Торкрет фурма для гарячого ремонту вогнетривкої кладки нагрівальних печей методом керамічної наплавки

Полезная модель относится к стекольной промышленности, в частности, к конструкции торкрет-фурм для горячего ремонта нагревательных печей методом керамической наплавки, предназначенных для использования при ремонте в условиях повышенных температур, например при температурах выше 1500°С, в черной металлургии, в стекольной промышленности. В качестве прототипа выбрана торкрет-фурма, содержащая распылительную головку с камерой смещения связанные с нею трубопроводы для подачи торкрет-массы и кислорода, защитный чехол, установленный соосно головке с образованием кольцевой полости между ними и соединенный с трубопроводом охлаждающего воздуха и охлаждаемый кожух, охватывающий трубопроводы [1]. Распылительная головка установлена в защитном чехле соосно последнему с образованием кольцевой полости между ними. Защитный чехол соединен с наружным воздухоохлаждаемым кожухом, имеющим канал отвода воздуха. Для предотвращения возникновения температурных напряжений и деформации внутренний кожух и трубопроводы на рабочем конце фурмы соединены подвижно с помощью компенсатора, выполненного в виде металлического диска с отверстием для прохода внутреннего кожуха и трубопроводов. На поверхности внутреннего кожуха размещены упоры, выполненные в виде колец с отверстиями для прохода охлаждающего воздуха [Авт. св. СССР № 1709162, кл. F 27 В 1/14, F 27 D 1/16, опублик. 30 01.92]. Эта торкрет-фурма имеет следующие существенные недостатки: 1) относительно быстрый перегрев основных конструктивных элементов (распылительной головки и связанного .с нею кожуха с трубопроводами) в условиях повышенных температур (более 1500°С), обусловленный тем, что система воздухоохлаждения их не в состоянии отводить большое количество тепла, что приводит к их деформации и делает невозможной дальнейшую работу τορκ,ρβτ-фурмы в условиях повышенных температур, а, следовательно, ограничивает области применения; 2) относительная сложность конструкции торкрет-фурмы: она содержит значительное количество конструктивных элементов, сопряженных друг с другом и работающих в тяжелых термических условиях, что снижает надежность торкрет-фурмы в эксплуатации. Исходной в изобретательском замысле была задача усовершенствовать торкрет-фурму для горячего ремонта нагревательных печей методом керамической наплавки путем преобразования конструктивного выполнения отдельных деталей и дополнения отдельными элементами, обеспечивающими предотвращение быстрого нагрева основных конструктивных элементов в условиях температур, превышающих 1500°С и упрощение конструкции, чем достигается повышение надежности и расширение областей использования. Поставленная задача решается тем, что в торкрет-фурме для горячего ремонта огнеупорной кладки нагревательных печей методом керамической наплавки, содержащей распылительную головку с камерой смешения и связанные с нею трубопроводы подачи торкрет-массы и кислорода, защитный чехол, установленный соосно головке с образованием кольцевой полости между ними и соединенный с трубопроводом подачи охлаждающего воздуха, охлаждающий кожух, охватывающий трубопроводы, предусмотрены следующие конструктивные преобразования (отличия): 1) защитный чехол головки снабжен кожухом, установленным соосно последнему с образованием между ними замкнутой полости, соединенной с полостью охлаждаемого кожуха; 2) в охлаждаемом кожухе установлены трубопровод подачи охлаждающей воды, передний срез которого расположен перед кожухом чехла, и штуцер отвода использованной воды; 3) в стенке кожуха защитного чехла, соединенной с охлаждаемым кожухом, предусмотрены отверстия соответственно для подачи охлаждающей воды в замкнутую полость между защитным чехлом головки и его кожухом и отвода использованной воды из нее; 4) распылительная головка снабжена соплом, установленным соосно ей. Перечисленными конструктивными отличиями в сочетании с общими для прототипа и предложенной торкрет-фурмы обеспечивается следующая техническая результативность: 1) предотвращение быстрого перегрева распылительной головки и сопряженных с ней конструктивных элементов торкрет-фурмы вследствие того, что кроме подачи охлаждающего воздуха в кольцевой зазор между головкой и защитным чехлом тепло-отвод осуществляется водой, подаваемой в замкнутую полость, образованную защитным чехлом и кожухом последнего, через отверстие в передней стенке кожуха, соединенной с охлаждающим кожухом и отвода использованной для охлаждения воды из замкнутой полости и охлаждаемого кожуха; следовательно, расширяется область применения, т.е. появляется возможность применения торкрет-фурмы при температурах выше 1500°С; 2) упрощение конструкции торкрет-фурмы за счет преобразования конструктивного выполнения элементов количество последних сокращено, а их соединение упрощено. Таким образом, налицо причинно-следственная связь между совокупностью суще-ственных признаков и достигаемой результативностью. В предшествующем уровне техники не обнаружена торкрет-фурма, которая по совокупности существенных признаков совпадала бы с предложенной торкрет-фурмой, что послужило основанием для вывода о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности "новизна". Техническая сущность и принцип действия предложенной торкрет-фурмы поясняются чертежом, на котором: фиг. 1 - про дольный разрез торкрет-фурмы; фиг. 2 -сечение по А-А; фиг. 3 - сечение по Б-Б. Предложенная торкрет-фурма содержит распылительную головку 1, трубопровод 2 подачи торкретмассы, трубопровод 3 подачи кислорода, защитный чехол 4, охлаждаемый кожух 5, трубопровод 6 подачи охлаждающего воздуха и трубопровод 7 подачи охлаждающей воды. Распылительная головка 1 выполнена в виде перевернутой гильзы 8, к днищу которой присоединен трубопровод 2, а к боковой стенке - трубопровод 3. Гильза 8 соосно соединена с соплом 9 с образованием между ними камеры 10 смешения торкрет-массы с кислородом. Сопло 9 выполнено по типу известных и снабжено коническим отверстием 11 (можно рекомендовать использование стандартных про-мышленно изготавливаемых сопел). Гильзу 8 и сопло 9 рекомендуется изготавливать из стойких к воздействию высоких температур материалов, предпочтительно стали. Трубопроводы 2, 3, 6, 7 расположены внутри кожуха 5 параллельно друг другу и оси кожуха 5: кожух выполнен охватывающим трубопроводы 2, 3, 6 и 7. Поперечное сечение кожуха 5 в принципе может быть любым, но предпочтительно цилиндрическим. Конец кожуха 5 плотно соединен с трубопроводами 2,3,6 и 7 посредством днища 12. В кожухе 5 в зоне, примыкающей к днищу 12, предусмотрен штуцер 13 отвода использованной охлаждающей воды. Защитный чехол 4 выполнен в виде перевернутой гильзы 14, установленной соосно головке 1 и охватывающей ее снаружи. При этом между ними образована кольцевая полость 15, сообщающаяся с трубопроводом 6. Гильза 14 снаружи снабжена кожухом 16, выполненным также в виде перевернутой гильзы, расположенной соосно гильзе 14 и герметично соединенной с последней с образованием между ними замкнутой полости 17, сообщающейся с трубопроводом 7 посредством отверстия 18 в боковой стенке кожуха 16 для подачи охлаждающей воды в замкнутую полость 17 и отвода ее из этой полости 19. Передний срез 20 трубопровода 6 расположен перед боковой стенкой кожуха 14 чехла 4. Свободные концы трубопроводов 2, 3, 6 и 7 расположены за пределами днища 12 и соединены с соответствующими источниками подаваемых по ним материалов и сред (не показаны). Все конструктивные элементы торкрет-фурмы и необходимые для их изготовления материалы и полуфабрикаты, а также используемые технологии и оборудование относятся к числу общеизвестных и промышленно применяемых. Описанной торкрет-фурмой пользуются следующим образом. Трубопроводы 2, 3, 6 и 7 подключаются к соответствующим источникам. Затем торкрет-фурму вводят в печь при помощи специального приспособления и располагают в зоне печи, где необходимо осуществить горячий ремонт. Кислород и торкрет-масса (состоящая из огнеупорной составляющей, например высокосгнеупорных оксидов AI 2O3, SiO2, MgO, ZnO2, CaO и т.п., и топливной составляющей, например металлических алюминия и кремния), подаваемых по трубопроводам 2 и 3, смешиваются в камере 10 смешения головки 1 и через сопло 9 подаются на ремонтируемый участок кладки печи. При этом топливная составляющая в атмосфере кислорода воспламеняется от высоких температур кладки печи и сгорает, образуя высокоогнеупорные оксиды (AI 2O3, SiCL) с выделением большого количества тепла, что приводит к оплавлению огнеупорной составляющей и образованию на поверхности кладки покрытия, физико-механические свойства которого близки к свойствам материала кладки. Охлаждение торкрет-фурмы осуществляется следующим образом. Вода и воздух подаются к торкрет-фурме по гибким шлангам (на чертежах не показаны). Воздух по трубопроводу 6 подается в кольцевую полость 15 и обдувает снаружи распылительную головку 1. Основное охлаждение распылительная головка получает за счет воды, которая по трубопроводу 7 через отверстие 18 подается в замкнутую полость 17. Отработанная вода отводится через отверстия 19, затем внутри кожуха 5 она подводится к штуцеру 13 и через него удаляется из торкрет-фурмы. Таким образом, наружная поверхность торкрет-фурмы охлаждается водой, циркулирующей непрерывно в процессе работы по всей длине торкрет-фурмы. Более высокая теплоемкость воды, по сравнению с воздухом, обеспечивает более интенсивный теплообмен между конструкцией торкрет-фурмы и окружающей рабочей средой и, тем самым, препятствует перегреву фурмы в условиях работы при температурах свыше 1500°С. Повышение эффективности применения воды в качестве основного хладагента достигается тем,' что вода подводится в зону, окружающую распылительную головку 1, по внутреннему трубопроводу 7, который не контактирует непосредственно с окружающей рабочей средой, а защищен, кроме кожуха 5, отводящим потоком воды. Регулировкой напора воды обеспечивается требуемый уровень охлаждения распылительной головки 1 и всей торкрет-фурмы. Предложенная торкрет-фурма соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость", о чем свидетельствует нижеследующее: 1)торкрет-фурма предназначена для использования в стекольной и других областях промышленности при горячем ремонте печей; 2) предложенная торкрет-фурма втом виде, как охарактеризована в независимом пункте формулы изобретения, может быть изготовлена с использованием известных конструктивных материалов и полуфабрикатов, технологии и известных технических средств для этого; 3) предложенная торкрет-фурма в том виде, как охарактеризована в независимом пункте формулы изобретения, в состоянии обеспечивать указанную выше техническую результативность. Торкрет-фурма описанной конструкции испытана в опытно-промышленных условиях в силикатном цехе Константиновского стекольного завода в IV квартале 1993 г.