JPH01127892A - 熱処理等をするための工業炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば材料の熱処理等をするための工業炉に関
する。さらに詳しくは本発明は軽量モジュールの形のセ
ラミックファイバー絶縁体を使用するような炉に関し、
特にこれらの目的に有用なモジュール形状と同様に炉の
壁のセラミック絶縁モジュールを固着する手段にも向け
られている。

高温度の工業炉にセラミックファイバーモジュールを使
用することは色々な理由、特にこのような構造が、炉の
内張りに典型的に使用されるよりありふれた耐火レンガ
に比較してエネルギーを著しく節約をすることができる
という理由で有利である。米国特許第３．５００．４４
４号は軽量セラミックモジュールの一つを開示し、無機
質の耐火ファイバー材質の懸濁液からモジュールを型取
る真空方法を説明している。このようなモジュールは成
形工程の間にそこに埋込まれた電気加熱要素を持ってい
てよい。あるいはまた、モジュールは、油やガスを燃す
炉の中で絶縁の目的だけに使用されてもよい。

このような軽量セラミック絶縁モジュールは、大きな機
械的な強度は持っていない。この理由により、炉の中の
適所にモジュールを固着する時に困難に遭遇する。モジ
ュールは１３１６℃のような高い炉温度で多年使用する
間適所にしっかりと保持されなければならない。さらに
、モジュールの配列は、高温度の炉の中で要求される保
守や修理のために簡単に取りはずし及び交換ができるべ
きである。

従って、本発明の目的は工業炉の中の軽量セラミックモ
ジュールを装着するための改良された装置を提供するこ
とである。本発明のさらに特別な目的は、炉の中の高温
度の条件で長期間炉の壁のモジュールを確実に支持でき
るモジュールの配置及び支持の装置を提供することであ
る。本発明の他の目的、悪意及び有利性は添付図面を参
照する以下の説明によって幾分かは指摘され、幾分かは
明らかにされるだろう。

本発明の利点は、炉の壁の中の適所にセラミックの絶縁
モジュールを確実に保持し、隣接するモジュールに弊害
を及ぼすことなく単一のモジュールを簡単に取りはずす
ことができ、また迅速にまた経済的に本来の位置への組
立をなすことを可能にすることである。

第１図にふいて、２２によって全体的に指示された側壁
と、２４によって全体的に指示された屋根とを持つ工業
用炉２０が示される。側壁と屋根とは両方とも並べられ
たパネル２６及び２８０組によって形成される。各側パ
ネル２６は、上記に説明したように構成されまた製造さ
れた一部の概略矩形の絶縁モジュール３２を固定的に積
み重ねるため一対の垂直パックスティ３０を包含する。

同様に、各屋根パネル２８は対応する一部の絶縁モジュ
ール３２をつるすための水平パックスティ３０を含む。

第２図を参照して、絶縁モジュール３２は幅９１．４ｃ
ｍ、高さ４５．７ｃｍ、深さ１２．７　ｃｍであって、
パックスティ３０をこれに対応した間隔を置いて配置す
る。パネル２６及び２８は、モジュールの表示された幅
及び高さ（例えば９１．４ｃｍＸ４５．７ｃｍ）の倍数
である各種の寸法の炉のための基準側壁及び屋根の構成
要素を形成する。典型的には、これらのパネルは工場で
組立てられ針金で止められる。そして現場での建立には
、パネルを一緒にボルト止めしまた内部パネル絶縁体を
後に説明されるように据え付けられることだけが要求さ
れる。

このような設備は、工場で完全に組立てて船積みするに
は大きすぎる炉について有利である。

特に第２図、第３図に示すように、各モジュール３２は
、段部のある形状の概略矩形ブロックであり、すなわち
寸法いっばいの内側矩形平板状部分４０と、内側部分４
０の形の幾何学的に略類似した矩形面を形成し、横寸法
が内側部分４０よりわずかに小さい外側寸法の後退平板
状部分４２とを包含して形成される。２つの部分４０．
４２の間の接合をなす段部は、望ましい実施例において
は、二つの平板状部分４０及び４２０間に、先細い角度
であって概ね滑らかな傾斜過渡部を形成する平頭ピラミ
ッド部分４４を含む。

モジュール３２は相並んで側パネル２８の中に取付けら
れている。隣接した外側部分４２０間の領域は、巻き絶
縁ブラケット５０によって充たされ、これはもしそうし
なければまっすぐに貫けてより大きい熱損出経路となる
であろうところの結合部を塞ぐように作用する。このブ
ラケット５０は、好ましくは、セラミックモジュール３
２の中で使用されるが、モジュールの形を強く保持する
ために液体スラリーに使用されるような結合剤は含まな
い無機物の繊維状のセラミック材質によって作られる。

従って、ブランケットは十分に可撓性があり圧縮性があ
るから、容易に図面に示されるように、比較的ぴったり
と圧縮された形に巻き込むことが容易である。同様に、
巻きブランケットは、隣接パネル２６のセラミックモジ
ュールの外側部分４２の側端の間にも挿入される。

巻きブランケット５０は十分に弾力性があるから、モジ
ュール３２の間の領域への圧縮及び挿入の後に、ブラン
ケット材質は全体の隣接空間を満たすように膨張する傾
向があり、製造において遭遇するわずかな寸法のばらつ
きを補償することを助ける。また、それらの弾性圧縮性
及び弾力性によってこれらのブランケットは炉の最初の
数回の火だきの時に現われるセラミックモジュールの寸
法の収縮を補償する傾向があり、すなわちブランケット
は弾力的に膨張して、このような収縮によって生ぜられ
る空所を満たす。本実施例の別の観点によれば、巻きブ
ランケットの要部５２はわずかな長さ（例えば２．５４
０ｍ位い）だけ炉内部にはみ出すように設けられる。従
って、例えば所定の適用において炉が異常な高温度にな
ってモジュール間の分離が普通のもの以上となったとき
、この要部の材料はその後モジュールの間の分は目に詰
め込むのに便利である。

第７図において、モジュール３２は（断面でわかるよう
に）逆り字形横断支持角部材５４に載っていて、各横断
角部材の平らな水平表面は直ぐ上のモジュールの外側部
分４２を支えるようになっている。横断支持角部材５４
はそれらの端において対応する複数モジュールの側壁パ
ネル２６のパックスティ３０に固定されている。

耐熱合金からなり、第８図でもわかるように、複数対の
鋭いプロングすなわちスパイク５８．６０を有するステ
ンレス鋼の保持クリップ５６が（より小さい）外側部分
４２の側端に差込まれている。バネ留め金６２はこれら
の保持クリップ５６の一部として一体的に形成され、各
々の硬直な鋼製のロックパー６４をバネ張力を加えなが
ら受は入れて把持する。これらのロックパー６４は、対
応する横断角部材５４を横切って延在、し、横断角部材
５４に対して水平の固定された位置にモジュール３２を
しっかりと固着するように作用する。

従って、モジュール３２は、横断角部材５４との直接係
合することにより該横断角部材５４によって垂直に支持
され、対応するロックパー６４によって横断角部材５４
と相互連結する保持クリップ５６によって水平に固着さ
れる。

保持クリップ５６のスパイク５８及び６０は相当な距離
だけ横方向にずれている。このように羽根状のスパイク
５８及び６０によってつくられる挿入切込の各平面は、
セラミックモジュール３２の対応する水平距離だけ離れ
ている。この分離は、スパイクの裂開面を横切る圧力に
よってセラミック材が裂けることすなわち事実上薄片に
はがれることが発現する機械を減らすのに役豆つ。

通常遭遇する、例えば１３１５．６℃に達する極端に高
い炉温度のために、モジュール保持具は高温度にさらし
たことにより劣化する恐れがある。

しかしながら、これらの問題は、スパイク５８及び６０
がモジュールの外側面から一定の間隔を置いている現在
の設計によって避けられる。このように一定の間隔を置
くことは、所望のモジュール保持性を提供し、炉の性能
を適切にするために要求されるモジュールの交換を少な
くするために十分に効果的であるということがわかる。

好ましくは、保持スパイクとモジュールの外側面との間
の間隔はモジュールの厚さの半分以下にすべきである。

モジュール内に非常に急激な温度勾配があっても、保持
スパイク及びそれに連結された隣接する保持具支持腕は
十分に低い温度になって保持クリップ５６の材質へ損害
を与えることはないであろう。

上記の装置のさらに重要な利点は、例えば何らかの原因
によりモジュールの損傷が生じた場合に、セラミックモ
ジュール３２のいずれかを容易に交換することができる
ということである。モジュールの交換のために、それぞ
れのロックパー６４がモジュールの上下の両ふちで取り
はずされる。従って、モジュールは炉内部の方向に押さ
れ、最初に炉内部からつかむことができる位置まで横断
角部材５４の上面に沿って滑べらされ、取りはずされる
。交換モジュールの取付けは逆の手順をたどる。

第９図及び第１０図は、対称型の一対のスパイク７２及
び７４を持つ他のモジュール保持クリップ７０を示す。

第９図に示すように、このような保持クリップは気密炉
のスチール殻７８の内側面にセラミックモジュール７６
の上端（又は側面）を固着するために使うことができる
。このような構造は、例えば製作物を酸化から保護する
可燃性ガスを使用する空葱炉、又は炭化又は炭素窒化の
ような材料処理にふいて使用される。第１３図はスチー
ル殻にモジュールの端又は側を固着するために有用な他
の保、持クリップ８０を示す。両クリップはボルト、溶
接又は爆発駆動締め具によって炉殻に固着することがで
きる。

第１１図及び第１２図は、相互はぎの一対の隣接したセ
ラミックモジュール９２．９３を炉殻７８に固着するた
めの保持クリップ装置９０、すなわち、接合する側面の
ふちに沿って補足的にずれた段の成る外形であるブロッ
クを直線的に延びた分割線なしで密接して組合わせるた
めの該保持クリップ装置９０を示す。この保持具９０は
、相並んで反対方向に延在する一対のフォーク９４．９
５をもって形成され、フォーク９４．９５はそこに埋め
られてそれぞれのモジュールの側端に差込まれる。該保
持具は、一つ又はそれ以上の溶接穴９６を通してなされ
る溶接によって炉殻の内側表面に固着されるようになっ
ている。

この装置はさらに炉の裏張りとしてのモジュールの組立
てを迅速にすることを提供し、さらにそれらを適所に確
実に保持するためにモジュールの把渥を確実に行うこと
を提供する。スパイクは比較的細い分割されたそれぞれ
の腕１００．１０２によって支えられ、それによってス
パイクの領域から炉殻への熱の伝導を最少にする。

第１４図乃至第１８図は多層絶縁体を適所に保持するた
めの保持クリップ装置を図示する。ここに開示されるも
のは新しく建造されたもの又は両裏張りした古い炉の両
方のために炉殻１１０に絶縁ブロックを固着するための
ものである。多層の絶縁体の装置の一つの有利性は、ひ
る石のような比較的安価な絶縁材料を１１２．１１４で
示されるより冷えた外側及び中間のブロックのために使
い、これに反して高性能であるがよりコストの高いセラ
ミックモジュール３２は要求がより厳しいより熱くある
内部ブロックとして使うことができることである。ある
特別な装置においては、外側と中間とのブロック１１２
．１１４が５．１　ａｍの厚さで内側モジュール３２が
１２．７　ａｍの厚さであった。

このような多数の絶縁層を適所に固着するために、第１
４図の実施例は複数のスパイクを有する保持クリップ１
２０　（第１８図の詳細な斜視図に示される）を備えて
いる。このようなりリップは、第一の垂直に積み重ねら
れた外側絶縁ブロック１１２の間に延在する２つの水平
支え腕１２２．１２４を有する。このブロックの第１セ
ツトの水平方向の中央点附近には、上方を向いたスパイ
ク１２６が一つの腕１２２の上方に曲った半分の幅の部
分によって形成され、上方の外側ブロック１１２の中に
埋込まれる。さらに遠い水平位置の点において、他のア
ーム１２４の一部分は下側の中間ブロック１１４内に埋
込まれた第２のスパイク１２８を下向きに形成している
。

アーム１２２．１２４の残りの部分は、第２の積み重ね
のブロック１１４の内側面まで水平方向に続き、そこに
おいてアーム１２２．１２４はそれぞれ上方及び下方に
延在する部分１３０．１３２を持って形成される。これ
らの後者の部分は、その端部においてそれぞれ上と下を
向いた各スパイク１３８．１４０を支えるそれに対応し
た水平部分１３４．１３６を持っている。これらの後者
のスパイクは、垂直方向に間隔を置いて離れたモジュー
ル部分４２　（概略第７図に示す装置におけるように）
に埋込まれる。隣接し一定の間隔を置いた部分４２０間
の領域には、前述したように巻かれて圧縮されたブラケ
ット５０が配置される。

第１５図乃至第１７図は絶縁体の多数の層を設置する工
程の順序を示す。最初に、絶縁ブロック１１２．１１４
及びモジュール３２は例えばそれらの下側のぶち（図示
せず）に複数のスパイクを差込まれて適所に置かれる。

次に、保持クリップ１２０の下向きのスパイクが、対応
するブロックと外側のモジュール部分の中に挿入される
。次に、保持装置の垂直支持板１４２の上方部分は、例
えば溶接その他の方法によって炉殻７８に固着される。

上方ブロック１１２．１１４は、対応する上向きのスパ
イクを刺されたブロック１１２と一緒に適所に置かれる
。次に、巻かれたセラミックブランケット５０が図示の
ように配置され、上方のモジュール３２が上方を向いた
スパイク１４０の上に降ろされる。この工程は、次のよ
り上方のブロック層へ、さらに上方のブロック層へと続
けられる。

いくつかの好°ましい実施例が今までに詳細に述べられ
たが、本実施例は発明を説明する目的のためであり、こ
の技術に精通した者が多くの方法で本発明を変形して異
った応用の要求を満たすことができるのであるから、発
明を必然的に制限するものとして考えられるべきでない
ということに注意されたい。例えば、第１４図の構成に
おいて、もし附加する絶縁ブロック１１２．１１４が必
要ない時には、セラミックモジュール３２は第１８図の
ような保持クリップによって炉殻７８に直接固着するこ
とがで、き、アーム１２２．１２４及び連合スパイク１
２６．１２８が省かれる。このように変形された保持装
置において、水平腕１３４．１３６は垂直支持板１４２
に直接連結されて炉殻に固着されることができる。本発
明の範囲内でさらに他の変形ができることがこの技術に
精通した者にとって明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は側壁と屋根の両方の軽量セラミックモジュール
によって絶縁された工業炉を示す斜視図である。 第２図は段付き形状ノセラミックモジュールの一つを示
す斜視図である。 第３図は一つの側壁と屋根の一部について炉の鉛直断面
図である。 第４図は炉の外部から見た一つの側の壁パネルの正面図
である。 第５図はモジュールパネルの上端を示す平面図である。 第６図は第３図の線５−５に沿った水平断面図である。 第７図は二つのセラミックモジュールの間にあるセラミ
ックブランケットを示す詳細な鉛直断面図である。 第８図は第６図に示したモジュールと一緒に使用する保
持クリップの斜視図である。 第９図は他の保持クリップ装置を示す断面図である。 第１０図は第９図に示す保持クリップ装置の斜視図であ
る。 第１１図はさらに他の保持クリップ装置を示す断面図で
ある。 第１２図は第１１図に示す保持クリップ装置の斜視図で
ある。 第１３図はさらに他の保持クリップ装置の斜視図である
。 第１４図はさらに他の保持クリップ装置を示す一部断面
を含む側面図である。 第１５図乃至第１７図は第１４図に示した保持クリップ
装置を使用してモジュールを組立てる順序を順次示す断
面図である。 第１８図は第１４図で使用する保持クリップ装置の斜視
図である。 ２２・・・・側壁、　　　　２４・・・・屋根、２６・
・・・側パネル、　２８・・・・屋根パネル、３０・・
・・パックスティ、 ３２・・・・絶縁モジュール、 ４０・・・・内側部分、　４２・・・・外側部分、５０
・・・・絶縁ブランケット、 ５２・・・・ブランケットの要部、 ５４・・・・角部材、　　　５６・・・・保持クリップ
、６２・・・・バネ留め金、６４・・・・ロックバー、
５８．６０・・・・スパイク、 ７０・・・・保持クリップ、 ７６・・・・セラミックモジュール、 ７８・・・・炉殻、　　　９０・・・・保持装置、９４
．９５・・・・スパイク、　９６・・・・溶接穴、ｌＯ
Ｏ・・・・腕、　　１０２・・・・腕、１１０・・・・
炉殻、　　１１２・・・・絶縁ブロック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物質を熱処理等するために使用する工業炉におい
   て、 垂直に並べられ、表面を炉内部へ向けて隣接して配置さ
   せた複数の組のセラミックファイバー絶縁モジュールと
   、 上記モジュールを支持するための垂直に延在する支持手
   段と、 上記モジュールを保持するための複数の保持クリップ手
   段であって、対応するモジュールの側端面に差込む少な
   くとも一つの鋭いスパイクを有し、さらに、対応するス
   パイクから炉内部から隔ったモジュールの外面まで水平
   に延びた部分を有する少なくとも１つのスパイク支持ア
   ームを有する該保持クリップ手段と、 モジュールを垂直方向の適所に保持するための支持をな
   すために上記スパイク支持アームを上記の垂直に延在す
   る支持手段に固着する手段と、 を有することを特徴とする工業炉。 （２）上記垂直に延在する支持手段が、炉殻を有し、上
   記水平に延在するスパイク支持アームが上記炉殻に固着
   され、また垂直に積重ねられたモジュールの対応する対
   の間に延在して該各対と一緒に対をなして配置されてい
   る特許請求の範囲第（１）項記載の工業炉。（３）上記
   保持クリップ手段が、水平に延在する一対のスパイク支
   持アームを有し、上記対をなすスパイク支持アームの一
   つが上方を向いてとがったスパイクを担持し、さらに上
   記対をなすスパイク支持アームを他のものが下方を向い
   てとがったスパイクを担持している特許請求の範囲第（
   ２）項記載の工業炉。 （４）上記工業炉が上記対をなすアームの両方に連結さ
   れた支持板であって、上記対の支持アームの上方及び下
   方の対応する対のモジュールの水平方向の外側の位置に
   配置されていて、さらに上記炉殻に固着されている該支
   持板を包含する特許請求の範囲第（３）項記載の工業炉
   。 （５）上記対の水平方向の支持アームのアーム部が垂直
   方向に間隔を於いてあり、また相当する各対の垂直方向
   に積重ねられたモジュールの側端面が上記各対の支持ア
   ームの鉛直方向に形成された空間に組合うように鉛直方
   向に間隔を置いている特許請求の範囲第（３）項記載の
   工業炉。 （６）上記工業炉が、上記鉛直方向に間隔を置く側端表
   面の間の領域に配置された絶縁材料からなる巻かれてい
   て可撓性のあるブランケットを包含する特許請求の範囲
   第（５）項記載の工業炉。 （７）上記固着手段が、上記モジュールの外側表面と上
   記鉛直に延在する支持手段との間に延在する上記支持ア
   ームのための附加的部分を包含し、該附加的部分が、上
   記第一のスパイクから水平方向に間隔を置き、また上記
   連結されたモジュールと上記支持手段との間に置かれた
   対応する附加的絶縁層の側端面に差込まれる附加的スパ
   イクを担持する特許請求の範囲第（１）項記載の工業炉
   。 （８）上記各保持クリップ手段が、対応するモジュール
   と上記モジュールの外側に配置された附加的絶縁層のそ
   れぞれに差込まれた一対の水平方向に間隔を置いたスパ
   イクを有する二つの一体的なスパイク支持アームを包含
   する特許請求の範囲第（７）項記載の工業炉。 （９）上記鉛直に延在する支持手段が、炉殻を包含し、
   上記保持クリップ手段が上記炉殻に固着されている特許
   請求の範囲第（７）項記載の工業炉。