Результат интеллектуальной деятельности: КЛАДКА ФУТЕРОВКИ

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для сжигания неизмельченных отходов деревообрабатывающей промышленности с целью утилизации тепла и применения его для производственных и бытовых нужд.

Известна кладка футеровки, состоящая из теплоизоляционных рядов материала, включающих кирпич, облицованный тонкостенной съемной пластиной из высокоогнеупорного материала, скрепленного с помощью пазов и выступов, и с креплением этих рядов материала к стенке топки через крепежные элементы шпильками. См. описание к авторскому свидетельству SU №157037, 1959 г. Однако такой способ недолговечен, трудоемок и малоэффективен.

Известна кладка футеровки, которая состоит из теплоизоляционных рядов панелей и опорных поясов, которые прикреплены к стенке топки при помощи уголков приваренных к стенке, и хомутов. Пояса состоят из слоя легкого жаростойкого бетона и слоя тяжелого жаростойкого бетона, армированного хомутами и продольными стержнями. Эти слои соединены между собой при помощи анкеров, а в слое тяжелого жаростойкого бетона образована полость, у которой угол хомута остается незаполненным раствором. См. описание к авторскому свидетельству SU №313027, опубл. 31.08.71., бюл. №26. Такая кладка обеспечивает высокую надежность крепления, однако предусматривает получение неразборной конструкции, отдельные элементы которой невозможно заменить при деформации или частичном разрушении в ходе эксплуатации, т.е. не позволяет проводить локальную замену выгоревших или поврежденных отдельных участков облицовки. Это обуславливает высокую стоимость ремонта из-за полной разборки и замены всей футеровки. Эта кладка имеет сложную конструкцию и при ее демонтаже требует значительных энергетических затрат.

Известна кладка футеровки, взятая за прототип, которая является наиболее близким техническим решением к предлагаемому. См. фиг.2 к описанию патента RU №2189526, опубл. 20.09.02, бюл. №26. Она состоит из теплоизоляционных рядов материала, включающих кирпич, уложенный на наклонной металлической стенке с опорными планками. При этом размещение теплоизоляционных рядов материала в виде кирпича произведено из условия, что горизонтальная проекция центра тяжести кирпича находится дальше от вершины угла наклона металлической стенки, чем горизонтальная проекция крайней точки опоры кирпича на опорную планку. Хотя такая кладка не требует использования раствора при изготовлении футеровки, ее использование исключается при кладке футеровки на вертикальных стенках.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение отмеченных недостатков и, в частности, упрощение и удешевление конструкции при изготовлении и обслуживании.

Технический результат изобретения позволяет производить кладку футеровки на вертикальных стенках без применения растворов для связки.

Это достигается тем, что кладка футеровки, состоящая из теплоизоляционных рядов кирпича, уложенных рядами под углом к горизонтальной плоскости, имеет нижний ряд кирпичей, образующий футеровку, который состоит из трапецеидальных односторонних кирпичей, установленных узкой стороной клина к вертикальной стенке печи с образованием угла φ между горизонтальной плоскостью и наклонной плоскостью кирпичей, а на образованной наклонной плоскости уложены ряды кирпича прямого с чередованием расположения кирпича прямого по рядам, таким образом, чтобы каждый ряд соприкасался со стенкой печи малым ребром или средним ребром кирпича, а на последний ряд кирпича прямого уложен один ряд сводового подвесного кирпича ребристой поверхностью, а выступ его подвеса расположен к стенке, при этом он снабжен элементом фиксации от смещения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема кладки футеровки вертикальной стенки печи. На фиг.2 представлен выносной элемент А в увеличенном виде. На фиг.3 представлена выноска Б в увеличенном масштабе.

Кладка футеровки вертикальной стенки 1 печи изнутри состоит из одного нижнего ряда кирпичей 2 трапецеидальных односторонних, установленных узкой стороной 3 клина к стенке по внутренней стороне периметра печи, с образованием угла φ между горизонтальной плоскостью и наклонной плоскостью кирпичей 2. На образованной наклонной плоскости уложены ряды кирпича 4 прямого. Укладка рядов осуществлена с чередованием расположения кирпича 4 прямого, таким образом, чтобы один ряд соприкасался со стенкой 1 печи малым ребром, а следующий ряд - средним ребром кирпича с образованием пустот 5 и 6 между уложенным кирпичом и стенкой 1 печи. Укладка кирпичей 4 прямых выполнена по высоте стенки 1 печи и заканчивается укладкой на последний ряд кирпичей 7, представляющих в вертикальном сечении форму, сходную с гирей. При этом горизонтальные сечения сводового подвесного кирпича 7 имеют прямоугольную форму. Верхний торец сводового подвесного кирпича 7 имеет выступ 8 и паз 9. Укладка сводового подвесного кирпича 7 осуществляется в один ряд до соприкосновения его внешнего ребра выступа 8 со стенкой 1 печи. Уголок 10 является элементом фиксации сводового подвесного кирпича 7 от смещения. Одна полка уголка 10, расположенная в горизонтальной плоскости, прикреплена к внутренней стенке 1 печи, а вторая полка уголка 10 направлена вниз и расположена в пазу 9, удерживая сводовый подвесной кирпич 7 прижатым внешним ребром выступа 8 к стенке 1 печи.

Кладка футеровки осуществляется следующим образом. К вертикальной стенке 1 печи укладывается один ряд кирпичей трапецеидальных односторонних №51 (ГОСТ 8691-73). Этот кирпич прямым углом расположен на дне печи, и этот прямой угол отстоит от вертикальной стенки 1 на длину кирпича, равную 230.0 мм, с высотой этого торца 114.0 мм. Меньший торец этого кирпича, высотой 56.0 мм, придвинут к стенке 1. Этот первый ряд в один кирпич 2 можно установить по внутреннему периметру по каждой вертикальной части периметра, а остальную часть дна уложить кирпичом 4 прямым на ребро, имеющим №5 по ГОСТ 8691-73. Вся укладка производится без какого-либо раствора или другого связующего материала. При этом кирпичи укладываются плотно друг к другу. Таким образом, между первыми рядами кирпичей, уложенных по периметру, получилась горизонтальная плоскость высотой 112.0 мм в кирпич 4 (см. фиг.2), установленный на ребро, и четыре наклонные плоскости, каждая шириной в проекции на горизонтальную плоскость 230.0 мм, идущая от высоты 112.0 мм до высоты 56.0 мм по периметру, образуя угол наклона φ=14°09'. Угол наклона φ равняется углу наклона кирпича 2 и зависит от параметров последнего.

Угол φ выбирается из расчета от 6°30' до 15°30'. Если угол φ меньше 6°30', то возникает угроза быстрого развала кладки футеровки в случае частичной эрозии одного из нижних кирпичей кладки в половину кирпича 4, расположенного впритык к стенке 1 печи. Если угол φ больше 15°30', то уменьшается толщина кладки футеровки, и в этом случае происходит более быстрый процесс эрозии стенки 1 печи.

В нашем случае он выбран из наличия имеющихся кирпичей 2, выпуск которых освоен промышленностью и подходит для реализации предложенной кладки футеровки. Далее на эту наклонную под углом φ ленточную плоскость укладывается второй ряд кладки из кирпичей 4 прямых плашмя или на ребро. Вся укладка производится без какого-либо раствора или другого связующего материала. При этом кирпичи укладываются плотно друг к другу. Ряды укладки кирпичей 4, уложенных плашмя или на ребро, производятся порядно по высоте и могут чередоваться или повторяться. Причем желательно выполнить условие, при котором укладка последнего ряда, состоящего из сводового подвесного кирпича 7, была уложена таким образом, чтобы выступающее вверх ребро, образованное рабочей и ребристой поверхностями, было выше уровня стенки 1 на высоту h, но не более 30.0 мм. Где h - величина высоты выступающего вверх ребра сводового подвесного кирпича 7 над горизонтальной плоскостью, определяющей высоту стенки 1 печи в мм. Величина высоты h зависит от конструкции крышки (не показана на фиг.) и, в частности, от высоты внутреннего слоя ее теплоизоляционного пакета. Наличие такого выступа высотой h препятствует выходу топочных газов из-под крышки, закрывающей печь сверху. Образование выступа h формируется после ряда чередующейся кладки из кирпичей 4 прямых плашмя и на ребро, расположенного приблизительно на высоте, равной 2/3 стенки 1 печи. Для этого укладывают вертикально образец в один кирпич 4 прямой плашмя или на ребро с укладкой на них сверху одного сводового подвесного кирпича 7. По этому кирпичу 7 определяют расположение выступающей части верхнего ребра над горизонтальной плоскостью, определяющей высоту стенки 1 печи. Если она устраивает, то по этому образцу укладывают все ряды. Если не устраивает, то меняют порядок расположения кирпичей 4 прямой по высоте до получения приемлемой высоты h. Затем в этом порядке укладывают порядовку кирпичей 4 и сводового подвесного кирпича 7.

В нашем случае, в качестве сводового подвесного кирпича 7 был выбран кирпич сводовый подвесной ребристый в виде изделия №78 по ГОСТ 8691-73, освоенный промышленностью, который подходит для реализации предложенной кладки футеровки. Чтобы не загружать чертежи, на фигурах сводовой подвесной кирпич 7, изображен не с ребристой, а с плоской боковой поверхностью. И если бы промышленностью выпускался сводовой подвесной кирпич 7, не имеющий ребристой боковой поверхности, то он бы тоже подходил к реализации данного изобретения, и стоила бы такая футеровка дешевле. Кирпич типа сводового подвесного ребристого кирпича может иметь паз не по всему периметру, а по одной из сторон периметра. В этом случае данный кирпич укладывается пазом кверху.

Приваркой горизонтального ребра уголка 10 изнутри стенки 1 печи осуществляется фиксация сводового подвесного кирпича 7 и заканчивается изготовление клади футеровки. При этом вертикальная сторона уголка 10, направленная вниз, располагается в пазу 9. Уголок 10 может быть изготовлен из нескольких отрезков или иметь другую схему фиксации.

Как правило, такие печи снизу могут иметь зольники 11 (см. фиг.1) для уборки золы. В этом случае укладка нижнего ряда кирпичей 2 трапецеидальных односторонних начинается с верхней плоскости блоков 12, а с боков и снизу блоков 12 укладываются кирпичи 4, как показано на фиг.1. Нижний ряд кирпичей 4 прямых - на ребро, а сбоку - на них плашмя.

Такая кладка футеровки позволяет осуществлять ее как для толстостенных, так и для тонкостенных печей. В случае изготовления толстостенных печей легко заменить отслужившую кладку футеровки новой. В настоящее время широко используются тонкостенные печи с внешними ребрами жесткости, укрепляющей устойчивость и жесткость стенки 1 печи. В этом случае толщина листа для изготовления стенки 1 печи подбирается таким образом, чтобы ее замена совпадала с заменой кладки футеровки. Так замена притопка для печи теплогенератора вместе с кладкой футеровки на вертикальных стенках размером 3.0×4.0 метра в плане и высотой стенки 2,6 м осуществляется за одну рабочую смену.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет производить кладку футеровки на вертикальных стенках без применения растворов для связки, что значительно упрощает конструкцию футеровки.