Теплоізоляційний конструктивний елемент

Корисна модель відноситься до вогнетривких та теплоізоляційних конструктивних елементів для футерівки теплових агрегатів і може використовуватись в керамічній та інших галузях промисловості. Відома футерівка обертової печі, яка містить укладені на внутрішній поверхні корпусу вогнетривку цеглу клиноподібної форми бокові стінки якої виконані із виступами і впадинами, причому впадини виконані у вигляді скосу, а виступ у вигляді напливу [див. АС СРСР №1543211, кл. F27В7/28, дата публ. 1990p.]. Недоліком відомої футерівки є значні втрати тепла в навколишнє середовище через зовнішню поверхню стін печі, оскільки футерівка в обертових печах виконується із достатньо щільних вогнетривких матеріалів, які мають високий коефіцієнт теплопровідності. Найбільш близьким по технічній суті до корисної моделі, що заявляється, є елемент футерівки промислової печі [див. Патент СРСР №673199, кл. F27D1/04, дата публ. 1979p.], який виконаний у формі паралелепіпеду з паралельними порожнинами, розміщеними в шахматному порядку, виступами і впадинами, розміщеними в кутах протилежних граней паралелепіпеда. Використання повітряних, або заповнених високоефективною теплоізоляцією порожнин дає можливість зменшити втрати тепла в навколишнє середовище. Разом з тим, суттєвими недоліками даного технічного рішення, вибраного як найближчий аналог, є: - наявність паралельних порожнин із різними розмірами значно ускладнює технологію виготовлення елементу футерівки; - наявність конструктивних опор між паралельними порожнинами сприяє інтенсивній передачі тепла від внутрішньої стінки блоку до зовнішньої; - виступи і впадини забезпечують з'єднання елементів футерівки тільки в поздовжньому напрямку. Задачею даної корисної моделі є суттєве зменшення втрат тепла в навколишнє середовище, та забезпечення надійного з'єднання конструктивних теплоізоляційних елементів футерівки в поздовжньому і поперечному напрямках. Запропонований теплоізоляційний конструктивний елемент, який виконаний із вогнетривкого матеріалу, наприклад шамоту, у вигляді пустотілого паралелепіпеда, зображений на Фіг.1. Поставлена задача досягається тим, що в теплоізоляційному конструктивному елементі пара виступів 1, 3 і пара впадин 2, 4 розміщені взаємно перпендикулярно на паралельних гранях елементу, причому глибина кожної пари виступів і впадин складає не менш 4×L×b×t, м, де: L - довжина грані, на якій розміщений виступ і впадина, м; b - коефіцієнт термічного розширення матеріалу елементу, м/(м×град); t - максимальна середня температура елементу, °С. Теплоізоляційний конструктивний елемент використовується для кладки зовнішнього теплоізоляційного шару теплових агрегатів, де максимальна температура не перевищує 400-450°С. При такій температурі радіаційний теплообмін мінімальний, а конвективний можна не враховувати із-за відсутності переміщення повітря в пустотілому елементі футерівки. Теплопровідність повітря, що заповнює пустоту, в 10 разів нижча в порівнянні із теплопровідністю класичної шамотної цегли питомою вагою 1900кг/м3 [П.В. Левченко. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности. «Высшая школа», М, 1968, 366с., с.326, с.328)], що дає можливість на порядок зменшити втрати тепла в навколишнє середовище. Дві пари виступів і впадин забезпечують не тільки з'єднання теплоізоляційних елементів в поздовжньому і поперечному напрямках в процесі їх монтажу, але й служать екраном, який перешкоджає випромінюванню тепла через щілини в місцях стикання елементів при їх монтажі без застосування розчину («насухо»). Схема температурного замка двох однакових елементів показана на Фіг.2. В процесі нагрівання або охолодження теплоізоляційні елементи розширюються або звужуються. Величина лінійного подовження d залежить від коефіцієнту термічного розширення b матеріалу теплоізоляційного елементу, його температури t і довжини грані L, на якій розміщені виступ і впадина. Теплоізоляційні елементи, нагріті до температури і, будуть мати однакове лінійне подовження d. Якщо перед розігрівом виступ буде знаходитись на середині впадини (Фіг.2), то при максимальній середній температурі t прогріву теплоізоляційного елементу величина лінійного подовження d не повинна перевищувати значення: d³L×b×t, де: L - довжина грані паралелепіпеда з виступом і впадиною. При невиконанні даної умови теплоізоляційні елементи можуть деформуватися і розрушитися. Таким чином, при d=В/4, мінімальний розмір (глибина) виступу, або впадини повинен визначатися із умови: B³4L×b×t Запропонований теплоізоляційний конструктивний елемент може бути виготовленим ливарним методом, методом сухого формування на пресах, або безперервного протягування. Один із варіантів схеми монтажу теплоізоляційних конструктивних елементів приведений на Фіг.3. Запропонований елемент, що заявляється, виготовляється за допомогою відомих матеріалів та технічних рішень, а експлуатаційні характеристики, виготовленого Заявником експериментально-дослідного зразку, підтвердили досягнення бажаного технічного результату - зменшення втрат тепла в навколишнє середовище в 1,5-2 рази в порівнянні із найближчим аналогом.