專(zhuān)利名稱(chēng)：耐火陶瓷格子塊的制作方法
說(shuō)明書(shū)本發(fā)明涉及一種耐火陶瓷格子塊，諸如用于在玻璃熔爐中的腔的格子結(jié)構(gòu)。
已知的普通類(lèi)型的棱柱形耐火空心塊在AT 406197B中描述，其描述了陶瓷格子塊發(fā)展的現(xiàn)有狀態(tài)，以及描述了較早的實(shí)施例。
所述類(lèi)型的空心塊業(yè)已證明有效和廣泛地使用，這種類(lèi)型的空心塊也稱(chēng)為柱形磚或者空心柱形塊。柱形塊的對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)使布置相鄰的格子平面的塊以使得它們相互偏移成為可能。這樣，獲得了格子結(jié)構(gòu)的均勻設(shè)計(jì)和高穩(wěn)定性。
隨著時(shí)間的流逝，在格子結(jié)構(gòu)的加熱期間通過(guò)廢氣引入的外來(lái)顆粒的沉積(成渣)在陶瓷格子塊的壁上出現(xiàn)。這使得或多或少的常規(guī)清洗成為必要。
在由傳統(tǒng)的柱形塊制成的格子結(jié)構(gòu)的所述設(shè)計(jì)中，這樣的清洗很難進(jìn)行。
在所謂的爐格填充中，其中立方體的整塊設(shè)置在相鄰平面中，使得相互偏移90度，在“格子平面”內(nèi)很容易產(chǎn)生(水平)過(guò)道，這些過(guò)道使得清洗成為可能。然而，這樣的爐格填充的缺點(diǎn)在于，這樣的格子結(jié)構(gòu)具有相對(duì)差的熱效率和相對(duì)差的機(jī)械穩(wěn)定性。
本發(fā)明力求上述熱和機(jī)械參數(shù)的協(xié)作，換句話說(shuō)，要公開(kāi)一種用于設(shè)計(jì)格子結(jié)構(gòu)的方案，其表現(xiàn)為可以獲得多好的熱效率以及上述的清洗選擇，同時(shí)提供好的機(jī)械穩(wěn)定性。
在該努力中，本發(fā)明是基于傳統(tǒng)的格子磚的，例如在DE 2934208C2或者AT 406197 B中描述。這樣的空心磚關(guān)于其中心縱軸線基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)(在旋轉(zhuǎn)90度以后，得到相同的幾何形狀)。就所關(guān)心的幾何形狀，這樣的塊修改到這樣的程度，即，其現(xiàn)在包括更大的壁部分(當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，壁區(qū)域包括更大的表面)。這些更大的壁部分可以制成幾個(gè)和/或更大的凹進(jìn)部，使得提高效率和/或容許清洗設(shè)備。
已知陶瓷格子塊的簡(jiǎn)單的尺寸放大不能產(chǎn)生期望的結(jié)果，因?yàn)榛镜母褡釉O(shè)計(jì)保持沒(méi)有改變。此外，熱效率會(huì)降低。
根據(jù)本發(fā)明的建議提供了包括基本矩形基部(替代至今的基本正方形的基部)的陶瓷格子塊?？招膲K的幾何形狀是這樣的，即，為了獲得均勻的格子結(jié)構(gòu)或者均勻的格子密度，在一個(gè)格子平面中的塊，以及在不同格子平面中的塊規(guī)律地(統(tǒng)計(jì)地)組合。
獲得這樣的陶瓷格子塊的一種方案包括選擇塊的長(zhǎng)度，使得其等于該塊的寬度的兩倍減去一個(gè)壁的壁厚。這樣的磚在下面的附圖描述中顯示和說(shuō)明。
接下來(lái)是該塊的幾何形狀的另一種設(shè)計(jì)在(熱交換器)格子結(jié)構(gòu)中的塊的所謂的“封閉的結(jié)構(gòu)”中，在縱向方向上的相鄰塊的中心縱向軸線之間的距離是在橫向方向(垂直于縱向方向)上的相鄰塊的中心縱向軸線之間的距離的整數(shù)(偶數(shù))倍。在這種類(lèi)型的布置中，一個(gè)平面的一個(gè)塊總是放置在其下面的平面中的塊的壁部分上，如在附圖的說(shuō)明中還要更詳細(xì)描述的。
這些格子塊可以在格子平面中并排且相互垂直設(shè)置。這相應(yīng)地應(yīng)用于在垂直相鄰的格子平面中的結(jié)構(gòu)，使得可以構(gòu)成整體的三維格子設(shè)計(jì)，其類(lèi)似于由傳統(tǒng)的格子塊構(gòu)成的設(shè)計(jì)。
還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，這樣定尺寸的格子塊可以在一個(gè)格子平面中與傳統(tǒng)的柱形塊結(jié)合。在這個(gè)方面，參考附圖的描述。
因此，在其最普通的實(shí)施例中，本發(fā)明包括具有下面特征的耐火陶瓷格子塊●八個(gè)壁部分，以小于90度的角度相互鄰接；●這些壁部分周向限定一個(gè)在相對(duì)的端部開(kāi)口的空間；●這些壁部分構(gòu)成了上部和下部分別共有的放置區(qū)域；●陶瓷格子塊的長(zhǎng)度等于其寬度的偶數(shù)倍減去一個(gè)壁厚；●該陶瓷格子塊設(shè)計(jì)為相對(duì)于在縱向方向上分開(kāi)陶瓷格子塊的鏡像平面對(duì)稱(chēng)。
像傳統(tǒng)的陶瓷格子塊一樣，該陶瓷格子塊是環(huán)形的，其中，由壁部分包圍的空間的截面區(qū)域現(xiàn)在仍然是大致矩形的(包括傾斜的角區(qū)域，其是八邊形的)。廢氣(當(dāng)加熱相關(guān)的熱交換器)或者空氣(用于隨后的熱吸收)流過(guò)相應(yīng)的垂直方向上的空心空間，但是它也流過(guò)(在水平方向上)形成在單個(gè)壁部分中的開(kāi)口。
由于該伸長(zhǎng)的設(shè)計(jì)，包括大的截面積的凹進(jìn)部(開(kāi)口)，如果需要幾個(gè)并排的凹進(jìn)部，可以形成在陶瓷格子塊的大的(相對(duì)的)側(cè)部區(qū)域中。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該凹進(jìn)部的截面積至少是相關(guān)的壁部分的整個(gè)截面積的15％。其也可以是相關(guān)的壁部分的整個(gè)截面積的＞30、＞35、＞40、＞45、＞50或者甚至＞60或者＞70％。
該凹進(jìn)部可以設(shè)計(jì)為鉆孔的形狀。但是其也可以朝著陶瓷格子塊的放置區(qū)域開(kāi)口，即，門(mén)形。
當(dāng)與在介紹中提到的現(xiàn)有技術(shù)相比時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷格子塊中的凹進(jìn)部的大的截面積提供了以下的優(yōu)點(diǎn)●例如通過(guò)噴槍或者桿，使水平地清洗該格子結(jié)構(gòu)成為可能。
●通過(guò)減小陶瓷格子塊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，也減小了可以沉積可能的外來(lái)顆粒的表面。
●增大的開(kāi)口產(chǎn)生運(yùn)輸通過(guò)的空氣/氣體的增加的渦流，這樣增加了到壁的熱傳遞。
●總體上，該陶瓷格子塊的單位體積具有較小的重量(kg/m3)。
●因?yàn)樘沾筛褡訅K的長(zhǎng)度和寬度根據(jù)具有均勻分布的格子設(shè)計(jì)來(lái)匹配，所以該塊也可以結(jié)合“局部尺寸的塊”，諸如“一半尺寸的塊”或者“三分之一的塊”，如在下面的附圖中顯示。
基本上，凹進(jìn)部(開(kāi)口)的任何幾何形狀都是可能的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在陶瓷格子塊的縱向方向上的至少一個(gè)凹進(jìn)部是等于相關(guān)的壁區(qū)域的長(zhǎng)度的至少50、60或者70％的尺寸。
垂直于在縱向方向上延伸的壁部分的壁部分，換句話說(shuō)，較短的壁部分，也可以有凹進(jìn)部。
在長(zhǎng)度等于其寬度的近似兩倍的陶瓷格子塊中，如果在縱向方向上延伸的壁部分中的凹進(jìn)部的截面積近似為在垂直于在縱向方向上延伸的壁部分(在塊的寬度方向上)的壁部分中的凹進(jìn)部的截面積的兩倍，任何情況下前者都比后者大，那么其仍然是有利的。
該塊的所述幾何設(shè)計(jì)使得可以取代在AT 406197 B中闡明的發(fā)明構(gòu)思，也就是，可以提供在陶瓷格子塊的縱向方向上走向的壁部分，即，垂直于那些具有較薄壁厚的壁部分之間延伸的那些壁部分。在組合的結(jié)構(gòu)中，這使得也可以在格子平面的相鄰的陶瓷格子塊之間產(chǎn)生“列”(空心空間)，為了熱效率可以使用這些列，使得廢氣體/空氣也可以通過(guò)它供給。
當(dāng)與其它壁部分的厚度相比時(shí)，例如，各個(gè)壁部分可以具有減小15到35％的壁厚。
當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的格子換襯結(jié)構(gòu)時(shí)，沿著塊的放置區(qū)域以舌突和凹槽系統(tǒng)的方式形成凸起部和/或凹口，使得能夠?yàn)橄嗷ゴ怪倍询B的塊提供可靠的機(jī)械固定是有利的。關(guān)于設(shè)計(jì)選擇，參考上述的現(xiàn)有技術(shù)，且可以類(lèi)似的可適用。
該新的陶瓷格子塊可以容易地與已知的陶瓷格子塊結(jié)合。這樣，至少一個(gè)格子平面可以使用所述的大陶瓷格子塊來(lái)設(shè)計(jì)。如果在其上建立了由傳統(tǒng)的(較小的)陶瓷格子塊構(gòu)成的格子平面，那么這可以導(dǎo)致作用在下面的(較大)的陶瓷格子塊的壁部分上的集中的載荷(在角部區(qū)域中)。
這樣，建議將這些陶瓷格子塊成形為使得在縱向方向上延伸的壁部分的幾何面矩比其它壁部分，尤其是形成塊的窄側(cè)的壁部分的幾何面矩要大(例如要大＞50％)(I＝(b·h)3/12，其中b＝寬度，h＝矩形截面的高度)?？梢圆捎孟旅娴拇胧窦訉挶诤瘛?br> ●消除凹進(jìn)部(開(kāi)口)或者減小它們的截面積。
●設(shè)置凹進(jìn)部，使得在預(yù)期的集中載荷的垂直延伸上，壁部分沒(méi)有任何凹進(jìn)部。
本發(fā)明的其它特征由從屬權(quán)利要求書(shū)以及其它申請(qǐng)文件的特征產(chǎn)生。
此后，通過(guò)各種實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。附圖的描述包含了也可以同樣的或者以任何需要的組合用于本發(fā)明的特征。
接下來(lái)概略性的顯示

圖1a陶瓷格子塊的頂視圖；圖1b根據(jù)圖1a的陶瓷格子塊的側(cè)視圖；圖1c根據(jù)圖1a的陶瓷格子塊的再一個(gè)側(cè)視圖；圖1d根據(jù)圖1a的陶瓷格子塊的透視圖；圖2具有根據(jù)圖1a-d的陶瓷格子塊的格子結(jié)構(gòu)的透視局部視圖3由根據(jù)圖1a-d的陶瓷格子塊形成的格子平面的頂視圖；圖4由不同的空心塊形成的格子結(jié)構(gòu)的多層設(shè)計(jì)的頂視圖；以及圖5格子結(jié)構(gòu)的替換設(shè)計(jì)的透視局部視圖。
在這些圖中，同樣的部件或者具有同樣作用的部件通過(guò)相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
根據(jù)圖1a、b的陶瓷格子塊如下設(shè)計(jì)其包括總共八個(gè)壁部分10.1、10.2…10.8。這些壁部分的相對(duì)側(cè)成對(duì)地平行。壁部分10.1、10.5在縱向方向L上延伸。壁部分10.3、10.7垂直于縱向方向L，這樣在“橫向方向”Q上延伸。其它的壁部分10.2、10.4、10.6和10.8以這樣的方式連接前面描述的顯示的實(shí)施例中的壁區(qū)域10.1、10.3、10.5和10.7，即，相鄰的壁部分，諸如10.1、10.2或者10.5、10.6以相互成45度角延伸。
總體上，這產(chǎn)生了一個(gè)八邊形的基部，其包括由壁區(qū)域10.1、10.2…10.8包圍的空間12，所述空間12的水平截面區(qū)域也是八邊形的。該空間12在頂部和底部處開(kāi)口(在塊的中心縱向軸線MLA的方向上)。
塊的長(zhǎng)度1(在本實(shí)施例中為398mm)等于兩倍的寬度b(在本實(shí)施例中為2×218mm)減去在縱向方向L上延伸的壁10.1、10.5之一的一個(gè)壁厚(在本實(shí)施例中為38mm)。
關(guān)于“封閉的結(jié)構(gòu)”，在縱向方向上相鄰的兩個(gè)塊的中心縱向軸線MLA之間的距離等于在橫向方向上鄰接的兩個(gè)塊的中心縱向軸線MLA之間的距離的兩倍。
在大的壁部分10.1、10.5中，設(shè)置相應(yīng)的凹進(jìn)部14，其朝著下部放置區(qū)域16開(kāi)口，且在側(cè)視圖中為門(mén)形的(圖1b)。
在顯示的實(shí)施例中，凹進(jìn)部14的截面積只稍微小于剩余的壁部分10.5的截面積。換句話說(shuō)，凹進(jìn)部14的截面積近似為壁部分10.5的理論總面積的40％。
如圖1c所示，窄的壁部分10.3、10.7也包括凹進(jìn)部18，然而，當(dāng)與凹進(jìn)部14的截面積比較時(shí)，它們的截面積更小(在本實(shí)施例中，大約小25％)。
在壁部分10.1、10.5的放置區(qū)域16上，凹口設(shè)置為相互離開(kāi)一定的距離，且垂直于縱向方向L延伸，在壁部分10.3、10.7的下部放置區(qū)域16上，設(shè)置在縱向方向L上的凹口。在所述壁部分10.1、10.3、10.5和10.7的上部放置區(qū)域20中，設(shè)置相應(yīng)的凸起部22，使凹口和凸起部22匹配，使得當(dāng)陶瓷格子塊堆疊時(shí)，導(dǎo)致形狀配合。
相對(duì)于由線Q-Q表示的平面，該塊設(shè)計(jì)為鏡像對(duì)稱(chēng)，且平行于中心縱向軸線MLA。
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，所示類(lèi)型的陶瓷格子塊可以由任何期望的耐火材料制成。就此而言，與傳統(tǒng)的陶瓷格子塊相比沒(méi)有差別。關(guān)于生產(chǎn)陶瓷格子塊的方法，這也是正確的。
圖2示出了一種由根據(jù)本發(fā)明的塊T結(jié)合傳統(tǒng)的空心塊K構(gòu)成的典型的格子結(jié)構(gòu)。
圖3示出了由根據(jù)本發(fā)明的塊T構(gòu)成的格子平面的基本設(shè)計(jì)，所述塊T設(shè)置為“在行和列上”相互偏移，使得獲得均勻的格子密度。在一個(gè)平面內(nèi)相鄰的塊T沿著偏角的角部區(qū)域10.2、10.4、10.6或者10.8鄰接。四個(gè)鄰接塊(在圖3中，這些為T(mén)1、T 2、T3、T4)包圍空間R，其截面積近似地等于每個(gè)塊T的空間12的截面積。
圖4示出了類(lèi)似于根據(jù)圖3的設(shè)計(jì)，除了在不同的格子平面中具有塊以外，其中，在所有情況下，兩個(gè)相鄰的塊的壁部分相互覆蓋，如在圖2中也顯示。
在圖4中顯示的格子結(jié)構(gòu)的一部分中(同樣在圖2中)，根據(jù)本發(fā)明的塊分別被根據(jù)DE 2934208 C2或者AT 406197 B設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)塊替換。由于根據(jù)本發(fā)明的陶瓷格子塊的幾何形狀，這些較小的規(guī)格可以放置到較大的規(guī)格上，而沒(méi)有任何問(wèn)題。同樣，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷格子塊又能放置到傳統(tǒng)的陶瓷格子塊上，且在上面的平面中。
具體地，圖1b、d和2示出了，即使以封閉的方式放置這些塊，這些塊的所述的幾何形狀也沿著由開(kāi)口14形成的通道提供了水平的清洗可能性。
圖5示意性地示出了下面的格子結(jié)構(gòu)在格子平面A中，設(shè)置類(lèi)似于那些在圖1a-d中的陶瓷格子塊，除了它們的壁部分10.1、10.3、10.5和10.7是封閉的，使得增加了這些壁部分的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
在上面的平面中(平面B)，有傳統(tǒng)的陶瓷格子塊T，其基本通過(guò)它們的四個(gè)角支撐在它們下面的陶瓷格子塊上。由于實(shí)心壁10.1、10.3、10.5和10.7，所以這成為可能。
權(quán)利要求
1.一種具有下面特征的耐火陶瓷格子塊1.1八個(gè)壁部分(10.1...10.8)，以小于90度的角度相互鄰接；1.2這些壁部分(10.1...10.8)周向限定一個(gè)在相對(duì)的端部開(kāi)口的空間(12)；1.3這些壁部分(10.1...10.8)構(gòu)成了上部和下部分別共有的放置區(qū)域(16、20)；1.4陶瓷格子塊的長(zhǎng)度(1)等于其寬度(b)的偶數(shù)倍減去一個(gè)壁厚(10.1...10.8)；1.5該陶瓷格子塊設(shè)計(jì)為相對(duì)于在縱向方向(L)上分開(kāi)陶瓷格子塊的鏡像平面對(duì)稱(chēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于至少那些在縱向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)包括凹進(jìn)部(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷格子塊，其特征在于凹進(jìn)部(14)的截面積是相關(guān)的壁部分(10.1、10.5)的整個(gè)截面積的至少15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷格子塊，其特征在于在陶瓷格子塊的縱向方向上的至少一個(gè)凹進(jìn)部(14)的尺寸是等于該相關(guān)的壁區(qū)域的長(zhǎng)度的至少50％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷格子塊，其特征在于在縱向方向(L)上延伸的至少一個(gè)壁部分(10.1、10.5)包括幾個(gè)相互分開(kāi)的凹進(jìn)部(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于在垂直于在縱向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)的方向上延伸的至少一個(gè)壁部分(10.3、10.7)包括凹進(jìn)部(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷格子塊，其特征在于在縱向方向上延伸的壁部分(10.1、10.5)中的凹進(jìn)部(14)的截面積至少是在垂直于在縱向方向上延伸的壁部分(10.1、10.5)的方向上延伸的壁部分(10.3、10.7)中的凹進(jìn)部(18)的截面積的兩倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或者6所述的陶瓷格子塊，其特征在于凹進(jìn)部(14、18)朝著陶瓷格子塊的放置區(qū)域(16)開(kāi)口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于在陶瓷格子塊的縱向方向(L)上和在垂直于該縱向方向的方向上對(duì)準(zhǔn)的壁部分(10.1、10.3、10.5、10.7)之間延伸的壁部分(10.2、10.4、10.6、10.8)由較薄壁厚構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陶瓷格子塊，其特征在于在陶瓷格子塊的縱向方向(L)上和在垂直于該縱向方向的方向上對(duì)準(zhǔn)的壁部分(10.1、10.3、10.5、10.7)之間延伸的壁部分(10.2、10.4、10.6、10.8)的壁厚薄15到35％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于在它們的放置區(qū)域(16、20)的至少一個(gè)上的壁區(qū)域(10.1...10.8)包括凸起部(22)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于在它們的放置區(qū)域的至少一個(gè)上的壁區(qū)域包括凹口。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12所述的陶瓷格子塊，其特征在于凹口和凸起部(22)形成為具相互形狀配合的接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于在縱向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)的壁厚比其它壁部分(10.2、10.3、10.4、10.6、10.7、10.8)的壁厚要大。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷格子塊，其特征在于在縱向方向(L)上延伸的壁部分(10.1、10.5)的幾何面矩比垂直于它們延伸的壁部分(10.3、10.7)的幾何面矩要大。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐火陶瓷格子磚，其包括八個(gè)壁部分(10.1...10.8)，這些壁部分以小于90度的角度相互鄰接。所述磚例如用于玻璃熔爐的腔的格子爐襯。
文檔編號(hào)F27D1/04GK1596359SQ02823798
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者S·巴爾德 申請(qǐng)人:里弗雷克特里知識(shí)產(chǎn)權(quán)兩合公司