FI100386B - Putkimainen elin, jossa on vuoraus - Google Patents

Description

100386

Putkimainen elin, jossa on vuoraus - Rörformigt organ med en fodring 5 Esillä oleva keksintö koskee putkimaista elintä, esimerkiksi pölypitoisten kaasujen puhdistuslaitoksen pyörrepuhdistimen koteloa, jossa on vuoraus, joka vuoraus on toista materiaalia, jolla on eri pituuslaajenemiskerroin kuin mainitun kotelon materiaalilla. Erityisesti keksinnön tavoitteena on ratio kaista ongelma, joka liittyy eri aineiden jaksoittaisten läm- pötilamuutosten yhteydessä tapahtuviin lineaarisiin siirty-miin.

Teollisuussovellutuksissa on usein vuorattava tiettyjä osia 15 aineella, jolla on aivan eri ominaisuudet kuin osan omalla aineella. Esimerkkinä voidaan mainita putket, säiliöt, suuttimet tai vastaavat laitteet, joita alistetaan esimerkiksi korkeisiin lämpötiloihin, lämpötilanmuutoksiin, hiukkasvir-taamien aiheuttamaan kulutukseen tai jonkin muunlaiseen ai-20 netta hajottavaan vaikutukseen.

Esillä oleva keksintö on sovellettavissa kaikilla tekniikan aloilla, joilla yllämainitun kaltaiset vuoraukset ovat toivottavia. Vuorauksen yhteydessä syntyvien ongelmien ja nyky-25 ään sovellettavien ratkaisujen selvittämiseksi valitaan tun nettu tekniikka, joka käsittää korkeiden lämpötilojen ja/tai ; kuluttavien hiukkasten alaisten putkien keramiikkavuoraukset.

Lämpökeskuksissa, polttokaasuputkissa, polttokaasujen puhdis-*3C£ tuslaitoksissa, jne. käytetään tavallisesti jotakin teräslaa- * tua seinämissä ja koteloissa. Jos näihin koteloihin kohdis tettaisiin hankaushiukkasia sisältäviä, hyvin kuumia poltto-kaasuja pidemmän aikaa, kotelot kuluisivat loppuun melko nopeasti lisäksi lämpötilanmuutosten vaikutuksesta. Tästä syys-·}$ tä esimerkiksi pyörrepuhdistimet, jotka muodostavat pölynpuh- : : distuslaitteet mm. fossiilipolttoainekäyttöisissä voimalai- ·'·' toksissa, on tavallisesti varustettu vuorauksella, joka yleensä on keramiikka-ainetta.

2 100386 liikkuvat ylemmältä tasolta alemmalle tasolle pyörrepuhdisti-men seinämän sisällä, jolla on alaspäin kapeneva ympyränmuotoinen läpileikkaus. Alaspäinvirtauksen aikana kaasuvirtauk-sen nopeus kasvaa, jolloin se aiheuttaa kaasupyörteessä 5 olevien raskaiden hiukkasten sinkoamisen pyörrepuhdistimen seinämää vasten ja putoamisen pyörrepuhdistimen jalkoihin, jotka muodostavat pyörrepuhdistimen pölynpoistoaukot. Puhdistettu kaasu poistuu yläosasta.

10 Yllämainitun tyyppisiin pyörrepuhdistimiin liitettävien kaasuturbiinien toimintaa varten toivotaan mahdollisimman korkeaa kaasun lämpötilaa turbiinin sisääntulossa. Tämä merkitsee, että kaasunpuhdistimet, jotka erottavat pölyn polttokaasuista, toimivat polttokaasujen lämpötilassa kun 15 nämä poistuvat polttolaitoksen petistä.

Esimerkiksi PFBC-tyyppinen polttolaitos toimii kaasun lämpötilassa joka voi olla jopa 950°C. Tämä korkea lämpötila johtaa koviin rasituksiin pyörrepuhdistimissa, joissa kaasut 20 puhdistetaan ennen kuin ne johdetaan turbiiniin. Ongelmat ovat erityisen suuret pyörrepuhdistimen alimmassa osassa ja ,·, sen jaloissa. Kaasumassassa olevien kovin kuluttavien hiuk- V kasten suuri nopeus sekä korkea lämpötila vähentävät pyörre-puhdistimen aineen lujuutta ja huonontavat sen kulutuksenkes- 25 , tävyyttä.

• · · • · · : Pyörrepuhdistimien eri jäähdytysmuodoista huolimatta ja pyör-

Mf V repuhdistimien ja niiden jalkojen eri rakenteista huolimatta, kaasussa oleva pöly kuluttaa edelleen pyörrepuhdistimen 30*. ainetta, aiheuttaen ongelmia. Tämä on tehnyt välttämättömäksi aikaansaada pyörrepuhdistimia, joissa on kulutuksen kestävä . *. aine, yleensä vuorauksen muodossa. Tämä vuoraus voi olla • · · ·;;,* keramiikkaa, jota on tunnettu kauan alalla. Olemassa olevissa PFBC-energialaitoksissa pyörrepuhdistimet on vuorattu sisä-35\: puolelta hyvin kestävällä keramiikka-aineella.

Eräs tunnetun tekniikan mukainen tapa aikaansaada pyörrepuh- 3 100386 distimia tai vastaavia laitteita, joissa on kestävä keramiikka-aine, on kuusikulmaiset silmut käsittävän teräsverkon levittäminen päällystettävälle pinnalle. Verkko pistehitsa-taan tähän pintaan. Verkolla on tietty paksuus, koska se 5 muodostetaan teräsliuskoista. Kunkin silmun sisällä on kes-kirei'iät teräsliuskassa. Levittämisen jälkeen teräsverkossa olevat silmut täytetään keramiikka-aineella, yleensä alumiinioksidilla, joka kiinnitetään paikalleen myöskin teräs-liuskassa oleviin reikiin tunkeutuvan keramiikka-aineen 10 toimesta. Keramiikka antaa pinnalle hyvän kulutuksenkestävyy- den ja aikaansaa hyvän suojan tietyissä olosuhteissa mahdollisesti syntyviltä tulipaloilta. Lisäksi keramiikka kestää lämpötilan tilapäisiä nousuja. Eräänä ongelmana on kuitenkin keramiikan ja vuoratun aineen erilaiset pituuslaajenemisker-15 toimet.

Käynnistyksen jälkeen pyörrepuhdistimia kuummennetaan huone-lämpötilasta toimintalämpötilaan suhteellisen lyhyessä ajassa. Kun keramiikka vähitellen saavuttaa toimintalämpötilan, 20 pyörrepuhdistimen seinämän lämpötila on noussut noin 850 °C:een tai noin 350 °C:een riippuen siitä, onko eristystä • .·. sovitettu pyörrepuhdistimen seinämän ulkopuolelle tai kera- ; miikan ja terässeinämän väliin.

25 . Ennen laitoksen käynnistystä on pieniä aukkoja noin 20 °C:n ^ ' lämpötilassa terässilmujen sisällä olevien kuusikulmaisten i « · : ·* keramiikkalaattojen ja näiden silmujen teräsiiuskojen välil-V * lä. Kuumennusajänjakson aikana ja teräsaineen suuremmasta pituuslaajenemiskertoimesta johtuen näiden aukkojen leveys • · 30. kasvaa kun polttokaasujen pöly pakkaantuu näihin aukkoihin.

Tämän jälkeen seuraavan aineiden kutistumisen aikana toimin- • . *. nan katkoksen aikana tai kahden aineen jostakin muusta syystä johtuvan lämpötilan laskun aikana syntyy jännityksiä kera-miikka-aineeseen, johtuen ylläaminaitusta pölyn pakkaantumi-35'.: sesta aukkoihin, mikä johtaa keramiikan murtumistaipumukseen.

Tämä ongelma tietenkin pahenee lämpötilan toistuvista nou- 4 100386 suista ja laskuista.

Toinen ongelma syntyy keramiikan sisäpuolen ja ulkopuolen poikki menevästä lämpötilagradientista. Tietyissä olosuhteis-5 sa keramiikan sisäpuolen ja ulkopuolen välinen lämpötilaero on hyvinkin suuri, aiheuttaen aineen halkeamista. Näiden lämpötilaerojen syntymisen eräänä syynä on, että poltto-kaasujen ei anneta pyyhkäistä keramiikka-aineen takasivua.

10 Nykyään yllämainittuun tekniikkaan käytettävät keramiikat eivät ole myöskään riittävän kulutuksenkestäviä. Paremmin kulutuksenkestäviä keramiikka-aineita on saatavissa, mutta ne vaativat erilaista sovellutusta.

15 Toinen ratkaisumuunnos ongelmaan, joka liittyy vuorauksen kahden aineen eri laajenemiseen kuumennuksen aikana, koskee teräskotelon keramiikkavuorauksen esimerkkiä. Keramiikkalaa-tat on varustettu valetuilla teräspidikkeillä. Nämä pidikkeet hitsataan teräskoteloon siten, että syntyy tietty aukko 20 teräskotelon ja keramiikan välille. Tämän aukon muodostama tila täytetään eristyksellä. Tällä tavoin keramiikka ja • .·. teräskotelo voidaan järjestää pysymään eri lämpötiloissa.

: Keramiikan kummatkin puolet vaativat esimerkiksi 850 °C:n ! lämpötilaa, kun taas teräskotelon maksimilämpötila on esimer-25 , kiksi 350 °C. Tarkkailemalla kulloiseenkin aineeseen kohdis- t‘ tettavaa lämpötilaa, on mahdollista antaa kummallekin aineel- • · : ·* le sama pituuslaajeneminen. Tämä saa kummatkin aineet laa-*.* 1 jenemaan yhtä paljon siten, ettei synny aineiden keskinäisiä siirtymiä. Tällä ratkaisulla on kuitenkin myös haittapuolia, • < · 30_ koska yllämainitut seikat koskevat vain pysyvää tilaa. Kuu- mennus- tai jäähdytysolosuhteissa saattaa syntyä jännityksiä . \ tai keramiikassa saattaa esiintyä aukkojen pölyä kasaavaa • · · "*.* kasvua.

35·: Vuorauksen osalta voidaan laatia vaatimusten erittely ratkai- ·;··· sun löytämiseksi yllä esitettyihin ongelmiin. On esimerkiksi toivottavaa, että aikaansaadaan laajat, tasaiset ja jatkuvat 5 100386 pinta-alat välttämällä liitoksia keramiikka-vuorauksessa. Toisena toivomuksena on, että vuorauksen ja kotelon välillä on mahdollisimman harvat kosketuskohdat. Lisäksi on edullista aikaansaada aukko vuorauksen ja kotelon väliin. Tällä tavoin pyörrepuhdisti-5 men esimerkissä pieni kaasumäärä saatta pyyhkiä vuorauksen ta kasivun yli, aiheuttaen takasivuun saman lämpötilan kuin etusivussa, lämpötilagradienttien välttämiseksi vuorausaineen poikki. Tällaisen aukon avulla vuorauksen ja kotelon väliin tunkeutuva pöly voidaan myös päästää ulos aukosta.

10

Pyrkimällä yllämainittujen ongelmien ratkaisuun on kehitetty keramiikkavuorauksen uusi rakenne. Ratkaisun periaate on kuitenkin niin yleisluonteinen, että sitä voidaan soveltaa useammalla tekniikan alalla.

15

Keksintö voidaan lyhyesti kuvata yhden osan vuorauksena, joka muodostaa ulkokotelon, toisen osan avulla, joka muodostaa kotelon sisävuorauksen, jolloin kahden osan aineilla on eri pituus-laajanemiskertoimet. Vuoraukselle on tunnusomaista, että: 20 se käsittää yhden tai useamman putkimaisen osan, jotka muodos tavat jatkuvan putken, joka on ulkopuolelta varustettu kartio-maisilla osilla, joista kunkin vaippapinta on katkaistun kartion muotoinen ja jossa näiden kartiomaisten osien emäviivat leikkaa-vat yhdessä ja samassa kiintopisteessä, ;25.

/· kartiomaiset osat tukevat säteensuuntaisiin tukiin, jotka on so- ,· vitettu koteloon vuorauksen ympärille, • · · · :·.* on sovitettu kosketuskohdat kartiomaisten osien ja säteensuun- • · .3.0 täisten tukien välille, jotka kosketuskohdat on sovitettu jolle- • · kin kartiomaisten osien emäviivoista, ja että vuoraus on sovitettu liikkuvasti kotelon varaan kallistuvien tukien avulla.

35'

Kuumennettaessa homogeenistä kappaletta tasaisesti, kappaleen kukin piste liikkuu lineaarisin siirtymin, jotka johtuvat kappaleen lämpötilavaihteluista, kappaleen sisällä olevasta valinnaisesta kiinteästä pisteestä lähtevää sädettä 40. pitkin. Toisin sanoen, tarkasteltaessa kappaleen kutakin pis- ·.'· tettä tästä kiinteästä pisteestä käsin, vaikuttaa siltä kuin 6 100386 esimerkiksi kappaleen lämpölaajenemisen aikana kukin kappaleeseen kuuluva piste liikkuu suoraviivaisesti ulospäin kiinteästä pisteestä. Vastaava tilanne koskee tietenkin kappaleen supistumista, jolloin pisteet liikkuvat sisäänpäin kiinteätä 5 pistettä kohti. Kappaleen pisteiden siirtymä pituussuuntaan on suorassa suhteessa kunkin pisteen etäisyyteen kiinteästä pisteestä. Yllä esitetystä seuraa, että homogeeninen kappale säilyttää muotonsa ja suhteensa laajenemisen tai supistumisen aikana. Tässä yhteydessä on tärkeää, mitä tapahtuu kun kappa-10 le kiinnitetään pisteeseen kappalen pinnassa tai sen sisällä.

Kinnitettäessä kappale tällä tavoin, kukin kappaleen läpileikkaus, jossa tapahtuu tilavuuden muutos, on vastaavan, ennen tilavuuden muutosta olevan kappaleen läpileikkauksen yhdenmukainen toisinto, kiinteän pisteen ollessa vastaavassa 15 yhdenmukaisessa asemassa.

Yllä kuvattuja fysiikan periaatteita voidaan käyttä hyväksi vuoraukseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi. Kuten mainittu, on esimerkiksi toivottavaa aikaansaada vuorauskera-20 miikan suurempia läpileikkauksia yllä esitetyn esimerkin mukaan. Tämän keksinnön mukaan on mahdollista muodostaa keramiikkavuoraus yhtenä ainoana yksikkönä tai suurina läpi- • ; leikkauksina, joissa vuoraus on tehty sellaiseksi, että kaikki ulkopinnat, joiden tulee toimia tukipisteinä, jotka 25 , jollakin tavoin joutuvat kosketukseen vuorattavaan koteloon, ^ ' sijaitsevat kuvitellun kartion ulkopinnalla. Tällöin kartio • · · • ·* muodostaa tukipisteiden rajapinnan. Samalla tavoin muodoste- • « · V · taan kotelon sisäpuoli siten, että siinä on vuorauksen tukipisteitä, jotka kaikki myös sijaitsevat kuvitellun kartion JO. ulkopinnalla. Nämä kuvitellut kartiot vuorauksen tukipisteitä varten sekä kotelon tukipisteitä varten pääsevät yhtymään, .‘. t.s. ne muodostavat yhden kuvitellun, yhteisellä kärjellä • · · ***.' varustetun kartion. Lisäksi sekä vuoraus että kotelo on kiinnitetty kuvitellun kartion kärkeen. Suhteellisten tila- 35.j vuuden lämpömuutosten esiintyessä vuorauksen ja kotelon ·;··: kesken tukipisteet liukuvat toisiinsa nähden kuvitellun kartion ulkopintaa pitkin. Tarkemmin sanottuna, kukin yksit- 7 100386 täinen tukipiste liukuu pitkin kartion emäviivaa. Ainoa piste joka periaatteessa ei joudu ollenkaan liikkeeseen aineiden lämpöliikkeiden johdosta on kiinteä piste, joka on yhteinen kullekin osalle.

5

Yllä esitettyä vuorauksen rakenneperiaatetta voidaan soveltaa kaikilla tekniikan aloilla, joilla esiintyy jollakin tavoin toisiinsa liitettyjen materiaalien lämpöliikkeitä. Se saattaa koskea alistetuissa taitteissa, päätysuluissa yms. olevien 10 kulutuksen kestävää ainetta olevien putkien vuorausta.

Yllä esitettyä voidaan tietenkin kääntää siten, että vuoraus sijoitetaan vuorauksen ympäröimän osan ulkopuolelle saman periaatteen mukaan. Lisäksi keksintö ei rajoitu kahteen 15 materiaaliin. Samaa periaatetta voidaan käyttää jos asetetaan päällekkäin enemmän kuin kaksi materiaalia.

Kuviossa 1 esitetään terässuojuksen keramiikka-vuorauksen läpileikkausta, joka on tarkoitettu käytettäväksi poltto-20 kaasujen pyörrepuhdistimessa. Vuoraus on jaettu useampaan osaan.

.·. Kuviossa 2 esitetään kuvion 1 mukaisen keramiikkavuorauksen tukilaitteen osan läpileikkausta.

25

Kuviossa 3 esitetään kuvion 2 leikkauksen a-a mukaisen tuki-: ·* ikeen läpileikkausta.

Kuviossa 4 esitetään vuorauksen yläosan ja suojuksen välisen • · 30/ liitoksen suoritusmuotoa.

• I · • 1 · . *. Viitaten oheisiin kuvioihin esitetään seuraavassa eräitä • · · • · · esillä olevan keksinnön edullisia suoritusmuotoja. Kuten yllä ;· on mainittu, keksinnön mukaisen vuorauksen periaatetta voi- 35/ daan soveltaa eri tekniikan aloilla. Seuraavassa kuvataan vain keramiikka-vuorausten esimerkkejä, mutta käytettävää teknistä periaatetta voidaan helposti siirtää läheiseen 8 100386 tekniikkaan vuorausongelmien ratkaisemiseksi.

Kuviossa 1 esitetään polttokaasulaitteiston pyörrepuhdistimen jalan vuorausta. Keramiikkavuoraus 1 on sisälletty teräs-5 suojukseen 2. Terässuojus muodostaa pyörrepuhdistimen jalan ja/tai pyörrepuhdistimen jalan alemman kartiomaisen osan.

Koska se joutuu korkean lämpötilan kohteeksi, terässuojus vuorataan yleensä noin 850 °C:ssa kuuman kaasupyörrevirtauk-sen takia. Lisäksi pyörteessä oleva kaasu sisältää paljon 10 hankaavia hiukkasia. Ilman vuorausta terässuojuksen materiaa li kuluisi ja muuttaisi muotoaan nopeasti.

Vuorauksen keramiikka voi olla yhtä kappaletta, tai edullisen suoritusmuodon mukaan, muodostua useammasta osasta la, Ib, 15 le, jotka on pinottu päällekkäin. Kukin osa la, Ib, le on tehty putkikappaleen muotoiseksi, jossa on sisältä lieriömäinen tai kartiomainen päällyspinta. Ulkopuolella kullakin put-kiosalla voi olla valinnainen muoto käytettävissä olevan tilan ja toiminnan puitteissa.

20

Putkiosien päätypinnat ovat hyvin tasaisia siten, että put-kiosat voidaan pinota päällekkäin ja aikaansaadaan liitosten välinen tiiviys. Putkiosat ovat vapaasti toistensa varassa ja kuhunkin yksittäiseen putkiosaan vaikuttavat vain yläpuolella 25 sijaitsevien putkiosien painovoimat, mikä on rakenteen tar koituksena, koska keramiikalla on suurempi puristusvoimien ·’ ·* kuin esimerkiksi vetovoimien vastustuskyky. Kunkin osan • * * pituus voi olla sopivasti välillä 700-900 mm, mutta sillä ei ole muuta merkitystä kuin asennukseen ja säätöön liittyvien 30'- ongelmien käytännön ratkaisun helpottaminen.

Keramiikkaputkiosat la, Ib, le on valmistettava paikan päällä • · · ja ne voivat siten olla mitä tahansa valinnaista ainetta. On täysin mahdollista valita kulutusta kestävimmät ja lujimmat 35·: materiaalit. Tällaisten materiaalien esimerkkinä voidaan mainita piikarbidi, SiC, tai piinitridi, SiN.

9 100386

Kussakin keramiikkaputkiosassa on ainakin kaksi rengasmaista, kartiomaista osaa 3a-3e siten, että kunkin tällaisen kartio-maisen osan rajapinta muodostaa katkaistun kartion. Nämä kar-tiomaiset osat valitaan siten, että kaikki emäviivat 4a-4e 5 pitkin kunkin tällaisen katkaistun kartion päällyspintaa, joka muodostaa putkiosien kartiomaiset osat, leikkaavat toisiaan samassa kohdassa, jota sanotaan kiinteäksi kohdaksi 5. Kartiomaiset osat sijaitsevat sopivasti kunkin putkiosan päässä, lukuunottamatta sitä putken päätä, jossa keramiikka-10 vuorausta tuetaan, jonka vastaavan putkiosan pään suoritus muotoa esitetään erikseen alla. Jos keramiikkavuoraus on tehty yhtenä yhtenäisenä kappaleena, yksi ulkoinen kartiomainen osa 3e saattaisi periaatteessa riittää, mutta määrä voidaan valita vapaasti olosuhteiden mukaan.

15

Kunkin yllämainitun kartiomaisen osan 3a-3e tasolla ympäröivässä terässuojuksessa 2 on useita säteensuuntaisia tukia 6a-6e. Kunkin erillisen tason osalta säteensuuntaiset tuet on sovitettu renkaaksi terässuojuksen ympäri, jolloin tällainen 20 säteensuuntaisten tukien rengas toimii keramiikkavuorauksen sivutukena, koska vuorauksen kukin kartiomainen osa periaatteessa on kosketuksessa säteensuuntaisten tukien vastaavaan renkaaseen. Säteensuuntaiset tuet 6a voivat olla kulmassa siten, että kunkin säteensuuntaisen tuen läpi kulkeva pituus - 25 akseli 7a on kohtisuoraan vuorauksen vastaavan kartiomaisen osan lähimpään emäviivaan 4a nähden, kuten kuvioissa esite-’!’* tään. Koska tällainen suoritusmuoto vaatii suurempaa panosta ;’·* valmistuksen aikana, on sopivampaa, että vain tukien 6a-6e • · ;*·* kosketuspinnat sovitetaan samansuuntaisiksi sivuaavan tason 30 kanssa, joka kulkee vuorauksen vastaavan kartiomaisen osan emäviivan läpi. Tällä tavoin ei tarvita säteensuuntaisten tukien pituusakselin tarkkaa linjaan asettamista.

• I

·_ Keramiikkavuorauksen alinpaan putkiosaan la muodostetaan kau- lus 8 tietyn matkan päähän alimman putken pään yläpuolelle, V jossa on suurempi ulkohalkaisija kuin tämän putken osan ulko- halkaisija kauluksen alapuolella. Kauluksessa on olennaisesti vaakasuora alapinta.

10 100386 vaakasuora alapinta.

Terässuojuksen alaosassa tietyllä etäisyydellä kauluksen 8 tason alapuolella terässuojus muuttuu kartiomaiseksi/lie-5 riömäiseksi osaksi, jossa on pienempi ulkohalkaisija. Tässä muutoskohdassa muodostuu olennaisesti vaakasuora uloke 9 terässuojukseen (katso kuvio 2). Tämän ulokkeen varassa on ympyränmuotoinen tukirengas 10 jonka ulkomuoto muistuttaa säteensuuntaisen laakerin renkaanpuoliskoa. Tukirenkaassa 10 10 on ympäröivä ympyränmuotoinen ja kuppimainen pinta 11, joka on suunnattu ylöspäin ja sisäänpäin sekä renkaan keskiötä kohti.

Keramiikka-vuorauksen 1 tukemiseksi on sovitettu useita tu-15 kiosia (joita alla sanotaan joustaviksi tuiksi) 12 renkaaksi keramiikka-vuorauksen 1 ja terässuoj uksen 2 väliin. Kukin joustava tuki 12 nojaa alapäästään tukirenkaan 10 kuppimaiseen pintaan li ja yläpäästään keramiikka-vuorauksen pyöristettyyn osaan, joka muodostuu keramiikka-vuorauksen alimman 20 ulkokaulan ja kauluksen 8 väliseen kulmaan. Tällä asennuksel la joustavat tuet 12 kannattavat keramiikka-vuorauksen 1 painon ja siirtävät tämän painon tukirenkaaseen 10 ja edelleen terässuojuksen 2 ulokkeeseen 9.

25 Löysien joustavien tukien 12 tarkoituksena on aikaansaada keramiikka-vuorauksen l tarkan keskityksen terässuoj ukseen 2 • · · • ·' siten, että vuorauksen 1 ja terässuojuksen 2 symmetria-akse- V ’ lit yhtyvät ja ulottuvat yllämainitun kiinteän pisteen 5 läpi. Jos terässuojus 2 esimerkiksi laajenee paljon suhteessa 3 0,- vuoraukseen 1, vastaavien joustavien tukien alatukijalat siirtyvät vaakasuoraan ulospäin keskipisteestä, jolloin . \ joustavat tuet 12 saavat hieman enemmän sisäänpäin kaltevan • I · **λ’ asennon kuin aikaisemmin. Tällä tavoin vuoraus laskee jossakin määrin suhteessa terässuojukseen, mutta vuoraus pysyy 3 5·: edelleen keskitettynä kaikkien joustavien tukien yhdenmukai- ·:·: sesta vaikutuksesta.

11 100386

Vuorauksen keskittämiseksi ja vuorauksen kauluksen 8 yhdenmukaisen paineen saamiseksi, tukirenkaan 10 pystysuoraa ja vaakasuoraa asentoa säädetään sekä terässuojuksen seinämän läpi menevillä vaakasuorilla säästöruuveilla 13 että ulokkeen 5 9 läpi menevillä pystysuorilla säätöruuveilla 14.

Joustavat tuet 12 muodostetaan ikeiksi joiden jalat on pyöristetty alaspäin ja jotka ovat kuppimaisen pinnan 11 varassa. Joustavat tuet on pyöristetty myös yläpäästään jotta ne 10 noudattaisivat vuorauksen kauluksen alapuolella olevaa kuppi- maista muotoa. Joustavat tuet 12 on sovitettu lähekkäin siten, että kussakin joustavassa tuessa kukin ikeen jalka tukee sivuvuunnassa tällaisten tukien renkaan vierekkäiseen joustavaan tukeen.

15

Keksinnön mukainen pääperiaate on se, että keramiikan ja terässuojuksen eri materiaaleilla olisi yksi ainoa yhteinen piste, josta aina lähtee lämpötilamuutosten aiheuttama eri materiaalien pituuslaajeneminen tai supistuminen. Esillä 20 olevassa keksinnössä vuoraus ja terässuojus on sopeutettu sisältämään sellaisen pisteen, joka on ainoa yhteinen piste kahden materiaalien lämpötilojen muuttuessa keskenään. Tämä piste on sama kuin yllämainittu kiinteä piste 5. Tässä tapauksessa kiinteä piste 5 sijaitsee pisteessä, jossa kera-25 miikkakauluksen 8 alapuolen läpi kulkeva taso 15 leikkaa .. . terässuojuksen 2 ja keramiikkavuorauksen 1 yhteisen pyöräh-• · · dysakselin. Lämpötilaliikkeiden aikana kaksi ainetta pääsee » i » siirtymään tästä yhteisestä kiinteästä pisteestä, mikä tarkoittaa, että vuorauksen kauluksen läpi menevä taso 15 ei • · 3(J - pääse siirtymään pystysuunnassa. Jos terässuojus laajenee : enemmän kuin vuoraus, joustavat tuet 12 joutuvat enemmän :*·. sisäänpäin kallistuvaan asemaan, jolloin vuoraus laskee • · · **!,* hieman. Vuorauksen lasku pystysuunnassa on kuitenkin merkityksetön. Keramiikkavuorauksen tapauksessa terästä olevat 3$·: joustavat tuet 12 laajenevat myös enemmän kuin keramiikka, jolloin pystysuuntaiset liikkeet kumoavat toisensa.

12 100386 Lämpötilavaihtelujen aiheuttamien tilavuuden keskinäisten muutosten tapauksessa kaksi ainetta, terässuojus ja vuoraus, pystyy liikkumaan toisiinsa nähden, koska kartiomaiset leikkaukset 3a-3e pystyvät liukumaan pitkin säteensuuntaisia 5 tukia 6a-6e pitkin yllämainittuja emäviivoja 4a-4e, jotka yhtyvät kiinteässä pisteessä 5. Tämä on riippumatonta siitä, kumpi kahdesta materiaalista laajenee tai supistuu. Vuoraus-materiaaliin ei kohdistu mitään jännityksiä, sillä ehdolla, että molemmat aineet ovat homogeenisiä eikä niihin kohdistu 10 mitään jääännösjännityksiä.

Vuorauksen 1 ja suojuksen 2 väliin syntyy luonnollinen aukko 16, joka päästää pienen kaasumäärän virtaamaan tätä tilaa pitkin aukon 18 kautta. Tällä tavoin vuorauksen ulkopuoli 15 joutuu samaan lämpötilaan kuin sen sisäpuoli. Tämä seikka myötävaikuttaa myös siihen, että on pienempi vaara, että syntyy lämpötilagradientteja ja jännityksiä vuorausmateriaa-lissa.

20 Koska kaasu sisältää myös pölyä, on vaara, että pöly tukkii aukon 16 tilan. Vuorauksen alapäähän on sovitettu aukko 17, jonka läpi kaasu ja pöly pääsee virtaaman pois. Aukon 16 yläosassa kaasun paine on korkeampi kuin alapäässä, jolloin pöly puhaltuu pois vuorauksen ja suojuksen välisestä tilasta 25 alemman aukon 17 läpi. Tämän aukon 17 leveys voidaan valita .. . vapaasti tekemällä vuorauksen kauluksen 8 alapuolella oleva • · · • ;* alaspäin ulkoneva nielu pidemmäksi tai lyhyemmäksi.

♦ · ·

Joustavat tuet 12 on tarkoituksella sunniteltu ikeen muotoi- • · 50' - siksi, jolloin ne muodostavat aukot, tässä tapauksessa ikeen : : : jalkojen ja joustavien tukien väliin. Tämä mahdollistaa sen, . että aukossa 16 oleva kaasu ja pöly pääsee joustavien tukien » · · *??.* renkaan läpi virtaamaan pois alemman aukon 17 läpi.

35·| Vuorauksen yläosaan on sovitettu aukko 18. Kuten kuviossa 4 osoitetaan, terässuojus 2 voidaan toteuttaa sisäkauluksella, joka roikkuu vuorauksen pään yläpuolella huulena 2a, jonka n 13 100386 huulen ja vuorauksen ylimmän pään väliin muodostuu yläaukko 18. Koska sekä vuorausputken pään sisäpuoli että vuorauksen päätä kohti roikkuvan huulen 2a ulkopuoli ovat kulmassa kiinteän kohdan 5 suuntaan, aukko 18 pysyy saman levyisenä 5 myös kahden materiaalin keskinäisten lämpötilamuutosten tapauksessa. Aukon 18 leveys voidaan valita vapaasti.

Yllä esitetyn suoritusmuodon mukaisen keramiikan vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa on mahdollista käyttää kaksi erillistä 10 keramiikkaa vuorauksessa. Esimerkiksi halvempi materiaali, jossa on alhaisempi kulutuksenkestävyys mutta suurempi lujuus kappaleen tilavuuden ollessa suuri, voidaan käyttää ulkoke-hyksenä yllä esitetyn mukaisessa vuorauksessa. Tällöin kehyksen sisäpuoli on päällystetty eri keramiikkaa olevilla pie-15 nemmillä laatoilla, joilla on toivotut ominaisuudet, kuten kulutuksenkestävyys. Tällöin esimerkiksi piikarbidia olevat laatat voivat olla alumiinioksidia olevan kehyksen sisäpääl-lystyksenä.

• 1 · > · « « · • 1 M1 t · · • • · • ·

* ♦ I

• · ·

« I

« « « » • · ·

* « · I

Claims (11)

100386 14

1. Putkimainen elin, esimerkiksi pölypitoisten kaasujen puhdistulaitoksen pyörrepuhdistimen kotelo (2), jossa on vuo-5 raus (1), joka vuoraus on toista materiaalia, jolla on eri pituuslaajenemiskerroin kuin mainitun kotelon (2) materiaalilla, tunnettu siitä, että 10 vuoraus (l) käsittää yhden tai useamman putkimaisen osan dale) , jotka muodostavat jatkuvan putken, joka on ulkopuolelta varustettu kartiomaisilla osilla (3a-3e), joista kunkin vaip-papinta on katkaistun kartion muotoinen ja jossa näiden kar-15 tiomaisten osien emäviivat (4a-4e) leikkaavat yhdessä ja sa massa kiintopisteessä (5), kartiomaiset osat (3a-3e) tukevat säteensuuntaisiin tukiin (6a-6e), jotka on sovitettu koteloon vuorauksen (1) ympäril-20 le, on sovitettu kosketuskohdat kartiomaisten osien (3a-3e) ja säteensuuntaisten tukien (6a-6e) välille, jotka kosketuskohdat on sovitettu jollekin kartiomaisten osien (3a-3e) emävii-25 voista (4a-4e), ja että *S" vuoraus (1) on sovitettu liikkuvasti kotelon (2) varaan kal- Γ·’ listuvien tukien (12) avulla. * · • · > · 9

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elin, tunnettu siitä, että kosketuskohdat, jotka ovat kartiomaisten osien (3a-3e) ja säteensuuntaisten tukien (6a-6e) välillä vuorauksen (1) ja/tai kotelon (2) tilavuuden lämpömuutosten jälkeen, liukuvat pitkin emäviivoja (4a-4e). 35

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen elin, tunnettu siitä, että vuoraus (1) on keramiikka-ainetta tai ainakin kahden eri keramiikka-aineen yhdistelmä. « < tl 15 100386

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen elin, tunnettu siitä, että vuoraus (1) on polttokaasupuhdistimen tai muun laitteen, jonka läpi kulkee pölypitoisia tai pölystä vapaita kaasuja, sisäpäällystys. 5

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen elin, tunnettu siitä, että vuoraus (1) on PFBC-voimalaitoksen polttokaasupuhdistimen sisäpäällystys.

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen elin, tunnettu siitä, että vuorauksen kiinnitys kohdistaa vuoraukseen olennaisesti puristusjännityksiä.

7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen elin, 15 tunnettu siitä, että vuorausta (1) tukevat useat rengasmai sesti sovitetut tuet (12), joiden yläpää tukee vuorauksen ympäröivän kauluksen (8) kuppimaiseen pintaan ja joiden alapää tukee ympyränmuotoisessa tukirenkaassa (10) olevaan kuppimaiseen pintaan (11), jota tukee kotelo (2) siten, että 20 vuorausta pidetään siten, että vuorauksen (1) ja kotelon (2) yhteinen kiinteä piste (5) on riippumaton vuorauksen (l) ja kotelon (2) materiaalien lämpötilavaihteluista.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen elin, tunnettu siitä, 25 että vuorauksen (1) koteloa (2) päin olevat ylä- ja alapäät ... on varustettu aukolla (17, 18), joka säätää vuorauksen sisäl- * · lä virtaavan väliaineen alavirran suuruutta, joka alavirta ' suunnataan läpäisemään aukon (16) vuorauksen ja kotelon välillä. 30 *

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen elin, tunnettu siitä, . että kallistuvat tuet (12) on muodostettu siten, että muodos- ·*· tuu aukkoja kallistuvien tukien renkaaseen ja että kallistu vien tukien ylemmät ja alemmat kosketuspinnat ovat pyöriste-33;,· tyt.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elin, tunnettu siitä, että kunkin säteensuuntaisen tuen (6a-6e) kosketuspinta vuo- 16 100386 rauksen (1) kanssa on sovitettu samansuuntaiseksi sen emävii-van kanssa, jolla kyseinen kosketuspiste sijaitsee. li. Patenttivaatimuksen 2 mukainen elin, tunnettu siitä, 5 että vuorauksen (1) keramiikka on piinitridiä, piikarbidia tai alumiinioksidia, tai joidenkin näiden aineiden yhdistelmä . 10