NO314105B1 - Anordning ved termisk kompensert konstruksjonselement samt anvendelse av samme i et lokk - Google Patents

Abstract

Termisk kompensert konstruksjonselement (1) omfattende et øvre element (2) og et nedre element (3). Det øvre elementet utgjøres av et vinkelprofil med et hovedsakelig horisontalt parti (15) og et hovedsakelig vertikalt parti (16). Det nedre element (3) er utformet med et baseparti (17) og et oppadragende parti (18). Det øvre element (2) og det nedre element (3) er videre innbyrdes forbundet med forbindelseselementer (5, 6, 7, 8, 9) på en slik måte at termisk indusert ekspansjon/kontraksjon kompenseres. Løsningen omfatter ytterligere trekk som vil bidra til hindre skjevstilling av konstruksjonselementet. Konstruksjonselementer av ovennevnte type kan benyttes i en bunnramme for lokk som inngår i termiske prosesser, så som lokk for benyttelse i brennovner for kalsinering av karbonlegemer.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et termisk kompensert konstruksjonselement samt en anvendelse av samme. Spesielt fordelaktig er anvendelsen av konstruksjonselementer i samsvar med oppfinnelsen som understøttelse av lokk for benyttelse i industrielle prosesser. Ett eksempel kan være i forbindelse med brennovner for kalsinering av karbonlegemer. Slike ovner er gjeme tildannet med en rekke kamre som kan lukkes oventil og som videre er innrettet for innsetting av karbonlegemer. Kamrene gjennomstrømmes av røkgass under kalsineringsprosessen, og såkalte lukkede ovner er utstyrt med lokk som muliggjør drift av en lukket prosess. Under kalsineringen forblir karbonlegemene stasjonære i sitt respektive kammer, mens fyrssyklusen flyttes suksessivt i forhold til kamrene, hvilket innebærer sykliske termiske belastninger på kamrene og følgelig også på deres tilhørende lokk.

Det er kjent lokk for ovennevnte anvendelse hvor en ytre sammenhengende og stiv ramme av støpejern som utgjør den bærende konstruksjon for en hvelving av ett eller flere lag ildfast sten. En svakhet ved nevnte konstruksjon er at den utvidelse av metallet som følger av termisk oppvarming medfører skjevstilling og geometriske forandringer som bevirker at lokket ikke blir liggende i tettende anlegg mot sitt underlag. Videre kan lokket påføre skade på murverket i kammerets topp, hvilket vil medføre øket vedlikehold. En følge av disse forhold vil være at prosessen ikke lenger vil være avstengt i forhold til omgivelsene grunnet lekkasjer.

Med foreliggende oppfinnelse kan de ovennevnte ulemper unngås ved at konstruksjonselementene som inngår i lokket forblir stabile i kritiske retninger, selv under høye termiske belastninger. Lokk i samsvar med oppfinnelsen har vist seg å ligge i stabilt, tettende anlegg mot underlaget under alle trinn av fyrsyklusene ovnen gjennomgår, og følgelig kan prosessen driftes uten forstyrrelser forårsaket av lekkasjer mot omgivelsene.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives nærmere ved eksempel og figurer hvor: Figur la-b viser en skisse av et utsnitt av et konstruksjonselement i samsvar med oppfinnelsen, sett i perspektiv, i fig. la dels fra undersiden, i fig. lb dels fra oversiden, Figur 2 viser et utsnitt av et lokk, sett i perspektiv hvor det anvendes

konstruksjonselementer i samsvar med oppfinnelsen.

Som vist i figur lb, fremgår en skisse av et utsnitt av et konstruksjonselement 1 omfattende et øvre element 2 og ett eller flere nedre element 3, 3', 3". Det øvre element kan være tildannet av et vinkelprofil med 90° mellom et i hovedsak horisontalt parti 15 og et i hovedsak vertikalt parti 16 som utgjør profilets hoveddeler. Elementet kan videre omfatte et andre vertikalt parti 16', for ytterligere avstiving. Det nedre element 3 kan være utformet som et omvendt T-profil, med et baseparti 17 og et oppadragende parti 18. Det øvre element 2 og det nedre element 3 er innbyrdes forbundet med et første forbindelseselement 5 som i figuren utgjøres av en plate med et forholdsvis stort tverrsnitt. Forbindelseselementet 5 er fast innfestet ved sin øvre ende mot det øvre element 2, samt mot det nedre element 3 ved sin nedre ende. Forbindelseselementet kan videre være fast forbundet med de vertikale partier 16, 16'. Slike forbindelser utgjøres fortrinnsvis av sveiste forbindelser. Hensiktsmessig er forbindelseselementet anbrakt i det midtre området mellom det nedre elementets 3 ender, og er videre innrettet for å bære del av en vertikal last som overføres til konstruksjonselementet 1 via et strukturelement 4. Slik last kan utgjøres av deler av den vekten strukturelementet bærer, men kan også utgjøre vertikal last i motsatt retning, f.eks ved løfting av konstruksjonen. Videre er det vertikale parti 16 av det øvre elementet 2 innrettet for å kunne ligge an mot basepartiet 17 i det underliggende T-profilet, slik at vertikale laster kan overføres mellom det øvre element 2 og det nedre element 3 i hele konstruksjonselementets 1 lengde.

Videre omfatter konstruksjonselementet forbindelseselementer 6, 7, 8, 9 som utgjøres av plater med et vesentlig mindre tverrsnitt enn forbindelseselementet 5. Platene er som forbindelseselementet 5 fast innfestet ved sine øvre ender og nedre ender mot det øvre element 2 og det nedre element 3 respektivt. Hensikten med platene er dels å kunne overføre krefter mellom det øvre element 2 og det nedre element 3, samt å kunne kompensere for innbyrdes bevegelser mellom elementene 2,3 i deres lengderetning.

I figuren vises videre vridningsstabiliserende elementer 10, 11, 12, 13 som er fast forbundet ved sin overside med det øvre element 2, samt eventuelt også i en del av sin vertikale utstrekning med det eller de vertikale partier 16, 16'. Ved sine nedre ender er de fritt beliggende over basepartiet 17, men er i sideveis retning liggende an mot det oppadragende parti 18 av T-profilet. På denne måte dannes en spalte mellom det vertikale parti 16 av det øvre elementet 2 og de vridningsstabiliserende elementer som vil tillate innbyrdes lengdemessige endringer mellom det øvre element 2 og det nedre element 3, samtidig som de vil motvirke innbyrdes vridning og skjevstilling mellom elementene.

Det oppadragende parti 18 av T-profilet kan ha gjennomgående uttagninger (ikke vist) i området over der hvor de vridningsstabiliserende elementene ligger an mot dette. Disse kan hensikstsmessig være utformet med en U-form uten skarpe hjørner som kan initiere sprekkdannelser. Hensikten med uttagningene er at anleggsflaten mellom de vridningsstabiliserende elementene og det oppadragende parti 18 reduseres, hvorpå en større elastisitet i forbindelsen mellom disse kan tillates.

Videre er det vist i figur la gjennomgående uttagninger 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 som forløper et stykke inn fra siden i basepartiet 17 i det nedre element 3. Disse uttagningene kan utgjøres av slisser. Hensikten med uttagningene er at termisk induserte lengdeendringer i basepartiet dels vil bli isolert til partiene mellom uttagningene, og vil således bidra til stabilisering av T-profilet i forhold til vridning og skjevstilling.

Som vist i figuren er det øvre element 2 angitt som sammenhengende gjennom hele utsnittet, mens det delvis vises tre nedre elementer 3, 3', 3", med innbyrdes åpninger 30, 31 mellom disse. Hensikten med dette er å isolere lengdemessige utvidelser i den nedre delen av konstruksjonselementet 1, som ved anlegg mot en topp på et brennovnskammer vil være mest utsatt i forhold til termisk belastning. Størrelsen på åpningene 30, 31 må derfor dimensjoneres ut fra kunnskap om den aktuelle anvendelse, slik at elementene 3, 3', 3" kan utvide seg fritt.

Som vist i figuren, kan det øvre element 2 være utstyrt med hull 14 som vil sikre gjennomstrømming av omgivelsesluft som vil bidra til avkjøling av konstruksjonen. Spesielt vil forbindelseselementene 5, 6, 7, 8, 9 ved sin avkjøling bidra til at det nedre elementet 3 som ligger på den varme toppen av ovnen mottar en fordelaktig avkjøling. Det skal forstås at de vridningsstabiliserende elementene på tilsvarende vis også vil fungere som kjøleribber i konstruksjonselementet 1. I figuren er det også delvis', angitt et murverk 19 som er innrettet for å hvile mot konstruksjonselementet 1. Dette vil bli ytterligere beskrevet under figur 2.

I figur 2 vises et utsnitt av et lokk 50, sett i perspektiv hvor det anvendes konstruksjonselementer i samsvar med oppfinnelsen. Lokket som vist omfatter en hvelving 51 som kan utgjøres av ett eller flere lag sten av ildfast materiale. Hvelvingen (kun delvis vist) er bygget inne i en rammekonstruksjon 53, og hviler ved sine nedre ender mot to langsgående vanger 54, 55 i en bunnramme 69. Lokket omfatter også to gavlvegger, hvor kun et utsnitt av den ene veggen 56 er vist i figuren. På tilsvarende vis hviler gavlveggene an mot to tverrvanger 57 (kun en vist i figuren) som utgjør en del av bunnrammen. Rammekonstruksjonen 53 kan omfatte festemidler (ikke vist) for tilkopling til en løfteinnretning når flytting av lokket er påkrevet.

Både de langsgående vanger og tverrvangene kan omfatte konstruksjonselementer 1 av den type som tidligere omtalt. Alle vangene er innrettet for å ligge an mot et underlag, som kan utgjøres av den øvre del av et brennkammer for innsetting av karbonlegemer (ikke vist).

Det fremgår av figuren at et ben 67 i rammekonstruksjonen 53 er innfestet ved midten av et nedre element 60, tilsvarende det som fremgår av figur 1. Tilsvarende er de øvrige ben i rammekonstruksjonen innfestet på samme måte i de øvrige nedre elementer 58, 59. Det øvre element 61 forløper kontinuerlig i hele vangens lengde. Det skal forstås at nevnte nedre elementer 58, 59,60 som på denne måte utgjør en del av den langsgående vange 54 i bunnrammen 69, er anbragt slik at det dannes en liten åpning mellom disse. I figuren angir henvisning 70 åpningen mellom konstruksjonselemententene 60 og 59.

På lokkets tverrende er det vist et ben 68 som er innfestet mot et nedre element 63, ved dens midte. På tilsvarende vis er ytterligere, ikke viste ben innfestet mot tilsvarende nedre elementer, og det er tildannet en liten åpning mellom elementene. Det skal forstås at et hovedelement ved lokkets tverrende er selve veggen 56 som kan utgjøres av en stålplate. I tverrvangen 57 som utgjøres av et konstruksjonselement som tidligere omtalt under figur 1, kan stålplaten utgåre det tilsvarende vertikale parti som angitt ved henvisning 16 i figur lb. Videre kan de vridningsstabiliserende elementer utgjøres av mindre platebiter (71) som er innsveist mot basepartiet og det oppadragende parti for å stive av T-profilet. Tverrvangen forøvrig kan konstrueres ved benyttelse av de samme prinsipper for termisk kompensasjon som angitt for konstruksjonselementet 1.

Claims (10)

1. Anordning ved termisk kompensert konstruksjonselement (1), karakterisert ved at konstruksjonselementet (1) omfatter et øvre element (2) og ett eller flere nedre element (3, 3', 3") hvor det øvre element utgjøres av et vinkelprofil med et hovedsakelig horisontalt parti (15) og et hovedsakelig vertikalt parti (16), og hvor det nedre element (3) er utformet med et baseparti (17) og et oppadragende parti (18), idet det øvre element (2) og det nedre element (3) videre er innbyrdes forbundet med forbindelseselementer (5, 6,7, 8,9) på en slik måte at termisk indusert ekspansjon/kontraksjon kompenseres.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at forbindelseselementet (5) er anbrakt sentralt i forhold til det nedre elementets (3.) utstrekning.

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at forbindelseselementene (6,7,8,9) er innrettet for å kunne kompensere for innbyrdes bevegelse mellom det øvre element (2) og det nedre element (3) i kontruksjonselementets (1) lengderetning.

4. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at forbindelseselementene (5,6,7,8, 9) er plateformet og fast forbundet ved sin øvre ende med det øvre element (2) samt ved sin nedre ende med det nedre element (3).

5. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det vertikale parti (16) ved sin nedre ende ligger an mot den ene sideflaten av det oppadragende parti (18), idet vridningsstabiliserende elementer (10,11,12,13) ligger an mot den andre sideflaten av partiet (18), hvorved dette opptas i en spalte tildannet mellom det vertikale parti 16 og elementene (10,11,12,13).

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det er anordnet uttagninger i det oppadragende parti (18) høydemessig beliggende over de områder hvor de vridningsstabiliserende elementer (10,11,12,13) ligger an mot dette.

7. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at de vridningsstabiliserende elementer (10,11,12,13) er plateformede og videre fast forbundet med elementet (2) ved sine øvre ender og eventuelt delvis ved sine vertikalt forløpende sider.

8. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at flere nedre elementer (3,3', 3") inngår i konstruksjonselementet (1) og er videre anbrakt slik at det dannes en spalte (70) mellom disse.

9. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basepartiet (17) er utstyrt med slisser (20, 21, 22, 23,24,25,26, 27) som er gjennomgående og som videre forløper et stykke inn fra den ene siden i dette.

10. Anvendelse av anordning som angitt i kravene 1-9 for tildannelse av et termisk stabilt lokk, idet ett eller flere av de angitte termisk kompenserte konstruksjonselementer inngår i en bunnramme for lokket, hvilket lokk er innrettet for benyttelse i en termisk prosess så som kalsinering av karbonlegemer i en brennovn.