RU2200223C1

RU2200223C1 - Chimney

Info

Publication number: RU2200223C1
Application number: RU2001117552A
Authority: RU
Inventors: О.Г. Цыплаков; В.И. Колганов
Original assignee: Цыплаков Олег Георгиевич; Колганов Валерий Иванович
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2003-03-10

Abstract

FIELD: civil engineering, design of exhaust, smoke outlet shafts of chimneys used in ferrous and non-ferrous metallurgy and chemical industry. SUBSTANCE: given chimney includes supporting shaft and telescopic gas outlet shaft assembled from individual sections and suspended from inside of supporting shaft with circular air clearance. Each section of gas outlet shaft has two independent shapeforming face frames, upper and lower, made of glass reinforced plastic, spaced by distance equal to height of section and tightened together with flexible longitudinal panels of high-strength glass cloth which form multilayer soft glass fiber shell-skirt conjugate to shape-forming surfaces of upper and lower frames which determine shape and cross-section area of section of gas outlet shaft. Upper frame of section has external outline similar to internal outline of lower frame and circular clearance between them exceeds thickness of multilayer glass fiber shell-skirt. Upper frame of each intermediate section of gas outlet shaft is congruent in shape and dimension to lower frame of adjacent section of shaft placed above. In this case longitudinal panels of high-strength glass cloth of shaft are in tightened state under action of coaxial tension applied to shape-forming face frames. EFFECT: reduced labor input and manufacturing cost of each section, raised strength, reliability and service life of gas outlet shaft, provided noiseless operation of structure. 9 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в черной и цветной металлургии, химической промышленности, в конструкциях вытяжных дымоотводящих стволов дымовых труб. The invention relates to the field of construction and can be used in ferrous and non-ferrous metallurgy, the chemical industry, in the design of exhaust chimney trunks of chimneys.

Известна дымоходная труба [1], включающая металлическую стенку и футеровочный слой, размещенный между металлическими трубами, а в качестве футеровочного слоя применена минеральная плита на основе базальтового волокна или комбинация базальтового волокна и мата иглопробивного кремнеземного. Внутренняя труба выполнена из нержавеющей стали толщиной 0,5...0,8 мм; минеральная плита имеет толщину 50...66 мм, а иглопробивной мат - 10,0...12,5 мм. Known chimney pipe [1], including a metal wall and a lining layer located between the metal pipes, and as a lining layer used a mineral plate based on basalt fiber or a combination of basalt fiber and a needle-punched silica mat. The inner pipe is made of stainless steel with a thickness of 0.5 ... 0.8 mm; the mineral plate has a thickness of 50 ... 66 mm, and the needle-punched mat is 10.0 ... 12.5 mm.

Недостатком данной конструкции является сложность устройства, высокая трудоемкость монтажа и демонтажа футеровочного слоя, а также опасность разрушения вследствие потери устойчивости стенкой внутренней тонкостенной нержавеющей трубы. Передача тепла непосредственно от футеровочного слоя на металлическую стенку дымоходной трубы приводит к необходимости использовать большие толщины футеровки, чтобы обеспечить безопасный температурный режим для металлического несущего ствола дымоходной трубы. В результате повышается масса футеровочного слоя, уменьшается диаметр дымоходного канала или, наоборот, увеличивается диаметр металлической стенки дымоходной трубы. The disadvantage of this design is the complexity of the device, the high complexity of the installation and dismantling of the lining layer, as well as the risk of destruction due to loss of stability by the wall of the inner thin-walled stainless pipe. The transfer of heat directly from the lining layer to the metal wall of the chimney pipe leads to the need to use large thicknesses of the lining in order to ensure safe temperature conditions for the metal supporting barrel of the chimney pipe. As a result, the mass of the lining layer increases, the diameter of the chimney channel decreases, or, conversely, the diameter of the metal wall of the chimney increases.

Известна дымовая труба [2], принятая в качестве прототипа, которая содержит несущий ствол и размещенный внутри него титановый газоотводящий ствол, собранный из отдельных секций, каждая из которых выполнена с возможностью свободного вхождения и размещения в нижней секции. Нижний конец каждой секции выполнен расширенным в виде заплечиков, а верхний конец - суженным. Весь ствол подвешен на верхнем конце дымовой трубы с воздушным кольцевым зазором относительно ее несущего ствола. Known chimney [2], adopted as a prototype, which contains a bearing barrel and placed inside it a titanium gas exhaust barrel assembled from separate sections, each of which is made with the possibility of free entry and placement in the lower section. The lower end of each section is made expanded in the form of shoulders, and the upper end is narrowed. The entire barrel is suspended at the upper end of the chimney with an air annular gap relative to its supporting barrel.

Недостатком данного устройства является высокая трудоемкость и стоимость изготовления газоотводящего ствола, большие масса и транспортные габариты секций, высокая металлоемкость конструкции, акустические шумы, генерируемые тонкостенными металлическими оболочками секций под воздействием газодинамических и ветровых нагрузок. The disadvantage of this device is the high complexity and cost of manufacturing a gas outlet trunk, the large mass and transport dimensions of the sections, the high metal consumption of the structure, acoustic noise generated by thin-walled metal shells of the sections under the influence of gas-dynamic and wind loads.

Указанные недостатки известной конструкции устраняются тем, что дымовая труба содержит несущий ствол и подвешенный внутри него с кольцевым воздушным зазором телескопический газоотводящий ствол, собранный из отдельных секций, каждая из которых имеет два автономных формообразующих шпангоута - верхний и нижний из стеклопластика, отстоящих друг от друга на расстоянии высоты секции и скрепленных между собой гибкими продольными полотнищами плотной высокопрочной стеклоткани, которые образуют многослойную мягкую стекловолокнистую оболочку - юбку, сопряженную с формообразующими поверхностями верхнего и нижнего шпангоутов, определяющими форму и площадь поперечного сечения секции газоотводящего ствола. Верхний шпангоут секции имеет наружный контур, подобный внутреннему контуру нижнего шпангоута, а кольцевой зазор между этими контурами, по крайней мере, превышают толщину многослойной стекловолокнистой оболочки - юбки. Верхний шпангоут секции имеет наружный контур, подобный внутреннему контуру нижнего шпангоута, а кольцевой зазор между этими контурами, по крайней мере, превышает толщину многослойной стекловолокнистой оболочки - юбки. Верхний шпангоут каждой промежуточной секции газоотводящего ствола конгруэнтен по форме и размерам нижнему шпангоуту вышерасположенной смежной секции ствола. Продольные полотнища высокопрочной стеклоткани в оболочках - юбках каждой секции газоотводящего ствола находятся в натянутом состоянии под действием усилий коаксиального растяжения, приложенных к формообразующим торцевым шпангоутам. These drawbacks of the known construction are eliminated by the fact that the chimney contains a supporting barrel and a telescopic exhaust pipe suspended inside of it with an annular air gap, assembled from separate sections, each of which has two autonomous forming frames - the upper and lower fiberglass spaced apart from each other by the distance of the section height and fastened together by flexible longitudinal panels of dense high-strength fiberglass, which form a multilayer soft fiberglass shell y - a skirt associated with the shaping surfaces of the upper and lower frames, which determine the shape and cross-sectional area of the gas outlet section. The upper frame of the section has an outer contour similar to the inner contour of the lower frame, and the annular gap between these contours is at least greater than the thickness of the multilayer fiberglass shell - skirt. The upper frame of the section has an outer contour similar to the inner contour of the lower frame, and the annular gap between these circuits at least exceeds the thickness of the multilayer fiberglass shell - skirt. The upper frame of each intermediate section of the exhaust shaft is congruent in shape and size to the lower frame of the upper adjacent section of the barrel. The longitudinal panels of high-strength fiberglass in the shells - skirts of each section of the exhaust shaft are in a tense state under the action of coaxial tensile forces applied to the forming end frames.

Для повышения прочности, надежности и долговечности газоотводящего ствола формообразующие торцевые шпангоуты, по крайней мере, верхних секций, дополнительно скреплены (усилены) системой высокопрочных продольных вантов или тросов из непрерывных жаропрочных волокон, например стеклянных. To increase the strength, reliability and durability of the exhaust pipe, the shaping end frames of at least the upper sections are additionally fastened (reinforced) by a system of high-strength longitudinal cables or cables made of continuous heat-resistant fibers, for example glass.

Концы полотнищ высокопрочной стеклоткани могут быть прижаты к формообразующим поверхностям шпангоутов секции металлической полосой с помощью металлических шурупов или винтов. The ends of the panels of high-strength fiberglass can be pressed against the forming surfaces of the frames of the section with a metal strip using metal screws or screws.

Стенка оболочки - юбки секции газоотводящего ствола может быть образована концентричными слоями, сформированными из продольно уложенных полотнищ стекловолокнистой ткани, состыкованных боковыми кромками. Стенка оболочки - юбки секции газоотводящего ствола может быть образована из полотнищ стеклоткани, уложенных с нахлестом по спирально-цилиндрическим поверхностям, подобно структуре "Розетта". The wall of the sheath - skirt section of the exhaust shaft can be formed by concentric layers formed from longitudinally laid panels of fiberglass fabric, joined by the side edges. The wall of the shell - the skirt of the gas outlet section of the trunk can be formed from fiberglass panels laid with an overlap on spiral-cylindrical surfaces, similar to the Rosetta structure.

Стенка оболочки - юбки секции газоотводящего ствола может быть образована из сгофрированных полотнищ стеклоткани, вершины гофр которых пришиты к внешнему цилиндрическому слою стеклоткани, охватывающей сгофрированную оболочку - юбку со стороны вентиляционного канала кольцевым поясом. The wall of the shell - the skirt of the gas outlet trunk section can be formed of corrugated fiberglass panels, the corrugation tops of which are sewn to the outer cylindrical layer of fiberglass, covering the corrugated shell - the skirt from the side of the ventilation duct with an annular belt.

Продольные полотнища стеклоткани в стекловолокнистой стенке оболочки - юбки секции газоотводящего ствола могут быть скреплены между собой кольцевыми строчными швами сквозных трансверсальных стежков из стеклонитей. The longitudinal panels of fiberglass in the fiberglass wall of the shell - the skirts of the gas outlet trunk section can be fastened together by circular lowercase seams of through transverse stitches made of glass fiber.

Продольные полотнища стеклоткани в секциях газоотводящего ствола находятся в натянутом состоянии под действием сил тяжести элементов конструкции. The longitudinal panels of fiberglass in the sections of the exhaust shaft are in a tense state under the action of gravity of structural elements.

Для снижения растягивающей нагрузки на стекловолокнистые оболочки - юбки верхних секций газоотводящего ствола, по крайней мере, одна из промежуточных секций его может быть подвешена к специальным кронштейнам, прикрепленным к стенке несущего ствола. To reduce the tensile load on the fiberglass shells - skirts of the upper sections of the exhaust pipe, at least one of its intermediate sections can be suspended from special brackets attached to the wall of the supporting barrel.

Секции газоотводящего ствола могут иметь осесимметричный цилиндрический газоотводящий канал или многогранный, например трехгранный или четырехгранный. The gas outlet sections may have an axisymmetric cylindrical gas outlet channel or multifaceted, for example trihedral or tetrahedral.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез дымовой трубы; на фиг.2 приведена секция газоотводящего ствола, усиленная системой высокопрочных вантов; на фиг.3 показано поперечное сечение секции со стекловолокнистой оболочкой - юбкой, образованной кольцевыми слоями, сформированными из продольно уложенных полотнищ стеклоткани, состыкованных боковыми кромками; на фиг. 4 - поперечное сечение секции с оболочкой - юбкой, образованной из полотнищ стеклоткани, уложенных с нахлестом по спирально-цилиндрическим поверхностям, подобно структуре "Розетта", а на фиг.5 - поперечное сечение секции с оболочкой - юбкой, сформированной из сгофрированных полотнищ стеклоткани. The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a longitudinal section of a chimney; figure 2 shows the section of the exhaust pipe, reinforced by a system of high-strength cables; figure 3 shows a cross section of a section with a fiberglass shell - a skirt formed by annular layers formed from longitudinally laid fiberglass panels joined by side edges; in FIG. 4 is a cross-sectional view of a section with a sheath-skirt formed from fiberglass panels overlapping along spiral-cylindrical surfaces, similar to the Rosetta structure, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a section with a sheath-skirt formed from corrugated fiberglass panels.

Позиции на чертеже означают: 1 - несущий ствол; 2 - секции газоотводящего ствола; 3 - формообразующие торцевые шпангоуты; 4 - стекловолокнистая оболочка - юбка; 5 - металлические шурупы; 6 - полотнища стеклоткани. Positions on the drawing mean: 1 - bearing barrel; 2 - sections of the exhaust pipe; 3 - shaping end frames; 4 - fiberglass shell - skirt; 5 - metal screws; 6 - cloth fiberglass.

Дымовая труба (фиг.1) имеет несущий ствол 1, выполненный из стали, или кирпича, или из железобетона, или из композиционного материала, и подвешенный внутри него с кольцевым воздушным зазором телескопический газоотводящий ствол из автономных секций 2. Каждая секция 2 имеет два формообразующих торцевых шпангоута 3 (верхний и нижний), выполненных, например, из стеклопластика. Шпангоуты 3 могут быть круглыми с цилиндрическими формообразующими поверхностями, но могут иметь также и треугольную, квадратную или прямоугольную конфигурацию. Шпангоуты 3 разнесены друг от друга на расстояние, равное высоте секции 2. Верхний шпангоут каждой секции имеет размер наружной формообразующей поверхности, меньший размера внутренней формообразующей поверхности нижнего шпангоута на величину, допускающую телескопическое размещение верхнего шпангоута внутри нижнего. Оба шпангоута скреплены между собой стекловолокнистой оболочкой - юбкой 4, сформированной из полотнищ высокопрочной стеклоткани плотного плетения (полотняного или сатинового). Концы стекловолокнистой оболочки - юбки 4 огибают торцевые шпангоуты 3, защищая их от прямого теплового воздействия горячих дымовых газов, и прижаты к формообразующим поверхностям шпангоутов металлической полосой с помощью шурупов 5. Верхние секции газоотводящего ствола, воспринимающие тяжесть всей подвешенной конструкции, могут быть усилены системой высокопрочных вантов 6, выполненных, например, из стеклянных волокон или стальной проволоки. The chimney (Fig. 1) has a supporting barrel 1 made of steel, or brick, or reinforced concrete, or composite material, and a telescopic gas exhaust barrel from autonomous sections 2 suspended inside it with an annular air gap. Each section 2 has two forming end frames 3 (upper and lower), made, for example, of fiberglass. The frames 3 may be round with cylindrical forming surfaces, but may also have a triangular, square or rectangular configuration. The frames 3 are spaced apart from each other by a distance equal to the height of the section 2. The upper frame of each section has a size of the outer forming surface that is less than the size of the inner forming surface of the lower frame by an amount that allows telescopic placement of the upper frame inside the lower. Both frames are fastened together by a fiberglass shell - skirt 4, formed from the panels of high-strength fiberglass dense weaving (plain or satin). The ends of the fiberglass shell - skirts 4 surround the end frames 3, protecting them from the direct thermal effect of hot flue gases, and are pressed to the forming surfaces of the frames with a metal strip using screws 5. The upper sections of the exhaust shaft, which absorb the weight of the entire suspended structure, can be reinforced with a high-strength system cables 6 made, for example, of glass fibers or steel wire.

Многослойная стенка стекловолокнистой оболочки - юбки 4 сформирована из полотнищ 6 высокопрочной стеклоткани, которые могут быть уложены концентрическими слоями (фиг. 3), или с нахлестом по схеме "Розетта" (фиг.4), или сгофрированы в объемно-ворсовое образование (фиг.5). The multilayer wall of the fiberglass shell - skirt 4 is formed from panels 6 of high-strength fiberglass, which can be laid in concentric layers (Fig. 3), or with an overlap according to the Rosetta scheme (Fig. 4), or corrugated into a volume-pile formation (Fig. 5).

Для обеспечения устойчивости формы стекловолокнистой оболочки - юбки в дымовой трубе многослойные образования полотнищ стеклоткани могут быть прострочены кольцевыми швами сквозных трансверсальных стяжек из стеклонитей, а объемно-ворсовая оболочка из сгофрированных полотнищ пришита вершинами гофр к опоясывающему ее кольцевому слою стеклоткани (фиг.5). To ensure the stability of the shape of the fiberglass shell - the skirt in the chimney, multilayer formations of fiberglass panels can be sewn with circular seams of through transverse strands of fiberglass, and the voluminous sheath of corrugated panels is sewn with the corrugated tops to the ring layer of fiberglass encircling it (Fig. 5).

Устойчивость геометрической формы газоотводящего канала, образованного мягкими стекловолокнистыми оболочками - юбками, обеспечивается благодаря коаксиальному натяжению образующих их полотнищ стеклоткани, способствующему плотному прилеганию стекловолокнистой стенки оболочки - юбки к формообразующим поверхностям торцевых шпангоутов. The geometrical shape of the gas outlet channel formed by soft fiberglass shells - skirts is ensured by the coaxial tension of the glass cloth panels forming them, which contributes to the snug fit of the fiberglass shell wall - skirts to the forming surfaces of the end frames.

При больших коаксиальных растягивающих усилиях, действующих на верхние секции газоотводящего ствола, по крайней мере, одна из промежуточных секций его может быть подвешена к специальным кронштейнам, прикрепленным к стенке несущего ствола дымовой трубы, что позволяет существенно разгрузить верхние секции газоотводящего ствола. With large coaxial tensile forces acting on the upper sections of the exhaust pipe, at least one of its intermediate sections can be suspended from special brackets attached to the wall of the support pipe of the chimney, which can significantly relieve the upper sections of the exhaust pipe.

В транспортном состоянии шпангоуты секций газоотводящего ствола телескопически собраны в единый диск, а мягкие стекловолокнистые оболочки - юбки сложены в центральную полость этого диска. Благодаря такой компоновке транспортные габариты газоотводящего канала имеют наименьшие размеры, что существенно снижает транспортные расходы на поставку его к месту использования. Мягкая стекловолокнистая оболочка и стеклопластиковые шпангоуты делают конструкцию бесшумной в условиях эксплуатации. Масса конструкции, по крайней мере, вдвое легче титанового прототипа. Процесс производства полностью автоматизирован, а трудоемкость и стоимость производства каждой секции ниже, чем в случае титанового варианта конструкции. In the transport state, the frames of the sections of the exhaust shaft are telescopically assembled into a single disk, and the soft fiberglass shells - skirts are folded into the central cavity of this disk. Thanks to this arrangement, the transport dimensions of the exhaust duct are the smallest, which significantly reduces the transport costs of delivering it to the place of use. The soft fiberglass shell and fiberglass frames make the structure silent during operation. The mass of the structure is at least twice lighter than the titanium prototype. The production process is fully automated, and the complexity and cost of production of each section is lower than in the case of the titanium version of the design.

Источники информации
1. RU Свидетельство на полезную модель 13229. Дымоходная труба, Е 04 Н 12/28.Sources of information
1. RU Certificate for utility model 13229. Chimney, E 04 Н 12/28.

2. RU Пат.2101445. Дымовая труба и способ ее монтажа, Е 04 Н 12/28. 2. RU Pat. 2101445. Chimney and method of its installation, E 04 N 12/28.

Claims

1. A chimney containing a bearing barrel and a telescopic gas outlet barrel assembled from separate sections suspended inside of it with an annular air gap, characterized in that each section of the gas outlet trunk has two autonomous forming end frames - the upper and lower fiberglass spaced apart at a distance of the section height and fastened together by flexible longitudinal panels of dense high-strength fiberglass, which form a multilayer soft fiberglass shell - skirt, with adjacent to the shaping surfaces of the upper and lower frames, which determine the shape and cross-sectional area of the gas outlet section, the upper frame of the section has an external contour similar to the inner contour of the lower frame, and the annular gap between them is at least greater than the thickness of the multilayer fiberglass shell - skirts, moreover, the upper frame of each intermediate section of the exhaust shaft is congruent in shape and size to the lower frame of the upstream adjacent section of the barrel, while the native panels of the high-strength fiberglass trunk are in a tense state under the action of coaxial tensile forces applied to the forming end frames.

2. The chimney according to claim 1, characterized in that to increase the strength, reliability and durability of the exhaust pipe, the shaping end frames of at least the upper sections are additionally fastened by a system of high-strength longitudinal cables or cables made of continuous heat-resistant fibers, for example, glass.

3. A chimney according to claim 1 or 2, characterized in that the ends of the panels of high-strength fiberglass are pressed against the forming surfaces of the frames of the section with a metal strip using metal screws or screws.

4. Chimney according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the wall of the shell - the skirt of the gas outlet trunk section is formed by concentric layers formed from longitudinally laid panels of fiberglass fabric joined by side edges.

5. Chimney according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the wall of the shell - the skirt of the gas outlet trunk section is formed of fiberglass panels overlapped with spiral-cylindrical surfaces, similar to the Rosetta structure.

6. Chimney according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the wall of the fiberglass shell - skirts of the gas outlet trunk section is formed of corrugated longitudinal fiberglass panels, the corrugation tops of which are sewn to the outer cylindrical layer of fiberglass covering the corrugated shell - skirt from the side of the ventilation duct with an annular belt.

7. Chimney according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the longitudinal panels of fiberglass in the glass fiber wall of the shell - the skirts of the gas outlet section are fastened to each other by circular lowercase seams of through transverse stitches of glass fibers.

8. Chimney according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the longitudinal panels of fiberglass in the sections of the exhaust shaft are in a tense state under the action of gravity of the structural elements.

9. Chimney according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that at least one of the intermediate sections of the exhaust shaft is suspended from special brackets attached to the wall of the bearing barrel.

10. Chimney according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the sections of the exhaust shaft have a multifaceted gas outlet channel, for example, trihedral or tetrahedral.