Область техники

Изобретение относится к области машиностроения, а именно - к крепежным средствам, например, болтам, шпилькам, винтам и другим стержневым крепежным элементам.

Предшествующий уровень техники

Известен ряд крепежных огнеупорных шпилек (анкеров) производства английской фирмы Nelson ("Nelson® ",Bolzenschweiss- Technik Gmbh & Со.КО(Германия), http://nelsonua.com/component , выполняемых из специальных сталей с кольцом, привариваемым к шпильке специальным сварочным прибором в процессе монтажа футеровки (огнеупорные анкера "Nelson", каталог, с. 3-9, http://steeltradeteam.com/).

Недостатками данного изобретения являются жесткое сварное соединение шпильки с кольцом, что ведет к ослаблению крепежного соединения вследствие большего теплового расширения металла шпильки по сравнению с тепловым расширением керамики футеровки, разрушение жесткой футеровки, вызванное большей прочностью металла шпильки, чем прочностью керамической футеровки. При этом углубление металлической шпильки в материал футеровки и наличие металла ведет к образованию теплового шунта с потерей энергии во внешнюю среду.

Известна крепежная огнеупорная шпилька производства ООО

«Керамомикс» http://keramomix.net/ , keramomix@yandex.ru. выполненная из огнеупорной керамики с опорным кольцом из той же керамики, прикрепляемым к шпильке «в замок» в процессе монтажа футеровки (Каталог, керамические анкера, http ://keramomix.netA Недостатками данного изобретения являются низкая прочность на изгиб опорного кольца и ослабление прочности соединения в процессе нагрева вследствие теплового расширения шпильки по длине.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения - создание конструкции универсальной огнеупорной крепежной шпильки для соединения внутренней поверхности футеровки печи с внешним каркасом, способной демпфировать тепловое расширение жестких и мягких материалов футеровок для печей различного вида нагрева.

Технический результат - повышение прочности универсальной огнеупорной крепежной шпильки и соединения внутренней поверхности футеровки печи с внешним каркасом.

Универсальная огнеупорная крепежная шпилька выполнена составной - керамическая часть шпильки выполнена из огнеупорного фосфатного бетона в виде цилиндра с полусферической головкой. Металлическая часть выполнена в виде резьбовой шпильки, залитой в керамическую часть в процессе изготовления. На металлической части расположена тарельчатая пружина с гайкой - «барашек» для крепления шпильки к несущему каркасу печи.

Фиг. 1 - универсальная огнеупорная крепежная шпилька.

Фиг.2 - крепление универсальной огнеупорной крепежной шпильки, разрез.

Универсальная огнеупорная крепежная шпилька выполнена составной, с одной стороны из огнеупорного фосфатного бетона в виде цилиндра 1 (Фиг.1) с полусферической головкой 2 и с другой стороны, встроенной в нее металлической резьбовой шпилькой 3, на которую надета тарельчатая пружина 4 с гайкой - «барашек» 5 для крепления универсальной огнеупорной крепежной шпильки к несущему каркасу 6 (Фиг.2) футеровки 7 печи.

Демпфирование различных тепловых расширений футеровки печи, керамической и металлической частей универсальной огнеупорной крепежной шпильки осуществляется следующим образом: - полусферическая головка керамической части универсальной огнеупорной крепежной шпильки требуемого диаметра позволяет осуществить плотное соединение с футеровкой, в то же время, обеспечивает универсальной огнеупорной крепежной шпильке прецессию относительно осевой линии при большем тепловом расширении материала футеровки, чем тепловое расширение керамической части универсальной огнеупорной крепежной шпильки; осевое расширение керамической и металлической частей универсальной огнеупорной крепежной шпильки демпфируется тарельчатой пружиной с требуемыми характеристиками, обеспечивая необходимую прочность и плотность всего крепежного соединения;

- длина керамической части универсальной огнеупорной крепежной шпильки определяется назначением печи, ее размерами, температурой эксплуатации;

- длина металлической части, залитой в керамическую часть универсальной огнеупорной крепежной шпильки, определяется назначением печи, ее размерами, температурой эксплуатации;

- при выполнении этих условий керамическая часть универсальной огнеупорной крепежной шпильки выполняет функцию футеровки и не выступает тепловым шунтом.

При сборке тепловых агрегатов, в том числе печей различного вида нагрева, основную трудность представляет собой крепление огнеупорной футеровки к металлическому каркасу печи, вызванную различными коэффициентами теплового расширения участвующих в конструкции материалов. При этом жесткая керамическая футеровка (формованные кирпичи, плиты и т.п.) требуют прочных и гибких крепежных элементов, тогда как мягкая керамическая футеровка (изделия из волокнистых материалов) требует крепежные элементы с большой опорной поверхностью.

Созданная конструкция универсальной огнеупорной крепежной шпильки способна демпфировать тепловое расширение, как жестких материалов, так и мягких волокнистых материалов футеровок для печей различного нагрева. Она обладает простотой установки и/или замены в процессе эксплуатации и не требует специальных устройств или операций для ее применения.

Промышленная применимость

Заявляемая универсальная огнеупорная крепежная шпилька может быть использована в тепловых агрегатах (печах). Конструкция универсальной огнеупорной крепежной шпильки позволяет получить прочное надежное крепление футеровок печи с внешним каркасом, благодаря способности демпфировать тепловое расширение, как жестких, так и мягких материалов футеровок для печей различного вида нагрева.