CZ296797B6

CZ296797B6 - Záruvzdorná keramická tvarovka

Info

Publication number: CZ296797B6
Application number: CZ20040458A
Authority: CZ
Inventors: Bald@Stefan
Original assignee: Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2002-11-23
Publication date: 2006-06-14
Also published as: PL196497B1; DE50202810D1; CN1596359A; WO2003046455A8; AU2002365462A1; ES2242085T3; ATE293236T1; CZ2004458A3; US20040244944A1; JP2005510687A; PL368711A1; MXPA04005087A; EP1448944B1; CN100363701C; KR100778375B1; RU2004119819A; CA2467098C; RU2289549C2; DE10158193C2; CA2467098A1

Abstract

Záruvzdorná keramická tvarovka má osm navzájem navazujících stenových úseku (10.1 az 10.8) se vzájemným úhlem vnitrních sten úseku vetsím nez 90.degree.. Stenové úseky (10.1 az 10.8) vymezují po svémobvodu vnitrní prostor (12) s odlehceními na protilehlých stenách, pricemz stenové úseky (10.1 az 10.8) tvorí horní a dolní ukládací plochu (16, 20).Tvarovka má délku (I), která odpovídá celému násobku sírky (b) tvarovky mínus tloustka steny (10.1 az 10.8), pricemz tvarovka je vytvorena symetrickyk zrcadlové rovine, která tvarovku delí v podélném smeru (L).

Description

(57) Anotace:

Žáruvzdorná keramická tvarovka má osm navzájem navazujících stěnových úseků (10.1 až 10.8) se vzájemným úhlem vnitřních stěn úseků větším než 90°. Stěnové úseky (10.1 až 10.8) vymezují po svém obvodu vnitřní prostor (12) s odlehčeními na protilehlých stěnách, přičemž stěnové úseky (10.1 až 10.8) tvoří horní a dolní ukládací plochu (16,20). Tvarovka má délku (I), která odpovídá celému násobku šířky (b) tvarovky mínus tloušťka stěny (10.1 až 10.8), přičemž tvarovka je vytvořena symetricky k zrcadlové rovině, která tvarovku dělí v podélném směru (L).

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. Jedná se o tvarovku, která má osm navzájem navazujících stěnových úseků se vzájemným úhlem vnitřních stěn úseků větším než 90°, přičemž stěnové úseky vymezují po svém obvodu vnitřní prostor s odlehčeními na protilehlých stěnách, přičemž stěnové úseky tvoří horní a dolní, vždy společnou ukládací plochu.

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.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry žáruvzdorná keramická tvarovka podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tvarovka má 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° 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).

-1 CZ 296797 B6

Tyto větší úseky stěn lze vytvářet s několika většími odlehčeními či 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) kombinovatelné v tom 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 (kolmo 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 vedle sebe a kolmo 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 širokého odlehčení 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.

-2CZ 296797 B6

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/rrf).

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 odlehčení v podélném směru tvarovky velikost, která odpovídá nejméně 50, 60 nebo 70 % délky příslušné stěnové plochy.

Také stěnové úseky probíhající kolmo 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 odlehčení stěnových úseků probíhajících v podélném směru zhruba dvakrát tak velkou, než je plocha průřezu vybrání ve stěnových úsecích k nim kolmých (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 kolmo 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-li 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

-3CZ 296797 B6 uspořádání odlehčení tak, aby ve vertikálním prodloužení očekávaného bodového zatížení byl stěnový úsek bez odlehčení.

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. la představuje keramickou tvarovku při pohledu shora, obr. lb představuje tutéž tvarovku v čelním pohledu, obr lc znázorňuje tvarovku v pohledu z boku, obr ld znázorňuje tvarovku v perspektivním pohledu, obr. 2 představuje perspektivní částečný pohled na mřížoví s tvarovkami podle obrázků lard, obr. 3 znázorňuje pohled shora na uspořádání tvarovek u mřížoví z jedné řady tvarovek z obrázků la-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.

Příklady provedení vynálezu

Z obrázků 1 a-d je vidět, že žáruvzdorná keramická tvarovka je tvořena celkem osmi stěnovými úseky 10.1. 10.2 až 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°.

Takto tedy vznikne osmirohá základní plocha, když do ní zahrneme i plochu vnitřního prostoru 12 obklopeného stěnovými plochami 10.1, 10.2 až 10.8 s rovněž osmirohou horizontální plochou průřezu. Prostor 12 je nahoře i dole (ve směru středové výškové osy MLA tvárnice) otevřený.

Délka 1 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 odlehčení 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 širokého odlehčení 14 pouze nepatrně menší než plocha průřezu zbývajícího stěnového úseku 10.5. Jinak vyjádřeno: plocha průřezu odlehčení 14 činí zhruba 40 % teoretické celkové plochy stěnového úseku 10.5.

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

-4CZ 296797 B6

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“ 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 TI, T2, T3, T4 uzavírají prostor R, jehož plocha průřezu odpovídá zhruba ploše průřezu prostoru 12 každé tvarovky.

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

V dílčí části mřížoví zobrazeného v obr. 4 či 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 lb, d a 2 lze odvodit, že popsaná geometrie tvarovek vytváří i u uzavřeném způsobu uložení tvarovek možnost horizontálního čištění podél kanálů vytvořených odlehčeními 14.

V obrázku 5 je schématicky zobrazena následující konstrukce mřížoví: Na úrovni mřížoví A jsou tvarovky uspořádány obdobně jako na obrázcích la - 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 díky masivním stěnám 10.1, 10.3. 10.5 a 10.7.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Žáruvzdorná keramická tvarovka, která má osm navzájem navazujících stěnových úseků (10.1 až 10.8) se vzájemným úhlem vnitřních stěn úseků větším než 90°, přičemž stěnové úseky (10.1 až 10.8) vymezují po svém obvodu vnitřní prostor (12) s odlehčeními na protilehlých stěnách, přičemž stěnové úseky (10.1 až 10.8) tvoří horní a dolní, vždy společnou ukládací plochu (16,20), vyznačující se t í m , že tvarovka má délku (1), která odpovídá celému násobku šířky (b) tvarovky mínus tloušťka stěny (10.1 až 10.8), přičemž tvarovka je vytvořena symetricky k zrcadlové rovině, která tvarovku dělí v podélném směru (L).

-5 CZ 296797 B6

2. Tvarovka podle nároku 1, vyznačující se t í m , že je opatřena alespoň v podélném směru (L) probíhajícími stěnovými úseky (10.1, 10.5) s odlehčeními (14).

5

3. Tvarovka podle nároku 2, vyznačující se tím, že plocha průřezu odlehčení (14) činí alespoň 15 % celkové plochy průřezu příslušného stěnového úseku (10.1,10.5).

4. Tvarovka podle nároku 2, vyznačující se tím, že alespoň jedno odlehčení (14) v podélném směru tvarovky vykazuje délku, která odpovídá alespoň 50 % délky příslušné plochy ío stěny.

5. Tvarovka podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se t i m , že alespoň jeden ze stěnových úseků (10.1, 10.5) probíhajících v podélném směru (L) vykazuje několik odlehčení (14) ve vzájemných odstupech.

6. Tvarovka podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden ze stěnových úseků (10.3, 10.

7) probíhajících kolmo ke stěnovým úsekům (10.1, 10.5) probíhajícím v podélném směru (L) je vytvořen s vybráním (18).

20 7. Tvarovka podle nároku 2, vyznačující se tí m , že plocha průřezu odlehčení (14) ve stěnových úsecích (10.1, 10.5) probíhajících v podélném směruje alespoň dvakrát tak velká než plocha průřezu vybrání (18) ve stěnových úsecích (10.3, 10.7) k ní kolmých.

8. Tvarovka podle nároku 2 nebo 6, vyznačující se tím, že odlehčení (14) a vybrání

25 (18)jsou otevřená k ukládací ploše (16) tvarovky.

9. Tvarovka podle nároku 1, vyznačující se tím, že 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 v k nim nasměrovány v podélném směru (L) tvarovky a kolmo k ní, vykazují menší tloušťku stěny.

10. Tvarovka podle nároku 9, vyznačující se tím, že 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 v k nim nasměrovány v podélném směru (L) tvarovky a kolmo k ní, vykazují menší tloušťku stěny o 15 až 35 %.

11. Tvarovka podle nároku 1, vyznačující se tím, že části stěn (10.1 až 10.8) jsou vytvořeny na alespoň jedné ze svých ukládacích ploch (16, 20) s vyvýšeními (22).

12. Tvarovka podle nároku 1, vyznačující se tím, že části stěn jsou alespoň na jedné 40 ze svých ukládacích ploch vytvořeny s prohloubeními.

13. Tvarovka podle nároků llal 2, vyznačující se tím, že prohloubení a vyvýšení (22) jsou vytvořena k vzájemnému uchycení tvarovým stykem.

45

14. Tvarovka podle nároku 1, vyznačující se tí m, že 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, vyznačující se tím, že stěnové úseky (10.1, 10.5) proso bíhající v podélném směru (L) vykazují větší plošný moment než stěnové úseky (10.3, 10.7), které k nim probíhají kolmo.

5 výkresů

-6CZ 296797 B6

22 Fig.lc m