универсальная огнеупорная крепежная шпилька

Формула изобретения

Универсальная огнеупорная шпилька, выполненная составной, отличающаяся тем, что часть шпильки выполнена керамической из прочного огнеупорного фосфатного бетона в виде цилиндра с полусферической головкой и металлической частью в виде резьбовой шпильки, залитой в тот же бетон в процессе изготовления, и расположенной на ней тарельчатой пружиной с гайкой типа «барашка» для крепления шпильки к несущему каркасу печи.

Описание изобретения к патенту

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

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

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.

Недостатками данного изобретения являются низкая прочность на изгиб опорного кольца и ослабление прочности соединения в процессе нагрева вследствие теплового расширения шпильки по длине.

Задача - создание конструкции 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.

Универсальная огнеупорная 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 - огнеупорная шпилька.

Фиг.2 - крепление огнеупорной 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 шпильки к несущему каркасу 6 (Фиг.2) футеровки 7 печи.

Демпфирование различных тепловых расширений футеровки печи, керамической и металлической частей шпильки осуществляется следующим образом:

- полусферическая головка керамической части шпильки требуемого диаметра позволяет осуществить плотное соединение с футеровкой, в то же время обеспечивает шпильке прецессию относительно осевой линии при большем тепловом расширении материала футеровки, чем тепловое расширение керамической части шпильки;

- осевое расширение керамической и металлической частей шпильки демпфируется тарельчатой пружиной с требуемыми характеристиками, обеспечивая необходимую прочность и плотность всего крепежного соединения;

- длина керамической части шпильки равна толщине футеровки;

- длина металлической части, залитой в керамическую часть крепежной шпильки, составляет не более ¹/₄ длины керамической части шпильки;

- при выполнении этих условий керамическая часть 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 огнеупорной 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.