Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
CARAMIDA REFRACTARA, METODA DE CONSTRUCTIE A UNEI STRUCTURI
FORMATA DINTR-O MULTITUDINE DE CARAMIZI REFRACTARE SI STRUCTURA
ASTFEL REALIZATA
DESCRIERE
[0001] Prezenta inventie se refera la o caramida refractara, la o metoda de constructie a
unei structuri formata dintr-o multitudine de astfel de caramizi refractare si la o structura
astfel realizata. Acest tip de caramida refractara se foloseste, de preferinta la constructia
schimbatoarelor de caldura de tip regenerativ (cunoscute si sub numele de recuperatoare
intermitente) in special la constructia preincalzitoarelor de aer de tip Cowper.
STADIUL TEHNICII
[0002] Regeneratoarele preincalzitoarelor de aer de tip Cowper se folosesc in metalurgie,
la preincalzirea aerului introdus in furnale. In furnal trebuie realizata o temperatura foarte
inalta, necesara topirii minereului de fier, ceea ce necesita ca aerul introdus in furnal sa
aiba o temperatura cat mai ridicata, uzual 1200–1350 °C. Instalatia care asigura aerul care
va fi introdus in furnal trebuie sa reziste la aceste temperaturi mari si trebuie sa poata
asigura debite mari. Aceste instalatii sunt alcatuite din trei parti principale si anume:
camera de ardere, camera regeneratorului si cupola. Cupola preincalzitorului de aer de tip
Cowper face legatura intre camera de ardere si camera regeneratorului. Camera
regeneratorului se construieste sub forma unei structuri masive ce poate avea aspectul
unui cilindru circular drept sau a unui cilindru eliptic, formata dintr-o multitudine de caramizi
refractare, imbinate prin simpla asezare, fara a folosi lianti. Structura de caramizi este
prevazuta cu goluri continue verticale, atat intre caramizile alaturate cat si in corpul
caramizilor si distribuite uniform in intregul volum al structurii, pe toata inaltimea acesteia.
Camera regeneratorului lucreaza continuu, asemeni functionarii furnalului, in doua faze
alternante si anume: prin golurile continue verticale circula in sens descendent gazele arse
ce incalzesc caramizile iar aerul introdus in furnal preia caldura de la caramizi in sens
ascendent.
[0003] Caramida refractara este o caramida fabricata dintr-un material special (denumit
material refractar), de mai multe tipuri constructive in functie de temperatura de lucru,
capabil sa reziste la temperaturi inalte (mai mari de 1450 °C) fara a-si schimba structura
si/sau compozitia chimica si avand capacitate mare de inmagazinare a caldurii si de
transfer termic cu gazele cu care vine in contact. In trecut, se foloseau caramizi refractare
de forma obisnuita (rectangulare sau tronconice). In prezent se folosesc caramizi cu o
forma speciala, avand o eficienta sporita si care reduc pierderile de presiune. Materialele
folosite la fabricarea caramizilor refractare au drept componenta principala: oxidul de
aluminiu (cunoscut si sub denumirea de alumina) (Al2O3) sau forsterita (cunoscuta si sub
denumirea de olivina alba) (Mg2SiO4). Compozitia chimica a caramizii refractare este in
mod uzual urmatoarea: oxid de aluminiu (alumina) sau forsterita (olivina alba) – intre 30%
si 60%, dioxid de siliciu sau silica – intre 30% si 50%, oxid feric – intre 1% si 3% si alte
componente – 7%. Caramida refractara silico-aluminoasa, folosita in prezent, are in
compozitia sa: oxizi de aluminiu si siliciu in diferite proportii, conform indicelui de
refractaritate necesar, cu unele restrictii importante pentru diferite impuritati, cum ar fi oxizii
2
de fier, deoarece prezenta fierului in compozitia caramizii refractare, cu mai mult de 1,5%,
la caramida silico-aluminoasa densa din treimea mijlocie a structurii de caramizi, poate
determina cedarea materialului caramizii din cauza fenomenului de fluaj. Acest material
silico-aluminos, se foloseste pentru caramizile din structura regeneratorului aflate la 2/3
din inaltimea structurii regeneratorului, catre baza acestei structuri. La treimea superioara
se foloseste caramida de silica, ce contine exclusiv oxizi de siliciu, datorita coeficientului
aproape inexistent de dilatatie al materialului caramizii la temperaturi de peste 700⁰ C.
[0004] Sunt cunoscute caramizi refractare folosite la constructia unei structuri pentru
regeneratoarele de tip Cowper asa cum sunt descrise in brevetul de inventie numarul FR
1096652. Aceste caramizi sunt constituite dintr-un material refractar ce contine drept
componente principale oxidul de aluminiu si dioxidul de siliciu si care au forma corpului
caramizii in mod substantial de prisma hexagonala regulata. Fiecare perete vertical de
contur al corpului caramizii prezinta cate un canal vertical, deschis catre exteriorul corpului
caramizii. Doua dintre aceste canale au sectiuni transversale poligonale (de preferinta ½
de hexagon regulat) iar restul de patru canale au sectiuni transversale semicirculare, intr-
un plan paralel cu bazele prismei hexagonale regulate. Fiecare canal vertical imparte
peretele vertical de contur al corpului caramizii pe care este prevazut, in doua parti egale.
Muchiile verticale ale corpului caramizii sunt inlocuite cu cate un canal vertical, deschis
catre exteriorul corpului caramizii si avand sectiuni transversale poligonale, de preferinta o
treime de hexagon regulat, intr-un plan paralel cu bazele corpului caramizii de forma unei
prisme hexagonale regulate. In interiorul corpului caramizii sunt prevazute 7 gauri de
trecere verticale, avand in mod substantial forma unei prisme hexagonale regulate si/sau a
unui cilindru; gaurile de trecere verticale fac legatura intre cele doua baze ale corpului
prismatic al caramizii. Gaurile de trecere verticale sunt dispuse in trei randuri, paralele cu
cei sase pereti verticali de contur ai corpului caramizii si avand centrul axei lor
longitudinale de simetrie, in punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri echilaterale
din totalul celor 24 triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza a corpului caramizii.
[0005] Dimensiunile sectiunilor hexagonale ale gaurilor de trecere verticale sunt in relatie
cu dimensiunile similare ale sectiunilor circulare ale gaurilor de trecere verticale, in sensul
ca hexagonul regulat poate fi inscris in cercul corespondent. Per ansamblu, corpul
prismatic hexagonal al caramizii conform FR1096652 contine:
- trei gauri de trecere verticale cu sectiune hexagonala, egale si dispuse pe acelasi rand,
- patru gauri de trecere verticale cu sectiune circulara, egale si dispuse pe doua randuri
paralele si adiacente randului ce contine cele trei gauri de trecere verticale cu sectiune
hexagonala,
- patru canale verticale periferice deschise catre exteriorul corpului caramizii cu sectiune
semicirculara, egale,
- doua canale verticale periferice deschise catre exteriorul corpului caramizii cu sectiune
semihexagonala, egale, precum si
- sase canale verticale periferice deschise catre exteriorul corpului caramizii cu sectiune o
treime de hexagon, deasemenea egale.
Razele jumatatilor de cerc precum si laturile jumatatilor de hexagon si treimilor de hexagon
ale sectiunilor canalelor verticale periferice sunt egale cu cele ale sectiunilor gaurilor de
trecere verticale circulare, respectiv hexagonale.
[0006] Din cele sase gauri de trecere verticale care inconjoara gaura de trecere verticala
centrala, trei dintre ele, invecinate si orientate interaxial la cate 120o fata de aceasta,
prezinta la nivelul suprafetei bazei inferioare a corpului prismatic hexagonal al caramizii,
trei adancituri de forma semitoroidala, iar la nivelul suprafetei bazei superioare a corpului
3
prismatic hexagonal al caramizii, trei proeminente de forma semitoroidala, ce formeaza
imbinari de tip lamba si uluc cu adanciturile corespondente care apartin unei alte caramizi
refractare stivuite deasupra si/sau dedesubt.
[0007] Caramizile refractare conform FR1096652 sunt stivuite astfel incat randurile ce
contin gaurile de trecere verticale cu sectiune hexagonala ale unei caramizi sunt
amplasate deasupra randurilor sau sub randurile ce contin gauri de trecere verticale cu
sectiune circulara sau canale verticale periferice cu sectiune semicirculara astfel incat
axele longitudinale de simetrie a gaurilor de trecere sa fie paralele si sa se continue pe
aceeasi directie cu cele ale gaurilor de trecere/canalelor verticale periferice din randul
urmator de caramizi stivuite. Astfel se creaza coloane verticale pentru circulatia gazelor
si/sau a aerului in structura de caramizi a preincalzitoarelor de aer de tip Cowper. Aceste
coloane verticale au de la un rand de caramizi la altul, alternativ, gauri de trecere verticale
cu sectiune mare si gauri de trecere verticale cu sectiune mica.
[0008] Este cunoscut faptul ca principala preocupare in domeniul tehnic al caramizilor
refractare pentru preincalzitoarele de aer de tip Cowper este imbunatatirea si
intensificarea transferului termic. Aceasta se bazeaza in special pe marirea coeficientului
global de schimb de caldura. Modificarea geometriei suprafetei de schimb de caldura este
insotita de cresterea coeficientului local de schimb de caldura si in consecinta a
coeficientului global de schimb de caldura. O metoda cunoscuta de intensificare a
transferului termic in cazul fluidelor este asigurarea unei curgeri turbulente. In acest caz,
rezistenta termica este concentrata in stratul limita din vecinatatea suprafetei peretelui
coloanei unde are loc circulatia gazelor si/sau a aerului. Pentru realizarea unei curgeri
turbulente este necesara perturbarea rezistentei termice, de exemplu, prin reducerea
diametrului hidraulic al coloanei. Aceasta creaza o curgere elicoidala a fluidului si
favorizeaza amestecarea fluidelor in sectiunea transversala.
[0009] Dezavantajele caramizilor refractare prezentate in brevetul FR1096652 constau in
faptul ca circulatia gazelor/aerului pe verticala in structura formata de aceste randuri de
caramizi nu are regim turbulent daca temperatura e mare. Acest lucru afecteaza transferul
termic la temperaturi mari, chiar in zona in care acesta este mai intens. Prin succesiunea
de la un rand de caramizi la altul a sectiunii hexagonale a canalelor/gaurilor de trecere cu
cea cilindrica se incearca obtinerea unui efect de turbionare, intrucat diametrul hidraulic al
sectiunii se schimba periodic. In acest mod se creaza un dezavantaj suplimentar,
deoarece suprafata hexagonului inscris in cerc e destul de apropiata ca valoare de cea a
cercului, deci diferenta de suprafata de transfer termic nu este foarte mare si implicit
diferenta de volum dintre canalele respective nu este mare.
[0010] Un alt dezavantaj al acestor caramizi este faptul ca suprafata de transfer termic a
acestora este limitata la suma suprafetelor canalelor/gaurilor verticale. Necesitatea
adoptarii de valori diferite a suprafetelor la diferite pozitionari a randurilor de caramizi pe
inaltimea structurii face ca singura solutie sa fie micsorarea sau marirea suprafetei totale a
canalelor/gaurilor de trecere verticale. Variatiile nu pot fi pe masura necesitatilor deoarece
porozitatea generala a structurii se schimba si implicit caramizile pierd sau castiga in
greutate, afectand masa refractara de acumulare termica, fapt foarte important in calculele
termice.
[0011] Un alt dezavantaj este acela ca proeminentele si adanciturile corespondente, care
formeaza impreuna o imbinare tip "nut si feder" sau "mama - tata" sau "lamba si uluc" este
nefericit aleasa, deoarece scade procente importante din suprafata de rezemare a
caramizilor. Acest lucru trebuie compensat de folosirea unor materiale refractare
performante si deci, mai scumpe.
4
[0012] In plus, in zona mediana si anume in zona de 60%-75% din inaltimea structurii de
caramizi refractare, unde aceasta este supusa la temperaturi mari si unde compresia in
materialul refractar este ridicata exista pericolul deformarii caramizilor si aparitiei
fenomenului de fluaj, fenomen ce reprezinta variatia continua si lenta a tensiunilor si
deformatiilor ireversibile ale unui material supus unor solicitari continue si de durata. In
consecinta, pentru structuri care lucreaza sub sarcina la temperaturi ridicate, cum sunt
structurile de caramizi refractare ale preincalzitoarelor de aer de tip Cowper, fluajul este un
factor important de care se tine seama la proiectare.
[0013] Un alt dezavantaj al acestor caramizi este acela ca toate canalele de circulatie
verticala a gazelor sunt independente. Ele nu comunica pe orizontala intre ele si astfel,
orice obturare a unui canal obliga gazele sa incarce termic suplimentar canalele vecine.
Acest lucru atrage dupa sine o diferentiere de temperaturi in corpul caramizii. Astfel, se
provoaca tensiuni de dilatare si contractie diferite si acestea pot determina in timp
fisurarea sau chiar spargerea caramizii.
[0014] Un alt dezavantaj al structurii de caramizi refractare conform FR1096652 este dat
de faptul ca toate canalele sale verticale obtinute prin suprapunerea decalata a canalelor
verticale individuale ale fiecarei caramizi sunt continue, paralele si izolate intre ele de la
partea superioara, pana la baza sa. Acest fapt conduce la pericolul blocarii unui canal
intreg, daca el are loc la nivelul unei singure caramizi. Astfel, se scot din transferul termic,
zeci de kilograme de material refractar, cand obturarea are loc chiar intr-un singur loc de
pe inaltimea sa. Dezavantajul se extinde si la faptul ca gazele blocate sunt obligate sa
curga prin canalele limitrofe, creand dezechilibre termice importante, atat fata de alte
canale exploatate normal, cat si fata de cel in care nu circula nimic. Ele provoaca dilatari
diferentiate in volume de material refractar foarte apropiate, ceea ce fisureaza si
faramiteaza in timp structura. Obturarea devine astfel progresiva antrenand canalele
alaturate si amplificandu-se in timp. In cativa ani, structura isi poate pierde
permeabilitatea, necesitand inlocuirea sa.
[0015] Un alt dezavantaj al acestei structuri, conform FR1096652, este ca functionarea se
realizeaza in regim neuniform, deoarece diferentele de debite cu care aerul fierbinte intra
in regenerator din cupola preincalzitorului de aer de tip Cowper se pastreaza pana la
iesirea din structura, la partea de jos a structurii. Acest fapt se datoreaza turbioanelor
create in cupola de circulatia gazelor care vin din camera de ardere. Admisia neuniforma
ca debit, pe suprafata superioara a structurii, face ca o parte a acesteia sa fie
suprasolicitata, in vreme ce alta are incarcarea termica sub nivelul calculelor estimate.
Neuniformitatile circulatiei gazelor in structura duc la reducerea randamentului
generatorului si pericolul deteriorarii sau infundarii sale progresive. Din cauzele amintite, in
cursul demontarii structurilor vechi au fost observate pe suprafetele orizontale de contact
intre randurile de la partea superioara a structurii, adancituri in materialul refractar al
caramizilor. Aceste adancituri se prezinta in linie dreapta de la un canal vertical la altul
alaturat si sunt provocate de eroziunea in timp data de gazele fierbinti (aflate la
temperaturi peste 1000⁰C) care isi sapa loc pentru a se transfera de la un canal vertical la
altul invecinat, mai putin solicitat.
[0016] Un alt dezavantaj al exploatarii acestei structuri este legat de izolarea canalelor
verticale ale acesteia fata de luftul de cativa centimetri latime dintre structura si peretele
camerei cu contur circular in care aceasta este amplasata. Prin acest spatiu continuu
circula deasemenea gaze fierbinti, dar cu viteze si presiuni mai mari, deoarece acest
spatiu este comun pe toata circumferinta structurii; nu exista pierderi de presiune in
circulatia gazelor si nici comunicari cu canalele verticale ale structurii de caramizi care sa
5
preia si sa uniformizeze, sau sa produca efectul de turbionare a aerului/gazelor care
circula, asa cum se intampla intr-o oarecare masura in interiorul structurii, datorita
succesiunilor de sectiuni hexagon-cerc pe inaltimea canalelor verticale ale acesteia.
Transferul termic la circulatia gazelor prin acest luft este redus si astfel temperaturi mari
ajung la baza structurii punand in pericol stabilitatea acesteia prin incarcari termice
neprevazute in proiectare.
[0017] Un alt dezavantaj al acestui tip de structura este acela ca incercarea de a turbiona
curgerea gazelor prin schimbarea profilului peretelui canalelor verticale din cerc in
hexagon si invers, de la un rand orizontal de caramizi la urmatorul rand de caramizi e
limitata de diferenta mica de suprafata si diametru hidraulic intre acestea. Perimetrul unui
hexagon, fata de cel al unui cerc egal ca suprafata, este cu aproximativ 5% mai mare. In
acest caz hexagonul este inscris in cerc din punct de vedere dimensional, astfel incat
diferenta de perimetru, deci suprafata de transfer termic, intre cele doua tipuri de profil,
devine si mai mica. Socurile de presiune determinate de aceste diferente sunt insuficiente
pentru a provoca o turbionare semnificativa.
[0018] Un alt dezavantaj al acestor structuri este lipsa de flexibilitate in modificarea
caracteristicilor sale constructive si functionale cerute de solicitarile si regimurile de lucru
la diferite cote de inaltime ale structurii. Astfel, la partea superioara, unde fixarea si
stabilizarea caramizilor in structura e importanta datorita turbioanelor din cupola
recuperatorului de tip Cowper si lipsei unei presiuni de incarcare superioare care sa le
mentina pe pozitie, imbinarea "lamba si uluc" se poate dovedi insuficienta. Pe langa
aceasta, in aceeasi zona, temperaturile mari determina un transfer termic intens si este
necesara o masa mai mare refrectara care sa preia entalpia gazelor arse. Singura solutie
este micsorarea suprafetei sectiunii canalelor verticale, ceea ce provoaca o marire a
vitezei de curgere a gazelor, fortand circulatia laminara, defavorabila astfel transferului
termic optim. Prin contrast, la partea inferioara a structurii, unde transferul termic e redus
datorita temperaturii mici, masa refractara e folosita insuficient. Acolo este necesara o
suprafata de transfer termic marita, dar care nu poate fi obtinuta decat prin marirea
dimensiunii canalelor verticale, ceea ce conduce la micsorarea suprafetei de rezemare a
structurii si marirea efectiva a eforturilor de compresie in materialul refractar.
[0019] Sunt cunoscute de asemenea, alte caramizi pentru realizarea unei structuri pentru
preincalzitoare de aer de tip Cowper, asa cum sunt prezentate in brevetul S.U.A. numarul
5924477/20.07.1999. Aceste caramizi sunt constituite dintr-un corp din material refractar
de forma unui trunchi de piramida hexagonala regulata, similar celui descris in brevetul
anterior in ceea ce priveste amplasarea canalelor verticale periferice si a gaurilor de
trecere. Diferentele dintre caramida descrisa in brevetul FR1096652 si cea descrisa in
brevetul US5924477 sunt date de:
- forma sectiunii transversale a gaurilor de trecere (in brevetul US5924477 sunt numai
hexagoane regulate – Fig. 1 si 3);
- forma corpului caramizii si a gaurilor de trecere (in brevetul US5924477, baza inferioara
a corpului caramizii, de forma unui trunchi de piramida hexagonala regulata, are aria mai
mica decat cea a bazei superioare a corpului caramizii astfel incat peretii laterali ai
corpului au un unghi de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a corpului iar
gaurile de trecere se ingusteaza catre baza inferioara a corpului caramizii cu acelasi unghi
de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a corpului caramizii. Valoarea acestui
unghi de inclinare nu este specificata in brevetul US5924477, dar se precizeaza faptul ca
acesta este “mai pronuntat” – rezumat, paragrafele [0005], [0008], [0009], [0011],
revendicarile 1 si 7 si Fig. 2 si 3 (reperul 9));
6
- existenta a trei proeminente prevazute la suprafata bazei superioare a corpului caramizii
(in brevetul US5924477, aceste proeminente sunt amplasate radial dinspre centrul
corpului caramizii catre trei dintre muchiile bazei superioare hexagonale ale corpului
caramizii astfel incat sa fie orientate axial, cu un unghi masurat intre aceste proeminente
de 120⁰. Imbinarile de tip lamba-uluc din brevetul FR1096652 sunt inlocuite cu o suprafata
complet plana pe baza inferioara a corpului caramizii si cele trei proeminente la suprafata
bazei superioare a corpului caramizii – paragrafele [0008], [0009], Fig. 1-2).
[0020] O structura pentru preincalzitoare de aer de tip Cowper, formata din randuri de
caramizi conform US5924477 stivuite, prezinta, intre peretii laterali ai caramizilor alaturate,
un spatiu de forma triunghiulara in sectiune transversala intr-un plan perpendicular pe
bazele corpului caramizilor. Acest spatiu permite circulatia aerului/gazelor de-a lungul
peretilor laterali ai caramizilor precum si pe directie verticala la nivelul bazelor inferioare si
superioare ale corpurilor caramizilor din structura. Caramizile sunt stivuite conform regulii
“trei-peste-una” si “una-peste-trei”.
[0021] Dezavantajele acestor caramizi si structuri conform US5924477, care desi pot
permite comunicare orizontala intre unele canale verticale si pot fi astfel considerate net
superioare tehnic in comparatie cu structurile cu canale verticale izolate, constau in faptul
ca au masa refractara de acumulare termica aferenta unitatii de volum inzidit, relativ mai
mica, din cauza unghiului de inclinare pronuntat. Situatia poate fi compensata in cazul unui
recuperator de tip Cowper nou, prin proiectarea unor randuri orizontale suplimentare de
caramizi in structura, dar nu poate fi compensata in cazul inlocuirii unor structuri existente,
cu canale verticale izolate, unde volumul afectat este limitat la valoarea structurii
anterioare.
[0022] Un alt dezavantaj al acestui tip de caramida si structura consta in faptul ca
suprafata de rezemare a fiecarei caramizi este redusa semnificativ de prezenta in acelasi
plan a retelei continue de proeminente ce apartin randului de caramizi inferior. Aceasta
conduce la reducerea ariei suprafetei de rezemare si, implicit, la dezvoltarea de eforturi de
comprimare semnificative obligand astfel la folosirea unui material refractar cu o mai mare
rezistenta la compresie. Faptul ca asezarea prin stivuire a randurilor orizontale de caramizi
se poate face in mai mult de o varianta, induce pericolul ca alegerea unei asezari gresite
sa izoleze pe inaltimi mari, mergand pana la intreaga inaltime a structurii, trei dintre gaurile
de trecere ale fiecarei caramizi. Chiar in situatia adoptarii unei solutii corecte de stivuire a
caramizilor, integrarea in circulatia orizontala compensatorie de debite si presiuni a tuturor
canalelor verticale se realizeaza numai o data la fiecare trei randuri orizontale,
consecutive. In plan orizontal, viteza de egalizare de temperaturi intre canalele verticale
ale intregii structuri este mica. Turbionarea circulatiei in canalele verticale este redusa, si
doar pentru mai putin de jumatate dintre canalele fiecarui rand orizontal de caramizi. Acolo
unde debitele canalelor alaturate sunt identice, turbionarea nici nu exista, deoarece gazele
nu au nici un motiv sa circule pe orizontala de la un canal la celalalt prin reteaua de spatii
triunghiulare dintre caramizi. Acest fapt afecteaza implicit valoarea optima a randamentului
functionarii schimbatorului de caldura. Suprafata de contact termic cu gazele a caramizilor
si, implicit a structurii pe care o alcatuiesc, este limitata la suprafata peretilor tuturor
canalelor verticale, precum si a peretilor canalelor triunghiulare orizontale, periferice, insa
la acestea din urma, numai acolo unde ea e favorizata de diferente de presiune intre
canalele verticale alaturate. Acestea sunt relativ reduse ca lungime si deservesc, la nivelul
oricarui rand orizontal, doar mai putin de jumatate din totalitatea canalelor verticale ale
randului respectiv. Valoarea randamentului functionarii structurii schimbatorului, desi,
superior celui obtinut de structura cu canale verticale izolate, nu este optima.
7
[0023] Un alt dezavantaj al acestor caramizi si structuri este ca, desi permit o mai mare
flexibilitate in proiectare referitoare la adaptarea la cerintele termice diferite ale structurii la
partea superioara fata de cea inferioara, nu realizeaza o suficienta uniformizare a presiunii
si debitelor de circulatie a gazelor pe orizontala intre canalele verticale si nici o eficienta
sporita de fixare si stabilizare a caramizilor in structura. La partea inferioara a structurii,
necesitatea de marire a suprafetei de transfer termic este limitata doar la marirea
suprafetei canalelor verticale, a bazelor si a peretilor laterali ai corpului caramizii, acolo
unde diferentele de presiune pe orizontala sunt prezente in structura.
PREZENTAREA PROBLEMEI TEHNICE
[0024] Prin urmare, obiectivul prezentei inventii este inlaturarea dezavantajelor prezentate
mai sus prin asigurarea unei caramizi refractare pentru preincalzitoare de aer de tip
Cowper cu suprafete optime de transfer termic conform conditiilor variabile de lucru la
diferite inaltimi intr-o structura de astfel de caramizi refractare, asigurarea unei turbionari
eficiente a circulatiei gazelor printr-o astfel de structura, indiferent de temperatura de lucru,
uniformizarea pe orizontala a debitelor si presiunilor la nivelul fiecarui rand de caramizi si
asigurarea unei suprafete variabile de rezemare a caramizilor in structura conform
solicitarilor mecanice la care sunt supuse la temperaturi de lucru diferite pe inaltimea
structurii. Sunt printre cele mai importante aspecte tehnice. De asemenea, prin folosirea
acestui tip de caramida refractara intr-o structura pentru constructia preincalzitoarelor de
aer de tip Cowper, se asigura o fixare mai buna si o stabilizare a caramizilor in structura,
indiferent de pozitia acestora in plan orizontal sau vertical.
[0025] Un alt obiectiv al prezentei inventii este prezentarea unei metode de constructie a
unei astfel de structuri pentru preincalzitoarele de aer de tip Cowper ce inlatura
dezavantajele prezentate mai sus.
[0026] Pentru a realiza aceste obiective, prezenta inventie are ca obiect o caramida
refractara pentru preincalzitoare de aer de tip Cowper, conform revendicarii 1, care
cuprinde:
- un corp avand in mod substantial forma unui trunchi de piramida, cu o baza superioara, o
baza inferioara si sase fete laterale, la care orice sectiune transversala intr-un plan paralel
cu bazele este in mod substantial hexagon regulat;
- 7 gauri de trecere verticale in interiorul corpului mentionat, avand in mod substantial
forma unui trunchi de piramida definind astfel pereti interiori ai gaurilor si avand un prim
orificiu de capat si un al doilea orificiu de capat; gaurile de trecere verticale mentionate
facand legatura intre cele doua baze ale corpului mentionat;
- gaurile de trecere verticale fiind dispuse in mai multe randuri paralele cu cele sase
fete laterale mentionate, si avand centrul axei lor longitudinale de simetrie, in
punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri echilaterale din totalul celor 24
triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza a corpului mentionat;
- cate un canal lateral dispus pe fiecare dintre fetele laterale mentionate, la intersectia a
doua dintre randurile cu gauri si care face legatura intre cele doua baze;
- fiecare canal lateral, avand in sectiune transversala aria egala cu jumatate din aria
sectiunii transversale a unei gauri;
- cate un canal de colt, dispus in locul fiecarei muchii laterale a corpului mentionat, si care
face legatura intre cele doua baze;
8
- fiecare canal de colt constituind o extremitate a unui rand cu gauri si avand, in
sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii transversale a unei
gauri;
- baza superioara a corpului avand aria, mai mare decat aria bazei inferioare a corpului iar
primul orificiu de capat al fiecarei gauri aflat in planul bazei superioare a corpului are aria,
mai mica decat aria celui de-al doilea orificiu de capat al fiecarei gauri aflat in planul bazei
inferioare a corpului
caracterizata prin aceea ca,
- la nivelul suprafetelor bazei superioare si al bazei inferioare, pe doua directii a
randurilor paralele mentionate din totalul a trei directii in planul bazelor, fiecare
gaura este conectata la fiecare cel putin o gaura invecinata si, in functie de pozitia
gaurii, la canalul invecinat, prin intermediul a cel putin un canal orizontal amplasat
astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan vertical cat si in plan orizontal
prin ele insele, cat si prin gaurile de trecere verticale, prin canalele laterale si prin
canalele de colt si
prin aceea ca
- peretii interiori ai celor 7 gauri de trecere verticale, fetele laterale si canalele
mentionate au acelasi unghi de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a
corpului de aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ si
prin aceea ca
- aria sectiunii transversale in planul unei baze a fiecarei gauri de trecere verticale,
respectiv a fiecarui canal permite stivuirea mai multor caramizi refractare prin
alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua gauri, respectiv a
cel putin doua canale sau a unei gauri si a unui canal astfel incat fiecare gaura
respectiv fiecare canal cu o sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze
va fi montata peste o gaura respectiv un canal cu o sectiune transversala cu o arie
mica in planul altei baze, respectiv, fiecare gaura respectiv fiecare canal cu o
sectiune transversala cu o arie mica va fi montata peste o gaura, respectiv un canal
cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi refractare
stivuite.
[0027] Prezenta inventie mai are ca obiect o structura pentru constructia preincalzitoarelor
de aer de tip Cowper, conform revendicarii 12, formata dintr-o multitudine de randuri de
caramizi refractare stivuite si avand corpuri identice pe acelasi rand de caramizi conform
oricarei revendicari de la 1-11, randurile de caramizi avand o multitudine de caramizi
alaturate pe orizontala si pastrand orientarea paralela a celor trei directii in planul bazelor
pentru fiecare caramida astfel incat prin alaturarea a cel putin doua caramizi refractare,
fetele laterale ale acestora formeaza gauri de trecere sub forma unei prisme substantial
triunghiulare avand doua baze sub forma unui triunghi isoscel si doua din totalul de trei
fete laterale ale prismei mentionate fiind doua dintre fetele laterale ale celor doua caramizi
alaturate, iar canalele acestor cel putin doua caramizi refractare alaturate formeaza prin
intregire gauri de trecere verticale caracterizata prin aceea ca
aceste caramizi refractare sunt stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei
respectiv, patru-peste-una si una-peste-patru si
prin aceea ca
in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre
cel putin doua caramizi refractare stivuite este de cel putin trei si cel mult saptesprezece si
9
in formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc
intre cel putin doua caramizi refractare stivuite este de cel putin patru si cel mult
saisprezece.
[0028] Prezenta inventie mai are ca obiect o metoda conform revendicarii 14, de
constructie a unei structuri conform revendicarilor 12 sau 13 in care o multitudine de
randuri de caramizi refractare avand corpuri identice pe acelasi rand de caramizi, randurile
realizandu-se prin alaturarea fetelor laterale a unei multitudini de caramizi refractare si prin
pastrarea orientarii paralele a celor trei directii in planul bazelor pentru fiecare caramida,
sunt stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-peste-una si
una-peste-patru caracterizata prin aceea ca aceasta cuprinde urmatoarele etape
succesive:
a) amplasarea unui prim rand de caramizi refractare conform revendicarilor 1-6 la
baza structurii;
b) amplasarea, deasupra primului rand de caramizi, a unui al doilea rand de
caramizi refractare conform revendicarilor 1-6 si care prezinta la nivelul bazei superioare a
fiecarei caramizi cel putin trei si cel mult patru proeminente conform revendicarilor 7-9;
c) amplasarea, deasupra randului de caramizi anterior amplasat, a randurilor
urmatoare de caramizi refractare conform revendicarilor 7-11, ce corespund zonei de
25%-60% din inaltimea structurii, in care numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel
putin doua caramizi refractare stivuite este de cel mult patru iar numarul canalelor
orizontale descreste pana la cel mult un canal orizontal, pana la randurile de caramizi ce
corespund zonei de 60%-75% din inaltimea structurii;
d) amplasarea randurilor urmatoare de caramizi conform revendicarilor 7-11, ce
corespund zonei de 75%-100% din inaltimea structurii, deasupra randului de caramizi ce
corespunde zonei de 60%-75% din inaltimea structurii, in care numarul canalelor
orizontale creste pana la cel mult patru canale orizontale in zona de 95%-100% din
inaltimea structurii si numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi
refractare stivuite creste pe inaltimea structurii pana la cel mult saisprezece pentru
formatia de patru-peste-una si una-peste-patru respectiv pana la cel mult saptesprezece
pentru formatia de trei-peste-una si una-peste-trei, pe randul de caramizi ce corespunde
zonei de 95%-100% din inaltimea structurii si
in care amplasarea randurilor de caramizi conform etapelor succesive de la a) la d)
are loc cu respectarea conditiei ca:
aria sectiunii transversale in planul unei baze a fiecarei gauri de trecere verticale,
respectiv a fiecarui canal sa permita stivuirea mai multor caramizi refractare prin
alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua gauri, respectiv a
cel putin doua canale sau a unei gauri si a unui canal astfel incat fiecare gaura
respectiv fiecare canal cu o sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze
sa fie montata peste o gaura respectiv un canal cu o sectiune transversala cu o arie
mica in planul altei baze, respectiv, fiecare gaura respectiv fiecare canal cu o
sectiune transversala cu o arie mica sa fie montata peste o gaura, respectiv un
canal cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi refractare
stivuite, in structura mentionata.
[0029] Solutiile conform prezentei inventii, prezinta urmatoarele avantaje in raport cu
solutiile tehnice existente in stadiul tehnicii:
- marirea suprafetei de transfer termic pentru imbunatatirea si intensificarea transferului
termic in structura de caramizi refractare;
10
- obtinerea unui efect puternic de turbionare a circulatiei gazelor prin toate canalele
verticale ale structurii, pe fiecare rand de caramizi, in acord cu necesitatile dictate de
temperatura de lucru a structurii in diferite zone pe inaltimea acesteia;
- transfer termic optim prin:
- combinarea retelei orizontale de circulatie a aerului/gazelor prin canalele
orizontale cu reteaua verticala de circulatie a aerului/gazelor prin canalele verticale, la
fiecare rand de caramizi, impreuna cu asigurarea diferentierii sensurilor de curgere a
aerului/gazelor in aceasta retea orizontala de la un rand de caramizi la celalalt rand;
- succesiunea de sectiuni transversale cu arii diferite ale canalelor verticale ale
structurii de la un rand de gauri/canale la alt rand, in corpul caramizilor stivuite asigura
astfel o turbionare a circulatiei aerului/gazelor si o uniformizare in plan orizontal a debitelor
si presiunilor acestor gaze in structura;
- incarcare termica optima a masei refractare si o fiabilitate practic nelimitata a acestei
structuri in functionare, fara modificarea in timp a performantei tehnice prin adoptarea unei
metode de constructie a unei structuri conform inventiei, structura ale carei caracteristici
tehnice pot diferi substantial in diferite zone pe inaltimea acesteia;
- valoarea mica (0.85⁰ ÷ 4⁰) a unghiului de inclinare masurat fata de axa verticala centrala
a corpului caramizilor refractare din structura asigura o suprafata maxima de rezemare a
caramizilor; astfel se creaza un canal orizontal periferic, comun tuturor caramizilor din
fiecare rand de caramizi, asigurand o circulatie orizontala, periferica optima de egalizare
de debite si presiuni ale aerului/gazelor precum si turbionarea aerului/gazelor in aceste
zone.
DESCRIEREA PE SCURT A DESENELOR
[0030] Alte obiective, avantaje si caracteristici ale inventiei vor aparea in urmatoarea
descriere a exemplelor de realizare, care nu limiteaza obiectul si intinderea prezentei
cereri de brevet, insotita de desene in care:
- Fig. 1 este o vedere in perspectiva a unei caramizi refractare ce se amplaseaza in primul
rand al unei structuri de caramizi conform unui exemplu de realizare al prezentei inventii;
- Fig. 1a este o vedere in sectiune transversala A-A prin corpul caramizii refractare din Fig.
1;
- Fig. 1b este un detaliu al unei gauri de trecere verticale cu forma sectiunii transversale de
tip hexagon regulat;
- Fig. 2 este o vedere de sus sau de jos a unei baze superioare sau inferioare a caramizii
refractare, conform unui exemplu de realizare al prezentei inventii;
- Fig. 3.1 este un detaliu in sectiune transversala a unei imbinari de tip lamba-uluc conform
unui exemplu de realizare al inventiei in care este prezentata o proeminenta si o
adancitura sub forma de palnie;
- Fig. 3.2 este un detaliu in sectiune transversala a unei imbinari de tip lamba-uluc conform
unui alt exemplu de realizare al inventiei;
- Fig. 3.3 este un detaliu in sectiune transversala a unei adancituri sub forma de palnie
conform unui exemplu de realizare al inventiei;
- Fig. 3.4 este un detaliu in sectiune transversala a unui canal orizontal conform unui
exemplu de realizare al inventiei;
- Fig. 4 este o vedere de sus sau de jos a primului rand de caramizi refractare de la baza
unei structuri conform unui exemplu de realizare al inventiei;
11
- Fig. 5 este o vedere in perspectiva a unor randuri de caramizi refractare fara
proeminente si care au o retea completa de canale orizontale, ale unei structuri de
caramizi stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, conform unui exemplu de
realizare al prezentei inventii.
DESCRIEREA DETALIATA
[0031] Referitor la figurile 1 – 5, este reprezentata o caramida refractara (1) pentru
preincalzitoare de aer de tip Cowper avand un corp (2) din material refractar, substantial
sub forma unui trunchi de piramida, cu o baza superioara (3), o baza inferioara (3’) si sase
fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6), la care orice sectiune transversala intr-un plan
paralel cu bazele (3, 3’) este in mod substantial hexagon regulat. De preferinta, latura
hexagonului regulat ce reprezinta baza superioara (3) a corpului (2) caramizii (1) are o
lungime cuprinsa intre 80 si 150 mm iar distanta masurata intr-un plan perpendicular pe
cele doua baze (3, 3’) este de preferinta cuprinsa intre 50 si 200 mm. Aceasta distanta se
mai numeste si „inaltimea” caramizii (1). Termenele “superioara” si “inferioara” vor fi
intelese, in contextul prezentei inventii, ca extremitati ale unui corp. Baza “superioara”
poate fi suprafata plana care se situeaza sus sau deasupra, la o distanta de baza
“inferioara” care poate fi suprafata plana care se afla mai jos sau dedesubt, la aceeasi
distanta fata de baza “superioara” pe care se sprijina corpul. Aceste baze “superioara” si
“inferioara” se pot inversa in sensul ca “baza inferioara” poate fi “baza superioara” si “baza
superioara” poate fi “baza inferioara” a corpului.
[0032] In contextul prezentei inventii, prin „trunchi de piramida” se intelege portiunea care
se gaseste intre doua plane paralele ce sectioneaza un poliedru. Poliedrul poate fi o
piramida cu o suprafata poligonala (denumita “baza”) si un varf. Baza poligonala este o
figura geometrica plana, inchisa, formata dintr-un numar finit de segmente de linii drepte,
numite laturi. In functie de numarul laturilor, baza poate fi: triunghi (3 laturi), patrulater (4
laturi), pentagon (5 laturi), hexagon (6 laturi), chiar si cerc (care poate fi privit ca un poligon
cu un numar foarte mare de laturi).
[0033] Fiecare baza (3, 3’) a corpului (2) caramizii (1) este constituita ca o grupare
compacta de 24 triunghiuri echilaterale. In punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri
echilaterale din totalul celor 24 triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza (3, 3’) sunt
prevazute centrele axelor longitudinale de simetrie a sapte gauri de trecere verticale (4) in
interiorul corpului (2), aceste gauri (4) facand legatura intre cele doua baze (3, 3’) ale
corpului (2) caramizii (1). Forma gaurilor (4) este in mod substantial de trunchi de
piramida, asa cum este definit in contextul prezentei inventii, definind astfel pereti interiori
(4.3) ai gaurilor (4) si avand un prim orificiu de capat (4.1) si un al doilea orificiu de capat
(4.2).
[0034] Gaurile de trecere verticale (4) sunt dispuse in mai multe randuri paralele cu cele
sase fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale corpului (2) caramizii (1), pe trei directii in
planul bazelor (3, 3’). De preferinta, forma sectiunii transversale a gaurilor (4) este in mod
substantial de tipul hexagon regulat si/sau cerc. Raza cercului va fi de preferinta aleasa in
intervalul 12-25 mm.
[0035] Baza superioara (3) a corpului (2) are aria, mai mare decat aria bazei inferioare (3’)
a corpului (2) iar primul orificiu de capat (4.1) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei
superioare (3) a corpului (2) are aria, mai mica decat aria celui de-al doilea orificiu de
capat (4.2) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei inferioare (3’) a corpului (2).
12
[0036] Caramida (1) mai prezinta cate un canal lateral (6), deschis catre exteriorul
caramizii (1), care face legatura intre cele doua baze (3, 3’) si este dispus pe fiecare dintre
fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale corpului (2), la intersectia a doua dintre
randurile cu gauri (4). Fiecare canal lateral (6), are in sectiune transversala aria egala cu
jumatate din aria sectiunii transversale a unei gauri (4) din randul de gauri (4) identice ca
forma si marime pe a carei directie in planul bazelor (3, 3’) se plaseaza.
[0037] In locul fiecarei muchii laterale a corpului (2) este prevazut cate un canal de colt
(7), deschis catre exteriorul caramizii (1), care face legatura intre cele doua baze (3, 3’) ale
corpului (2). Fiecare canal de colt (7) reprezinta o extremitate a unui rand cu gauri (4) si
fiecare canal (7) are in sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii
transversale a unei gauri (4) din randul de gauri (4) identice ca forma si marime pe a carei
directie in planul bazelor (3, 3’) se plaseaza.
[0038] Pe doua directii a randurilor paralele, pe care sunt dispuse gaurile (4) de trecere
verticale, din totalul celor trei directii in planul bazelor (3, 3’), la nivelul suprafetelor
acestora din urma, fiecare gaura (4) este conectata la cel putin o gaura invecinata (4) si, in
functie de pozitia gaurii (4), la canalul (6, 7) invecinat, pe una sau pe ambele baze (3, 3’)
prin intermediul a cel putin un canal orizontal (8, 8’). Aceste canale orizontale (8, 8’) sunt
amplasate astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan vertical cat si in plan
orizontal prin ele insele cat si prin gaurile de trecere verticale (4), prin canalele laterale (6)
si prin canalele de colt (7). Intr-un exemplu preferat al prezentei inventii, canalele
orizontale (8, 8’) au o sectiune transversala, intr-un plan perpendicular pe axa de simetrie
longitudinala a canalului (8, 8’), de preferinta sub forma unui triunghi isoscel cu baza aflata
in planul unei baze superioare (3) sau inferioare (3’), preferabil cu lungimea de 3 ÷ 7 mm si
cu inaltimea corespunzatoare bazei triunghiului isoscel preferabil intre 10% ÷ 80%, mai
preferabil intre 20% ÷ 80% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).
[0039] De preferinta, pe cea de-a treia directie a randurilor paralele in planul bazelor (3,
3’), unde nu sunt prevazute canale orizontale (8, 8’), sunt dispuse gaurile (4) cu forma (de
exemplu hexagon sau cerc) si aria sectiunii transversale de acelasi tip respectiv aceeasi
valoare numerica si canalele (6, 7) aflate in prelungirea randului de gauri (4) cu forma
sectiunii transversale de acelasi tip cu cea a gaurilor (4) mentionate. Canalele (6, 7) au de
preferinta, aria sectiunii transversale in planul bazelor (3, 3’) jumatate respectiv o treime
din aria sectiunii transversale a gaurilor (4) cu forma si aria sectiunii transversale de
acelasi tip, respectiv aceeasi valoare numerica si aflate pe acelasi rand cu aceste canale
(6, 7).
[0040] De preferinta, aria sectiunii transversale a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) dispuse
pe acelasi rand si pe a treia directie a randurilor paralele in planul bazelor (3, 3’)
alterneaza de la un rand la alt rand invecinat. Intr-un exemplu preferat al prezentei inventii,
un rand cu gauri (4) si canale (6, 7) cu forma sectiunii transversale de acelasi tip, de
exemplu hexagon regulat cu laturile egale, va avea in randul/randurile invecinate paralele,
gauri (4) si canale (6, 7) cu forma sectiunii transversale de acelasi tip, de exemplu cerc cu
raze egale. Astfel, un rand va avea ariile sectiunilor transversale in planul bazelor (3, 3’) a
gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) mai mari, de preferinta cu 10% ÷ 40% fata de ariile
sectiunilor transversale in planul bazelor (3, 3’) a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) aflate pe
randul paralel invecinat. In exemplul prezentat, aria sectiunilor hexagonale va fi mai mare
decat aria sectiunilor circulare invecinate, de preferinta cu 10% ÷ 40%.
[0041] Aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri de trecere
verticale (4), respectiv a fiecarui canal (6, 7) va permite stivuirea a cel putin doua caramizi
refractare (1), prin alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua gauri
13
(4), respectiv a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri (4) si a unui canal (6, 7) astfel
incat fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie
mare in planul unei baze (3, 3’) va fi montata peste o gaura (4) respectiv un canal (6, 7) cu
o sectiune transversala cu o arie mica in planul altei baze (3, 3’). Tot asa, fiecare gaura (4)
respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica va fi montata peste
o gaura (4), respectiv un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mare. Astfel se
realizeaza de la un rand de gauri (4) si/sau canale (6, 7) la alt rand, o turbionare eficienta
a circulatiei aerului/gazelor prin canalele verticale ale structurii (11) de caramizi (1) stivuite
prin trecerile bruste de la o sectiune transversala de un tip la alt tip de sectiune
transversala (de exemplu hexagon si cerc), precum si o inversare a sensului de deplasare
a gazelor prin canalele orizontale (8, 8’) ale fiecarui rand de gauri (4) si/sau canale (6, 7),
de la un canal vertical cu o sectiune transversala de un tip la un canal vertical cu alt tip de
sectiune transversala. Se obtine astfel si o uniformizare in plan orizontal a debitelor si
presiunilor acestor gaze in structura (11). Transferul termic in structura (11) este optim in
acest caz.
[0042] Peretii interiori (4.3) ai celor 7 gauri de trecere verticale (4), fetele laterale (5.1, 5.2,
5.3, 5.4, 5.5, 5.6) si canalele (6, 7) au acelasi unghi de inclinare masurat fata de axa
verticala centrala a corpului (2) si este de aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ (fig. 1a). Acest unghi de
inclinare minim asigura o masa refractara si o suprafata maxima de rezemare a fiecarei
caramizi (1) pe fiecare rand orizontal de caramizi (1) al structurii (11).
[0043] Constructia fiecarui rand orizontal de caramizi (1) al structurii (11) se face prin
alaturarea a cel putin doua caramizi refractare (1) avand un singur tip de corp (2) de
caramida (1) si pastrarea orientarii paralele a celor trei directii in planul bazelor (3, 3’)
pentru fiecare caramida (1). Prin alaturare, fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale
fiecarui corp (2) de caramida (1) formeaza, datorita unghiului de inclinare de aproximativ
0.85⁰ ÷ 4⁰, gauri de trecere sub forma unei prisme substantial triunghiulare (12) avand
doua baze sub forma unui triunghi isoscel si doua din totalul de trei fete laterale ale
prismei (12) fiind doua dintre fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale celor doua
caramizi (1) alaturate (fig. 5). Canalele (6, 7) acestor cel putin doua caramizi refractare (1)
alaturate formeaza la randul lor prin intregire gauri de trecere verticale. Prin acest proces
de alaturare, fiecare corp (2) al caramizilor (1) va fi inconjurat de alte sase corpuri (2)
identice. Astfel se asigura o circulatie optima periferica de egalizare de debite si presiuni
precum si turbionarea aerului/gazelor in intreaga structura (11) de caramizi (1).
[0044] De preferinta, una dintre o baza superioara (3) si o baza inferioara (3’) a corpului
(2) este prevazuta la nivelul suprafetei acesteia cu cel putin trei si cel mult saptesprezece
proeminente (9) in locul canalelor orizontale (8, 8’) si cealalta dintre o baza superioara (3)
si o baza inferioara (3’) a corpului (2) este prevazuta la nivelul suprafetei acesteia cu cel
putin trei si cel mult saptesprezece adancituri (10) corespondente. Aceste proeminente (9)
si adancituri (10) formeaza imbinari de tip lamba si uluc cu proeminentele (9) si/sau
adanciturile (10) corespondente care apartin unei alte caramizi refractare (1) stivuite
deasupra si/sau dedesubt (fig. 3.1, 3.2). Fixarea si stabilizarea fiecarei caramizi (1) in
structura (11) se face printr-un numar variabil de astfel de perechi de proeminente (9)
si/sau adancituri (10), in acord cu necesitatile de proiectare a diferitelor zone si inaltimi ale
structurii (11). Una sau mai multe proeminente (9) isi pot schimba locul cu adanciturile (10)
corespondente, aflate fiecare pe cate una din cele doua baze (3, 3’).
[0045] Intr-un exemplu preferat de realizare al inventiei, proeminentele (9) si/sau
adanciturile (10) corespondente sunt de preferinta dispuse in mod uniform, in apropierea
laturilor hexagonului regulat ce formeaza conturul bazelor (3, 3’) deoarece in caz de
14
cioplire a corpului (2) caramizii (1) pentru stivuirea la marginea randului de caramizi (1),
aproape de peretii curbati ai camerei in care se monteaza structura (11), partea care va fi
reazem pentru randul de caramizi (1) superior, trebuie sa contina cel putin o proeminenta
(9) si/sau adancitura (10) pentru stabilizarea in rand a fragmentului respectiv de corp (2).
Cu ajutorul imbinarilor de tip lamba-uluc, caramizile refractare (1) se stivuiesc, bazate pe
regula decalarii in structura, in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-
peste-una si una-peste-patru. Se precizeaza ca in formatie de trei-peste-una si una-peste-
trei, pentru o fixare minima corecta, fiecare dintre cel putin trei proeminente (9) ale unui
corp (2) dintr-un rand de caramizi (1), trebuie sa corespunda cate unei adancituri (10) ce
apartine fiecaruia dintre cele 3 corpuri (2) care se reazama pe acesta. In mod similar, in
formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, fiecare dintr-un numar de minim 4
proeminente (9) ale unui corp (2) de caramida (1) dintr-un rand de caramizi (1), trebuie sa
corespunda cate unei adancituri (10) ce apartine fiecaruia dintre cele 4 corpuri (2) care se
reazama pe acesta.
[0046] In formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, numarul imbinarilor de tip lamba si
uluc intre cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin trei si cel mult
saptesprezece. In formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, numarul imbinarilor de
tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin patru
si cel mult saisprezece. Teoretic, desi tehnic nerecomandabil pentru structuri (11) cu
inaltimi mari, numarul minim de proeminente (9) se poate reduce, la toate cele 4 modele
de stivuire in formatie, la doua, situatie in care se mai poate obtine o conditie minima de
fixare si stabilizare a structurii (11). Prezenta inventie nu are ca obiect descrierea formatiei
de doua-peste-una si una-peste-doua.
[0047] De preferinta, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi
(1) stivuite, creste pe verticala, incepand de la randul al doilea de caramizi (1) amplasat la
baza structurii (11) pana la varful structurii (11), in functie de modul de stivuire in formatie.
Astfel, pentru formatia de patru-peste-una si una-peste-patru numarul imbinarilor creste de
la cel putin patru pana la cel mult saisprezece si pentru formatia de trei-peste-una si una-
peste-trei creste de la cel putin trei pana la cel mult saptesprezece.
[0048] Intr-un exemplu preferat de realizare al inventiei (fig. 3.1-3.2), proeminentele (9) au
forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de simetrie longitudinala a
unei proeminente (9), de preferinta concava, semi-eliptica, semi-circulara sau poligonala
cu latimea bazei sectiunii transversale masurata in planul unei baze (3, 3’), cuprinsa de
preferinta intre 10 ÷ 14 mm si inaltimea cuprinsa de preferinta intre 5 ÷ 10 mm.
Adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de
simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta convexa, semi-eliptica, semi-
circulara sau poligonala cu latimea deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei
baze (3, 3’) mentionate, cuprinsa de preferinta intre 14 ÷ 22 mm si adancimea cuprinsa de
preferinta intre 5% ÷ 25% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’). In alt exemplu
preferat de realizare, adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan
perpendicular pe axa de simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta sub
forma de palnie, aceasta forma fiind rezultatul combinarii formei unei adancituri (10)
prezentate mai sus si a formei unui canal orizontal (8, 8’) prin prelungirea adanciturii (10)
cu un canal orizontal (8, 8’), pe verticala in interiorul corpului (2), asa cum se poate
observa in fig. 3.1, 3.3.
[0049] In afara de rolul de fixare si stabilizare, adanciturile (10), impreuna cu
proeminentele (9) corespondente, au si rol de comunicare prin canalele astfel formate.
Suprafata sectiunii transversale a unei perechi formate dintr-o proeminenta (9) si o
15
adancitura (10) corespondenta, dupa montaj, ofera suficient spatiu liber circulatiei
aerului/gazelor in structura (11) de caramizi (1). Acest spatiu liber poate fi comparabil cu
cel asigurat prin comunicarea intre canale (6, 7) asigurata de un canal orizontal (8, 8’). In
plus, peretii unei adancituri (10), asemeni peretilor unui canal orizontal (8, 8’), contribuie si
la marirea suprafetei de transfer termic a corpului (2), deoarece aerul/gazele sunt obligate
sa circule prin aceste adancituri (10)/canale orizontale (8, 8’), datorita diferentelor de debit
si presiune aflate intre canalele invecinate, care au forme si dimensiuni diferite. In plus, o
adancitura (10) sub forma de palnie mareste, cand este necesar, suprafata de transfer
termic a acesteia. Turbionarile provocate de fluxul de aer/gaze care circula prin canalele
orizontale (8, 8’) si/sau adancituri (10), vor patrunde perpendicular in fluxul de aer/gaze
care circula prin canalele verticale ale structurii (11) marind astfel transferul termic.
[0050] Pentru realizarea structurii (11), caramizile (1) se aseaza alaturat pe orizontala, in
randuri de caramizi refractare (1) stivuite si pastrand orientarea paralela a celor trei directii
in planul bazelor (3, 3’) pentru fiecare caramida (1) (fig. 4 si 5). Caramizile (1) au corpuri
(2) identice pe acelasi rand orizontal de caramizi (1). Aceste randuri de caramizi (1) se
suprapun succesiv in mod decalat, astfel incat fiecare caramida (1) se reazama partial pe
mai multe caramizi (1) si de asemenea constituie reazem partial pe alte caramizi (1). Un
rand orizontal de caramizi (1) are o suprafata aproximativ circulara (cu un diametru care
poate varia, de preferinta intre 5 m si 15 m) sau ovala. Intre fiecare rand de caramizi (1) si
peretii curbati ai camerei in care se monteaza structura (11), exista un rost a carui latime
este aproximativ egala ca valoare cu cea a diametrului mediu al gaurilor de trecere
verticale (4).
[0051] Problema stabilizarii randului orizontal de caramizi (1) implica analiza ultimelor
randuri de caramizi (1) din structura (11), pe de o parte, si analiza adaptarii conturului
randului la curbura peretilor camerei in care se monteaza structura (11), pe de alta parte.
La partea superioara a structurii (11), adica in zona de 95%-100% din inaltimea structurii
(11), gazele fierbinti patrund in randurile superioare de caramizi (1) sub forma unor
turbioane, date de influenta formei cupolei camerei in care se monteaza structura (11) si a
trecerii gazelor in cupola. Presiunile laterale relativ mari ale gazelor asupra caramizilor (1)
din structura (11), presiuni ce se regasesc doar aici, pot destabiliza ultimele randuri de
caramizi (1), care descresc progresiv si inainteaza pe verticala in spatiul cupolei in scopul
spargerii acestor turbioane. Aceasta zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11)
trebuie alcatuita din corpuri (2) cu un numar maxim de imbinari de tip lamba-uluc, astfel
incat fixarea si stabilizarea acestor randuri sa fie garantata de intrepatrunderea cat mai
accentuata a elementelor de fixare.
[0052] Mai jos de zona extrema superioara, la periferia fiecarui rand de caramizi (1),
pentru a produce curbura necesara apropierii de peretii camerei in care se monteaza
structura (11), se folosesc fragmente de corpuri (2) de caramida (1), din care lipsesc parti
din contur, dar niciodata intreg conturul. Din acest motiv, repartizarea proeminentelor (9)
si/sau adanciturilor (10) corpurilor (2) si fragmentelor de corp (2) de la marginea randului
de caramizi (1) trebuie facuta cat mai uniform, in apropierea laturilor hexagonului regulat
ce formeaza conturul bazelor (3, 3’).
[0053] Stabilirea metodei de realizare a structurii (11) implica mai intai studierea pe
inaltime a zonelor de lucru cu prioritatile implicite, datorate variatiei in structura (11), pe
inaltimea acesteia, a temperaturii de lucru, a turbionarii, a intensitatii transferului termic, a
necesarului de masa refractara si de suprafata de sprijin a structurii (11).
Numarul de randuri de caramizi (1) intr-o structura (11) poate fi de la 100 pana la
200...600 de randuri, in functie de inaltimea structurii (11) si inaltimea unei caramizi (1).
16
[0054] Temperaturile maxime in structura (11) sunt localizate la partea superioara a
structurii (11), adica in zona de 95%-100% din inaltimea acesteia, unde patrund gazele
fierbinti. Aceste temperaturi pot atinge o valoare de pana la 1550⁰ C. Temperaturile
minime in structura (11) sunt localizate la baza acesteia, unde gazele fierbinti sunt
evacuate. Ele variaza intre 200⁰ C si 350⁰ C. In relatie inversa cu temperatura sunt
tensiunile interne de compresie in structura (11). Ele sunt minime la partea superioara a
structurii (11) si maxime la partea inferioara a structurii (11). Necesitatile de suprafata de
rezemare a caramizilor (1) sunt asemanatoare cu presiunile, cu o exceptie: zona aflata la
aproximativ 60% din inaltimea structurii (11), unde compresia nu este mare, insa
temperaturile sunt inca apreciabile, existand pericolul deformarii caramizilor prin
fenomenul de fluaj. Transferul termic al entalpiei gazelor fierbinti catre materialul refractar
al caramizii (1) este direct proportional cu temperatura de lucru. Acesta este foarte intens
la partea superioara a structurii (11), ceea ce face ca acolo necesitatile de masa
refractara, care sa preia caldura, sa fie maxime. In consecinta, dimensiunile canalelor vor
scadea, chiar daca in acest fel va scadea si suprafata de transfer termic. Transferul termic
poate fi insa ajutat de un coeficient mai mare de turbionare a gazelor prin folosirea de
canale orizontale (8, 8’) si/sau adancituri (10). Acestea insa, nu trebuie sa fie adanci,
deoarece vor afecta implicit si masa refractara.
[0055] Prin contrast, temperaturile mici de la baza structurii (11) fac ca transferul termic
datorat temperaturii sa fie mai putin intens. El poate fi compensat de turbionare si de
suprafete de transfer termic mari. Acestea se obtin cu ajutorul canalelor largi si a canalelor
orizontale (8, 8’)/adanciturilor (10) numeroase si cat mai adanci posibil. Acestea din urma
nu trebuie sa fie insa intr-un numar maxim posibil deoarece se reduce primejdios
suprafata de sprijin. Astfel tensiunile de compresie in materialul refractar al caramizilor (1),
deja crescute la baza structurii (11), devin si mai mari. Problema este intr-o oarecare
masura atenuata de faptul ca la temperaturi mici, rezistenta la compresie a materialului
refractar este mai buna.
[0056] O atentie deosebita este acordata turbionarii. Intr-o structura (11), la baza acesteia,
acolo unde diametrele hidraulice ale canalelor sunt mari, temperatura si viteza de curgere
a gazelor prin canale este mica, turbionarea apare mai usor. Aceasta este foarte
importanta deoarece curgerea turbionara aduce un plus de peste 20% de transfer termic
ca intensitate fata de regimul de curgere laminar.
[0057] In cadrul metodei de constructie a structurii (11) pentru preincalzitoarele de aer de
tip Cowper, realizarea retelei de circulatie a gazelor este foarte importanta. In primul rand,
turbionarea trebuie mentinuta si marita in jumatatea superioara a structurii (11), unde
vitezele mari si canalele reduse ca diametru hidraulic, combinate cu temperaturile mari,
transforma curgerea turbulenta intr-o curgere laminara. Contracararea acestui fenomen se
face in doua etape:
- prima este legata de circulatia gazelor prin canalele orizontale (8, 8’), care creaza la
nivelul fiecarui canal, al fiecarei caramizi (1), perturbarea curgerii laminare prin intermediul
socurilor pe orizontala alaturat trecerii gazelor din canalele cu o sectiune transversala de
un tip catre canale cu o sectiune transversala de alt tip (de exemplu canale cu sectiuni
diferite ca forma si ca valoare a ariei cum ar fi hexagon sau cerc);
- a doua este legata de faptul ca de la un rand la celalalt rand, pe verticala, un canal cu o
sectiune transversala de un tip este continuat de un canal cu o sectiune trasversala de alt
tip si astfel socurile pe orizontala isi schimba sensul de la un rand la celalalt.
In plus, succesiunea de sectiuni trasversale diferite a canalelor, pe directie verticala,
creaza in sine o turbionare suplimentara. Aceasta succesiune este si motivul pentru care
17
structura (11) nu se poate realiza decat in cele patru moduri de stivuire a caramizilor (1)
amintite, in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-peste-una si una-
peste-patru.
[0058] In scopul optimizarii metodei de constructie a structurii (11), alegerea tipului de
corp (2) de caramida (1) potrivit se va face impartind structura (11) in 5 zone diferite,
conform cerintelor analizate anterior: zona de 0-25% din inaltimea structurii (11), zona de
25%-60% din inaltimea structurii (11), zona de 60%-75% din inaltimea structurii (11), zona
de 75%-95% din inaltimea structurii (11) si zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11).
[0059] In zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11), cerinta principala este fixarea si
stabilizarea caramizilor (1) din aceste randuri. Corpul (2) caramizilor (1) din aceasta zona
va avea un numar maxim de imbinari de tip lamba-uluc, si anume 16, respectiv 17 in
functie de modalitatea de stivuire a caramizilor (1), in formatie de patru-peste-una si una-
peste-patru, respectiv in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei. De asemenea, pentru
asigurarea unei turbionari eficiente, un numar maxim de 4, respectiv 3 canale orizontale
(8, 8’) este necesar in aceasta zona. Numarul mare de adancituri (10) si canale orizontale
(8, 8’) nu afecteaza suprafata de sprijin mai mica a caramizilor (1) stivuite, deoarece in
aceasta zona, eforturile de compresie a greutatii proprii a structurii (11) sunt mici. Canalele
orizontale (8, 8’), adanciturile (10) si proeminentele (9) vor avea insa inaltime si latime
minima, pentru a nu reduce prea mult din masa corpului (2). Aceasta este necesara pentru
a inmagazina cat mai multa caldura in zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11) in
care nu avem nevoie de suprafete mari de schimb de caldura, datorita transferului termic
intens, caracteristic temperaturilor mari.
[0060] In zona de 75% - 95% din inaltimea structurii (11), nu mai sunt necesare atat de
multe imbinari de tip lamba-uluc. Se poate trece la o reducere treptata a numarului
acestora de la 16 la 4, respectiv de la 17 la 3, preferabil cate o proeminenta (9) la fiecare
cateva randuri de caramizi (1) sau chiar de la un rand la altul, pentru a nu crea diferente
mari referitoare la suprafata de rezemare a caramizilor (1) de la un rand la altul, prin
inlocuirea adanciturilor (10). Eliminarea de la un rand de caramizi (1) la altul a cate unei
proeminente (9), de la 16 la 4 sau de la 17 la 3, se va face treptat astfel incat cele din
urma sa fie amplasate de preferinta, in apropierea laturilor hexagonului regulat ce
formeaza conturul bazelor (3, 3’) si la o distanta de 3 fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5,
5.6) succesive, una de cealalta.
[0061] Referindu-ne la zona de 60% - 75% din inaltimea structurii (11), putem spune ca ne
apropiem de numita „zona critica” a structurii (11) in care greutatea caramizilor (1) stivuite,
de deasupra acestei zone, creste forta de compresie in materialul refractar al structurii
(11), iar temperaturile sunt inca mari. In aceasta zona, va avea loc o eliminare treptata a
canalelor orizontale (8, 8’) de pe suprafetele bazelor (3, 3’) pana la numarul minim de un
canal orizontal (8, 8’) pe randul/randurile de caramizi (1) ce corespund zonei de 60% din
inaltimea structurii (11), denumita „zona critica”. Acesta impreuna cu cele 3 sau 4
adancituri (10) asigura turbionarea aerului/gazelor in interiorul gaurilor de trecere verticale
(4) si a canalelor (6, 7) cu o singura legatura intre canalele cu sectiuni transversale diferite.
[0062] In zona de 25% - 60% din inaltimea structurii (11), problema turbionarii scade in
importanta datorita scaderii temperaturii in structura (11) catre zona de 25% din inaltimea
acesteia. Compresia in materialul refractar si necesitatile unor suprafete mari de transfer
termic cresc. In aceasta zona, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua
caramizi refractare (1) stivuite este de cel mult patru iar numarul canalelor orizontale (8, 8’)
creste pana la cel mult 16. Se recomanda ca aceste canale orizontale (8, 8’) sa aiba o
latime cat mai mare, proeminentele (9) sa fie cat mai inalte iar adanciturile (10) sa aiba o
18
latime si o adancime cat mai mare deoarece masa refractara a structurii (11) in aceasta
zona nu este, de regula, folosita eficient.
[0063] La limita de 25% din inaltimea structurii (11) se ajunge la un numar maxim de
canale orizontale (8, 8’) pe suprafetele bazelor (3, 3’) si pot avea o adancime medie. De
preferinta, adanciturile (10), pot avea forma de palnie, asa cum a fost mentionat anterior.
[0064] In zona 0%-25% din inaltimea structurii (11) incepe adaptarea la eforturile maxime
de compresie in structura (11). Astfel, aproape de baza structurii (11), mai exact pe al
doilea rand de caramizi (1) al structurii (11), se vor folosi caramizi refractare (1) avand un
corp (2) prevazut la nivelul suprafetei bazei superioare (3) cu cel mult 3 sau 4 proeminente
(9) iar la nivelul suprafetei bazei inferioare (3’) cel mult 3 sau 4 adancituri (10) si cel mult
17 canale orizontale (8, 8’) pentru a asigura necesarul de suprafata de schimb termic.
Chiar daca suprafata bazei inferioare (3’) a fiecarei caramizi (1) din randul al doilea al
structurii (11) are o retea completa de adancituri (10) si canale orizontale (8, 8’), suprafata
de rezemare a fiecarei caramizi (1) nu este afectata datorita faptului ca in aceasta zona a
structurii (11) rezistenta la compresie a materialului refractar este maxima. Aici
temperatura de lucru este sub 400⁰ C.
[0065] Primul rand de caramizi (1) alaturate al structurii (11) cuprinde caramizi refractare
(1) cu un numar maxim de canale orizontale (8, 8’), de preferinta douazeci si fara imbinari
de tip lamba-uluc (fig. 5). Acest corp (2) de caramida (1) corespunde conditiilor tehnice de
trecere de la structura de sprijin din fonta refractara la structura (11) recuperatorului,
tinand cont de faptul ca nu este necesar nici rostul dintre randul de caramizi (1) si peretii
curbati ai camerei in care se monteaza structura (11).
[0066] Avand in vedere noul tip de caramida refractara (1), noul tip de structura (11) si
metoda de constructie a unei structuri (11) conform prezentei inventii, este posibila
asamblarea/constructia unei structuri mixte formata dintr-o structura clasica (la partea
inferioara a structurii mixte) si o structura (11) noua, conform prezentei inventii (la partea
superioara a structurii mixte), prin intermediul unei caramizi refractare de adaptare (asa
cum se prezinta, de exemplu in brevetul RO122218B1). Aceasta structura mixta se poate
realiza daca se folosesc caramizi (1) noi, conform prezentei inventii si caramizi refractare
clasice astfel incat baza inferioara (3’) a unei caramizi (1) noi sa fie compatibila (sa permita
stivuirea caramizilor in structura) cu baza superioara a unei caramizi refractare clasice.
[0067] Sfera prezentei inventii nu se limiteaza la exemplele de realizare specifice descrise
aici. In plus, din descriere si figurile insotitoare, pentru specialistul in domeniu rezulta
diferite alte modificari ale prezentei inventii, suplimentar fata de exemplele prezentate aici,
care se incadreaza, de asemenea, in domeniul de protectie al revendicarilor. Suplimentar,
in descriere sunt citate diferite documente din stadiul tehnicii cunoscut, al caror continut
este prezentat in integralitatea acestora prin referinta.
19
Revendicari
1. Caramida refractara (1) pentru preincalzitoare de aer de tip Cowper avand:
- un corp (2) avand in mod substantial forma unui trunchi de piramida, cu o baza
superioara (3), o baza inferioara (3’) si sase fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6), la
care orice sectiune transversala intr-un plan paralel cu bazele (3, 3’) este in mod
substantial hexagon regulat;
- 7 gauri de trecere verticale (4) in interiorul corpului (2) mentionat, avand in mod
substantial forma unui trunchi de piramida definind astfel pereti interiori (4.3) ai gaurilor (4)
si avand un prim orificiu de capat (4.1) si un al doilea orificiu de capat (4.2); gaurile de
trecere verticale (4) mentionate facand legatura intre cele doua baze (3, 3’) ale corpului (2)
mentionat;
- gaurile de trecere verticale (4) fiind dispuse in mai multe randuri paralele cu cele
sase fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) mentionate, si avand centrul axei lor
longitudinale de simetrie, in punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri
echilaterale din totalul celor 24 triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza (3, 3’) a
corpului (2) mentionat;
- cate un canal lateral (6) dispus pe fiecare dintre fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6)
mentionate, la intersectia a doua dintre randurile cu gauri (4) si care face legatura intre
cele doua baze (3, 3’);
- fiecare canal lateral (6), avand in sectiune transversala aria egala cu jumatate din
aria sectiunii transversale a unei gauri (4);
- cate un canal de colt (7), dispus in locul fiecarei muchii laterale a corpului (2) mentionat,
si care face legatura intre cele doua baze (3, 3’);
- fiecare canal de colt (7) constituind o extremitate a unui rand cu gauri (4) si avand,
in sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii transversale a unei
gauri (4);
- baza superioara (3) a corpului (2) avand aria, mai mare decat aria bazei inferioare (3’) a
corpului (2) iar primul orificiu de capat (4.1) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei
superioare (3) a corpului (2) are aria, mai mica decat aria celui de-al doilea orificiu de
capat (4.2) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei inferioare (3’) a corpului (2)
caracterizata prin aceea ca,
- la nivelul suprafetelor bazei superioare (3) si al bazei inferioare (3’), pe doua directii
a randurilor paralele mentionate din totalul a trei directii in planul bazelor (3, 3’),
fiecare gaura (4) este conectata la fiecare cel putin o gaura invecinata (4) si, in
functie de pozitia gaurii (4), la canalul (6, 7) invecinat, prin intermediul a cel putin un
canal orizontal (8, 8’) amplasat astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan
vertical cat si in plan orizontal prin ele insele, cat si prin gaurile de trecere verticale
(4), prin canalele laterale (6) si prin canalele de colt (7) si
prin aceea ca
- peretii interiori (4.3) ai celor 7 gauri de trecere verticale (4), fetele laterale (5.1, 5.2,
5.3, 5.4, 5.5, 5.6) si canalele (6, 7) mentionate au acelasi unghi de inclinare
masurat fata de axa verticala centrala a corpului (2) de aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ si
prin aceea ca
- aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri de trecere
verticale (4), respectiv a fiecarui canal (6, 7) permite stivuirea mai multor caramizi
refractare (1) prin alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua
gauri (4), respectiv a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri (4) si a unui canal
20
(6, 7) astfel incat fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune
transversala cu o arie mare in planul unei baze (3, 3’) va fi montata peste o gaura
(4) respectiv un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica in planul altei
baze (3, 3’), respectiv, fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune
transversala cu o arie mica va fi montata peste o gaura (4), respectiv un canal (6, 7)
cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi refractare (1)
stivuite.
2. Caramida refractara (1) conform revendicarii 1 caracterizata prin aceea ca gaurile (4)
cu forma si aria sectiunii transversale de acelasi tip, respectiv aceeasi valoare numerica si
canalele (6, 7) aflate in prelungirea randului de gauri (4) mentionate si care au forma
sectiunii transversale de acelasi tip cu cea a gaurilor (4) mentionate sunt dispuse pe cea
de-a treia directie a randurilor paralele mentionate in planul bazelor (3, 3’) unde nu sunt
prevazute canale orizontale (8, 8’) iar canalele (6, 7) mentionate au aria sectiunii
transversale in planul bazelor (3, 3’) ½ respectiv ⅓ din aria sectiunii transversale a gaurilor
(4) cu forma si aria sectiunii transversale de acelasi tip, respectiv aceeasi valoare
numerica si aflate pe acelasi rand cu canalele (6, 7) mentionate.
3. Caramida refractara (1) conform revendicarii 2 caracterizata prin aceea ca aria
sectiunii transversale a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) dispuse pe acelasi rand si pe a
treia directie a randurilor paralele mentionate in planul bazelor (3, 3’) alterneaza de la un
rand la altul astfel incat un rand va avea ariile sectiunilor transversale in planul bazelor (3,
3’) a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) mai mari, de preferinta cu 10% ÷ 40% fata de ariile
sectiunilor transversale in planul bazelor (3, 3’) a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) aflate pe
randul paralel invecinat.
4. Caramida refractara (1) conform revendicarilor precedente caracterizata prin aceea ca
forma sectiunii transversale a gaurilor (4) este in mod substantial de preferinta de tipul
hexagon regulat si/sau cerc.
5. Caramida refractara (1) conform revendicarii 4 caracterizata prin aceea ca raza
cercului va fi de preferinta aleasa in intervalul 12-25 mm.
6. Caramida refractara (1) conform revendicarilor precedente caracterizata prin aceea
ca, canalele orizontale (8, 8’) au o sectiune transversala, intr-un plan perpendicular pe axa
de simetrie longitudinala a canalului (8, 8’), de preferinta sub forma unui triunghi isoscel cu
baza aflata in planul unei baze (3, 3’) mentionate, preferabil de 3 ÷ 7 mm si cu inaltimea
corespunzatoare bazei triunghiului isoscel preferabil intre 10% ÷ 80%, mai preferabil intre
20% ÷ 80% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).
7. Caramida refractara (1) conform revendicarilor precedente caracterizata prin aceea ca
una dintre o baza superioara (3) si o baza inferioara (3’) a corpului (2) este prevazuta de
preferinta cu cel putin trei si cel mult saptesprezece proeminente (9) in locul canalelor
orizontale (8, 8’) si cealalta dintre o baza superioara (3) si o baza inferioara (3’) a corpului
(2) este prevazuta de preferinta cu cel putin trei si cel mult saptesprezece adancituri (10)
corespondente, aceste proeminente (9) si adancituri (10) mentionate formand imbinari de
tip lamba si uluc cu proeminentele (9) si/sau adanciturile (10) corespondente care apartin
unei alte caramizi refractare (1) stivuite deasupra si/sau dedesubt.
21
8. Caramida refractara (1) conform revendicarii 7 caracterizata prin aceea ca
proeminentele (9) si/sau adanciturile (10) corespondente sunt de preferinta dispuse in mod
uniform, in apropierea laturilor hexagonului regulat ce formeaza conturul bazelor (3, 3’)
mentionate.
9. Caramida refractara (1) conform revendicarii 7 sau 8 caracterizata prin aceea ca
proeminentele (9) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de
simetrie longitudinala a unei proeminente (9), de preferinta concava, semi-eliptica, semi-
circulara sau poligonala cu latimea bazei sectiunii transversale masurata in planul unei
baze (3, 3’) mentionate, cuprinsa de preferinta intre 10 ÷ 14 mm si inaltimea cuprinsa de
preferinta intre 5 ÷ 10 mm.
10. Caramida refractara (1) conform revendicarilor 7-9 caracterizata prin aceea ca
adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de
simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta convexa, semi-eliptica, semi-
circulara sau poligonala cu latimea deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei
baze (3, 3’) mentionate, cuprinsa de preferinta intre 14 ÷ 22 mm si adancimea cuprinsa de
preferinta intre 5% ÷ 25% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).
11. Caramida refractara (1) conform revendicarii 10 caracterizata prin aceea ca
adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de
simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta sub forma de palnie, aceasta
forma fiind rezultatul combinarii formei unei adancituri (10) conform revendicarii 10 si a
formei unui canal orizontal (8, 8’) conform revendicarii 6 prin prelungirea adanciturii (10)
mentionate cu un canal orizontal (8, 8’) mentionat, pe verticala in interiorul corpului (2).
12. Structura (11) pentru constructia preincalzitoarelor de aer de tip Cowper, formata
dintr-o multitudine de randuri de caramizi refractare (1) stivuite si avand corpuri (2) identice
pe acelasi rand de caramizi (1) conform oricarei revendicari precedente, randurile de
caramizi (1) avand o multitudine de caramizi (1) alaturate pe orizontala si pastrand
orientarea paralela a celor trei directii in planul bazelor (3, 3’) pentru fiecare caramida (1)
astfel incat prin alaturarea a cel putin doua caramizi refractare (1), fetele laterale (5.1, 5.2,
5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale acestora formeaza gauri de trecere sub forma unei prisme
substantial triunghiulare (12) avand doua baze sub forma unui triunghi isoscel si doua din
totalul de trei fete laterale ale prismei (12) mentionate fiind doua dintre fetele laterale (5.1,
5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale celor doua caramizi (1) alaturate, iar canalele (6, 7) acestor cel
putin doua caramizi refractare (1) alaturate formeaza prin intregire gauri de trecere
verticale
caracterizata prin aceea ca
aceste caramizi refractare (1) sunt stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei
respectiv, patru-peste-una si una-peste-patru si
prin aceea ca
in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre
cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin trei si cel mult
saptesprezece si
22
in formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc
intre cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin patru si cel mult
saisprezece.
13. Structura (11) conform revendicarii 12 caracterizata prin aceea ca numarul
imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi (1) stivuite, creste pe verticala,
incepand de la randul al doilea amplasat la baza structurii (11) mentionate pana la varful
structurii (11), de la cel putin patru pana la cel mult saisprezece pentru formatia de patru-
peste-una si una-peste-patru respectiv trei pana la cel mult saptesprezece pentru formatia
de trei-peste-una si una-peste-trei.
14. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarilor 12 sau 13 in care o
multitudine de randuri de caramizi refractare (1) avand corpuri (2) identice pe acelasi rand
de caramizi (1), randurile realizandu-se prin alaturarea fetelor laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4,
5.5, 5.6) a unei multitudini de caramizi refractare (1) si prin pastrarea orientarii paralele a
celor trei directii in planul bazelor (3, 3’) pentru fiecare caramida (1), sunt stivuite in
formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-peste-una si una-peste-patru
caracterizata prin aceea ca aceasta cuprinde urmatoarele etape succesive:
a) amplasarea unui prim rand de caramizi refractare (1) conform revendicarilor 1-6
la baza structurii (11);
b) amplasarea, deasupra primului rand de caramizi (1), a unui al doilea rand de
caramizi refractare (1) conform revendicarilor 1-6 si care prezinta la nivelul bazei
superioare (3) a fiecarei caramizi (1) cel putin trei si cel mult patru proeminente (9)
conform revendicarilor 7-9;
c) amplasarea, deasupra randului de caramizi (1) anterior amplasat, a randurilor
urmatoare de caramizi refractare (1) conform revendicarilor 7-11, ce corespund zonei de
25%-60% din inaltimea structurii (11), in care numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre
cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel mult patru iar numarul canalelor
orizontale (8, 8’) descreste pana la cel mult un canal orizontal (8, 8’), pana la randurile de
caramizi (1) ce corespund zonei de 60%-75% din inaltimea structurii (11);
d) amplasarea randurilor urmatoare de caramizi (1) conform revendicarilor 7-11, ce
corespund zonei de 75%-100% din inaltimea structurii (11), deasupra randului de caramizi
(1) ce corespunde zonei de 60%-75% din inaltimea structurii (11), in care numarul
canalelor orizontale (8, 8’) creste pana la cel mult patru canale orizontale (8, 8’) in zona de
95%-100% din inaltimea structurii (11) si numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel
putin doua caramizi refractare (1) stivuite creste pe inaltimea structurii (11) pana la cel
mult saisprezece pentru formatia de patru-peste-una si una-peste-patru respectiv pana la
cel mult saptesprezece pentru formatia de trei-peste-una si una-peste-trei, pe randul de
caramizi (1) ce corespunde zonei de 95%-100% din inaltimea structurii (11) si
in care amplasarea randurilor de caramizi (1) conform etapelor succesive de la a)
la d) are loc cu respectarea conditiei ca:
aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri de trecere
verticale (4), respectiv a fiecarui canal (6, 7) sa permita stivuirea mai multor
caramizi refractare (1) prin alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel
putin doua gauri (4), respectiv a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri (4) si a
unui canal (6, 7) astfel incat fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o
sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze (3, 3’) sa fie montata peste
o gaura (4) respectiv un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica in
23
planul altei baze (3, 3’), respectiv, fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu
o sectiune transversala cu o arie mica sa fie montata peste o gaura (4), respectiv
un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi
refractare (1) stivuite, in structura (11) mentionata.
15. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarii 14 in care, de
preferinta, in etapa b) se folosesc caramizi (1) avand:
- canale orizontale (8, 8’) conform revendicarii 6, preferabil cu baza triunghiului
isoscel de 5-7 mm si inaltimea corespunzatoare bazei triunghiului isoscel preferabil intre
10%-80% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’) si
- cel mult patru proeminente (9) conform revendicarii 9 preferabil cu inaltimea de 10
mm.
16. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarii 14 in care, de
preferinta, in etapa c) se folosesc caramizi (1) avand canale orizontale (8, 8’) si cel mult
patru proeminente (9) conform revendicarii 15 si in plus:
- cel mult patru adancituri (10) conform revendicarii 10 preferabil cu latimea
deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei baze (3, 3’) de 22 mm si
adancimea de 25% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).
17. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarilor 14 - 16 in care, de
preferinta, in etapa d) se folosesc caramizi (1) avand:
- cel mult patru canale orizontale (8, 8’) conform revendicarii 6, preferabil cu baza
triunghiului isoscel de 3-5 mm si inaltimea corespunzatoare bazei triunghiului isoscel
preferabil de 20% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’),
- cel mult saptesprezece proeminente (9) conform revendicarii 9 preferabil cu
inaltimea de 5 mm si
- cel mult saptesprezece adancituri (10) conform revendicarii 10 preferabil cu
latimea deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei baze (3, 3’) de 14 mm si
adancimea de 5% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).
18. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarilor 14-17 in care, dupa
etapa b) exista de preferinta o etapa suplimentara b’) in care se realizeaza amplasarea,
deasupra celui de-al doilea rand de caramizi (1), a randurilor urmatoare de caramizi
refractare (1) conform revendicarilor 7-11 pana la randul de caramizi (1) ce corespunde
zonei de 25% din inaltimea structurii (11) si in care se folosesc de preferinta caramizi (1)
avand cel mult patru adancituri (10) conform revendicarii 11.
24
25
26
27
28
29
REZUMAT
Inventia prezinta o caramida refractara (1) avand:
- un corp (2) cu o baza superioara (3), o baza inferioara (3’) si sase fete laterale (5.1, 5.2,
5.3, 5.4, 5.5, 5.6);
- 7 gauri de trecere verticale (4), cu pereti interiori (4.3) si un prim orificiu de capat (4.1) si
un al doilea orificiu de capat (4.2);
- gaurile (4) fiind dispuse in randuri paralele cu fetele (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6),
- cate un canal lateral (6) dispus pe fiecare dintre fete (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6), la
intersectia a doua dintre randurile cu gauri (4);
- fiecare canal (6), avand in sectiune transversala aria egala cu jumatate din aria
sectiunii transversale a unei gauri (4);
- cate un canal de colt (7), dispus in locul fiecarei muchii laterale a corpului (2), si care face
legatura intre cele doua baze (3, 3’);
- fiecare canal (7) constituind o extremitate a unui rand cu gauri (4) si avand, in
sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii transversale a unei
gauri (4);
- baza superioara (3) avand aria, mai mare decat aria bazei inferioare (3’) iar primul orificiu
(4.1) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei (3) are aria, mai mica decat aria celui de-al
doilea orificiu (4.2) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei (3’)
caracterizata prin aceea ca,
- pe doua directii a randurilor paralele din totalul a trei directii in planul bazelor (3, 3’),
fiecare gaura (4) este conectata la gaura invecinata (4) si, in functie de pozitia gaurii
(4), la canalul (6, 7) invecinat, prin intermediul a cel putin un canal orizontal (8, 8’)
amplasat astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan vertical cat si in plan
orizontal prin ele cat si prin gaurile (4) si prin canalele (6, 7) si
- peretii (4.3) gaurilor (4), fetele (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) si canalele (6, 7) au
acelasi unghi de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a corpului (2) de
aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ si
- aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri (4), canal (6, 7)
permite stivuirea mai multor caramizi (1) prin alinierea centrelor axei longitudinale
de simetrie a cel putin doua gauri (4), a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri
(4) si a unui canal (6, 7) astfel incat fiecare gaura (4) si fiecare canal (6, 7) cu o
sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze (3, 3’) va fi montata peste o
gaura (4), un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica in planul altei
baze (3, 3’); fiecare gaura (4) si fiecare canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o
arie mica va fi montata peste o gaura (4), un canal (6, 7) cu o sectiune transversala
cu o arie mare a cel putin doua caramizi (1) stivuite.
Inventia mai prezinta o structura (11) cu o multitudine de caramizi (1) si o metoda de
constructie a unei structuri (11).
Se publica cu Figura 1.