PL154687B1 - Ceramic furnace tube for use in conjunction with a radiant heating tube of industrial burner - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 154 687 POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 85 12 18 (P. 256900)

Int. Cl.s F23R 3/42

Pierwszeństwo: 84 12 28 Republika Federalna Niemiec

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 86 1118

Opis patentowy opublikowano: 1992 02 28

Twórca wynalazku: Theo Wórner

Uprawniony z patentu: Aichelin GmbH,

Korntal-Miinchingen (Republika Federalna Niemiec)

Płomienica ceramiczna do promieniującej rury grzejnej palnika przemysłowego

Przedmiotem wynalazku jest płomienica ceramiczna do promieniującej rury grzejnej palnika przemysłowego, złożona co najmniej w części z pojedynczych odcinków ceramicznej rury, które są ze sobą złączone końcami w sposób kształtowy i którym są przyporządkowane elementy odległościowe w postaci żeber lub garbów umieszczone na zewnątrz, służące do oparcia w kierunku promieniowym o rurę zewnętrzną.

Promieniujące rury grzejne z ceramicznymi płomienicami wyróżniają się tym, że mogą bez narażania trwałości przejmować duże obciążenia cieplne, występujące zwłaszcza przy przerywanej eksploatacji palnika. Jednakże w przypadku wykonania w postaci jednoczęściowej rury ceramicznej, pokrywającej całą długość płomienicy jak to podano w opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr GB-PS 716 579, narażone są one na duże niebezpieczeństwo pękania, które to pękanie, szczególnie w przypadku wbudowania takich rur grzejnych w położeniu leżącym, bierze się stąd, że odlana metalowa rura zewnętrzna, otaczająca plomienicę w pewnej odległości, doznaje wskutek występującego oddziaływania temperatury nie tylko zmian długości lecz także pewnego ugięcia, do którego jednoczęściowa, stosunkowo sztywna płomienica ceramiczna nie może się dostosować.

W celu nadania ceramicznej płomienicy pewnej sprężystości znany jest sposób, z opisów patentowych W.Brytanii nr GB-PS 564 523 i Stanów Zjednoczonych US-PS 2478 732, składania jej z pojedynczych walcowych odcinków rurowych lub pierścieni kołowych, które są złączone współosiowo przez zetknięcie ze sobą ich płaskich powierzchni czołowych. W celu zapewnienia wzajemnego prowadzenia odcinków rurowych w miejscach połączenia, odcinki te są na powierzchniach czołowych ukształtowane na wzór połączenia wpustowego. Jednakże przy tym powstaje w zasadzie w każdym miejscu połączenia pierścieniowa szczelina, leżąca w płaszczyźnie prostopadłej do osi płomienicy, wychodząca w kierunku promieniowym na zewnętrzną powierzchnię obwodową. Gdy taka szczelina między dwoma zetkniętymi ze sobą odcinkami rury otworzy się częściowo wskutek różnicy wydłużeń metalowej rury zewnętrznej i ceramicznej płomienicy, albo w wyniku ugięcia rury zewnętrznej, to gorące spaliny mogą wydostawać się z wnętrza płomienicy na zewnątrz, gdzie uderzają w kierunku promieniowym w rurę zewnętrzną, która opływana po stronie wewnętrznej

154 687 przez chłodniejsze spaliny, przepływające przez pierścieniową komorę między płomienicą i rurą zewnętrzną, ulega przeciążeniu cieplnemu wskutek takiego miejscowego przegrzania i w wyniku tego albo zostaje szybko zniszczona, albo też co najmniej doznaje ograniczenia swej żywotności.

Ponieważ znane odcinki ceramicznej rury lub pierścienie, wykonane jako stosunkowo grubościenne, okazały się skłonne do pękania wskutek oddziaływania na ich powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne różniących się temperatur, więc opracowano i ujawniono w opisie patentowym RFN nr 1 551 762 sposób składania tych pierścieni z pojedynczych części w kształcie segmentów, mających w miejscach wzajemnego styku kształtowe elementy złączne. Umożliwiło to wprawdzie wykonanie bardzo giętkiej płomienicy ceramicznej, która jest złożona ze stosunkowo małych, a tym samym niewrażliwych na duże gradienty temperatury, części ale poszczególne elementy trzeba łączyć ze sobą przy użyciu ceramicznego kitu, ażeby nadać całej płomienicy niezbędną stabilność. Stanowi to dodatkowy nakład. Oprócz tego w przypadku uszkodzenia jednego elementu ceramicznego trzeba wymienić całą płomienicę, gdyż wymiana zakitowanego uszkodzonego elementu jest niemożliwa.

Celem wynalazku jest skonstruowanie odpornej, giętkiej płomienicy ceramicznej, która by przy prostej budowie zapobiegała występowaniu miejscowych przegrzewać w otaczającej metalowej rurze zewnętrznej i wyróżniała się łatwością montażu i naprawy.

W celu rozwiązania tego zadania płomienicą ceramiczna według wynalazku charakteryzuje się tym, że na wystający z przyporządkowanego kielicha jednego odcinka rurowego gładkościenny obszar drugiego elementu rurowego nasadzony jest z luzem zamknięty ceramiczny pierścień zakrywający, który leży w kierunku osiowym między powierzchnią czołową kielicha i odsądzeniem drugiego odcinka rurowego i który posiada ukształtowany, co najmniej częściowo zakrywający kielich w kierunku osiowym obszar.

Połączenie kielichowe odcinków rury stwarza pewną możliwość ich wzajemnego przesuwania w miejscach złączenia w kierunku osiowym bez odłączania ich od siebie. Pierścieniowa szczelina, istniejąca między wewnętrzną ścianką kielicha i zewnętrzną ścianką wetkniętego odcinka rury, wychodzi na zewnątrz po zewnętrznej stronie płomienicy w kierunku jej osi. Poza tym jest ona od strony zewnętrznej zasłonięta pierścieniem zakrywającym, który także tworzy z zewnętrzną powierzchnią obwodową kielicha względnie odcinka rury weń wetkniętego szczeliny pierścieniowe, otwierające się w kierunku osi płomienicy. W ten sposób szczeliny, występujące z konieczności w miejscach połączenia ze sobą odcinków rury, wsuniętych w siebie z luzem mają postać labiryntów, które stawiają duży opór przepływowi gorących gazów spalinowych, znajdujących się we wnętrzu płomienicy. Ewentualnie wydostające się gazy mogą wypływać tylko w kierunku osi płomienicy, czyli opływają one tylko zewnętrzną powierzchnię obwodową części odcinków rury ceramicznej, co jest nieszkodliwe. W każdym razie z miejsc połączenia nie mogą wypływać strumienie gazów skierowane promieniowo od zewnętrznej powierzchni płomienicy, które mogłyby uderzać w metalową rurę zewnętrzną i powodować tam miejscowe przegrzewanie.

Odcinki rur- i pierścienie zakrywające płomienicy są tylko zestawione ze sobą bez potrzeby stosowania jakichkolwiek nierozłącznych połączeń kitowych. Wobec tego uszkodzone części można również bez trudności wymieniać, bez konieczności wymiany całej płomienicy.

Do zwiększenia szczelności w obszarze miejsc połączenia odcinków rury może być korzystne rozwiązanie, w którym pierścień zakrywający sięga zawsze w kierunku osiowym na kielich.

Korzystne warunki dołączenia płomienicy do palnika otrzymuje się gdy odcinek rury sąsiadujący z tym ostatnim jest swym końcem od strony kielicha nasunięty na ceramiczną nasadę palnika, przy czym do kielicha tego odcinka jest włożony z luzem pierścień złączny, przylegający do nasady. Pierścień ten zapewnia szczelne dołączenie płomienicy do ceramicznej nasady, wykluczające palenie się płomienia między tymi częściami. Ponieważ nasada palnika jest tylko wetknięta do płomienicy, więc w razie potrzeby demontażu palnik po prostu wyciąga się, bez potrzeby wyjmowania płomienicy z rury zewnętrznej. Celowe jest zaopatrzenie pierścienia złącznego na zewnętrznej powierzchni obwodowej w elementy odległościowe, dzięki czemu centruje on jednocześnie razem z nasadą palnika płomienicę w jej końcu sąsiadującym z tą nasadą. Podobnie korzystne jest, gdy pierścienie zakrywające mają na swej powierzchni obwodowej elementy odległościowe, zapewnia154 687 jące centrowanie płomienicy w rurze zewnętrznej. W ten sposób osiąga się możliwość wytwarzania małym nakładem odcinków rury jako prostych, gładkich części, podczas gdy z drugiej strony elementy odległościowe na pierścieniach zakrywających zapewniają środkowanie płomienicy w obszarze złącz jej odcinków, co jest korzystne dla stabilności płomienicy.

Na ostatni odcinek płomienicy można nasadzić taki pierścień zakrywający z elementami odległościowymi, ustawiony w położeniu obróconym o 180°, w celu środkowania płomienicy również i w jej końcu przeciwległym względem palnika, bez konieczności stosowania do tego osobnych elementów centrujących.

Cienkościenne odcinki rury, typowo o grubości ścianki około 5 mm, są wykonane z wysoko obciążalnego materiału ceramicznego i odznaczają się dużą odpornością. Najlepiej wykonywaćje z czystego karborundu, który sprawdził się doskonale w tym zastosowaniu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia promieniującą rurę grzejną z płomienicą ceramiczną według wynalazku w przekroju osiowym, w widoku bocznym i fragmencie.

W zewnętrznej rurze 1, wykonanej ze staliwa i zamkniętej dnem 2, jest umieszczona współosiowo ceramiczna płomienicą 3. Między płomienicą 3 i rurą 1 znajduje się pierścieniowa komora 4, służąca do odprowadzania gazów spalinowych, co samo w sobie jest znane. Rura 1 stanowi część palnika przemysłowego, którego dalszych szczegółów nie uwidoczniono, przedstawiając jedynie współosiową z rurą 1 i wchodzącą do niej lejowatą nasadę 5 palnika, wykonaną również z materiału ceramicznego i mającą zasadniczo walcowy króciec 6 przyłączeniowy, na który jest nasadzona płomienicą 3.

Płomienicą 3 składa się z takich samych ceramicznych cienkościennych odcinków 7 rury, z których każdy jest zakończony z jednej strony kielichem 8, a na przeciwległym końcu ma walcową część 9 o nieco zmniejszonej średnicy zewnętrznej, zakończoną pierścieniowym odsądzeniem 10. Odcinki 7 są wykonane z czystego karborundu.Grubość ich ścianki wynosi typowo około 5 mm, przy czym zmniejszenie średnicy zewnętrznej przedstawiono na rysunku przesadnie dla uwypuklenia, wynosi zaledwie około 0,5-1 mm. Odcinki 7 rury o gładkich ściankach zewnętrznej i wewnętrznej są za pomocą swoich kielichów 8 połączone ze sobą z luzem promieniowym w sposób widoczny z rysunku, przy czym odcinek 7a sąsiadujący z palnikiem jest swoim końcem z kielichem nasadzony na króciec 6 nasady 5 palnika. W obszarze każdego połączenia kielichowego odcinków rur 7 jest na płomienicę 3 nasadzony z luzem ceramiczny pierścień zakrywający 11, który sięga w kierunku osiowym nad część 9 o zmniejszonej średnicy zewnętrznej, wystającą z kielicha sąsiadującego odcinka rur 7, będąc unieruchomiony osiowo między osadzeniem 10 jednego odcinka rury 7 i powierzchnią czołową kielicha sąsiadującego odcinka rury 7. Każdy pierścień 11 ma część 12, która zakrywa co najmniej częściowo przynależny kielich w kierunku osiowym, ale która może także sięgać aż poza kielich, jak to pokazano w przypadku części 13. Pierścienie 11 mają na swej wewnętrznej walcowej powierzchni obwodowej odległościowe elementy 14 w postaci żeber, ustawione równolegle do osi, uformowane pojedynczo na pierścieniach 11 i rozstawione równomiernie na obwodzie. Elementy 14, które mogą również alternatywnie mieć postać garbów lub podobnych uwypukleń, wystają promieniowo aż do wewnętrznej ścianki rury 1 zewnętrznej, ustalając płomienicę 3 w kierunku promieniowym i centrującją. Ustawienie promieniowe i ukształtowanie elementów 14 są tak dobrane, żeby stawiały one spalinom odpływającym przez komorę 4 możliwie jak najmniejszy opór, zapewniając jednakże prawidłowe, odporne pod względem mechanicznym centrowanie płomienicy 3.

Na końcowy odcinek 7 rury jest nasunięty pierścień 11 z elementami 14, obrócony o 180°, w sposób widoczny na rysunku. Zapewnia on prawidłowe utrzymywanie w kierunku promieniowym i centrowanie płomienicy 3 w jej swobodnym końcu, bez konieczności stosowania do tego specjalnych części. Jednocześnie powoduje on zwiększenie powierzchni czołowej płomienicy u jej ujścia. W drugim końcu płomienicy 3 do kielicha 8 wsunięty jest ceramiczny pierścień złączny 15, przylegający od wewnątrz do dołączeniowego króćca 6 nasady 5 palnika, mający również na swej zewnętrznej walcowej powierzchni obwodowej umieszczone w równych odstępach elementy odległościowe 16 w postaci żeber, które podpierają i centrują płomienicę 3 i nasadę 5 względem wewnętrznej ścianki zewnętrznej rury 1.

154 687

Rysunek ukazuje, że w miejscach połączenia odcinków 7 rury, podobnie jak w miejscu dołączenia odcinka 7a sąsiadującego z palnikiem, do nasady 5 palnika występują tylko szczeliny pierścieniowe, których wyloty są skierowane do komory 4 zasadniczo współosiowo z płomienicą 3. Szczeliny takie występują na przykład w miejscach 17,18. Pierścienie 11 powodują powstanie w obszarze połączeń sąsiadujących odcinków 7 rury labiryntowego układu szczelin, który wyklucza możliwość wydostawania się gorących spalin w kierunku promieniowym do komory 4. Odcinki 7 dają się przy ugięciu lub wydłużeniu rury 1 zewnętrznej w kierunku osiowym odciągnąć od siebie stosunkowo daleko bez naruszania szczelności połączenia odcinków rury lub stabilności całej płomienicy 3. Z uwagi na luz, występujący w kielichach 8 i w obszarze pierścieni 11, płomienicą 3 może dostosowywać się do stosunkowo dużych ugięć rury 1 bez wywoływania niedopuszczalnych naprężeń w odcinkach rury lub pierścieniach 11. Sklejenie lub kitowanie poszczególnych części płomienicy 3 jest zbędne, chyba że szczególne przypadki zastosowania nakazują takie wzajemne zamocowanie części do siebie.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Płomienicą ceramiczna do promieniującej rury grzejnej palnika przemysłowego, która składa się przynajmniej częściowo z pojedynczych ceramicznych odcinków rurowych, które są połączone ze sobą czołowo i którym są przyporządkowane umieszczone na zewnątrz elementy dystansowe w kształcie żeber lub występów w celu promieniowego podparcia względem otaczającej płomienicę rury zewnętrznej, przy czym w celu połączenia dwóch odcinków rurowych jeden z nich jest wykonany na końcu jako kielich, a drugi jest w niego wstawiony z luzem , przy czym na elementy rurowe nasadzony element zakrywający, znamienna tym, że na wystający z przyporządkowanego kielicha (8) jednego odcinka rurowego (7,7a) gładkościenny obszar drugiego elementu rurowego nasadzony jest z luzem zamknięty ceramiczny pierścień zakrywający (11), który leży w kierunku osiowym między powierzchnią czołową kielicha (8) i odsądzeniem (10) drugiego odcinka rurow-ego i który posiada ukształtowany, co najmniej częściowo zakrywający kielich (8) w kierunku osiowym obszar (12).
2. 2. Płomienicą według zaslrz. 1, znamienna tym, że zakrywający pierścień (11) rozciąga się w kierunku osiowym poza kielich (8).
3. 3. Płomienicą według zastrz. 1, znamienna tym, że odcinek (7a), rury sąsiadujący z palnikiem, jest swoim kielichem nasadzony na ceramiczną nasadę (5) palnika, zaś kielich (8) tego odcinka (7a) rury jest wstawiony z luzem pierścień złączny (15), przylegający do nasady (5).
4. 4. Płomienicą według zastrz. 3, znamienna tym, że pierścień złączny (15) ma na swej zewnętrznej powierzchni obwodowej elementy odległościowe (16).
5. 5. Płomienicą według zastrz. 1, znamienna tym, że pierścienie zakrywające (11) mają na swej zewnętrznej powierzchni obwodowej odległościowe elementy (14).
6. 6. Płomienicą według zastrz. 5, znamienna tym, że na końcowy odcinek (7) rury jest nasadzony w położeniu obłóconym υ 180° pierścień zakrywający (11), zaopatrzony w odległościowe elementy (14).
7. 7. Płomienicą według zastrz. 1, znamienna tym, że odcinki (7, 7a) rury są wykonane z czystego karborundu.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł