plose distanční díly, takže 'centruje plamenec na straně přivrácené k hořáku společně s hubicí. Analogicky je účelné, když krycí kroužky mají na vnější obvodové ploše distanční díly, které centrují plamenec v topné trubce. Tím se dosáhne toho, že trubkové úseky lze snadno vyrobit jako jednoduché hladké díly, přičemž· distanční díly na krycích kroužcích zajišťují radiální centrování plamence v místech spojení jednotlivých trubkových úseků, což je příznivé pro stabilitu plamence.

Na poslední trubkový úsek plamence může být nasazen krycí kroužek, nesoucí distanční díly, v poloze převrácené o 180° v osovém směru, který středí plamenec i na konci odvráceném od hořáku, aniž by k tomu bylo třeba speciálních centrovacích dílů.

Tenkostěnné trubkové úseky, jejichž tloušťka stěny je typicky asi 5 mm, jsou vyrobeny z odolného keramického materiálu a vyznačují se vysokou odolností proti změnám teplot i proti mechanickému působení. Sestávají s výhodou z čistého karbidu křemíku, který se k tomuto účelu výborně osvědčil.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkrese, který ukazuje v podélném řezu v nárysném pohledu schematicky sálavou topnou trubku s keramickým plamencem podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

V plášťové ochranné topné trubce 1 z litiny, uzavřené na dolním konci 2., je souose umístěn keramický plamenec 3.. Mezi plamencem 3 a topnou trubkou 1 je prstencový prostor 4, který slouží známým způsobem k odvádění spalin. Topná trubka 1 tvoří část průmyslového hořáku, jehož jednotlivosti nejsou znázorněny. Z tohoto hořáku je zakreslena pouze hubice 5, která je souosá s topnou trubkou 1, vyčnívá do ní a je rovněž z keramického materiálu. Hubice. 5 nese válcový připojovací nátrubek 6., na který je nasunut plamenec 2·

Plamenec 3 sestává ze stejných keramických tenkostěnných trubkových úseků 7, které mají na jednom konci hrdlo 8a na opačném konci zúženou část 9 zmenšeného vnějšího průměru, která tvoří prstencové osazení 10. Trubkové úseky 7 jsou vyrobeny z čistého karbidu křemíku.jich tloušťka stěny je typicky asi 5 mm, přičemž zmenšený vnější průměr, který je na výkrese znázorněn pro názornost přehnaně, je zmenšen asi o 0,5 až 1 mm. Trubkové úseky 7_, které mají z vnějšků i z vnitřku hladký povrch, jsou do sebe zasunuty hrdly 8. s radiální vůlí způsobem znázorněným na výkrese. První trubkový úsek 7a nejbližší hořáku je nasunut svým hrdlem 8 na připojovací nátrubek 6 hubice 5 hořáku.

V místě hrdlových spojů mezi trubkovými úseky 7 je na plame

-3CZ 278206 B6 nec 2 z vnějšku nasazen s vůlí keramický krycí kroužek 11, který přesahuje v osovém směru přes válcovou část 9 menšího vnějšího průměru, vyčnívající z příslušného hrdla 8. sousedního trubkového úseku 7. Tento krycí kroužek 11 je tedy uložen osově neposuvně mezi prstencovým osazením 10 jednoho trubkového úseku 7 a čelní stranou hrdla 8. sousedního trubkového úseku 7. Každý krycí kroužek 11 má ztenčený úsek 12, který přesahuje přes příslušné hrdlo 8 alespoň částečně v osovém směru a případně může sahat až za hrdlo 8, jak ukazuje prodloužený tenčí úsek 13 na výkrese.

Krycí kroužky 11 mají na vnějším plášti distanční díly 14 na způsob žeber, které jsou rovnoběžné s osou plamence 3, jsou rozloženy stejnoměrně po obvodu krycího kroužku 11 a jsou s ním vytvarovány z jednoho kusu. Distanční díly 14, které mohou mít alternativně tvar vačkových nebo podobných výstupků, sahají radiálně až k vnitřní stěně topné trubky 1, na které centrují a radiálně podpírají plamenec 2. Radiální rozložení a vytvoření distančních dílů 14 je zvoleno tak, aby kladly co nejmenší odpor proudění spalin, které unikají prstencovým prostorem 4., nicméně aby zajišťovaly mechanicky odolné středění plamence 3,.

Na poslední trubkový úsek 7 je krycí kroužek 11, nesoucí distanční díly 14, nasazen v poloze převrácené o 180°, tedy prodlouženým tenčím úsekem 13 nahoru. Krycí kroužek 11 v tomto případě zajišťuje, že plamenec 3 je na svém volném konci radiálně uchycen a centrován, aniž by k tomu bylo třeba speciálních dílů. Současně dochází na výstupním konci plamence 3 ke zvětšení jeho čelní plochy.

Na opačném konci plamence 3 je do hrdla 8. vsazen keramický připojovací kroužek 15, který přiléhá z vnějšku na připojovací nátrubek 6 hubice 5 hořáku. Připojovací kroužek 15 má na vnější válcové ploše rovněž žebrové distanční díly 16, rozmístěné v pravidelných vzdálenostech a podepírající plamenec 3. a hubici 5 hořáku o vnitřní stěnu topné trubky 1.

V místech spojení trubkových úseků 7 a v místě spojení prvního trubkového úseku 7a nejbližšího hořáku s hubicí 5 existují tedy pouze prstencové štěrbiny 17, 18, které ústí do prstencového prostoru 4 v podstatě ve směru rovnoběžném s osou plamence 2· Krycí kroužky 11 vytvářejí spolu se štěrbinami 17, 18 v místech spojení sousedních trubkových úseků 7 labyrinty, které vylučují radiální vytékání horkých spalin do prstencového prostoru 4.

Trubkové úseky 7 se mohou při průhybu nebo délkových změnách topné trubky 1 v osovém směru v místech svého spojení poměrně daleko roztahovat od sebe, aniž by se tím nepříznivě ovlivnilo utěsněné spojení mezi trubkovými úseky 2 nebo stabilita plamence 2· V důsledku vů. <. v hrdlech 8 a v oblastech krycích kroužků 11 může plamenec 3 sledovat poměrně velký průhyb topné trubky 2, aniž by přitom vznikala příliš vysoká pnutí v trubkových úsecích 7 nebo v krycích kroužcích 11.

Lepení nebo tmelení jednotlivých dílů plamence 2 je zbytečné, pokud by to ovšem nevyžadoval speciální případ použití, kde by jednotlivé díly musely být přesné vzájemně fixovány.

Claims (8)

1. Keramický plamenec pro plášťovou sálavou topnou trubku průmyslového hořáku, sestávající z jednotlivých keramických trubkových úseků, které jsou na čelních stranách spojeny a kterým jsou přiřazeny z vnějšku distanční díly ve formě žeber nebo vačkových výstupků, pro radiální opření o plášťovou sálavou topnou trubku, obklopující plamenec, přičemž ke spojení dvou trubkových úseků je každý trubkový úsek na jednom konci vytvořen jako hrdlo, do něhož je s vůlí vsazen svou zúženou částí, upravenou na druhém konci, sousední trubkový úsek, přičemž v místech spojení sousedních trubkových úseků je vždy s vůlí vně na plamenec nasazen krycí kroužek, vyznačující se tím, že keramický krycí kroužek (11) sahá v osovém směru s vůlí přes zúženou část (9) jednoho trubkového úseku (7) a jeho ztenčený úsek (12) alespoň částečně překrývá v osovém směru přiřazené hrdlo (8) sousedního trubkového úseku (7).

2. Keramický plamenec podle nároku 1, vyznačující se tím, že krycí kroužek (11) sahá v osovém směru za hrdlo (8) sousedního trubkového úseku (7).

3. Keramický plamenec podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že krycí kroužek (11) je axiálně upevněn na zúžené části (9) mezi prstencovým osazením (10) jednoho trubkového úseku (7) a hrdlem (8) sousedního trubkového úseku (7).

4. Keramický plamenec podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že první trubkový úsek (7a) přiléhající k hořáku je nasazen svým hrdlovým koncem na připojovací nátrubek (6) keramické hubice (5) hořáku a do jeho hrdla (8) je vsazen s vůlí připojovací kroužek (15), který dosedá na hubici (5) hořáku.

5. Keramický plamenec podle nároku 4, vyznačující se tím, že připojovací kroužek (15) nese na vnější ploše distanční díly (16).

6. Keramický plamenec podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že krycí kroužky (11) jsou na vnějším obvodu opatřeny distančními díly (14).

7. Keramický plamenec podle jednoho z nároků 1, 2, 3a 6, vyznačující se tím, že na koncový trubkový úsek (7) je nasazen krycí kroužek (11) s distančními díly (14) v poloze převrácené o 180° v osovém směru.

8. Keramic.íý plamenec podle jednoho z nároků 1, 2, 3, 4 a 7, vyznačující se tím, že trubkové úseky (7, 7a) jsou vytvořeny z čistého karbidu křemíku.