楔形砖、回转窑的圆柱状内衬砌以及回转窑

摘要

本发明涉及根据2007年1月版本DIN 1082-4的楔形砖、回转窑的圆柱状内衬砌和回转窑，其中所述衬砌包括这些楔形砖，并且所述回转窑具有所述衬砌和所述楔形砖。

说明书

技术领域

本申请涉及根据2007年1月版本德国工业标准DIN 1082-4的楔形砖、回转窑的圆柱状内衬砌以及回转窑，其中所述衬砌包括这些楔形砖，并且所述回转窑具有所述衬砌和所述楔形砖。

背景技术

本文此后描述在窑（炉）的装配（使用）位置中的楔形砖、衬砌和回转窑。

根据所述标准的楔形砖显示于图1中并且提供下述六个表面：

-尺寸为 a × l的一个矩形（方形）外基座AG；

-尺寸为b × l的一个矩形（方形）内基座IG；

-两个矩形（方形）侧面RS1、RS2，每一个的尺寸为 l × h；

-两个梯形前面TS1、TS2，每一个的尺寸为 a/b × h，其中a/b描述前面的不同长度的两个边。

这些楔形砖被用于回转窑（例如，生产水泥熟料的回转窑）的衬砌。因此，方形的较大的基座AG向外延伸，邻近回转窑的外围护结构，而方形的较小的基座IG向内延伸，挨着窑的内部空间。所述砖以此方式布置，使得它们的长度（I）沿窑的轴向方向延伸。

在所述标准和下列现有技术：DE2643412、DE29921607 U1中描述了回转窑中的楔形砖的大致的装配，且其可概括如下：楔形砖彼此挨着布置成沿窑的周围方向的环状部段。若干个部段彼此挨着沿窑的所述轴向方向布置。

在窑运转期间，耐火的衬砌砖经受大量的机械处理。下列因素是重要的：

-沿轴向方向朝向窑出口（出口开口）的压缩负荷，原因是窑（朝向窑出口）的倾斜和砖的净重（自重（dead weight））；

-所述砖的耐火材料的热膨胀（例如，在水泥回转窑的窑入口处，温度可以是1000℃，并且在窑出口处温度可大约是1500℃）；

-窑的旋转；

-在衬砌和窑运转（窑负载）之间的重量和摩擦。

如果没有特殊处理，特别是在朝向窑出口的窑的第二半部分中的楔形砖会破裂。后果是：频繁的修理和窑的频繁的停止次数以及高成本。

DE 29921607 U1提出将金属环焊接到外窑围护结构。所述环形成对于上面所提及的轴向压力的一种反向承载件。所述环具有方形横截面，其中由于金属材料耐温性太小并且温度在窑中从外侧到内侧增加，沿径向方向的“高度”只可以是小的（实际上，大约50-70mm）。

在所述环和耐火衬砌砖之间的小接触和承载面导致高承载压力（接触压力）。经常超过陶瓷砖的稳定性。由于砖衬砌内的轴向力，发生破裂或者砖被压碎。

根据DE 29921607U1，也提出了三角形横截面的反向承载件。对应的倾斜表面（其充当用于布置在其前面的楔形砖的承载表面）向内延伸且朝向窑出口。另外，由于在这些高的轴向力处，螺钉连接不呈现足够的稳定性，因此金属楔形件的固定装置被焊接到窑围护结构。

尽管这些楔形件呈现较大的承载表面，然而依然存在耐热性不足的问题。相应地，倾斜的角度被限制成小于20度以允许通过径向布置在里面的耐火砖来保护金属部件。

发明内容

发明的一个目标是提出一种在回转窑中用于所描述的轴向负荷的技术方案，通过该技术方案能够避免所提及的弊端。

本发明替换了用于耐火衬砌的已知的金属反向承载件并改变了耐火楔形砖的几何结构。由于不需要金属部件，因此可以获得下列优点：

-省去了分开的装配（安装）步骤；

-耐火衬砌的耐温性远高于金属部件的耐温性；

-更高的耐火性使得能够使用任意尺寸和形状的砖；

-相比于所描述的楔形件和环，此系统的成本较低。

首先，不得不承认耐火陶瓷炉衬砌的轴向压力不能够避免。然而本发明已经发现，如果沿径向方向划分衬砌砖，从而在相邻的砖元件之间提供坡面，则可由耐火衬砌自身管理反向承载件（来抵消衬砌内的轴向压力）的功能。

这些几乎原位（quasi in-situ）形成的坡面是耐火炉衬砌内的轴向压力负荷至少被部分偏转且分散到径向和周围方向的原因。相应地，减小了布置在后面（朝向窑出口）的砖的轴向负荷，并且在所述衬砌的砖内具有整体上均衡得多的负荷分布。

在使用耐火陶瓷“反向承载件”方面，关于形状和尺寸没有限制。特别地，砖部件可比金属环大（更深/“更高”）得多。由于使用的砖元件在几何结构上与常规形状的楔形砖互补并且能够完全取代它，因此可以对现有设备进行改装。

在其最通常的实施例中，本发明涉及根据2007年1月版本的DIN 1082-4的楔形砖，该楔形砖沿至少一个分离面被分离成两个分立（分开的）砖元件（部件），该至少一个分离面从基座AG延伸到前面TS2或者另一个基座IG。

因此，发明的中心思想是：将已知的楔形砖分成若干部件（两个、三个或者更多个）。这样的一组的多个部件可以形式配合的方式（即，以完美的形式配合的方式，或者具有在相应的部件（元件）之间的（伸缩）缝，和/或以朝向相邻的楔形砖形成伸缩缝的方式）被装配在一起以呈现楔形砖。在组装衬砌的过程中或者在组装之后，可以用密封物（特别地，类似纤维/纤维材料的弹性密封物）填充这些伸缩缝。

具体实施方式

从一组砖部件之间的“分离面”的描述过程毫无疑义地推知，分离面（分离缝）以倾斜的方式沿窑的径向方向延伸。换言之：至少一个砖部件的几何结构和布置可以类似于根据DE 29921607U1的金属安装部件的几何结构和布置。

此坡面以增加的方式延伸（从窑入口至窑出口并从窑围护结构至窑室），并且还用作对于布置在其前面（朝向窑入口）的衬砌砖的邻接表面。因此，砖的轴向负荷被所述“分离面”抵消，所述“分离面”具有反向承载件的功能。

坡面用来使所述衬砌的轴向力沿圆柱状回转窑的径向和周围方向偏离大的程度。与此同时，减小了至该砖部件上的机械负荷，且实现了至窑衬砌的相邻区域中的基本恒定的负荷分布。

如果将根据本发明的楔形砖彼此挨着布置以形成完整的衬砌环，则由于所述环的几何结构，力被引导朝向窑围护结构，并且因此对于耐火材料（至耐火材料中）的进一步的压力减小。

相比于根据现有技术的金属部件，其具有额外的优点，比如：

-高得多的耐温性；

-由此，坡面（相对于轴向延伸的窑围护结构）的面积和角度可以更大；

-避免使用具有完全不同的热膨胀系数的不同类型材料。

可以由常规耐火材料制造砖部件，常规耐火材料例如，基于氧化铝（Al₂O₃）、氧化镁（MgO）、碳化硅（SiC）、氧化锆（ZrO₂）等的材料。

用于抵消轴向压力负荷的砖部件能够由特别高抗压强度的材料制造，例如，可由下列成分中的一批制造（全部都以质量%来计）：

示例 A:                                  示例 B:

Al₂O₃: 40-95 (85)                    MgO: 80-95 (90)

SiO₂: 2-50 (12)                    Al₂O₃: 2-15 (4)

SiC: 0-50                              Cr₂O₃: 0-15

ZrO₂: 0-40                           SiO₂: 0.1-2 (0.5)

Cr₂O₃: 0-10                        Fe₂O₃: 0.1-10 (4)

Fe₂O₃: 0 - 3 (0.5)               CaO: 0.1-3 (1)

其它: 0-3 (2.5)                   其它: 0-3 (0.5)

括号中的数字是指特定的可能的成分。

根据一个实施例，相邻的砖部件之间的分离面以≥20度的角度延伸到外基座AG，然而，此角度可以大得多，例如，≥25度、≥30度或≥40度。不言自喻的是，此角度必须<90度，以允许其分别作为“压缩承载件”或“邻接承载件”所要求的任务。根据一个实施例，此角度为≤75度，通常≤60度或≤45度。

在楔形砖样式中的坡面还可以通过将楔形砖切割成两块来形成。但是，由随后的附图所显示的，具有3个或更多个砖部件的实施例是可能的，附图图示砖部件和楔形砖的可能的几何结构：

-图2公开了一组两个砖部件的侧视图，其一起形成根据DIN 1082-4的楔形砖（图1）。右侧的砖部件10具有两个相对的相同的梯形形状的侧（侧面）RS1、RS2，图2中仅一侧（RS2）是可见的。

左侧的砖部件12的形状对应于部件10，使得两个砖部件10、12以形式配合的方式彼此互补以呈现根据DIN 1082-4（2007年1月版本）的楔形砖。

砖部件10、12可通过在各自的模具中压制来制造。但是，它们也能够以在其基座AG和IG之间以相对于其侧面RS1、RS2成直角地切割常规的楔形砖来制造。

所述砖部件10的侧面RS1、RS2具有两个直角、一个锐角和一个钝角。在右侧处的梯形前面TS2保持不变，通过所述的砖部件10、12之间的分离面TF提供一个新的梯形前面TS1^*。内（在此图中：下）基座IG^*和外（在此图中：上）基座AG^*是标准楔形砖的对应基座AG、IG 的局部区域。砖部件10、12之间的坡面/分离面TF相对于所述基座IG^*、AG^*以及以大约45度的角度从一个基座AG延伸至另一个基座IG。

左侧的砖半部12以此方式成形，使得当与部件10以形式配合的方式装配在一起时形成完整的楔形砖。

-图3涉及这样的实施例，在其中两个砖部件10、12之间的分离缝TF大致从外基座AG延伸到后面TS2，使得当从侧面观看时，砖部件10具有大约三角形的轮廓。如图2中所示，分离面TF是平的，但是其也能够略微拱起或者能够设有不同的斜角。部件10的基座AG^*和坡面/分离面TF之间的所述角度(α)约为35度。如在图3中以K显示的，为了避免任何边沿的破损（脱落），这些边缘可以被加边。这样做不改变基本几何结构以及基本发明构思。

如图3示出的，第二砖部件12具有五角形的形状，使得在组装后两个部件10、12两者呈现完整的楔形砖。

在此图中示出的部件12的前面TS2^**相对于前面TS2^*或部件10略微偏移地布置。这允许提供面对沿窑的轴向方向相邻的楔形砖的伸缩缝，该伸缩缝可由类似纤维材料等的密封物填充。

-根据图4的实施例公开了加边的分离缝TF，使得在右上方部件10中实现梯形形状（在侧视图中），同时相对应部件12的侧面RS1^*、RS2^*的每一个都具有六个角落。除此之外，图4的此示例类似于图3的示例。

-在图4中显示了部件12的另一种划分，即以虚线的划分，其中这样形成的分离面TF^*成为类似于根据图2的部件10、12的划分。

如已经提及的，在所述耐火衬砌中的轴向压力朝向窑出口增加。因此，推荐在该区域中布置由根据发明的楔形砖组成的一个环。

下列可替代实施例（变型）也是根据本发明的：

-一个接另一个地布置由新的楔形砖（在窑的轴向延伸部中）组成的若干个环（排），即其一个直接紧接另一个或者其间具有一定距离。在后一种情形中，可以在新的楔形砖的环/排之间布置常规的衬砌砖，或者可以在新的楔形砖的环/排之间布置伸缩缝，该伸缩缝可以用类似纤维层等的弹性接缝材料填充。

-另一可替代办法的特征在于：常规的金属环布置在根据发明的楔形砖的砖层/环后面，以充当额外的保持装置，由此其可设计成小得多，因为必需抵消的力要小得多。

-布置楔形砖的环，其中新的（多部件的）楔形砖与常规的（整体的）楔形砖一起以交替的方式布置。

-砖层（环、排列）可以形式配合的方式或者以彼此之间具有一定距离的方式布置，并且也可以与常规的砖形状（DE 2643412A、DE29921607U1）组合。

-可以在干燥状态下铺设砖或者利用其间的砂浆来铺设砖。

-在相邻的砖部件之间的分离面相对于侧面可以不是90度，可以是平的或者不是平的。

-一个砖部件的相对的表面（RS1、RS2；RS1^*、RS2^*）可以具有梯形形状、三角形形状，可以成形为五角形，以及可以是平坦的或者不平坦的。

相应地，回转窑的圆柱状内衬砌可具有下列特征：

-衬砌在回转窑的第一端处的窑入口与在回转窑的第二端处的窑出口之间延伸；

-衬砌大体上由一个接另一个布置的环状部段组成；其中

-至少一个环状部段至少主要由根据权利要求1的楔形砖组成，楔形砖利用它们的侧面RS1、RS2彼此邻接，并且较大的基座AG布置到外侧；其中

-楔形砖的分离面TF从外基座AG朝向窑出口延伸。

可以按如上所述的方式改变这些楔形砖。

本发明还包括具有上面说明的类型的圆柱状内衬砌的工业回转窑。

图5以高度示意性的方式显示了穿过具有外窑围护结构20和圆柱状耐火衬砌30的水泥回转窑的垂直切面，圆柱状耐火衬砌30以径向的方式布置至窑入口OE和窑出口OA之间的内侧。由常规楔形砖组成的若干个环30a…30z一个接另一个沿着轴向方向（箭头A）布置，这本身是已知的。在窑出口OA之前大约1m处，示出环30w，其由根据本发明的楔形砖（即，根据图2的楔形砖）组成。

根据本发明，砖部件10、12之间的分离面/坡面负责反向承载件的任务，以至少部分地抵消源自布置在前面的（朝向窑入口）楔形砖的轴向压力（P_A），且使这些力偏转至窑壁20和相邻的楔形砖中。

图6显示了部分切出的内部透视图，其对应于回转窑的沿着由根据本发明的和根据图3的多部件楔形砖组成的砖层30w的耐火衬砌30的一部分。

根据现有技术的常规钢环40安装在随后的砖层（排）中且用作抵抗轴向压力P_A的额外保持装置。但是这是可选的。