專利名稱：格子磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本實用新型涉及一種格子磚，具體地，涉及用于在 換熱器中(具體地，在熱風(fēng)爐中)補償熱的耐火格子磚。
背景技術(shù)：
在冶金工業(yè)中，對用于鼓風(fēng)爐的空氣的預(yù)熱通常是在鄰近的公
知為熱風(fēng)爐的蓄熱力口熱器(regenerative heater)中進4亍的。-寸于具 有內(nèi)燃燒室的爐來i兌，這些爐通常由圓柱形耐火壁和內(nèi)部豎直間隔 壁組成，該內(nèi)部豎直間隔壁將爐劃分成燃燒室以及由格子石爭構(gòu)成的 蓄熱室，或者對于具有外部燃燒室的爐來說，這些爐通常由具有連 4妄圓頂(dome)的兩個圓柱形的耐火材料內(nèi)襯室組成。通過一個或 兩個開口將空氣和燃料引入到用于燃燒的燃燒室中的所謂的陶瓷 燃燒器或金屬燃燒器內(nèi)，并且使所產(chǎn)生的燃燒氣體從燃燒室向上流 過燃燒室、向下流經(jīng)才各子體室(check work chamber),直到最終它 們在該格子體室的底部處被排出為止。隨著燃燒氣體穿過由多個格 子磚構(gòu)成的格子體室，來自燃燒氣體的熱被傳遞至格子磚并保留在 其中。 一旦格子磚已達到足夠高的溫度，爐中流體流動的方向就反 向。將冷風(fēng)引入到格子體室的底部處并使其流過該格子體室，在該 格子體室中，冷風(fēng)從格子磚吸收熱并越過間隔壁且穿過燃燒室，在 該燃燒室中，冷風(fēng)通過爐外殼中的熱風(fēng)出口離開爐以^皮供應(yīng)至鼓風(fēng) 爐。在過去的數(shù)年中已對格子磚設(shè)計出多種不同的設(shè)計和布置。這
種格子磚設(shè)計的實例例如可參見US 4,436,144，其中描述了一種具 有八角形外輪廓以及橫截面為四邊形的中央通道的格子石t 。而且， 該磚具有基本均 一的壁厚。這種磚優(yōu)選地以層的形式堆疊并4皮此交 錯。這使得形成了具有用于氣體的豎直通道的格子磚堆。為了便于 格子磚的堆疊，磚的頂部表面處設(shè)置有凸起部并且磚的底部表面處 i殳置有相應(yīng)的凹入部。
這種格子磚設(shè)計的另一實例例如可參見US 2,017,763,其中基 本為正方形的格子磚設(shè)置有多個通道，每個通道均由矩形部分和錐 形部分構(gòu)成。由于具有多個通道，因此，在這些通道之間形成間隔 壁。與US 4,436,144相比，這些間隔壁有助于增加格子磚的強度。 多個通道還使得能夠增加氣體與格子磚之間的總接觸表面，進而增 加受熱表面以用于更好的熱交換。
已提出了與US 2,017,763中所公開的格子磚相類似的格子磚， 其中，通道具有圓形、正方形或六邊形4黃截面，而具有六邊形4黃截 面的通道是尤其優(yōu)選的，這是由于它們使得間隔壁具有基本均 一的 厚度。具有六邊形橫截面的格子磚在商業(yè)上還公知為GSI型格子磚。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種具有更好熱力學(xué)性能的進一步 改進的格子磚。該目的通過如權(quán)利要求1中所要求的格子磚來實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)該目的，本實用新型提出了一種格子磚，具體地用于 熱風(fēng)爐的格子磚，該格子磚具有頂部表面和相對的底部表面，其中， 多個通道從頂部表面延伸至底部表面，以使得流體能夠穿過格子磚 流動，相鄰?fù)ǖ乐g形成有間隔壁。根據(jù)本實用新型的一個方面， 這些通道具有基于六邊形形狀的橫截面，該六邊形形狀具有交替的凸出側(cè)和凹入側(cè)。該特定形狀j吏得受熱表面增大，即，通道與格子 磚之間的表面增大，在此，格子磚和穿過通道的氣體之間產(chǎn)生熱傳
遞。相對于六邊形通道而言，例如相對于存在于現(xiàn)有技術(shù)的GSI型 格子磚上的六邊形通道而言，受熱表面可增大近40%。通道的減小 的水力學(xué)直徑導(dǎo)致產(chǎn)生更大的熱交換系數(shù)。還實現(xiàn)了幾乎恒定的自 由截面(free cross-section )。 因jt匕，包含具有這種才黃截面的通道的 格子磚有著更好的熱力學(xué)性能。
優(yōu)選地，相鄰?fù)ǖ繼皮布置為使得一個通道的凹入側(cè)面向所相鄰 通道的凸出側(cè)。相鄰?fù)ǖ纼?yōu)選地被布置為〗吏得在相鄰?fù)ǖ乐g形成 具有基本恒定厚度的間隔壁?；竞愣ǖ谋诤袷沟媚軌?qū)崿F(xiàn)均勻的 熱傳遞，且更重要地，4吏得間隔壁自身能夠?qū)崿F(xiàn)均一的升溫和降溫， 因此避免了由于間隔壁內(nèi)的溫度變化而造成的對間隔壁的4員壞、。
凹入側(cè)可以形成為具有第 一半徑的曲率，而凸出側(cè)可以形成為 具有第二半徑的曲率。該第一半徑可基本對應(yīng)于該第二半^圣。通過 使該第一半徑和第二半徑基本相同，相鄰格子磚的凸出側(cè) /(" + (1 -,)力< ()+ (1 - 和凹入側(cè)/(" + (1 -,)力 > 《,)+ (1 -,)/(,)互補。
根據(jù)優(yōu)選實施例，凸出側(cè)具有兩個邊緣區(qū)以及位于這兩個邊緣 區(qū)之間的中央?yún)^(qū)，其中，凸出側(cè)形成為具有第一半徑的曲率，凸出 側(cè)的中央?yún)^(qū)形成為具有第二半徑的曲率，而凸出側(cè)的邊緣區(qū)形成為 具有第三半徑的曲率，該第三半徑小于該第一和第二半徑。該第三 半徑可以例如約為該第二半徑的一半。該凸出側(cè)的邊緣區(qū)的4交小半 徑使得能夠產(chǎn)生從凸出側(cè)向凹入側(cè)的更平滑的過渡。
有利地，通道沿朝向格子石爭頂部表面的方向逐漸變細(xì)。
優(yōu)選地，4各子石t具有基本為六邊形的4黃截面，六個側(cè)面從頂部 表面延伸至底部表面。格子磚的側(cè)面有利地設(shè)置有溝槽(channel),這些溝槽具有的 才黃截面與通道的4黃截面的一半對應(yīng)；以這4羊的方式來布置這些溝 槽，即，當(dāng)并排布置兩個相鄰格子磚時，格子磚的側(cè)面的室形成通 道。因此，格子磚的外壁也具有增大的受熱表面。而且，當(dāng)并排布 置兩個相鄰格子磚時，在兩個相鄰格子石爭之間可形成額外的通道。 然而，更重要地，正如間隔壁一樣，格子磚的外壁也具有基本恒定 的厚度。因此，還保證了這些外墻中的均一的熱傳遞。
才艮據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，頂部表面與底部表面中的一個 i殳置有至少一個凸起部，而頂部表面與底部表面中的另一個i殳置有 相應(yīng)的至少一個凹入部，該至少一個凸起部和至少一個凹入部在所 堆疊的格子磚之間形成榫槽接合。該至少 一個凸起部可包括位于相 應(yīng)的頂部表面或底部表面上的中央凸起部。該中央凸起部可具有三 次i走轉(zhuǎn)對稱(3-fold rotational symmetry )的4黃截面。榫槽4妄合4吏4尋 避免了格子磚的不正確地安裝。而且，現(xiàn)在的榫槽結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生更大 的底部面積、，這4是供了 ？文進的壓縮蠕變(creep-in-compression)。因 此，可使用由較低質(zhì)量材料的格子磚來達到相對等的效果，因此降 低了格子磚的成本?？蓪犸L(fēng)爐構(gòu)造得更小且更輕，這將降^f氐材料 成本并縮短裝配時間，然而卻不降低熱風(fēng)爐的性能。
而且，至少一個凸起部優(yōu)選地包括外圍凸起部，這些外圍凸起 部位于相應(yīng)的頂部表面或底部表面的拐角區(qū)中，夕卜圍凸起部^皮尺寸 設(shè)計(dimensioned )并布置為以便與相鄰格子磚的外圍凸起部互補。 可將這些外圍凸起部被尺寸設(shè)計并布置為以便所具有的4黃截面與 中央凸起部的4黃截面對應(yīng)。中央凸起部可與外圍凹入部相互作用， 同時外圍凸起部可與中央凹入部相互作用。因而，凸起部與凹入部 的這種結(jié)構(gòu)使得格子磚能夠交錯地堆疊。由于凸起部和凹入部的形 狀，從而確保了始終正確地設(shè)置格子磚。還應(yīng)該注意的是，在本文中，術(shù)語"凹入的"應(yīng)該理解為具有 "嚴(yán)格地凹入的，，的數(shù)學(xué)意義，由此排除了直線。類似地，術(shù)語"凸 出的"應(yīng)該理解為具有"嚴(yán)格地凸出的"的數(shù)學(xué)意義，由此排除了 直線。


本實用新型將會從以下參照附圖對 一 個非限定性實施例的描
述而變得更顯而易見，附圖中示出了
圖1:根據(jù)本實用新型的格子磚的透視圖； 圖2:圖1的格子磚的通道的橫截面圖；以及 圖3:圖1的格子磚的頂部表面上的俯視圖。
具體實施方式
圖1示出了根據(jù)本實用新型的格子磚10。格子磚10具有基本 為六邊形的才黃截面，并且具有頂部表面12、坤目只于的底部表面14以 及乂人頂部表面12延伸至底部表面14的六個側(cè)面15。該格子石專設(shè)置 有乂人頂部表面12延伸至底部表面14的多個通道16，以偵j尋流體能 夠穿過格子磚10流動，相鄰?fù)ǖ?6之間形成有間隔壁18。通道 16具有特定的片黃截面，可參照圖2更清楚i也描述該橫截面。
圖2示出了通道16的橫截面。該橫截面基于如以點劃線20表 示的六邊形形狀，然而其中，已將六邊形的直側(cè)22改變成交4齊的 凸起側(cè)24和凹入側(cè)26。凹入側(cè)26形成為具有第 一半徑rl的曲率， 而凸起側(cè)24通常形成為具有第二半徑r2的曲率。才艮據(jù)圖2中所示 的具體實施例，凸起側(cè)24包4舌兩個邊纟彖區(qū)28、 30以及4立于這兩個 邊纟彖區(qū)之間的中心區(qū)32，凸起側(cè)24的中心區(qū)32形成為具有第二半徑r2的曲率，而凸起側(cè)24的邊緣區(qū)28、 30形成為具有第三半徑 r3的曲率，其中，第三半徑r3小于第二半徑r2。優(yōu)選地，第三半 徑r3約為第二半徑r2的一半。而且，第一半徑rl有利;也與第二半 徑r2基本對應(yīng)。有利地，這些半徑被選擇為使得在凸起側(cè)24與凹 入側(cè)26之間形成平滑過渡。
還可將通道16的橫截面的形狀描述為具有六個拐點(inflection point)的封閉有機形狀，這些拐點中的每一個均位于六邊形形狀的 拐角上。
圖3示出了圖1的格子磚的俯視圖，其中，可清楚地看出通道 16相對于彼此的布置。以這樣的方式來布置相鄰?fù)ǖ?6、 16'、 16", 即，佳—得一個通道的凹入側(cè)26面向相鄰?fù)ǖ赖耐钩鰝?cè)24。而且， 布置為使得相鄰?fù)ǖ?6、 16'、 16"之間的間隔壁18具有基本恒定 的厚度。
如還可以/人圖3中看出的，格子磚10的側(cè)面15設(shè)置有溝槽34， 這些溝槽所具有的橫截面對應(yīng)于通道16的橫截面的一半。這些通 道34一皮布置為，當(dāng)并排布置兩個相鄰才各子石爭10時，相鄰格子磚10 的4妄觸側(cè)面15的溝槽34形成通道16。
盡管從附圖中無法看出，但通道16沿朝向方格磚10的頂部表 面12的方向逐漸變細(xì)(taper),即，底部表面14處的通道16的4黃 截面大于頂部表面12處的通道16的橫截面。
-沒置4隼槽4妄合以改善格子石爭10的堆疊能力。如從圖1和圖3 中所看出的，格子磚10的頂部表面12設(shè)置有凸起部36，而格子磚 10的底部表面14i殳置有相應(yīng)的凹入部38。圖3所示的六邊形格子 磚10包括中央凸起部40，該中央凸起部具有三次旋轉(zhuǎn)對稱的橫截 面，由此確保了所堆疊的格子石爭的正確定向。該中部凸起部40圍繞中央通道16布置，該中央通道被六個相鄰?fù)ǖ?6所環(huán)繞。中央 凸起部40具有大體上為三角形的橫截面，其中，該三角形的拐角 區(qū)被倒圓以與三個相鄰格子石f的凹入側(cè)26的曲率一致，這三個相 鄰格子石爭的凹入側(cè)26面向中央格子石爭。
除了中央凸起部40之外，圖3的六邊形格子石t 10包4舌外圍凸 起部42,這些外圍凸起部位于頂部表面12的拐角區(qū)44中。夕卜圍凸 起部42所具有的橫截面與中央凸起部40的對黃截面的三分之一對 應(yīng)，并且該外圍凸起部^皮布置為，當(dāng)并4非布置三個相鄰格子石爭10 時，這些相鄰才各子磚10的外圍凸起部42形成與中央凸起部40相 對應(yīng)的凸起部。這使得以交錯結(jié)構(gòu)堆疊的格子磚能夠正確定向。如 從圖1中可以看出的(然而，在此未詳細(xì)描述)，格子磚10的底部 表面14包4舌中間凹入部和外圍凹入部。
還應(yīng)該注意的是，如果頂部表面12上i殳置有凹入部38,則底 部表面14上也可i殳置有凸起部36。參考標(biāo)號
10 格子石專
12 頂部表面
14 底部表面
15 ,J面
16 通道 18 間隔壁
20 六邊形形^l犬
22 直側(cè)
24 凸起煩寸
26 凹入倆J
rl 第一半徑
r2 第二半徑
28 邊緣區(qū)
30 邊緣區(qū)
32 中央?yún)^(qū)
r3 第三半徑
34 溝槽
36 凸起部
38 凹入部
40 中央凸起部
42 外圍凸起部
44 拐角區(qū)。
權(quán)利要求1. 一種用于熱風(fēng)爐的格子磚，所述格子磚包括頂部表面以及相對的底部表面，多個通道，所述多個通道從所述頂部表面延伸至所述底部表面，以使得流體能夠穿過所述格子磚流動，間隔壁，所述間隔壁形成在相鄰?fù)ǖ乐g，其特征在于，所述通道具有基于六邊形形狀的橫截面，所述六邊形形狀具有交替的凸出側(cè)和凹入側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的格子磚，其特征在于，相鄰?fù)ǖ辣徊贾?成偵j尋一個通道的凹入側(cè)面向相鄰?fù)ǖ赖耐钩鰝?cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的格子磚，其特征在于，相鄰?fù)ǖ辣徊贾?成使得在相鄰?fù)ǖ乐g形成具有基本恒定的厚度的間隔壁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的格子磚，其特征在于所述凹入側(cè)形成為具有第一半徑(rl )的曲率；并且 所述凸出側(cè)形成為具有第二半徑(r2)的曲率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的格子磚，其特征在于，所述凸出側(cè)具有 兩個邊纟彖區(qū)以及位于所述兩個邊纟彖區(qū)之間的中央?yún)^(qū)，并且其 中所述凹入側(cè)形成為具有第一半徑(rl )的曲率；并且所述凸出側(cè)的所述中央?yún)^(qū)形成為具有第二半徑(r2 )的曲 率，并且所述凸出側(cè)的所述邊緣區(qū)形成為具有第三半徑(r3) 的曲率，所述第三半徑(r3)小于所述第一半徑和第二半徑 (r2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的格子磚，其特征在于，所述第一半徑(rl)與所述第二半徑(r2)基本對應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的格子磚，其特征在于，所述第三半徑(r3)約為所述第二半徑(r2)的一半。
8. 根椐權(quán)利要求1所述的格子磚，其特征在于，所述通道沿朝向 所述一各子^"的所述頂部表面的方向逐漸變細(xì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的格子磚，其特征在于，所述格子磚具有 基本為六邊形的橫截面，六個側(cè)面從所述頂部表面延伸至所述 底部表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的格子磚，其特征在于，所述格子磚的所 述側(cè)面設(shè)置有溝槽，所述溝道具有的橫截面對應(yīng)于所述通道的 橫截面的一半；所述溝槽被布置為，當(dāng)并排布置兩個相鄰格子 石爭時，所述才各子石爭的所述側(cè)面的所述室形成通道。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的格子磚，其特征在于，所述頂部表面與 底部表面中的一個設(shè)置有至少一個凸起部，而所述頂部表面與 底部表面中的另一個i殳置有相應(yīng)的至少一個凹入部，所述至少 一個凸起部和所述至少一個凹入部在堆疊的格子石爭之間形成 榫槽接合。
12. 根椐權(quán)利要求11所述的格子磚，其特征在于，所述至少一個 凸起部包括位于相應(yīng)的頂部表面或底部表面上的中央凸起部。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9或12所述的格子磚，其特征在于，所述中央 凸起部具有三次旋轉(zhuǎn)對稱的橫截面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的格子磚，其特征在于，所述至少一個 凸起部包4舌位于所述相應(yīng)的頂部表面或底部表面的拐角區(qū)中 的外圍凸起部，所述外圍凸起部被尺寸設(shè)計并布置為與相鄰格 子磚的外圍凸起部互補。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的格子磚，其特征在于，所述外圍凸起 部被尺寸設(shè)計并布置為具有的橫截面與所述中央凸起部的橫 截面對應(yīng)。
專利摘要本實用新型公開了一種格子磚(10)，具體地，用于熱風(fēng)爐的格子磚，該格子磚具有頂部表面(12)以及相對的底部表面(14)，其中，多個通道(16)從頂部表面(12)延伸至底部表面(14)，以使得流體穿過格子磚(10)流動，相鄰?fù)ǖ?16)之間形成有間隔壁(18)。根據(jù)本實用新型的一個方面，通道(16)具有基于六邊形形狀(20)的橫截面，該六邊形形狀具有交替的凸出側(cè)(24)和凹入側(cè)(26)。
文檔編號F27D1/04GK201228267SQ20082011131
公開日2009年4月29日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者亞歷山大·克利馬 申請人:保爾伍斯耐火材料與工程有限責(zé)任公司