Система соединения кирпичей

Изобретение относится к сводчатой несущей конструкции для промышленной печи. Сводчатая несущая конструкция образована в системе огнеупорных керамических кирпичей, выполненных с двумя элементами геометрического замыкания в Х- и Y-направлении, которые одновременно стабилизируют соединение в Z-направлении. Обеспечивается возможность простым способом располагать кирпичи с непрерывным соединением не только в Х- и Y-направлении, но также и в Z-направлении координатной системы. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к системе соединения огнеупорных керамических кирпичей для образования сводчатой несущей конструкции.

Такие сводчатые конструкции встречаются, прежде всего, в промышленных печах, причем уровень техники, равно как и изобретение, разъясняются ниже более подробно на примере сводчатой арки в зоне сгорания шахтной известковообжигательной печи, без ограничения при этом в какой-либо степени сущности изобретения.

Сводчатая несущая конструкция согласно DE №3933744 С2 находится в зоне сгорания шахтной известковообжигательной печи. Согласно фиг. 1 она состоит на виде спереди (ниже упрощенно: в Y-направлении координатной системы) из нескольких (ниже упрощенно: в Z-направлении координатной системы) расположенных друг над другом, выполненных в форме свода кирпичных рядов 14, 16, причем каждый кирпичный ряд, в свою очередь, состоит из нескольких простирающихся рядом друг с другом (ниже упрощенно: в Х-направлении координатной системы) кирпичей. Направленность в координатной системе (X, Y, Z) ниже аналогично (по смыслу) применена для отдельного кирпича несущей конструкции.

Расположенные рядом друг с другом в Х-направлении кирпичи соединены с помощью радиальных, то есть простирающихся в Z-направлении пазов и гребней с геометрическим замыканием. Специально сформированный комплект замкового камня применяют в Y-направлении центрально между двумя противоположными секциями кирпичного ряда для его замыкания.

Эта система неоднократно зарекомендовала себя, но она требует, тем не менее, значительных издержек монтажа. Это является аналогичным образом действительным и для системы согласно ЕР №1255088 В1, в рамках которой все кирпичи кирпичного ряда соединены также с помощью радиально простирающихся пазовых/гребневых приспособлений, в отличие от DE №3933744 С2, тем не менее, в одном направлении.

В основе изобретения лежит цель предложения альтернативной техники укладки, которая делает возможным, прежде всего, также простой и надежный монтаж в кирпичной связке.

В основе изобретения лежат следующие соображения.

Соединение с геометрическим замыканием посредством радиальных пазов и радиальных гребней делает последовательную укладку кирпичей (в Y-направлении) сложной или вовсе невозможной. Кроме того, радиально ориентированные элементы соединения приводят к тому, что зачастую в трех направлениях координатной системы образуется только лишь неравномерное силовое замыкание.

Для преодоления этих недостатков изобретение предусматривает выполнение кирпичей с двумя элементами геометрического замыкания в Х- и Y-направлении, которые одновременно стабилизируют соединение в Z-направлении. Это позволяет простым способом располагать кирпичи с непрерывным соединением не только в Х- и Y-направлении, но также и в Z-направлении координатной системы.

Соединение соседних кирпичей производится, как и до сих пор, посредством соответствующего профилирования на внешних поверхностях кирпичей; согласно изобретению, однако, в Х- и Y-направлении, вследствие чего впервые становится возможным последовательно располагать в несущую конструкцию все кирпичи в пределах слоя (рядом друг с другом в X-направлении; друг за другом в Y-направлении) с геометрическим замыканием. Из этого непосредственно получается стабилизация всего кирпичного слоя/несущей конструкции.

В его самом общем варианте осуществления изобретение относится к системе соединения кирпичей, которые в простирающихся перпендикулярно друг другу рядах расположены рядом друг с другом в Х-направлении и друг за другом в Y-направлении таким образом, что совместно они образуют сводчатую несущую конструкцию, причем более 90% кирпичей имеют следующую форму:

- внутренняя сторона и внешняя сторона в Х-направлении, передняя сторона и задняя сторона в Y-направлении, верхняя сторона и нижняя сторона в Z-направлении,

- передняя сторона и задняя сторона выполнены с сопряженными профилированиями, которые создают геометрическое замыкание между задней стороной кирпича и следующей в Y-направлении передней стороной соседнего кирпича,

- внутренняя сторона и внешняя сторона выполнены с сопряженными профилированиями, которые создают геометрическое замыкание между внешней стороной кирпича и следующей в Х-направлении внутренней стороной соседнего кирпича.

Тем самым, согласно изобретению полностью преобладающее число кирпичей в пределах мостоподобной несущей конструкции должно состоять из конструктивно идентичных кирпичей. Другие форматы кирпичей и/или геометрии кирпичей должны быть ограничены конструктивно необходимыми областями, например, концевыми опорами сводчатой арки. В несущих конструкциях в составе противонаправленных секций свода, подобных описанным в DE №3933744 С2, при потребности также может быть центрально применен соответствующим образом адаптированный комплект замкового камня, который состоит из кирпичей других форматов.

Как правило, более 95% кирпичей системы соединения могут быть выполнены соответствующим изобретению способом.

Указанное профилирование простирается в каждом случае в направлении координатной системы (X, Y) между противоположными сторонами/гранями кирпича, то есть оно не является отдельным профилированием, которое центрально выступает из поверхности или центрально простирается в поверхности.

По меньшей мере одно профилирование кирпича выполнено согласно варианту осуществления по типу гребня, в то время как сопряженное профилирование кирпича (на противоположной ему поверхности) выполнено по типу сопряженного паза. Соответствующим образом гребень и паз простираются опять-таки по всей протяженности противоположных граней кирпича.

Гребень и паз кирпича могут быть расположены в Z-направлении эксцентрично. Согласно варианту осуществления паз и гребень располагаются более близко к нижней стороне кирпича, чем к верхней стороне.

Величина пазов и гребней, как правило, не имеет решающего значения. Тем не менее, паз и гребень должны иметь заданную минимальную величину для обеспечения механической прочности соединения с геометрическим замыканием, также и на протяжении достаточно долгого времени. Поэтому согласно варианту осуществления предусмотрено, что паз и гребень кирпичей простираются в Z-направлении по меньшей мере по 20% высоты кирпича в Z-направлении.

Другой разновидностью профилирования является профилирование уступом, причем сопряженное профилирование кирпича (на противоположной поверхности) состоит из сопряженного уступа, что позволяет вновь достигать между соседними кирпичами требуемого геометрического замыкания. Уступы, в свою очередь, могут располагаться эксцентрично в Z-направлении кирпича, например ближе к верхней стороне кирпича чем к нижней стороне, в то время как они простираются в Х- или в Y-направлении по всей протяженности между противоположными гранями/сторонами кирпича.

Для предотвращения концентрации напряжений предлагается по меньшей мере частично выполнять профилирование на внутренней стороне и на внешней стороне, а также на передней стороне и на задней стороне кирпича под углом к соответствующей стороне кирпича, не равным 90°.

Для достижения надежного геометрического замыкания при произвольном изгибе свода во всей кирпичной связке в варианте осуществления предусматривается сужение кирпичей в направлении сверху вниз (в Z-направлении). Соответствующим образом получается клиновидная форма для передней стороны и задней стороны кирпича по направлению к нижней стороне кирпича. Такая «клиновидная форма» является, в принципе, известной, но для кирпичей другой геометрической формы.

Другое изменение предусматривает расположение профилирования на передней стороне и задней стороне кирпича в Z-направлении со смещением относительно профилирования на внутренней и внешней стороне кирпича. Такое «смещенное» взаимное расположение профилирований на кирпиче способствует выравниванию в распределении нагрузки в смонтированном состоянии.

Это является действительным также в случае, когда уступы кирпича простираются в Z-направлении над пазами/гребнями кирпича.

В пределах кирпичного ряда (в Х-направлении) кирпичи могут располагаться в одинаковом направлении или в двух секциях во встречных направлениях.

Другие признаки изобретения получаются из признаков дополнительных пунктов формулы изобретения, а также прочих заявочных материалов.

К этому также относится расположение кирпичей соседних рядов со смещением в Y-направлении.

Изобретение разъясняется ниже посредством приложенного чертежа более подробно. При этом показано, в каждом случае в схематичном представлении:

Фиг. 1: перспективный вид выполненного согласно изобретению кирпича.

Фиг. 2А: вид спереди на заднюю сторону RP (N) в Y-направлении кирпича по фиг. 1.

Фиг. 2Б: вид сбоку в Х-направлении кирпича согласно фиг. 1.

Фиг. 3: вид в Y-направлении на сводчатую несущую конструкцию с кирпичами согласно фиг. 1.

Фиг.4: вид в Z-направлении снизу на несущую конструкцию согласно фиг. 3.

Фиг. 5: увеличенный вид правого конца несущей арки согласно фиг. 3.

На фиг. 2А, а также 3-5 схематически представлена система координатных осей X, Y, Z.

Представленный на фиг. 1 кирпич обладает внутренней стороной I, внешней стороной А, передней стороной V, задней стороной R, верхней стороной О и нижней стороной U.

Передняя сторона V и задняя сторона R выполнены с сопряженными профилированиями VP, RP, а именно в данном случае с пазом N на задней стороне R и с сопряженным гребнем F на передней стороне V, которые простираются в каждом случае по всей ширине кирпича (равной расстоянию между внутренней стороной I и внешней стороной А).

Профилирование IP на внутренней стороне I обозначено как уступ ST1, а на противоположной внешней стороне А предусмотрен сопряженный уступ ST2 в качестве профилирования АР, причем профилирования IP, АР простираются по всей длине кирпича, то есть между противоположными гранями K1, K2 кирпича.

Между взаимными профилированиями VP, RP; IP, АР могут быть образованы соединения с геометрическим замыканием таким образом, что одинаково выполненные, расположенные рядом друг с другом и, соответственно, друг за другом кирпичи соответствующим образом входят в зацепление с геометрическим замыканием, как представлено на фиг. 3-5.

При этом схематически представлены 46 кирпичных рядов S1...S46, которые расположены в Х-направлении рядом друг с другом и в Y-направлении состоят из расположенных друг за другом кирпичей S1.1, S1.2 … S26.1, S28.2 … Кирпичи S1.1, S2.1 соседних рядов (S1, S2) проходят в Y-направлении со смещением относительно друг друга.

Другими словами: кирпичи соседних кирпичных рядов S1…S46 посредством уступов ST1, ST2 соединены друг с другом с геометрическим замыканием, в то время как кирпичи кирпичного ряда, например, S2, в Y-направлении друг за другом имеют геометрическое замыкание друг к другу посредством соединений паза и гребня N, F.

В целом кирпичи незначительно утончаются между верхней стороной О и нижней стороной U для получения сводчатой несущей конструкции согласно фиг. 3 с геометрическим замыканием.

На своих концах сводчатая несущая конструкция лежит на не описанных в подробностях конечных кирпичах Е.

Несущая конструкция может быть построена в Х- и Y-направлении путем соединения описанных кирпичей.

В варианте осуществления с противонаправленными секциями несущей арки (фиг. 3) специальный комплект SCH замкового камня может быть смонтирован в середине, как это, в принципе, известно из DE 3933744 С2.

Посредством соединений с геометрическим замыканием смещенных рядом друг с другом и друг за другом кирпичей достигнута в целом высокая механическая прочность несущей арки и благоприятное распределение усилий и нагрузки в системе соединения.

1. Сводчатая несущая конструкция для промышленной печи, образованная системой кирпичей, которые в простирающихся перпендикулярно друг другу рядах расположены рядом друг с другом в X-направлении и друг за другом в Y-направлении, причем более 90% кирпичей имеют следующую форму:

A) внутреннюю сторону (I), внешнюю сторону (А), переднюю сторону (V), заднюю сторону (R), верхнюю сторону (О) и нижнюю сторону (U),

Б) передняя сторона (V) и задняя сторона (R) выполнены с сопряженными профилированиями (VP, RP), создающими геометрическое замыкание между задней стороной (R) кирпича (S1.1) и следующей в Y-направлении передней стороной (V) соседнего кирпича (S1.2),

B) внутренняя сторона (I) и внешняя сторона (А) выполнены с сопряженными профилированиями (IP, АР), создающими геометрическое замыкание между внешней стороной (А) кирпича (S1.1) и следующей в X-направлении внутренней стороной (I) соседнего кирпича (S2.1),

причем профилирование (IP, АР, VP, RP) на внутренней стороне (I) и внешней стороне (А), на передней стороне (V) и задней стороне (R) кирпича по меньшей мере частично простирается к соответствующей стороне кирпича (I, А, V, R) под углом, не равным 90°.

2. Сводчатая несущая конструкция по п. 1, в которой по меньшей мере одно профилирование (VP, RP, IP, АР) кирпича выполнено в виде гребня (F), а сопряженное профилирование (RP, VP, АР, IP) кирпича - по типу сопряженного паза (N).

3. Сводчатая несущая конструкция по п. 2, в которой гребень (F) и паз (N) кирпича расположены в Z-направлении кирпича эксцентрично и ближе к нижней стороне (U) кирпича.

4. Сводчатая несущая конструкция по п. 2, в которой гребень (F) и паз (N) кирпичей простираются в Z-направлении по меньшей мере по 20% высоты кирпича.

5. Сводчатая несущая конструкция по п. 2, в которой гребень (F) и паз (N) имеют их наибольшую протяженность в Z-направлении.

6. Сводчатая несущая конструкция по п. 1 или 2, в которой по меньшей мере одно профилирование (VP, RP, IP, АР) кирпича выполнено в виде уступа (ST1), а сопряженное профилирование кирпича состоит из сопряженного уступа (ST2).

7. Сводчатая несущая конструкция по п. 6, в которой уступы (ST1, ST2) расположены в Z-направлении кирпича эксцентрично и ближе к верхней стороне (О) кирпича.

8. Сводчатая несущая конструкция по п. 1, в которой кирпичи выполнены клиновидными, сужающимися по направлению к нижней стороне (U).

9. Сводчатая несущая конструкция по п. 1, в которой профилирование (VP, RP) на передней стороне и задней стороне (V, R) кирпича простирается в Z-направлении кирпича со смещением по отношению к профилированию (IP, АР) на внутренней и внешней стороне (I, А) кирпича.

10. Сводчатая несущая конструкция по п. 6, в которой уступы (ST1, ST2) кирпича простираются в Z-направлении над гребнями/пазами (F, N) кирпича.

11. Сводчатая несущая конструкция по п. 1, состоящая из двух секций (AL, AR), направляемых навстречу друг другу в Х-направлении.

12. Сводчатая несущая конструкция по п. 1, в которой расположенные в X-направлении рядом друг с другом кирпичи (S1.1, S2.1) проходят в Y-направлении со смещением.