FI117026B - Tulenkestävän pinnan sisäinen jäähdytys - Google Patents

Description

Tulenkestävän pinnan sisäinen jäähdytys - Intern avkylning av 1

Esillä oleva keksintö koskee uuneissa käytettäviä tulenkestäviä se Erityisesti esillä oleva keksintö koskee uunin seinävuorausta, jossa 5 ulkokuoren yhteydessä oleva ulkoisen jäähdytysaineen lähde, jollo nävuoraus käsittää tulenkestävän vuorauksen ulkokuoren viereesi kestävällä vuorauksella on kuumapinta, johon uunin käytön aikana kea lämpötila, jolloin tulenkestävään vuoraukseen sisältyy joukko si johtavuuden omaavaa materiaalia olevia jäähdytyseiementtejä, j 10 ulottuvat tulenkestävään vuoraukseen kuumapintaa kohti, jolloin jok ti muodostaa lämmön jatkuvan johtumistien lähempänä kuumapinta mentin päästä uunin ulkokuoreen.

Keksintö koskee myös menetelmää uunin vuoraamiseksi seinävuor täen tulenkestävän vuorauksen, jossa on joukko suuren lämm 15 omaavaa materiaalia olevia elementtejä, jolloin elementit ulottuvat kokuoresta tulenkestävään vuoraukseen.

Korkeissa lämpötiloissa toimivia uuneja käytetään monissa eri pro; kaan lukien metallisen sulatuksessa. Useimmat uunit käsittävät ui : on tehty metalliaineesta, tavallisesti teräksestä. Ulkokuori on vuorg 20 väliä tiilikerroksella ulkokuoren eristämiseksi uunin sisällä vallitsevia * * loilta, ja jotta voitaisiin estää uunissa olevia hyvin kuumia aineita / ulkokuorta. Tulenkestävillä vuorauksilla tulisi olla pitkä käyttöikä, jot : f nimoida uunin uudelleen vuoraukseen liittyvä huomattava seisokkia! • · · • · « « « * :T: Tulenkestävät vuoraukset tehdään tavallisesti aineista, jotka reag 25 sen heikosti uunin sisällön kanssa. Tulenkestävät vuoraukset kuite : hajoavat, ja on havaittu, että vuorauksen kulumis- ja hajoamisnopei [·'·] rauksen kuumapinnan (eli vuorauksen se pinta, joka on uunin s a AA mm. mm. mm . — . _ ___ 2 alentavat vuorauksen lämpötilaa, niihin liittyy jäähdytysveden käyl sisällä. Mahdollinen vesivuoto voi imeytyä uuniin, ja aiheuttaa räjähi kestävän aineen hydraatiota. Tämä on ilmeisesti äärimmäisen vaai ja nykyisin ollaan sitä mieltä, että tulenkestävien vuorausten sisäfc 5 tystä tulisi välttää.

Toiseen alalla käytettyyn lähestymistapaan liittyy kiinteiden, suurer vuuden omaavien jäähdytyselinten asettaminen uunin seinän läpi Kiinteiden jäähdytyselinten ulompi osa jää tulenkestävän vuoraukse Jäähdytyselinten uunin ulkopuolella olevia osia jäähdytetään vesiji 10 Näin ollen, jos vesijäähdytyspiirissä syntyy vuotoja, vesi ei pääse uunin kuuman sisällön kanssa, jolla vältetään hydraatio ja pienenne vaaraa. Kiinteät jäähdytyselimet sijoitetaan yleensä noin puolen me etäisyyksin. Tämä johtaa suuriin Eämpötilag rad tentteihin tulenkestäv sessa. Vuorauksen korkean lämpötilan alueet kuluvat paljon nopeat 15 teellisesti alemman lämpötilan alueet, ja vuorauksen kuluminen o saista. Lisäksi vuorauksen suuret lämpötilagradientit aiheuttavat si nityksiä tulenkestävässä vuorauksessa.

Yhdistyneiden kuningaskuntien patentissa 1 585 155 kuvataan ke uksella varustettu kaariuuni, jossa vuoraus sisältää paljaan, uunin . . 20 osoittavan tulenkestävää materiaalia olevan sisäkerroksen. Lisäks • · · tulenkestävää materiaalia oleva ulkokerros, joka tukee sisäkerrosl • « a “·* ] tulenkestävää materiaalia oleva ulkokerros on lämpöä johtavassa sisäkerrokseen. Ulkokerros on tehty materiaalista, jolla on suuremp ·· « : vuus kuin sisäkerroksella. Ulkokerros voi olla yhteydessä uunin 25 poistaa lämmön ympäristöön, tai tavallisemmin pakkosyöttöiseen :T: olevaan jäähdytysväliaineeseen. Tulenkestävän vuorauksen kom lisää lämpövuota sivuseinän vuorauksen läpi ja vähentää näin ollen : aineen kulumista. Tällä rakenteella on se heikkous, että uuniin or !***! lenkestävä komposiittiseinärakenne. Lisäksi, vaikka siinä selitetään • * «·· ΑΛ , „ III , . .

3 miviin uuneihin suojaavia tulenkestäviä vuorauksia, joissa suuren vuuden omaavia kiinteitä jäähdytyselimiä asetetaan uunin seinär seen. Kiinteiden jäähdytyselinten ulko-osat jäävät tulenkestävän vu puolelle. Vuoraukseen upotetuissa jäähdytyselimissä ei oleellisesti 5 sijäähdytteisiä kanavia niissä osissa, jotka ovat uunin vuoraukset jolla vältetään vesivuodot uuniin. Uunin ulkopuolella olevat jäähdyty: tetään yleensä vesijäähdytyspiirillä. Jäähdytyselinten pituus, poikki etäisyydet ja materiaali valitaan niin, että vältetään jäähdytyselinte niin että vuorauksesta johdetaan pois riittävästi lämpöä, jotta rajoiti 10 sen kulumista.

Vuoraukseen asetetut jäähdytyselimet on edullisesti tehty kuparista tissa kuvatuilla jäähdytyselimillä on suuri halkaisija, tyypillisesti noii (100 mm), ja ne on sijoitettu suhteellisen kauaksi toisistaan. Tämä lagradientin syntymiseen tulenkestävän vuorauksen kuuman pinnai 15 raa sellaisiin lämpötilagradientteihin liittyvä epätasainen kuluminen tykset.

Esillä olevalla keksinnöllä aikaansaadaan tulenkestävä vuoraus, edellä mainitut tekniikan tason puutteet tai ainakin pienennetään niil

Keksinnön mukaiselle uunin seinävuoraukselle on tunnusomaista, - 20 on hajautettu tulenkestävään vuoraukseen siten, että mainitut ele :T: teellisesti keskitetty mainitun uunin kuumiin kohtiin ja suhteellisesti ·:*»* rä elementtejä on sijoitettu mainitun uunin kylmempiin osiin, ja suur :v: tavuuden omaavaa materiaalia olevien elementtien joukko ulottuu . .·. vuoraukseen uunin kuumapintaa kohti, mutta ei ulotu tulenkestäv • · ♦ 25 läpi oleellisen tasaisen lämpötilan saamiseksi uunin kuumapinnan ’ läheisyydessä.

j.:** Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista, :***: menetelmään kuuluu: 4 c) mainitun elementtijoukon sellaisen kohdistuksen ja välien mainitussa seinävuorauksessa, jota tarvitaan vaiheessa b) mainitur vuuden saamiseksi ja oleellisesti tasaisen lämpötilan saamiseksi ui 5 nan yli mainittujen elementtien läheisyydessä mainitun uunin toin jolloin elementit on keskitetty mainitun uunin kuumiin kohtiin ja sul nempi määrä elementtejä on sijoitettu mainitun uunin kylmempiin os mainitun uunin varustaminen mainitulla seinävuorauksella, jolloin m tit ovat lämpökosketuksessa ulkokuoren kanssa ja ulottuvat tulenl· 10 raukseen uunin kuumapintaa kohti, mutta eivät ulotu tulenkestävi läpi.

Ensimmäisen näkökohdan mukaan esillä olevan keksinnön avulla < uunin seinävuoraus, jossa on ulkokuori ja ulkokuoreen yhteydessä jäähdytysaineen lähde, jolloin mainittu seinävuoraus käsittää tuler 15 rauksen ulkokuoren vieressä, jolloin tulenkestävällä vuorauksella c johon uunin käytön aikana kohdistuu korkea lämpötila, jolloin tuleni raukseen sisältyy joukko suuren lämmönjohtavuuden omaavaa ma elementtejä, jotka ulottuvat tulenkestävän vuoraukseen kuumapinti jokainen elementti muodostaa lämmön jatkuvan johtumistien lähei . . 20 pintaa olevasta elementin päästä uunin ulkokuoreen, jolloin elenr hajautettu ja sijoitettu keskinäisin etäisyyksin tulenkestävän vuoraul *·“ ; uunin kuumapinnan yli muodostuu elementtien läheisyydessä oleel lämpötila uunin toiminnan aikana.

M * t · « • * ; 5\ Oleellisesti tasainen lämpötila” tarkoittaa, että kuumapinnan lampi 25 enemmän kuin 100 °C. Edullisesti kuumapinnan lämpötila ei vaih kuin 50 °C.

j.f: Elementtijoukko voidaan sijoittaa oleellisesti koko seinävuorauks saavutetaan haluttu tasainen lämpötila kuumapinnan yli. Vaihtoehto 5 joukon aikaansaamaa lämmön lisäpoistoa ei ehkä tarvita uunin ky eilla.

Esillä olevan keksinnön uunivuorausta voidaan käyttää varmistan™ kuumapinnan yli aikaansaadaan oleellisesti tasainen lämpötila ele 5 syydessä. Vaihtoehtoisesti vuoraus voidaan suunnitella niin, etti oleellisesti tasaisen lämpötilan aikaansaaminen uunin koko kuurna^ pidetään edullisena, koska se estää ei-toivottujen lämpötilagradiei tumisen kuumapinnalla. Kummassakin tapauksessa oleellisesti tas< voi olla sen lämpötilan alapuolella, jossa tulenkestävän vuorauks 10 ja/tai kulumisen nopeutta ei enää voida hyväksyä. Tässä on ymn uuneissa joissa ilman elementtejä esiintyisi selkeitä kuuma- ja kylr menttejä saatetaan tarvita vain sellaisissa kohdissa, jotka muutoin pisteitä, tai näiden kohti läheisyydessä.

Suuren lämmönjohtavuuden omaava materiaali on edullisesti mei 15 liseosta. Kuparia pidetään erityisen edullisena.

Esillä olevan keksinnön eräässä edullisena pidetyssä suoritusmu* lämmönjohtavuuden omaavaa materiaalia olevien elementtien jou lenkestävän vuoraukseen kuumapintaa kohti, mutta elementit eiväl että ne ulottuisivat kuumapintaan. Tämä johtaa siihen, että elemc • * 20 erotettu kuumapinnasta tulenkestävällä kerroksella, joka pienenti :T: seinän läpi ja eristää elementit uunin käytön aikana kuumapintaai *:**: hyvin korkeista lämpötiloista. Tämä suojaa elementtejä ja pienent ·*·*: hajoamisen ja lämpövaurioiden mahdollisuutta.

• * * • « · '•|f Suuren lämmönjohtavuuden omaavaa metallia olevien elementtien *·* * 25 uunin ulkokuoren sisäseinästä tulenkestävään vuoraukseen, aikaa van tien lämmön johtumiselle lähinnä kuumapintaa olevien elemer * *

* kokuoreen. Lämpö johtuu elementtejä pitkin ulkokuoreen. UlkokL

:***: liittää ulkoinen jäähdytyspiiri lämmön poistamiseksi uunin seinästä.

4 6 va, että näitä haluttuja olosuhteita ei pystytä saavuttamaan 3 849 587 selitetyllä uunilla, jossa käytetään koko vuoraukseen jaka teellisen suuria jäähdytyskappaleita.

Suuren lämmönjohtavuuden omaavaa materiaalia olevat elementit 5 metallitangoiksi tai metallisauvoiksi, jolloin kuparia pidetään edullis Sauvojen tai lankojen halkaisija voi olla millimetrin osista jopa 25 mi rempia halkaisijoita ei suositella, koska silloin käy vaikeaksi poistaa lämpö ja samalla säilyttää oleellisesti tasainen lämpötila tulenkest sen kuumapinnan yli.

10 Vaihtoehtoisesti voidaan elementit tehdä kyllästämällä tulenkestä\ metallilla ja antamalla sulan metallin kiinteytyä. Kun tulenkestäviä tii sulalla metallilla, sula metalli liikkuu tiiliin tulenkestävien tiilien huok< lan metallin kiinteytyessä muodostuu tiilen pinnasta toiseen ulottuv tallikappaleita, ja nämä kiinteät metallikappaleet toimivat suuren lär 15 den omaavan materiaalin elementtijoukkoina, kun tiiliä käytetään ui seksi. On huomattava, että kyllästävälle sulalle metallille altis tiilen Ien pinta, joka sijoitetaan uunin ulkokuoren sisäseinää vastaan. Sul lisi myös tunkeutua vain osan matkaa tiilien läpi, niin että varmisteta vän kerroksen säilyminen metallin ja uunin kuumapinnan välillä.

• · * 20 Esillä olevan keksinnön vuoraus mahdollistaa tulenkestävän vuora tämisen ilman vuorauksen sisäistä jäähdyttämistä. Elementtijoukko j ·:·*: uunin ulkokuoreen ja ulkoiset jäähdytyspiirit voivat poistaa lämmör :*·*: Ulkoinen jäähdytyspä voi olla ilmajäähdytysjärjestely pakkokierroll • ♦ ;.% sella konvektiolla, tai edullisemmin se voi olla jäähdytysvesikin. Ulk 25 esimerkiksi sulkea vesivaippaan, vaikka muitakin jäähdytysvesijärje! käyttää.

: Elementtien joukko muodostaa jatkuvan tien lämmön johtumiselle • **· Niiden avulla voidaan myös minimoida lämmön siirtymisen kosketi 7

Eräässä suoritusmuodossa elementtijoukko voidaan muodostaa s leeksi ulkokuoren kanssa. Eräässä toisessa suoritusmuodossa e voidaan liittää tai kiinnittää ulkokuoreen.

Esillä olevan keksinnön seinävuoraus voidaan jälkikäteen asentaa 5 viin uuneihin, tai se voidaan suunnitella uusien uunien osaksi. Siin että olemassa oleviin uuneihin tehdään jälkiasennus, elementtiji asettaa reikiin, jotka on porattu uunin läpi ja tulenkestävään vuora tämä mahdollisesti heikentää uunin rakennetta. Edullisemmin seins netaan samanaikaisesti tulenkestävän vuorauksen korvaamisen yt 10 löin vuoraus voidaan asentaa käyttäen metallilla kyllästettyjä tuk uunin vuoraamiseen, tai käyttämällä tulenkestäviä tiiliä, jotka edell rustettu sauvoin tai langoin.

Erään toisen näkökohdan mukaan esillä olevan keksinnön muka daan menetelmä uunin vuoraamiseksi seinävuorauksella, joka kä; 15 tävän vuorauksen, jossa on suuren lämmönjohtavuuden omaavii joukko, jotka ulottuvat vuorauksen ulkokuoresta tulenkestävän vu< loin mainittu menetelmä käsittää vaiheet, joissa: a) lasketaan seinävuorauksen läpi tarvittava lämpövuo halutun läm tamiseksi seinävuorauksen kuumapinnalla; • ·*· • · * ··· · 20 b) määritetään seinävuorauksen paksuus ja seinävuorauksen läm joka tarvitaan vaiheessa a) lasketun mainitun lämpövuon aikaansaa • » ·· · : c) määritetään mainittujen elementtien joukon asemat ja välit ma vuorauksessa, joka tarvitaan mainitun lämmönjohtavuuden aikaansa ♦ *» ♦ · · • · · d) varustetaan mainittu uuni mainitulla seinävuorauksella, jolloin ma ; . 25 ovat termisessä yhteydessä ulkokuoreen, jolloin mainittu seinävuoi :l\/ oleellisesti tasaisen lämpötila uunin kuumapinnan yli mainitun uun • · • » δ - kiinnitetään suuren lämmönjohtavuuden omaavaa materiaalia ole' ulkokuoren sisäseinää siten, että elementtien ryhmä on termises ulkokuoreen, ja - levitetään tulenkestävää ainetta sisältävää materiaalia ulkokuore 5 päällysteen muodostamiseksi sisäseinälle.

Tulenkestävää ainetta sisältävä aine voidaan levittää oleellisesti k teen tai tahnan muodossa.

Tulenkestävää ainetta sisältävä aine voi sisältää tulenkestävää air useampia muita komponentteja, josta muodostuu tulenkestävä kG 10 us, tai tulenkestävää ainetta sisältävä aine voi sisältää pelkästään ainetta.

Tulenkestävä vuoraus voi olla komposiittivuoraus, joka muodosteta peräkkäin, missä tahansa toivotussa järjestyksessä, tulenkestävää van aineen erillisiä kerroksia ja ei-tulenkestävien tai heikosti tulenk 15 den kerroksia.

Käytettäessä tulenkestävää ainetta sisältävää ainetta liete- tai ta tulenkestävä aine tai tahna on ehkä levitettävä seinän sisäpuolella : β·# vaiheessa, jolloin levitetään ensimmäinen ohut päällyste, jonka ai tua, jonka jälkeen levitetään yksi tai useampia muita liete- tai tahni * · · v ' 20 mä tulenkestävän vuorauksen vaiheittainen muodostaminen saatta; J * tön vaadittaessa paksuja tulenkestäviä vuorauksia, jolloin on hu : V paksun vuorauksen yhteydessä voi esiintyä vaikeuksia kuivumisen \;,5 takia, jos paksu vuoraus levitetään yhtenä päällysteenä.

• · ♦ • · ·

Valmiin tulenkestävän vuorauksen paksuuden tulisi riittää elemc . ^ 25 peittämiseksi kokonaan. Tämä aikaansaa eristävän tulenkestävän sen elementtien päiden ja uunin kuumapinnan välille, joka estää e • · lamiean minin Irawtfin aiUona 9

Lietettä tai tahnaa käytettäessä lietteen tai tahnan tulisi olla riittää viskoosista, jotta se pysyisi paikallaan sisäseinällä kovettumisen aiV keillä voidaan helposti määrittää lietteen tai tahnan viskositeetti täi saavuttamiseksi.

5 Elementtien ryhmä käsittää edullisesti metallielementtien ryhmän, tusmuodossa elementtien ryhmä käsittää kuparilankaverkon, jossa kohtiin on asennettu toisia kuparilankoja, jotka ulottuvat oleellisest massa verkon tasoon nähden. Kun verkko kiinnitetään uunin kuore verkkoon asennetut kuparilangat ulottuvat yleensä uunin sisätilaa 10 käytön aikana nämä kuparilangat toimivat jäähdytyselementteinä, jc vat lämmön jatkuvan johtumistien lankojen päistä ulkoisen jäähdy teeseen, joka on kosketuksessa ulkokuoreen, ja tällöin jäähdytysel vät lämmön poistamista uunista.

Eräässä toisessa suoritusmuodossa vaihe, jossa elementtien ryhr 15 ulkokuoren sisäseinään, käsittää elementtien ryhmän muodostar kappaleeksi ulkokuoren sisäseinän kanssa Elementtien ryhmä voii toisesti muodostaa valamalla sulaa metallia ulkokuoren sisäseinälle

Edullisesti elementtien ryhmä on järjestetty niin, että saavutetaan sainen lämpötila uunin kuumapinnan yli elementtien läheisyydessä :#f: 20 taikana.

• M • » * * * ·

Haluttaessa tai vaadittaessa oleellisesti tasainen lämpötila uunin SVe vuorauksen koko pinnan yli, saattaa olla välttämätöntä järjestää si : johtavuuden omaavaa ainetta olevien elementtien epätasainen ja • · · seinävuorauksessa. Toimivan uunin tunnetuissa kuumissa pisteisi : 25 menttien lukumäärää voidaan esimerkiksi lisätä suhteellisesti suun määrien poistamiseksi neliömetriltä kuin uunin kylmemmiltä alueilta.

• « I i i » » « *.·**! Esillä olevan keksinnön edullisia suoritusmuotoja selitetään yksityii *** J/i itiiin IaIaaai 10 kuva 3 on esillä olevan keksinnön mukaisen jäähdytyseleme poikkileikkaus; kuva 4 on piirikaavio, joka esittää käyttökokeen järjestelyn, joka jäähdytyselementtirakenteen; 5 kuva 5 on käyttökokeesta saatu jäähdytyselementin lämpötilaprc kuva 6 esittää kuumapinnan lämmön siirtymiskertoimen vaihteli funktiona.

Kuvaan 1 viitaten uunin seinä 10 käsittää ulkokuoren 12. Ulkoku tehty teräksestä. Uuni sisältää tulenkestävän vuorauksen 14. Kui 10 kohdistuvat uunissa muodostuvat korkeat lämpötilat. Seinävuoraus kuparisauvoja tai -lankoja 18, jotka ovat termisessä yhteydessä ulk ulottuvat tulenkestävään vuoraukseen 14. Kuten kuvasta 1 voidaai risauvat 18 eivät ulotu kokonaan tulenkestävän vuorauksen 14 läpi tyvät jonkin matkan päässä kuumapinnasta 16. Tällä varmistetae 15 sauvojen 18 päiden ja kuumapinnan välissä on tulenkestävän air tämä tulenkestävän aineen kerros eristää sauvat uunin korkeasi estäen sauvojen heikkenemisen ja lämpövauriot.

: ^ Uunia käytettäessä lämpö siirtyy kuumapinnasta 16 tulenkestävän läpi kuparisauvoihin 18. Sauvat ovat termisessä yhteydessä ulkoku< • * i 20 tävät lämmön nopeasti kuoreen. Jäähdytysvaipan 22 läpi virtaav* 20 poistaa sitten lämmön kuoresta.

e· i

« · I

• I

• » ; Kuparisauvat 18 on hajautettu koko tulenkestävään vuoraukseen, dostuu oleellisesti tasainen lämpötilagradientti kuumapinnan yli. Se

• # I

sesti järjestetty niin, että muodostuu oleellisesti yksiulotteinen lämr . . 25 seinän läpi. Tämä jäähdyttää kuumapintaa hyvin tasaisesti, ja pois< :;j.: seinän kuumat pisteet, joita ilmeni tekniikan tason rakenteissa, ja j< • * \st n imoninnon Artö+onai&H 1/· h imiri+A VI/λιι < I/*\++λ ΐ λ λ λ JnmmÄn αη·4ι ir 11 seinän läpi) minimoituvat. Lämpövuo Q (W/m2) seinän läpi kuvassa kea kaavalla:

Tf-Te

ΛTOT

jossa Tf on uunin lämpötila (°C), Tc on jäähdytysaineen lämpötila ( 5 seinän osan terminen kokonaisvastus (m2K/W). Näin ollen seinän kokonaisvastusta on muutettava, jos halutaan säätää tulenkestävä pötiloja ja lämpövuota. Terminen kokonaisvastus on jokaisen mate johtavuusvastuksien ja kuuman pinnan ja kylmän pinnan konv< summa. Konvektiovastuksia voi kuitenkin muuttaa vain vähän tai ei 10 lämpövuota voidaan säätää vain varsinaisen elementin johtavuusvi la. Terminen johtavuusvastus Rcond (m2K/W) ilmaistaan muodossa R .k ΛCOND - χ jossa L on kerroksen paksuus (m) ja λ on aineen terminen lär (W/mK). Muuttamalla kuvassa 1 olevien materiaalikerrosten johti 15 suutta voidaan siten säätää tulenkestävän aineen lämpötilaa ja läi nän osan läpi vaikuttava lämpötilaprofiili voidaan helposti laskea j ^ seen huomioon jokainen terminen vastus yhtälön 1 mukaan. Kuter :;5,: tiin, elementti on erittäin tehokas, ja suunnittelukäytäntö on mitä tar • · « “ tyy yksiulotteinen lämmön siirtyminen käytettäessä suuren lämm 20 omaavaa ainetta olevaa kerrosta. Menetelmää voidaan kuitenkii *· : V tarkkuudella myös soveltaa epähomogeenisiin seinäkerroksiin.

* • * «

Edellä olevaan menettelyyn perustuvaa termisen vastuksen mallia • ψ *

keellisessa tarkastelussa ennustamaan lämpötilan jakautumaa tul . ^ neen jäähdytysjärjestelyssä, joka on kuvassa 1 esitettyä muotoa. I

25 lokset on esitetty kuvassa 2 tapauksessa, jossa kuparisauvojer * * 12

Kuva 3 esittää poikkileikkauksen keksinnön mukaisesta jäähdytys* Elementti käsittää kuparia olevan pohjalevyn 32, joka on valettu s leeksi kuparisauvojen 34 kanssa, niin että muodostuu elementin pä jalevyyn 32 on pultein, esimerkiksi kansiruuvein 38, kiinnitetty ulkoi 5 36. Polytetrafluoreteenitiivistettä 40 käytetään muodostamaan juo suhteen tiivisteen pohjalevyn 32 ja vesivaipan 36 väliin, niin että vuodot vesikanavasta 42. Tulenkestävää ainetta 44 on valettu sam rille, niin että muodostuu seinä. Kuten kuvasta 3 voidaan nähdä, tuli 44 ulottuu pohjalevystä 32 hieman kuparisauvojen 34 päiden ohi.

10 Tämän jäähdytysjärjestelyn pääominaisuuksia ovat ulkoinen vesi toisiaan sijoitetut kuparisauvat, ja valettavan tulenkestävän ainee seinän muodostamiseksi. Ulkoinen vesivaippa poistaa tehokkaast suuden, että vesi vahingoittavasti vuotaisi uuniin. Kuparisauv< (60 mm) pienentänee voimakkaasti lämpötilagradientteja, jotka va 15 suoraan kuumapinnan suhteen, ja joita esiintyy tavanomaisissa jää teissä. Tämän tulisi johtaa paljon tasaisemmin jäähdytettyyn seinää taan aikaansaa kuumapinnan tasaisemman kulumisen. Valettavan aineen käyttäminen pienentää termistä vastusta, jota tavallisesti es tavien tiilien välissä ilmarakojen takia. Kaikki nämä tekijät osaltaai 20 tehokkaamman jäähdytysjärjestelmän, • · • · · •:l.: Jäähdytyselementtien käyttökokeet tehtiin käyttäen kuvassa 3 es v ] tyselementtiä. Käyttökokeissa käytetty järjestely on esitetty kuvas “ ’ tyselementti 30 asennettiin uunin seisotusaltaan kattoon 50. Kat * φ : V uunin lievimmät olosuhteet (eli suhteellisen alhaiset lämpötilat eil 25 sua), ja sen ajateltiin olevan sopivin paikka tätä koetta varten. Jäät :T: 30 ripustettiin tukipalkeista (ei esitetty) tukikiinnikkein 52, 54, ja jää tin pinta asetettiin linjaan uunin kuumapinnan 56 kanssa. Jäähdyt • varustettiin veden sisäänmenolla 58, johon sisältyi rotametri 60 ve • * · · .·**· mittaamista varten ja venttiili 62 veden virtausmäärän säätämiseksi.

• * · 13 1

Havaittiin, että uusi jäähdytyselementti toimi menestyksellisesti l· Kuva 5 esittää näytteenä lämpötilaprofiilin elementin läpi, kuumap pintaan, joka on talletettu uunin stabiilin toiminnan aikana. Kuvass kaksi eri profiilia (kupari ja tulenkestävä aine). Kuparin profiili on o 5 naita, josta kuljetaan kuparisauvan keskeltä kuumapinnan tulen ke: seen sauvan pään ohi. Kiinteän kuparilevyn läpi (0-80 mm) on hyvir lagradientti, 0,2 °C/mm. Lämpötilagradientti kasvaa arvoon 0,7 °C< läpi (80-300 mm). Tämä on vielä suhteellisen pieni gradientti, kui saavuttaa ainoastaan 216 °C. Sauvan päässä oleva alhainen läm 10 että ulkoinen vesivaippa pystyi tehokkaasti jäähdyttämään sisäisiä Sauvojen läpi kulkeva lämpötilagradientti on lineaarinen, joka osc mön siirtyminen on pääasiassa yksiulotteista sauvoja pitkin. Sauvo vassa tulenkestävässä aineessa lämpötilat ovat samanlaiset kuin k lat noin 25 mm:n päähän kylmäpinnasta. Kuparisauvojen kärk 15 305 mm kylmäpinnasta) tulenkestävän aineen lämpötilat ovat ole ämmät kuin kuparin lämpötilat samalla syvyydellä. Tämä osoittaa, teisen lämmön siirtymisen esiintymistä ja moniulotteisia lämpötilagi mentissä kuparin ja tulenkestävän aineen välissä. Nämä gradients; saisesta jäähdytyksestä (ei yksiulotteinen), jota esiintyy sauvojen ki 20 kuparin ja tulenkestävän aineen lämmönjohtavuuksien suuresta c Nämä epätasaiset lämpötilagradientit halutaan minimoida, koska • 9 : aineen lämpötilat voivat aiheuttaa suurempaa kulumista, kuten et v*: Elementin osan koko muussa alueessa, ja mikä tärkeintä, kuumapi ·:··: lat ovat kohtuullisen samantapaiset kummallakin profiililla. Tämä os 25 si elementtirakenne tehokkaasti jäähdyttää seinän suhteellisen tai • « : alueilla, paitsi sauvojen kärkien ympärillä olevalla vyöhykkeellä.

• 99 • 99 • 99 *** ” Tulenkestävän aineen läpi vaikuttava lämpötilagradientti kuparisi kuumapintaan (305-330 mm) kuvassa 7 on paljon suurempi kuin I : ja tulenkestävän aineen läpi (80-305 mm). Tämä gradientti on likimi :1: 30 ja se ulottuu arvosta 11 °C/mm kuparisauvojen välissä olevalla tule 14 Käyttökokeen aikana jäähdytyselementin kuumapinnalle kertyi jähi sessimateriaalin kasvukerros. Kasvukerros aiheutti lisää termistä merkittävästi pienensi jäähdytysveden poistamaa lämpömäärää. T lainen vaikutus kuumapinnan lämmön siirtymiskertoimeen (kuten 5 esitetty), koska kasvu kerroksen terminen vastus lisättiin laskettuun miskertoimeen. Osa kuvassa 6 esitetystä vaihtelusta johtuu uunir sestä toiminnasta ja kasvu kerroksen transientti luonteesta; kasvuki misen vaikutus voidaan selvästi nähdä lämmön siirtymiskertoimei pienenemisestä. Lämmön siirtymiskerroin putosi alkuarvosta noin 10 lähes nollaan. Kuumapinnan lämpötila (elementin päässä) 700 °C:sta alle 100 °C:een kasvukerroksen eristävästä vaikutuk Kasvukerroksen paksuudeksi arvioitiin 250 mm työntämällä suuri oleva lämpösähköpari alas elementin vierestä ja kasvukerroksen lä kasvukerroksen laajuus ja pysyvyys ei riipu pelkästään jäähdytyk 15 vaan myös uunin sisäisistä olosuhteista ja prosessimateriaalin oi Kasvukerroksen kertyminen edistää tulenkestävän suojauksen aika.

Alan ammattilainen ymmärtää, että keksintöön voidaan tehdä mui mia ja muutoksia kuin edellä erityisesti selitetyt. On ymmärrettävä, € keksintö kattaa kaikki sellaiset muunnelmat ja muutokset, jotka ov 20 ja suoja-alan puitteissa.

• · • ♦ ·

• » I

*·· 9 • 99 9 9 9 • 9 « « m * * *9 9 • · · • · • · • · · • · · ··· *·· • · « • * · » · « · · • · · ··· · 1 * · • *

Claims (12)

1. 4 15 Patentti vaatimu kset
2. 1. Uunin seinävuoraus, jossa on ulkokuori (12) ja ulkokuoren (‘ oleva ulkoisen jäähdytysaineen (20) lähde, jolloin mainittu seinävi tulenkestävän vuorauksen (14) ulkokuoren (12) vieressä, jolloin 5 vuorauksella (14) on kuumapinta (16), johon uunin käytön aikana kea lämpötila, jolloin tulenkestävään vuoraukseen (14) sisältyy jouk mönjohtavuuden omaavaa materiaalia olevia jäähdytyselementti elementit (18) ulottuvat tulenkestävään vuoraukseen (14) kuumapii jolloin jokainen elementti (18) muodostaa lämmön jatkuvan johtumi 10 nä kuumapintaa (16) olevasta elementin (18) päästä uunin ulkokuc nettu siitä, että elementit (18) on hajautettu tulenkestävään vuorai ten, että mainitut elementit (18) on suhteellisesti keskitetty mainitur kohtiin ja suhteellisesti pienempi määrä elementtejä on sijoitettu kylmempiin osiin, ja suuren lämmön johtavuuden omaavaa materiac 15 menttien (18) joukko ulottuu tulenkestävään vuoraukseen (14) uuni (16) kohti, mutta ei ulotu tulenkestävän vuorauksen (14) läpi olee lämpötilan saamiseksi uunin kuumapinnan yli elementtien läheisyyd
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uunin seinävuoraus, jossa si johtavuuden omaava materiaali on metallia tai metalliseosta. * # : 20 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen uunin seinävuoraus, jossa i :T: tai metalliseos on kuparia. • · ;Ve 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen uunin seinävuoraus, jossa si : \ johtavuuden omaavaa materiaalia olevat elementit käsittävät metalI * # * 'ill tallisauvoja. • ♦ » • · t
4. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen uunin seinävuoraus, jossa : tai metallisauvojen halkaisija on jopa 25 mm. ··· · ··· • « β lonl/in a/^allicon natanttiwoatim· ilrean 1.C mi ιΙ/λιλ/μλ ·ηίη ολ!γ 16
5. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen uunin seir sa elementtijoukko on muodostettu samana kappaleena ulkokuoren
6. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen uunin seir sa elementtijoukko on kiinnitetty tai liitetty ulkokuoreen.
7. 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9 mukainen uunin seir sa elementtijoukko ulottuu oleellisesti koko seinävuorauksen läpi.
8. 11. Patenttivaatimuksen 3 mukainen uunin seinävuoraus, jossa r lämmönjohtavuuden omaavaa materiaalia olevat elementit käsittäv verkon lähellä mainitun ulkokuoren sisäpintaa, jolloin mainitussa t 10 kossa on lisää kuparilankoja, jotka on asennettu verkon risteyskoh oleellisesti suorassa kulmassa verkon tasoon nähden tulenkestä seen.
9. 12. Menetelmä uunin vuoraamiseksi seinävuorauksella, käsittäen vuorauksen (14), jossa on joukko suuren lämmönjohtavuuden oma; 15 lia olevia elementtejä (18), jolloin elementit (18) ulottuvat vuoraukse (12) tulenkestävään vuoraukseen (14), tunnettu siitä, että maini mään kuuluu: : a. sellaisen seinän vuorauksen läpi menevän lämpövuon laskem taan jotta saataisiin lämpötila seinävuorauksen kuumapinnalla (1 v * 20 roosioreaktiot lakkaavat tai esiintyy prosessimateriaalin jäätymistä; « * V\: b. seinävuorauksen sellaisen lämmönjohtavuuden määrittäminer :jotta saataisiin vaiheessa a) laskettu lämpövuo; ftt • 99 • 99 c. mainitun elementtijoukon (18) sellaisen kohdistuksen ja välien mainitussa seinävuorauksessa, jota tarvitaan vaiheessa b) mainitur : 25 vuuden saamiseksi ja oleellisesti tasaisen lämpötilan saamiseksi ui ««« nan (16) yli mainittujen elementtien (18) läheisyydessä mainitun ui 17 vään vuoraukseen (14) uunin kuumapintaa (16) kohti, mutta eivät i tävän vuorauksen (14) läpi.
10. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jossa mainittu ketään yhtälön perusteella Q=Tf~Tc 5 ^TOT jossa Q = lämpövuo Ti = uunin lämpötila Tc = ulkokuoren jäähdytykseen käytetyn jäähdytysaineen lämpötila 10 Rtot = seinävuorauksen kokonaislämpövastus ja seinävuorauksen k vastuksen Rtot likiarvo saadaan jossa L = seinävuorauksen paksuus; ja . . 15 λ = seinävuorauksen lämmönjohtavuus. • t t +·» »
11. 14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetelmä, johon *:·*: mainittujen elementtien ryhmän kiinnittäminen uunin ulkokuoren sisi :*·*: että elementit ovat lämpökosketuksessa sisäseinään, ja tulenkestä « * . sältävän materiaalin levittäminen ulkokuoren sisäseinälle päällyste 20 miseksi sisäseinälle. • * * i
12. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, jossa tulenkesl # * ·.· : sen paksuus on sellainen, että se kokonaan peittää elementtien ryhi * » » » · • » 18