FI87271C - Dilatationsfogskonstruktion i eldfasta och isolerande beklaednader - Google Patents

Description

i 1 87271 LIIKUNTASAUMARAKENNE TULENKESTÄVISSÄ JA ERISTÄVISSÄ VUORAUKSISSA.

Tämän keksinnön käyttöala on tulenkestävät- ja eristävät vuoraukset mm. teollisuuden käyttämissä laitoksissa, joita ovat esimerkiksi lämpökäsittely- ja prosessiteollisuus-uunit sekä kattilalaitokset. Edellä mainituissa laitok-5 sissa on osia, joita suojataan tulenkestävillä- ja eristävillä vuorauksilla korkean lämpötilan ja joidenkin laitoksen sisällä virtaavien aineiden vaikutuksia vastaan.

Laitoksissa jotka koostuvat eri osakokonaisuuksista käytetään osien välillä liikuntasaumoja, jotta osien liikku-10 minen toisiinsa nähden on mahdollista. Käytettävien saumojen tulee olla sen kaltaisia, että lämpöliike joka vaikuttaa samanaikaisesti useaan suuntaan on mahdollinen.

Esim. leijukerrospolttoon perustuvissa Pyroflow- kattila-laitoksissa on useita sellaisia liitoskohtia joissa läm-15 pöliike osien välillä koostuu useista komponenteista.

(Kuva 4): Savukaasujen ja hiekan tulo kattilasta syk- looneihin (G), savukaasujen tulo syklooneista tulistajaan (H), hiekan tulo syklooneista paluuputkia pitkin kattilan : arinalle (J). Kuvassa 4 on nuolien avulla esitetty läm- 20 pöliikkeiden komponenteista kaksi, kolmas on suunnaltaan - . piirustukseen nähden kohtisuora. Pystysuorat komponentit ovat osittain erisuuntaisia tukipisteiden (T) sijainnista johtuen. Suurissa laitoksissa lämpöliikkeet ovat useita kymmeniä millimetrejä.

25 Ennestään tunnetun tekniikan mukainen liikuntasaumaraken-ne on seuraavanlainen: Osarakenteiden välille jätetään : : : asennusvaiheessa niin suuri rako, että lämpöliikkeet joi den suunta on osien välillä vastakkainen, ovat mahdolli-siä vuorauksien puskematta ja rikkomatta toisiaan (ku-30 va 6). Koska lämpöliikkeillä on komponentteja myös mui-:hin suuntiin, ei voida käyttää sinänsä tunnettua tiivis-tä ns. "haka" saumaa (kuva 5) joka sulkisi vuorauksen.

2 ; 87271 Käytettävä saumarakenne on suora vuorauksen läpi ulottuva rako, joka on kokonaan sulkeutuneena vain maksimikäyt-tölämpötilassa, ( kattilalaitoksissa n. 1000- 1300 celsius astetta). Epäkohtana tällä saumarakenteella on se, että 5 osien liitoskohdan tulenkestävä vuoraus on laitoksen ylös-lämmitys ja alas-jäähdytys vaiheissa, sekä ajettaessa alle maksimikäyttölämpötilassa, avautuneena, ja vuorauksien takana olevat suojattavat osat ovat alttiina korkeiden lämpötilojen sekä laitoksessa virtaavien aineiden 10 haitallisille vaikutuksille. Tällaisia aineita ovat mm. hiekka Pyroflow ym. leijukerrospoltto- kattilalaitoksissa. Ylös- ja alasajojen toistuessa suhteellisen usein, on tärkeää että vuoraus pysyy tiiviinä myös liitoskohdissa. Tunnettua tekniikkaa käyttäen tämä ei ole mahdollista, ja 15 suojattavien osien ikä lyhenee.

Tämän vaikutuksen vähentämiseksi käytetään nykyisen tekniikan mukaisesti edellämainitun kaltaisissa saumoissa täyteaineena tulenkestävää, joustavaa huokoista villaa, jonka tarkoitus on muodostaa lämpösulku ylösajon aikana.

20 Se ei kuitenkaan kestä mekaanista kulutusta (esim. hiek ka), ja näinollen sen soveltuvuus sauman sulkevaksi aineeksi on kyseenalainen. Samoin lämpösulkuajatus ei toimi enää alasajo vaiheessa, jolloin villa on linttaantunut joustamattomaksi. Kun lisäksi saumat joudutaan tukkimaan 25 uudestaan ennen jokaista ylösajoa ja tiedetään, että nykyisissä keskikokoisissa laitoksissa ( esim. Pyroflow) on tämänkaltaisten liikuntasaumojen yhteispituus 50-100 metrin suuruusluokkaa, on selvää, että saumarakenteen hoitaminen, johon kuuluu myös sauman tyhjentäminen vie-30 raista aineista ennen jokaista uudelleen villotusta, on hankalaa ja kallista.

Tunnetun tekniikan mukainen liikuntasaumarakenne on esitelty julkaisussa: US Patent 4.505.210. Tässä saumaa käytetään samassa osarakenteessa olevien vuorauksen eri osien välillä. Eri osalaitosten välillä käytetään ny- 3 87271 kyään samaa ratkaisua sillä erolla em. julkaisun esitykseen nähden, että rako ulottuu läpi koko vuorauksen. (Kuva 6).

* Samoin nykyinen tekniikka aattaa huomattavia rajoituksia 5 näiden laitosten suunnittelulle. Mm. osakokonaisuuksien sijainti toisiinsa nähden tulee olla sellainen, että lämpöliike osien liitoskohdassa on toisiaan vastaan suhteellisen pieni. Esim. Pyroflow kattilalaitoksissa on katti-laosa muotoiltava siten, että sen laajeneminen sykloonien 10 suuntaan on mahdollisimman pientä ( suorakaiteen lyhyiden sivujen jatkeena, kuva 7).

Samoin voidaan pitää epäkohtana sitä, että jos laitoksen lämpötila nousee hetkellisesti yli suurimman käyttölämpötilan, ei liikuntasaumoissa ole varaa ylimääräisille laa-15 jentumille. Sillä jos ne otetaan mitoituksessa huomioon ovat saumat käyttölämpötilassa osittain avautuneena.

Tärkeimpänä etuna keksintöä käytettäessä voidaan pitää sitä, että saumakohdan vuoraus pysyy täysin sulkeutuneena kaikissa käyttöolosuhteissa, vaikka lämpöliikkeet siir-20 televät osarakenteita toisiinsa nähden moneen suuntaan. Vuoraus estää korkean lämpötilan ja haitallisten aineiden pääsyn suojeltaviin osiin myös ylös- ja alasajo vaiheissa, sekä alle maksimikäyttölämpötila olosuhteissa. Esim. Pyroflow laitoksissa on hiekka mukana savukaasujen vir-25 tauksessa jo ylösajo vaiheessa. Keksintö mahdollistaa myös ylikuumentumisesta johtuvan ylimääräisen lämpöliikkeen hallitsemisen.

Etuna tunnettuun tekniikan tasoon nähden voidaan pitää myös sitä, että suunnittelussa voidaan päätyä ratkaisui-30 hin joissa lämpöliikkeet ovat suurempia kuin nykyään, nimenomaan suunnassa joka on osarakenteiden välillä vas-. . takkainen. Osakokonaisuuksien sijoittelu toisiinsa näh- 4 87271 den vapautuu, koska myös lämpöliikkeen ollessa jopa yli 100 mm saumakohta voidaan vuorata siten, että vuoraus ei aukene missään tilanteessa käytön aikana.

Edellä esitetyn vaikutelman aikaansaamiseksi on keksin-5 nölle pääasiassa tunnusomaista patenttivaatimuksessa 1 esitetyt seikat.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viitaten. Piirustusten numerot ovat 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9 ja 10. Selityksen alkuosassa viitattiin 10 lisäksi käyttöolosuhteita selventäviin piirustuksiin joiden numerot ovat 5 ja 6.

Piirustukset 1-10 kuvaavat keksintöä ja sen käyttöä seuraavasti :

Kuva 1. Esittää leikkauskuvaa keksinnön mukaisesta sau-15 marakenteesta ja kuvaa sen kaikkia oleellisia osia.

Kuva 2. Esittää keksintöön kuuluvaa siirtolaitetta.

Kuva 3. Esittää kuvan 2 viivan A-A suuntaan otettua poikkileikkausta.

20 Kuva 4. Esittää sovellutusmuodoissa mainittua Pyroflow kattilalaitoksen poikkileikkausta jonkun sykloo-nin kohdalta.

Kuva 5. Esittää sinällään tunnettua ns. "haka" saumaa.

Kuva 6. Esittää tunnetun tekniikan mukaista saumaraken- 25 netta.

Kuva 7. Esittää kuvan 4 viivan B-B suuntaan otettua poikkileikkausta.

Kuva 8. Esittää keksinnön mukaista ratkaisua esim. seinärakenteeseen sovellettuna.

30 Kuva 9. Esittää keksinnön mukaisen rakenteen sellaista sovellutusmuotoa, jossa saumassa B vastakkain olevat vuoraukset eivät hankaa toisiaan vasten.

Kuva 10. Esittää kuvan 9 mukaista rakennetta lämpöliikkeiden vaikutuksen alaisena.

5 87271

Piirustus l:n mukainen keksintö käsittää kaksi kappaletta liikuntasaumoja (A ja B) , välielementin (C), sekä siirto-laitteen (D). Siirtolaitetta yksityiskohtaisemmin kuvaavat piirustukset 2 ja 3.

5 Kuva 1 esittää keksintöä joka on sijoitettu esim. Pyrof-low kattilalaitokseen kattilan ja sykloonin väliseen liitoskohtaan paikassa, jossa savukaasut ja hiekka saapuvat kattilasta syklooniin (kuva 4, kohta G). Kun kuva l:n mukaisesti liitoskohdassa kattila (E) laajenee sykloonin 10 (F) suuntaan, työntää elementti (E) välielementtiä (C) sykloonin (F) suuntaan. Samoin sykloonin (F) laajetessa se liikkuu kattilan (E) suuntaan. Välielementin (C) ja sykloonin (F) välissä oleva liikuntasauma (A), joka on ns. "haka” mallinen painuu kasaan varastoiden edellämainitut 15 lämpöliikkeet. Sauman pintarakenteessa oleva viiste työntää hiekan ulos siitä. Välielementin (C) siirtyessä siirtyy sen mukana ankkureilla (8, kuva 2) siihen kiinnitetty siirtolaitteen (D) luisti (2) siirtolaitteen rungolla (1), joka on kiinnitetty sykloonin (F) runkoon (Fv). Luisti 20 siirtyy runkoa pitkin akselien (3) varassa. Luistin (2) . siirtyessä siirtolaitteen rungon ja luistin päissä olevien samansuuntaisten tasopintojen (6 ja 5) väliin asennettu esijännitetty jousi (7) jännittyy lisää.

Samanaikaisesti kattila (E) laajenee virtaukseen nähden 25 kohtisuorissa suunnissa eri tavalla sykloonin (F) kanssa. Näistä liikkeistä syntyvä ero varastoituu saumassa (B) elementtien (E) ja (C) siirtyessä sivuttain toisiinsa nähden. Laitoksen alasajovaiheessa kattila (E) ja syklooni (F) vetäytyvät kauemmaksi toisistaan, jolloin välielementin (C) 30 ja kattilan (E) väliin pyrkii muodostumaan rako. Nyt kuitenkin siirtolaitteen (D) jousi (7) painaa luistia (2) ja siihen kiinnitettyä välielementtiä (C) kattilan (E) vuorauksiin kiinni ja estää raon muodostumisen. On huomattava että luistiin (2) lukkorenkailla (4) kiinnitetyt akselit (3) voivat liikkua rungon pitkänomaisissa rei'issä , 6 87271 joiden leveys vastaa akselien (3) halkaisijoita (liukuso-vite), vain liitospintoihin (B) nähden kohtisuorissa suunnissa, joten välielementin (C) etäisyys sykloonin (F) run-kovaippaan (Fv) pysyy vakiona. Samoin elementti (C):n 5 siirtyessä poispäin sykloonista (F), sauma (A) laajenee. Kattilan (E) ja sykloonin (F) kutistumisesta johtuvat lämpöliikkeet liitospintojen (B) suunnassa otetaan vastaan saumassa (B), joka on siis kattilan (E) ja syklooniraken-teeseen kuuluvan välielementin (C) toisiaan vastaan liuku-10 vien liitospintojen välissä.

On huomattava, että vaikka tässä selityksessä on pitäydytty yhdessä keksinnölle edullisessa toteuttamis esimerkissä, tällä ei kuitenkaan haluta mitenkään rajoittaa keksintöä vain tätä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat 15 mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Samoin tässä esimerkissä selitetyn jousen (7) tilalla voidaan käyttää hydraulista tai pneumaattista laitetta, tai jotain muuta tilanteeseen soveltuvaa tapaa.

20 Erityisesti on huomattava, että keksinnönmukaista laitetta voidaan käyttää myös siten, että luistin (2) liike on mahdollinen alkuasemastaan kahteen suuntaan, jolloin luistin (2) asema runkoon (1) nähden on määrättävä välielementin asennuksen ajaksi. Tämä ominaisuus tulee kysymykseen ti-25 lanteessa, jossa lämpöliikkeet siirtelevät elementtejä (E) ja (F) kauemmaksi toisistaan alkutilanteeseen verrattuna. Esim. Pyroflow kattilalaitoksissa hiekanpaluuputkien liikun-tasaumat (kuva 4, kohta J), koska ylösajon alkuvaiheessa kevytrakenteisempi kattila lämpenee ja laajenee massiivista 30 ja eristysvuorattua sykloonia enemmän ja nopeammin. Vaikutusta lisää tukipisteiden erilainen sijainti. Luistin paikan määräämiseksi voidaan käyttää esim. kiiloja elementti (E):n ja luistin välissä.

7 87271 Välielementin (C) kuin myös elementtien (E) ja (F) asennus tapahtuu tunnettuja asennusmenetelmiä käyttäen siten, että vuoraus jaetaan sopiviin lohkoihin. Jokaiseen välielement-tilohkoon tulee laittaa riittävä määrä siirtolaitteita (D).

5 Keksintö soveltuu yhtähyvin käytettäväksi niin lattia-, seinä-, kuin kattorakenteissa, kuin myös poikkipinnaltaan pyöreissä, ellipseissä ym. muotoisissa liitoskohdissa.

Kuvassa 8 on esitetty suorapintaiseen seinä- katto- tai lattiarakenteeseen sovellettua keksinnönmukaista liikunta-10 saumarakennetta siten, että välielementtien (C) ja elementtien (E) ja (F) korkeus (seinärakenne) tai leveys (kattoja lattiarakenne) on sinällään tunnetun asennustekniikan mukaisesti n. 600 mm, jolloin riittävä siirtolaite määrä on kaksi jokaista välielementtiä kohti, jolloin lohkon kan-15 natus on neljän ankkurin varassa. Kuvissa 2 ja 3 näkyviä ankkureita (8) on vahvistettu vahvikkeilla (9) riittävän jäykkyyden aikaansaamiseksi.

Keksintöön kuuluvan välielementin (C) kiinnitystäpä siirto-laitteisiin (D) voi olla myös joku muu käyttökelpoinen kei-: 20 no kuin tässä selityksessä ja piirustuksissa esitetty Y- ankkurointi. On myös todettava, että välielementin siirto-laitteet voidaan joko pitää erillään toisistaan, tai niiden luistit voidaan kytkeä yhteen.

25 Esimerkkinä yhteenkytkemisestä voidaan mainita levy, joka asennetaan luistien väliin ja hitsataan niihin kiinni, ja jota vasten eristysvuoraus asennetaan. Eristyskerroksen laadusta ja vahvuudesta eli eristyskyvystä riippuen voidaan siirtolaitteille tarvittaessa järjestää jäähdytys (esim.

30 paineilma), ettei niiden lämpötila nouse liian korkeaksi. Tämän asian hoitamiseksi on myös muita keinoja, esim. vuo-rauskerroksen vahvennus siirtolaitteiden kohdalta runko- vaippaa (Fv) siirtämällä. Myös siirtolaitteiden raaka-ai- 8 87271 ne valinnoilla voidaan asiaan vaikuttaa.

On myös aiheellista todeta, että siirtolaitteen (D) koko, ja luistin (2) kannatus- ja kiinnitysakselien (3) keskinäinen etäisyys voidaan valita tilanteeseen sopivaksi.

5 Keksintöön kuuluva sauma (A) tai sen viisteetön osa voidaan mitoittaa n. 20-30% suuremmaksi kuin siinä tapahtuvat lämpöliikkeet vaativat, jolloin sauma voidaan täyttää esim. elastisella tulenkestävällä villalla, jolloin sauman toiminnan kannalta tärkeän, sen liukupintojen väliin jätetyn 10 1-3 mm:n raon kautta ei pääse saumaan vahingollisia ainei ta, eikä kokoonpainuva villa linttaannu, vaan säilyttää kimmoisuutensa sauman toimiessa.

Liitoskohdan vuoraukset voidaan myös asentaa tunnetun tekniikan mukaisesti siten, että virtauksille haitallisia py-15 käliä ei ole saumassa (B) käyttölämpötilassa.

Yhtenä keksinnön sovellutusmuotona voi tulla kyseeseen tilanne, jossa keksintöön kuuluva sauma (B) on tästä selityksestä poiketen jonkun muun suuntainen kuin kohtisuora vir-taussuuntaan ja kanavien keskilinjaan nähden.

20 Keksintöön kuuluvan siirtolaitteen eräänä sovellutusmuotona voi tulla kysymykseen sellainen rakenne, jossa luistin (2) päätä jatketaan ulottumaan toiseen osarakenteeseen (E) kiinni asti. Tällöin on tämän osan (E) runkovaippaan (Ev) kiinnitettävä teräksinen vastinlevy (10) kuvan 9 mukaises-25 ti. Se on kiinnitettävä jokaisen siirtolaitteen kohdalle esim. hitsaamalla. Samoin on luistien (2) päihin lisättävä tasopinnat (11). Kun lisäksi osien (E) ja (C) tulenkestävien- ja eristävien vuorausten väliin jätetään asennusvaiheessa erittäin pieni (o,5-1,0 mm) rako, jättämällä 30 vuorauksien väliin esim. pahvi, joka myöhemmin palaa pois, saavutetaan tilanne, jossa jousen (7) työntövoimasta riip- 9 87271 pumatta eivät saumassa (B) vastakkain olevat vuoraukset hiero toisiaan, vaan ainoat hankaavat pinnat ovat vastin-levyt (10) ja luistien päät (11). Tällöin mekaaninen kulutus ei kohdistu vuorauksiin vaan edellä mainittuihin te-5 räsosiin. Vastinlevyjen (10) mitoituksessa täytyy ottaa huomioon saumassa (B) tapahtuvien lämpöliikkeiden suuruus: Niiden ollessa suurimmillaankin täytyy luistin pään (11) ja vastinlevyn (10) olla vastakkain. (Kuva 10).

Tällainen vuorauksien mekaanista kulutusta välttävä raken-10 ne saattaa joissakin keksinnön käyttökohteissa olla tarpeellinen esim. hyvin usein toistuvien ylös- ja alasajojen vuoksi, vaikka nykyiset tulenkestävät vuorausmateriaalit ovatkin suunniteltu kestämään myös voimakasta mekaanista kulutusta.

15 Selityksen lopuksi on syytä todeta, että keksinnön soveltaminen on yhtähyvin mahdollista niin massa- kuin tiilirakenteisen vuorauksen yhteydessä. Myöskään muilla tavoilla toteutetut vuoraukset eivät sulje pois keksinnönmukaisen sau-marakenteen käyttöä. Kuva 8 esittää massattua vuorausta, 20 jolloin kyseeseen tuleva välielementin (C) kiinnitystäpä on esim. kuvan mukainen ankkurointi.

Claims (5)

87271 10

1. Tulenkestävästi- tai eristävästä vuoratun laitoksen eri osien välinen liikuntasaumarakenne, johon kuuluu paisuntavara lämpöliikkeitä varten tunnettu siitä, että rakenne koostuu kahdesta saumasta (A ja B), joista toinen (A) ottaa vastaan lämpöliikkeiden ne komponentit, joiden suunta on virtauksen (kuva 1) tulo- tai menosuuntaan, eli jotka lähentävät osakokonaisuuksia (E ja F) toisiinsa nähden tai etäännyttävät niitä toisistaan, ja toinen (B) joka on osakokonaisuuksien liitospintojen välissä, ottaa vastaan lämpöliikkeiden ne komponentit, jotka ovat osakokonaisuuksien välillä liitospintojen suuntaisia, ja joiden välissä on välielementti (C) joka mahdollistaa liitoskohdan vuorauksen pysymisen kaikissa käyttöolosuhteissa sulkeutuneena liikkumalla toiseen osakokonaisuuteen (F) nähden siirtolaitteiden (D) avulla, sekä toiseen osakokonaisuuteen (E) nähden liukupintojen (saumassa B) avulla.

2. Patenttivaatimus l:n mukainen rakenne tunnet- t u siitä, että välielementin siirtolaitteen luisti (2), joka on kiinnitetty ankkureilla (8), tai jollakin muul-la käyttökelpoisella tavalla välielementtiin (C) voi .·. : liikkua akselien (3) kannattamana ja kiinnittämänä siir- ·-· tolaitteen runkoa (1) pitkin lähtöasemastaan kahteen päinvastaiseen suuntaan niiden lämpöliikkeiden komponenttien kanssa samoissa suunnissa, jotka sauma (A) ottaa vastaan, ja jossa luistin (2) alkuasema runkoon (1) nähden, joka runko on kiinnitetty toisen osakokonaisuuden (F) runkoon (Fv), voidaan määrätä esim. kiilojen : avulla, tai jollakin muulla käyttökelpoisella keinolla.

3. Patenttivaatimus 2:n mukainen laite tunnettu siitä, että siirtolaitteen luistin siirtovoimana on esi-jännitetty jousi, tai pneumaattinen tai hydraulinen koje, : tai joku muu keino joka painaa luistiin (2) kiinnitetyn välielementin (C) liitospinnan liitoskohdan vastakkaisel- n 87271- la puolella olevaa osakokonaisuuden (E) liitospintaa vasten kaikissa käyttöolosuhteissa ja joustaa väliele-mentin (C) liikkeiden mukaisesti ja toisen osakokonaisuuden (F) liikkeiden mukaisesti.

4. Patenttivaatimuksien 1-3 mukainen rakenne ja laite tunnettu siitä, että siirtolaitteita on osiin jaetussa välielementissä (C) jokaisen sen lohkon painon > ja muodon vaatima määrä ja että siirtolaitteet ovat joko erillään, tai niiden luistit ovat toisiinsa yhdistettyjä jollakin käyttökelpoisella tavalla.

5. Patenttivaatimus l:n mukainen rakenne tunnet-t u siitä, että sauman (A) se laajentumavaran osa, joka on sauman liukupintojen takapuolella vuorauksen pinnasta katsottuna, on niin paljon saumassa tapahtuvia lämpöliikkeitä suurempi, että sauman tämän osan täytteenä oleva joustava lämmönkestävä aine ei painu niin paljon kasaan, että menettäisi kimmoisuutensa saumarakenteen toimiessa. i2 87271 PAT ENTKRAV