1

CARAMIDA REFRACTARA, METODA DE CONSTRUCTIE A UNEI STRUCTURI

FORMATA DINTR-O MULTITUDINE DE CARAMIZI REFRACTARE SI STRUCTURA

ASTFEL REALIZATA

DESCRIERE

[0001] Prezenta inventie se refera la o caramida refractara, la o metoda de constructie a

unei structuri formata dintr-o multitudine de astfel de caramizi refractare si la o structura

astfel realizata. Acest tip de caramida refractara se foloseste, de preferinta la constructia

schimbatoarelor de caldura de tip regenerativ (cunoscute si sub numele de recuperatoare

intermitente) in special la constructia preincalzitoarelor de aer de tip Cowper.

STADIUL TEHNICII

[0002] Regeneratoarele preincalzitoarelor de aer de tip Cowper se folosesc in metalurgie,

la preincalzirea aerului introdus in furnale. In furnal trebuie realizata o temperatura foarte

inalta, necesara topirii minereului de fier, ceea ce necesita ca aerul introdus in furnal sa

aiba o temperatura cat mai ridicata, uzual 1200–1350 °C. Instalatia care asigura aerul care

va fi introdus in furnal trebuie sa reziste la aceste temperaturi mari si trebuie sa poata

asigura debite mari. Aceste instalatii sunt alcatuite din trei parti principale si anume:

camera de ardere, camera regeneratorului si cupola. Cupola preincalzitorului de aer de tip

Cowper face legatura intre camera de ardere si camera regeneratorului. Camera

regeneratorului se construieste sub forma unei structuri masive ce poate avea aspectul

unui cilindru circular drept sau a unui cilindru eliptic, formata dintr-o multitudine de caramizi

refractare, imbinate prin simpla asezare, fara a folosi lianti. Structura de caramizi este

prevazuta cu goluri continue verticale, atat intre caramizile alaturate cat si in corpul

caramizilor si distribuite uniform in intregul volum al structurii, pe toata inaltimea acesteia.

Camera regeneratorului lucreaza continuu, asemeni functionarii furnalului, in doua faze

alternante si anume: prin golurile continue verticale circula in sens descendent gazele arse

ce incalzesc caramizile iar aerul introdus in furnal preia caldura de la caramizi in sens

ascendent.

[0003] Caramida refractara este o caramida fabricata dintr-un material special (denumit

material refractar), de mai multe tipuri constructive in functie de temperatura de lucru,

capabil sa reziste la temperaturi inalte (mai mari de 1450 °C) fara a-si schimba structura

si/sau compozitia chimica si avand capacitate mare de inmagazinare a caldurii si de

transfer termic cu gazele cu care vine in contact. In trecut, se foloseau caramizi refractare

de forma obisnuita (rectangulare sau tronconice). In prezent se folosesc caramizi cu o

forma speciala, avand o eficienta sporita si care reduc pierderile de presiune. Materialele

folosite la fabricarea caramizilor refractare au drept componenta principala: oxidul de

aluminiu (cunoscut si sub denumirea de alumina) (Al2O3) sau forsterita (cunoscuta si sub

denumirea de olivina alba) (Mg2SiO4). Compozitia chimica a caramizii refractare este in

mod uzual urmatoarea: oxid de aluminiu (alumina) sau forsterita (olivina alba) – intre 30%

si 60%, dioxid de siliciu sau silica – intre 30% si 50%, oxid feric – intre 1% si 3% si alte

componente – 7%. Caramida refractara silico-aluminoasa, folosita in prezent, are in

compozitia sa: oxizi de aluminiu si siliciu in diferite proportii, conform indicelui de

refractaritate necesar, cu unele restrictii importante pentru diferite impuritati, cum ar fi oxizii

2

de fier, deoarece prezenta fierului in compozitia caramizii refractare, cu mai mult de 1,5%,

la caramida silico-aluminoasa densa din treimea mijlocie a structurii de caramizi, poate

determina cedarea materialului caramizii din cauza fenomenului de fluaj. Acest material

silico-aluminos, se foloseste pentru caramizile din structura regeneratorului aflate la 2/3

din inaltimea structurii regeneratorului, catre baza acestei structuri. La treimea superioara

se foloseste caramida de silica, ce contine exclusiv oxizi de siliciu, datorita coeficientului

aproape inexistent de dilatatie al materialului caramizii la temperaturi de peste 700⁰ C.

[0004] Sunt cunoscute caramizi refractare folosite la constructia unei structuri pentru

regeneratoarele de tip Cowper asa cum sunt descrise in brevetul de inventie numarul FR

1096652. Aceste caramizi sunt constituite dintr-un material refractar ce contine drept

componente principale oxidul de aluminiu si dioxidul de siliciu si care au forma corpului

caramizii in mod substantial de prisma hexagonala regulata. Fiecare perete vertical de

contur al corpului caramizii prezinta cate un canal vertical, deschis catre exteriorul corpului

caramizii. Doua dintre aceste canale au sectiuni transversale poligonale (de preferinta ½

de hexagon regulat) iar restul de patru canale au sectiuni transversale semicirculare, intr-

un plan paralel cu bazele prismei hexagonale regulate. Fiecare canal vertical imparte

peretele vertical de contur al corpului caramizii pe care este prevazut, in doua parti egale.

Muchiile verticale ale corpului caramizii sunt inlocuite cu cate un canal vertical, deschis

catre exteriorul corpului caramizii si avand sectiuni transversale poligonale, de preferinta o

treime de hexagon regulat, intr-un plan paralel cu bazele corpului caramizii de forma unei

prisme hexagonale regulate. In interiorul corpului caramizii sunt prevazute 7 gauri de

trecere verticale, avand in mod substantial forma unei prisme hexagonale regulate si/sau a

unui cilindru; gaurile de trecere verticale fac legatura intre cele doua baze ale corpului

prismatic al caramizii. Gaurile de trecere verticale sunt dispuse in trei randuri, paralele cu

cei sase pereti verticali de contur ai corpului caramizii si avand centrul axei lor

longitudinale de simetrie, in punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri echilaterale

din totalul celor 24 triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza a corpului caramizii.

[0005] Dimensiunile sectiunilor hexagonale ale gaurilor de trecere verticale sunt in relatie

cu dimensiunile similare ale sectiunilor circulare ale gaurilor de trecere verticale, in sensul

ca hexagonul regulat poate fi inscris in cercul corespondent. Per ansamblu, corpul

prismatic hexagonal al caramizii conform FR1096652 contine:

- trei gauri de trecere verticale cu sectiune hexagonala, egale si dispuse pe acelasi rand,

- patru gauri de trecere verticale cu sectiune circulara, egale si dispuse pe doua randuri

paralele si adiacente randului ce contine cele trei gauri de trecere verticale cu sectiune

hexagonala,

- patru canale verticale periferice deschise catre exteriorul corpului caramizii cu sectiune

semicirculara, egale,

- doua canale verticale periferice deschise catre exteriorul corpului caramizii cu sectiune

semihexagonala, egale, precum si

- sase canale verticale periferice deschise catre exteriorul corpului caramizii cu sectiune o

treime de hexagon, deasemenea egale.

Razele jumatatilor de cerc precum si laturile jumatatilor de hexagon si treimilor de hexagon

ale sectiunilor canalelor verticale periferice sunt egale cu cele ale sectiunilor gaurilor de

trecere verticale circulare, respectiv hexagonale.

[0006] Din cele sase gauri de trecere verticale care inconjoara gaura de trecere verticala

centrala, trei dintre ele, invecinate si orientate interaxial la cate 120o fata de aceasta,

prezinta la nivelul suprafetei bazei inferioare a corpului prismatic hexagonal al caramizii,

trei adancituri de forma semitoroidala, iar la nivelul suprafetei bazei superioare a corpului

3

prismatic hexagonal al caramizii, trei proeminente de forma semitoroidala, ce formeaza

imbinari de tip lamba si uluc cu adanciturile corespondente care apartin unei alte caramizi

refractare stivuite deasupra si/sau dedesubt.

[0007] Caramizile refractare conform FR1096652 sunt stivuite astfel incat randurile ce

contin gaurile de trecere verticale cu sectiune hexagonala ale unei caramizi sunt

amplasate deasupra randurilor sau sub randurile ce contin gauri de trecere verticale cu

sectiune circulara sau canale verticale periferice cu sectiune semicirculara astfel incat

axele longitudinale de simetrie a gaurilor de trecere sa fie paralele si sa se continue pe

aceeasi directie cu cele ale gaurilor de trecere/canalelor verticale periferice din randul

urmator de caramizi stivuite. Astfel se creaza coloane verticale pentru circulatia gazelor

si/sau a aerului in structura de caramizi a preincalzitoarelor de aer de tip Cowper. Aceste

coloane verticale au de la un rand de caramizi la altul, alternativ, gauri de trecere verticale

cu sectiune mare si gauri de trecere verticale cu sectiune mica.

[0008] Este cunoscut faptul ca principala preocupare in domeniul tehnic al caramizilor

refractare pentru preincalzitoarele de aer de tip Cowper este imbunatatirea si

intensificarea transferului termic. Aceasta se bazeaza in special pe marirea coeficientului

global de schimb de caldura. Modificarea geometriei suprafetei de schimb de caldura este

insotita de cresterea coeficientului local de schimb de caldura si in consecinta a

coeficientului global de schimb de caldura. O metoda cunoscuta de intensificare a

transferului termic in cazul fluidelor este asigurarea unei curgeri turbulente. In acest caz,

rezistenta termica este concentrata in stratul limita din vecinatatea suprafetei peretelui

coloanei unde are loc circulatia gazelor si/sau a aerului. Pentru realizarea unei curgeri

turbulente este necesara perturbarea rezistentei termice, de exemplu, prin reducerea

diametrului hidraulic al coloanei. Aceasta creaza o curgere elicoidala a fluidului si

favorizeaza amestecarea fluidelor in sectiunea transversala.

[0009] Dezavantajele caramizilor refractare prezentate in brevetul FR1096652 constau in

faptul ca circulatia gazelor/aerului pe verticala in structura formata de aceste randuri de

caramizi nu are regim turbulent daca temperatura e mare. Acest lucru afecteaza transferul

termic la temperaturi mari, chiar in zona in care acesta este mai intens. Prin succesiunea

de la un rand de caramizi la altul a sectiunii hexagonale a canalelor/gaurilor de trecere cu

cea cilindrica se incearca obtinerea unui efect de turbionare, intrucat diametrul hidraulic al

sectiunii se schimba periodic. In acest mod se creaza un dezavantaj suplimentar,

deoarece suprafata hexagonului inscris in cerc e destul de apropiata ca valoare de cea a

cercului, deci diferenta de suprafata de transfer termic nu este foarte mare si implicit

diferenta de volum dintre canalele respective nu este mare.

[0010] Un alt dezavantaj al acestor caramizi este faptul ca suprafata de transfer termic a

acestora este limitata la suma suprafetelor canalelor/gaurilor verticale. Necesitatea

adoptarii de valori diferite a suprafetelor la diferite pozitionari a randurilor de caramizi pe

inaltimea structurii face ca singura solutie sa fie micsorarea sau marirea suprafetei totale a

canalelor/gaurilor de trecere verticale. Variatiile nu pot fi pe masura necesitatilor deoarece

porozitatea generala a structurii se schimba si implicit caramizile pierd sau castiga in

greutate, afectand masa refractara de acumulare termica, fapt foarte important in calculele

termice.

[0011] Un alt dezavantaj este acela ca proeminentele si adanciturile corespondente, care

formeaza impreuna o imbinare tip "nut si feder" sau "mama - tata" sau "lamba si uluc" este

nefericit aleasa, deoarece scade procente importante din suprafata de rezemare a

caramizilor. Acest lucru trebuie compensat de folosirea unor materiale refractare

performante si deci, mai scumpe.

4

[0012] In plus, in zona mediana si anume in zona de 60%-75% din inaltimea structurii de

caramizi refractare, unde aceasta este supusa la temperaturi mari si unde compresia in

materialul refractar este ridicata exista pericolul deformarii caramizilor si aparitiei

fenomenului de fluaj, fenomen ce reprezinta variatia continua si lenta a tensiunilor si

deformatiilor ireversibile ale unui material supus unor solicitari continue si de durata. In

consecinta, pentru structuri care lucreaza sub sarcina la temperaturi ridicate, cum sunt

structurile de caramizi refractare ale preincalzitoarelor de aer de tip Cowper, fluajul este un

factor important de care se tine seama la proiectare.

[0013] Un alt dezavantaj al acestor caramizi este acela ca toate canalele de circulatie

verticala a gazelor sunt independente. Ele nu comunica pe orizontala intre ele si astfel,

orice obturare a unui canal obliga gazele sa incarce termic suplimentar canalele vecine.

Acest lucru atrage dupa sine o diferentiere de temperaturi in corpul caramizii. Astfel, se

provoaca tensiuni de dilatare si contractie diferite si acestea pot determina in timp

fisurarea sau chiar spargerea caramizii.

[0014] Un alt dezavantaj al structurii de caramizi refractare conform FR1096652 este dat

de faptul ca toate canalele sale verticale obtinute prin suprapunerea decalata a canalelor

verticale individuale ale fiecarei caramizi sunt continue, paralele si izolate intre ele de la

partea superioara, pana la baza sa. Acest fapt conduce la pericolul blocarii unui canal

intreg, daca el are loc la nivelul unei singure caramizi. Astfel, se scot din transferul termic,

zeci de kilograme de material refractar, cand obturarea are loc chiar intr-un singur loc de

pe inaltimea sa. Dezavantajul se extinde si la faptul ca gazele blocate sunt obligate sa

curga prin canalele limitrofe, creand dezechilibre termice importante, atat fata de alte

canale exploatate normal, cat si fata de cel in care nu circula nimic. Ele provoaca dilatari

diferentiate in volume de material refractar foarte apropiate, ceea ce fisureaza si

faramiteaza in timp structura. Obturarea devine astfel progresiva antrenand canalele

alaturate si amplificandu-se in timp. In cativa ani, structura isi poate pierde

permeabilitatea, necesitand inlocuirea sa.

[0015] Un alt dezavantaj al acestei structuri, conform FR1096652, este ca functionarea se

realizeaza in regim neuniform, deoarece diferentele de debite cu care aerul fierbinte intra

in regenerator din cupola preincalzitorului de aer de tip Cowper se pastreaza pana la

iesirea din structura, la partea de jos a structurii. Acest fapt se datoreaza turbioanelor

create in cupola de circulatia gazelor care vin din camera de ardere. Admisia neuniforma

ca debit, pe suprafata superioara a structurii, face ca o parte a acesteia sa fie

suprasolicitata, in vreme ce alta are incarcarea termica sub nivelul calculelor estimate.

Neuniformitatile circulatiei gazelor in structura duc la reducerea randamentului

generatorului si pericolul deteriorarii sau infundarii sale progresive. Din cauzele amintite, in

cursul demontarii structurilor vechi au fost observate pe suprafetele orizontale de contact

intre randurile de la partea superioara a structurii, adancituri in materialul refractar al

caramizilor. Aceste adancituri se prezinta in linie dreapta de la un canal vertical la altul

alaturat si sunt provocate de eroziunea in timp data de gazele fierbinti (aflate la

temperaturi peste 1000⁰C) care isi sapa loc pentru a se transfera de la un canal vertical la

altul invecinat, mai putin solicitat.

[0016] Un alt dezavantaj al exploatarii acestei structuri este legat de izolarea canalelor

verticale ale acesteia fata de luftul de cativa centimetri latime dintre structura si peretele

camerei cu contur circular in care aceasta este amplasata. Prin acest spatiu continuu

circula deasemenea gaze fierbinti, dar cu viteze si presiuni mai mari, deoarece acest

spatiu este comun pe toata circumferinta structurii; nu exista pierderi de presiune in

circulatia gazelor si nici comunicari cu canalele verticale ale structurii de caramizi care sa

5

preia si sa uniformizeze, sau sa produca efectul de turbionare a aerului/gazelor care

circula, asa cum se intampla intr-o oarecare masura in interiorul structurii, datorita

succesiunilor de sectiuni hexagon-cerc pe inaltimea canalelor verticale ale acesteia.

Transferul termic la circulatia gazelor prin acest luft este redus si astfel temperaturi mari

ajung la baza structurii punand in pericol stabilitatea acesteia prin incarcari termice

neprevazute in proiectare.

[0017] Un alt dezavantaj al acestui tip de structura este acela ca incercarea de a turbiona

curgerea gazelor prin schimbarea profilului peretelui canalelor verticale din cerc in

hexagon si invers, de la un rand orizontal de caramizi la urmatorul rand de caramizi e

limitata de diferenta mica de suprafata si diametru hidraulic intre acestea. Perimetrul unui

hexagon, fata de cel al unui cerc egal ca suprafata, este cu aproximativ 5% mai mare. In

acest caz hexagonul este inscris in cerc din punct de vedere dimensional, astfel incat

diferenta de perimetru, deci suprafata de transfer termic, intre cele doua tipuri de profil,

devine si mai mica. Socurile de presiune determinate de aceste diferente sunt insuficiente

pentru a provoca o turbionare semnificativa.

[0018] Un alt dezavantaj al acestor structuri este lipsa de flexibilitate in modificarea

caracteristicilor sale constructive si functionale cerute de solicitarile si regimurile de lucru

la diferite cote de inaltime ale structurii. Astfel, la partea superioara, unde fixarea si

stabilizarea caramizilor in structura e importanta datorita turbioanelor din cupola

recuperatorului de tip Cowper si lipsei unei presiuni de incarcare superioare care sa le

mentina pe pozitie, imbinarea "lamba si uluc" se poate dovedi insuficienta. Pe langa

aceasta, in aceeasi zona, temperaturile mari determina un transfer termic intens si este

necesara o masa mai mare refrectara care sa preia entalpia gazelor arse. Singura solutie

este micsorarea suprafetei sectiunii canalelor verticale, ceea ce provoaca o marire a

vitezei de curgere a gazelor, fortand circulatia laminara, defavorabila astfel transferului

termic optim. Prin contrast, la partea inferioara a structurii, unde transferul termic e redus

datorita temperaturii mici, masa refractara e folosita insuficient. Acolo este necesara o

suprafata de transfer termic marita, dar care nu poate fi obtinuta decat prin marirea

dimensiunii canalelor verticale, ceea ce conduce la micsorarea suprafetei de rezemare a

structurii si marirea efectiva a eforturilor de compresie in materialul refractar.

[0019] Sunt cunoscute de asemenea, alte caramizi pentru realizarea unei structuri pentru

preincalzitoare de aer de tip Cowper, asa cum sunt prezentate in brevetul S.U.A. numarul

5924477/20.07.1999. Aceste caramizi sunt constituite dintr-un corp din material refractar

de forma unui trunchi de piramida hexagonala regulata, similar celui descris in brevetul

anterior in ceea ce priveste amplasarea canalelor verticale periferice si a gaurilor de

trecere. Diferentele dintre caramida descrisa in brevetul FR1096652 si cea descrisa in

brevetul US5924477 sunt date de:

- forma sectiunii transversale a gaurilor de trecere (in brevetul US5924477 sunt numai

hexagoane regulate – Fig. 1 si 3);

- forma corpului caramizii si a gaurilor de trecere (in brevetul US5924477, baza inferioara

a corpului caramizii, de forma unui trunchi de piramida hexagonala regulata, are aria mai

mica decat cea a bazei superioare a corpului caramizii astfel incat peretii laterali ai

corpului au un unghi de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a corpului iar

gaurile de trecere se ingusteaza catre baza inferioara a corpului caramizii cu acelasi unghi

de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a corpului caramizii. Valoarea acestui

unghi de inclinare nu este specificata in brevetul US5924477, dar se precizeaza faptul ca

acesta este “mai pronuntat” – rezumat, paragrafele [0005], [0008], [0009], [0011],

revendicarile 1 si 7 si Fig. 2 si 3 (reperul 9));

6

- existenta a trei proeminente prevazute la suprafata bazei superioare a corpului caramizii

(in brevetul US5924477, aceste proeminente sunt amplasate radial dinspre centrul

corpului caramizii catre trei dintre muchiile bazei superioare hexagonale ale corpului

caramizii astfel incat sa fie orientate axial, cu un unghi masurat intre aceste proeminente

de 120⁰. Imbinarile de tip lamba-uluc din brevetul FR1096652 sunt inlocuite cu o suprafata

complet plana pe baza inferioara a corpului caramizii si cele trei proeminente la suprafata

bazei superioare a corpului caramizii – paragrafele [0008], [0009], Fig. 1-2).

[0020] O structura pentru preincalzitoare de aer de tip Cowper, formata din randuri de

caramizi conform US5924477 stivuite, prezinta, intre peretii laterali ai caramizilor alaturate,

un spatiu de forma triunghiulara in sectiune transversala intr-un plan perpendicular pe

bazele corpului caramizilor. Acest spatiu permite circulatia aerului/gazelor de-a lungul

peretilor laterali ai caramizilor precum si pe directie verticala la nivelul bazelor inferioare si

superioare ale corpurilor caramizilor din structura. Caramizile sunt stivuite conform regulii

“trei-peste-una” si “una-peste-trei”.

[0021] Dezavantajele acestor caramizi si structuri conform US5924477, care desi pot

permite comunicare orizontala intre unele canale verticale si pot fi astfel considerate net

superioare tehnic in comparatie cu structurile cu canale verticale izolate, constau in faptul

ca au masa refractara de acumulare termica aferenta unitatii de volum inzidit, relativ mai

mica, din cauza unghiului de inclinare pronuntat. Situatia poate fi compensata in cazul unui

recuperator de tip Cowper nou, prin proiectarea unor randuri orizontale suplimentare de

caramizi in structura, dar nu poate fi compensata in cazul inlocuirii unor structuri existente,

cu canale verticale izolate, unde volumul afectat este limitat la valoarea structurii

anterioare.

[0022] Un alt dezavantaj al acestui tip de caramida si structura consta in faptul ca

suprafata de rezemare a fiecarei caramizi este redusa semnificativ de prezenta in acelasi

plan a retelei continue de proeminente ce apartin randului de caramizi inferior. Aceasta

conduce la reducerea ariei suprafetei de rezemare si, implicit, la dezvoltarea de eforturi de

comprimare semnificative obligand astfel la folosirea unui material refractar cu o mai mare

rezistenta la compresie. Faptul ca asezarea prin stivuire a randurilor orizontale de caramizi

se poate face in mai mult de o varianta, induce pericolul ca alegerea unei asezari gresite

sa izoleze pe inaltimi mari, mergand pana la intreaga inaltime a structurii, trei dintre gaurile

de trecere ale fiecarei caramizi. Chiar in situatia adoptarii unei solutii corecte de stivuire a

caramizilor, integrarea in circulatia orizontala compensatorie de debite si presiuni a tuturor

canalelor verticale se realizeaza numai o data la fiecare trei randuri orizontale,

consecutive. In plan orizontal, viteza de egalizare de temperaturi intre canalele verticale

ale intregii structuri este mica. Turbionarea circulatiei in canalele verticale este redusa, si

doar pentru mai putin de jumatate dintre canalele fiecarui rand orizontal de caramizi. Acolo

unde debitele canalelor alaturate sunt identice, turbionarea nici nu exista, deoarece gazele

nu au nici un motiv sa circule pe orizontala de la un canal la celalalt prin reteaua de spatii

triunghiulare dintre caramizi. Acest fapt afecteaza implicit valoarea optima a randamentului

functionarii schimbatorului de caldura. Suprafata de contact termic cu gazele a caramizilor

si, implicit a structurii pe care o alcatuiesc, este limitata la suprafata peretilor tuturor

canalelor verticale, precum si a peretilor canalelor triunghiulare orizontale, periferice, insa

la acestea din urma, numai acolo unde ea e favorizata de diferente de presiune intre

canalele verticale alaturate. Acestea sunt relativ reduse ca lungime si deservesc, la nivelul

oricarui rand orizontal, doar mai putin de jumatate din totalitatea canalelor verticale ale

randului respectiv. Valoarea randamentului functionarii structurii schimbatorului, desi,

superior celui obtinut de structura cu canale verticale izolate, nu este optima.

7

[0023] Un alt dezavantaj al acestor caramizi si structuri este ca, desi permit o mai mare

flexibilitate in proiectare referitoare la adaptarea la cerintele termice diferite ale structurii la

partea superioara fata de cea inferioara, nu realizeaza o suficienta uniformizare a presiunii

si debitelor de circulatie a gazelor pe orizontala intre canalele verticale si nici o eficienta

sporita de fixare si stabilizare a caramizilor in structura. La partea inferioara a structurii,

necesitatea de marire a suprafetei de transfer termic este limitata doar la marirea

suprafetei canalelor verticale, a bazelor si a peretilor laterali ai corpului caramizii, acolo

unde diferentele de presiune pe orizontala sunt prezente in structura.

PREZENTAREA PROBLEMEI TEHNICE

[0024] Prin urmare, obiectivul prezentei inventii este inlaturarea dezavantajelor prezentate

mai sus prin asigurarea unei caramizi refractare pentru preincalzitoare de aer de tip

Cowper cu suprafete optime de transfer termic conform conditiilor variabile de lucru la

diferite inaltimi intr-o structura de astfel de caramizi refractare, asigurarea unei turbionari

eficiente a circulatiei gazelor printr-o astfel de structura, indiferent de temperatura de lucru,

uniformizarea pe orizontala a debitelor si presiunilor la nivelul fiecarui rand de caramizi si

asigurarea unei suprafete variabile de rezemare a caramizilor in structura conform

solicitarilor mecanice la care sunt supuse la temperaturi de lucru diferite pe inaltimea

structurii. Sunt printre cele mai importante aspecte tehnice. De asemenea, prin folosirea

acestui tip de caramida refractara intr-o structura pentru constructia preincalzitoarelor de

aer de tip Cowper, se asigura o fixare mai buna si o stabilizare a caramizilor in structura,

indiferent de pozitia acestora in plan orizontal sau vertical.

[0025] Un alt obiectiv al prezentei inventii este prezentarea unei metode de constructie a

unei astfel de structuri pentru preincalzitoarele de aer de tip Cowper ce inlatura

dezavantajele prezentate mai sus.

[0026] Pentru a realiza aceste obiective, prezenta inventie are ca obiect o caramida

refractara pentru preincalzitoare de aer de tip Cowper, conform revendicarii 1, care

cuprinde:

- un corp avand in mod substantial forma unui trunchi de piramida, cu o baza superioara, o

baza inferioara si sase fete laterale, la care orice sectiune transversala intr-un plan paralel

cu bazele este in mod substantial hexagon regulat;

- 7 gauri de trecere verticale in interiorul corpului mentionat, avand in mod substantial

forma unui trunchi de piramida definind astfel pereti interiori ai gaurilor si avand un prim

orificiu de capat si un al doilea orificiu de capat; gaurile de trecere verticale mentionate

facand legatura intre cele doua baze ale corpului mentionat;

- gaurile de trecere verticale fiind dispuse in mai multe randuri paralele cu cele sase

fete laterale mentionate, si avand centrul axei lor longitudinale de simetrie, in

punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri echilaterale din totalul celor 24

triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza a corpului mentionat;

- cate un canal lateral dispus pe fiecare dintre fetele laterale mentionate, la intersectia a

doua dintre randurile cu gauri si care face legatura intre cele doua baze;

- fiecare canal lateral, avand in sectiune transversala aria egala cu jumatate din aria

sectiunii transversale a unei gauri;

- cate un canal de colt, dispus in locul fiecarei muchii laterale a corpului mentionat, si care

face legatura intre cele doua baze;

8

- fiecare canal de colt constituind o extremitate a unui rand cu gauri si avand, in

sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii transversale a unei

gauri;

- baza superioara a corpului avand aria, mai mare decat aria bazei inferioare a corpului iar

primul orificiu de capat al fiecarei gauri aflat in planul bazei superioare a corpului are aria,

mai mica decat aria celui de-al doilea orificiu de capat al fiecarei gauri aflat in planul bazei

inferioare a corpului

caracterizata prin aceea ca,

- la nivelul suprafetelor bazei superioare si al bazei inferioare, pe doua directii a

randurilor paralele mentionate din totalul a trei directii in planul bazelor, fiecare

gaura este conectata la fiecare cel putin o gaura invecinata si, in functie de pozitia

gaurii, la canalul invecinat, prin intermediul a cel putin un canal orizontal amplasat

astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan vertical cat si in plan orizontal

prin ele insele, cat si prin gaurile de trecere verticale, prin canalele laterale si prin

canalele de colt si

prin aceea ca

- peretii interiori ai celor 7 gauri de trecere verticale, fetele laterale si canalele

mentionate au acelasi unghi de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a

corpului de aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ si

prin aceea ca

- aria sectiunii transversale in planul unei baze a fiecarei gauri de trecere verticale,

respectiv a fiecarui canal permite stivuirea mai multor caramizi refractare prin

alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua gauri, respectiv a

cel putin doua canale sau a unei gauri si a unui canal astfel incat fiecare gaura

respectiv fiecare canal cu o sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze

va fi montata peste o gaura respectiv un canal cu o sectiune transversala cu o arie

mica in planul altei baze, respectiv, fiecare gaura respectiv fiecare canal cu o

sectiune transversala cu o arie mica va fi montata peste o gaura, respectiv un canal

cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi refractare

stivuite.

[0027] Prezenta inventie mai are ca obiect o structura pentru constructia preincalzitoarelor

de aer de tip Cowper, conform revendicarii 12, formata dintr-o multitudine de randuri de

caramizi refractare stivuite si avand corpuri identice pe acelasi rand de caramizi conform

oricarei revendicari de la 1-11, randurile de caramizi avand o multitudine de caramizi

alaturate pe orizontala si pastrand orientarea paralela a celor trei directii in planul bazelor

pentru fiecare caramida astfel incat prin alaturarea a cel putin doua caramizi refractare,

fetele laterale ale acestora formeaza gauri de trecere sub forma unei prisme substantial

triunghiulare avand doua baze sub forma unui triunghi isoscel si doua din totalul de trei

fete laterale ale prismei mentionate fiind doua dintre fetele laterale ale celor doua caramizi

alaturate, iar canalele acestor cel putin doua caramizi refractare alaturate formeaza prin

intregire gauri de trecere verticale caracterizata prin aceea ca

aceste caramizi refractare sunt stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei

respectiv, patru-peste-una si una-peste-patru si

prin aceea ca

in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre

cel putin doua caramizi refractare stivuite este de cel putin trei si cel mult saptesprezece si

9

in formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc

intre cel putin doua caramizi refractare stivuite este de cel putin patru si cel mult

saisprezece.

[0028] Prezenta inventie mai are ca obiect o metoda conform revendicarii 14, de

constructie a unei structuri conform revendicarilor 12 sau 13 in care o multitudine de

randuri de caramizi refractare avand corpuri identice pe acelasi rand de caramizi, randurile

realizandu-se prin alaturarea fetelor laterale a unei multitudini de caramizi refractare si prin

pastrarea orientarii paralele a celor trei directii in planul bazelor pentru fiecare caramida,

sunt stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-peste-una si

una-peste-patru caracterizata prin aceea ca aceasta cuprinde urmatoarele etape

succesive:

a) amplasarea unui prim rand de caramizi refractare conform revendicarilor 1-6 la

baza structurii;

b) amplasarea, deasupra primului rand de caramizi, a unui al doilea rand de

caramizi refractare conform revendicarilor 1-6 si care prezinta la nivelul bazei superioare a

fiecarei caramizi cel putin trei si cel mult patru proeminente conform revendicarilor 7-9;

c) amplasarea, deasupra randului de caramizi anterior amplasat, a randurilor

urmatoare de caramizi refractare conform revendicarilor 7-11, ce corespund zonei de

25%-60% din inaltimea structurii, in care numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel

putin doua caramizi refractare stivuite este de cel mult patru iar numarul canalelor

orizontale descreste pana la cel mult un canal orizontal, pana la randurile de caramizi ce

corespund zonei de 60%-75% din inaltimea structurii;

d) amplasarea randurilor urmatoare de caramizi conform revendicarilor 7-11, ce

corespund zonei de 75%-100% din inaltimea structurii, deasupra randului de caramizi ce

corespunde zonei de 60%-75% din inaltimea structurii, in care numarul canalelor

orizontale creste pana la cel mult patru canale orizontale in zona de 95%-100% din

inaltimea structurii si numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi

refractare stivuite creste pe inaltimea structurii pana la cel mult saisprezece pentru

formatia de patru-peste-una si una-peste-patru respectiv pana la cel mult saptesprezece

pentru formatia de trei-peste-una si una-peste-trei, pe randul de caramizi ce corespunde

zonei de 95%-100% din inaltimea structurii si

in care amplasarea randurilor de caramizi conform etapelor succesive de la a) la d)

are loc cu respectarea conditiei ca:

aria sectiunii transversale in planul unei baze a fiecarei gauri de trecere verticale,

respectiv a fiecarui canal sa permita stivuirea mai multor caramizi refractare prin

alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua gauri, respectiv a

cel putin doua canale sau a unei gauri si a unui canal astfel incat fiecare gaura

respectiv fiecare canal cu o sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze

sa fie montata peste o gaura respectiv un canal cu o sectiune transversala cu o arie

mica in planul altei baze, respectiv, fiecare gaura respectiv fiecare canal cu o

sectiune transversala cu o arie mica sa fie montata peste o gaura, respectiv un

canal cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi refractare

stivuite, in structura mentionata.

[0029] Solutiile conform prezentei inventii, prezinta urmatoarele avantaje in raport cu

solutiile tehnice existente in stadiul tehnicii:

- marirea suprafetei de transfer termic pentru imbunatatirea si intensificarea transferului

termic in structura de caramizi refractare;

10

- obtinerea unui efect puternic de turbionare a circulatiei gazelor prin toate canalele

verticale ale structurii, pe fiecare rand de caramizi, in acord cu necesitatile dictate de

temperatura de lucru a structurii in diferite zone pe inaltimea acesteia;

- transfer termic optim prin:

- combinarea retelei orizontale de circulatie a aerului/gazelor prin canalele

orizontale cu reteaua verticala de circulatie a aerului/gazelor prin canalele verticale, la

fiecare rand de caramizi, impreuna cu asigurarea diferentierii sensurilor de curgere a

aerului/gazelor in aceasta retea orizontala de la un rand de caramizi la celalalt rand;

- succesiunea de sectiuni transversale cu arii diferite ale canalelor verticale ale

structurii de la un rand de gauri/canale la alt rand, in corpul caramizilor stivuite asigura

astfel o turbionare a circulatiei aerului/gazelor si o uniformizare in plan orizontal a debitelor

si presiunilor acestor gaze in structura;

- incarcare termica optima a masei refractare si o fiabilitate practic nelimitata a acestei

structuri in functionare, fara modificarea in timp a performantei tehnice prin adoptarea unei

metode de constructie a unei structuri conform inventiei, structura ale carei caracteristici

tehnice pot diferi substantial in diferite zone pe inaltimea acesteia;

- valoarea mica (0.85⁰ ÷ 4⁰) a unghiului de inclinare masurat fata de axa verticala centrala

a corpului caramizilor refractare din structura asigura o suprafata maxima de rezemare a

caramizilor; astfel se creaza un canal orizontal periferic, comun tuturor caramizilor din

fiecare rand de caramizi, asigurand o circulatie orizontala, periferica optima de egalizare

de debite si presiuni ale aerului/gazelor precum si turbionarea aerului/gazelor in aceste

zone.

DESCRIEREA PE SCURT A DESENELOR

[0030] Alte obiective, avantaje si caracteristici ale inventiei vor aparea in urmatoarea

descriere a exemplelor de realizare, care nu limiteaza obiectul si intinderea prezentei

cereri de brevet, insotita de desene in care:

- Fig. 1 este o vedere in perspectiva a unei caramizi refractare ce se amplaseaza in primul

rand al unei structuri de caramizi conform unui exemplu de realizare al prezentei inventii;

- Fig. 1a este o vedere in sectiune transversala A-A prin corpul caramizii refractare din Fig.

1;

- Fig. 1b este un detaliu al unei gauri de trecere verticale cu forma sectiunii transversale de

tip hexagon regulat;

- Fig. 2 este o vedere de sus sau de jos a unei baze superioare sau inferioare a caramizii

refractare, conform unui exemplu de realizare al prezentei inventii;

- Fig. 3.1 este un detaliu in sectiune transversala a unei imbinari de tip lamba-uluc conform

unui exemplu de realizare al inventiei in care este prezentata o proeminenta si o

adancitura sub forma de palnie;

- Fig. 3.2 este un detaliu in sectiune transversala a unei imbinari de tip lamba-uluc conform

unui alt exemplu de realizare al inventiei;

- Fig. 3.3 este un detaliu in sectiune transversala a unei adancituri sub forma de palnie

conform unui exemplu de realizare al inventiei;

- Fig. 3.4 este un detaliu in sectiune transversala a unui canal orizontal conform unui

exemplu de realizare al inventiei;

- Fig. 4 este o vedere de sus sau de jos a primului rand de caramizi refractare de la baza

unei structuri conform unui exemplu de realizare al inventiei;

11

- Fig. 5 este o vedere in perspectiva a unor randuri de caramizi refractare fara

proeminente si care au o retea completa de canale orizontale, ale unei structuri de

caramizi stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, conform unui exemplu de

realizare al prezentei inventii.

DESCRIEREA DETALIATA

[0031] Referitor la figurile 1 – 5, este reprezentata o caramida refractara (1) pentru

preincalzitoare de aer de tip Cowper avand un corp (2) din material refractar, substantial

sub forma unui trunchi de piramida, cu o baza superioara (3), o baza inferioara (3’) si sase

fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6), la care orice sectiune transversala intr-un plan

paralel cu bazele (3, 3’) este in mod substantial hexagon regulat. De preferinta, latura

hexagonului regulat ce reprezinta baza superioara (3) a corpului (2) caramizii (1) are o

lungime cuprinsa intre 80 si 150 mm iar distanta masurata intr-un plan perpendicular pe

cele doua baze (3, 3’) este de preferinta cuprinsa intre 50 si 200 mm. Aceasta distanta se

mai numeste si „inaltimea” caramizii (1). Termenele “superioara” si “inferioara” vor fi

intelese, in contextul prezentei inventii, ca extremitati ale unui corp. Baza “superioara”

poate fi suprafata plana care se situeaza sus sau deasupra, la o distanta de baza

“inferioara” care poate fi suprafata plana care se afla mai jos sau dedesubt, la aceeasi

distanta fata de baza “superioara” pe care se sprijina corpul. Aceste baze “superioara” si

“inferioara” se pot inversa in sensul ca “baza inferioara” poate fi “baza superioara” si “baza

superioara” poate fi “baza inferioara” a corpului.

[0032] In contextul prezentei inventii, prin „trunchi de piramida” se intelege portiunea care

se gaseste intre doua plane paralele ce sectioneaza un poliedru. Poliedrul poate fi o

piramida cu o suprafata poligonala (denumita “baza”) si un varf. Baza poligonala este o

figura geometrica plana, inchisa, formata dintr-un numar finit de segmente de linii drepte,

numite laturi. In functie de numarul laturilor, baza poate fi: triunghi (3 laturi), patrulater (4

laturi), pentagon (5 laturi), hexagon (6 laturi), chiar si cerc (care poate fi privit ca un poligon

cu un numar foarte mare de laturi).

[0033] Fiecare baza (3, 3’) a corpului (2) caramizii (1) este constituita ca o grupare

compacta de 24 triunghiuri echilaterale. In punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri

echilaterale din totalul celor 24 triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza (3, 3’) sunt

prevazute centrele axelor longitudinale de simetrie a sapte gauri de trecere verticale (4) in

interiorul corpului (2), aceste gauri (4) facand legatura intre cele doua baze (3, 3’) ale

corpului (2) caramizii (1). Forma gaurilor (4) este in mod substantial de trunchi de

piramida, asa cum este definit in contextul prezentei inventii, definind astfel pereti interiori

(4.3) ai gaurilor (4) si avand un prim orificiu de capat (4.1) si un al doilea orificiu de capat

(4.2).

[0034] Gaurile de trecere verticale (4) sunt dispuse in mai multe randuri paralele cu cele

sase fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale corpului (2) caramizii (1), pe trei directii in

planul bazelor (3, 3’). De preferinta, forma sectiunii transversale a gaurilor (4) este in mod

substantial de tipul hexagon regulat si/sau cerc. Raza cercului va fi de preferinta aleasa in

intervalul 12-25 mm.

[0035] Baza superioara (3) a corpului (2) are aria, mai mare decat aria bazei inferioare (3’)

a corpului (2) iar primul orificiu de capat (4.1) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei

superioare (3) a corpului (2) are aria, mai mica decat aria celui de-al doilea orificiu de

capat (4.2) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei inferioare (3’) a corpului (2).

12

[0036] Caramida (1) mai prezinta cate un canal lateral (6), deschis catre exteriorul

caramizii (1), care face legatura intre cele doua baze (3, 3’) si este dispus pe fiecare dintre

fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale corpului (2), la intersectia a doua dintre

randurile cu gauri (4). Fiecare canal lateral (6), are in sectiune transversala aria egala cu

jumatate din aria sectiunii transversale a unei gauri (4) din randul de gauri (4) identice ca

forma si marime pe a carei directie in planul bazelor (3, 3’) se plaseaza.

[0037] In locul fiecarei muchii laterale a corpului (2) este prevazut cate un canal de colt

(7), deschis catre exteriorul caramizii (1), care face legatura intre cele doua baze (3, 3’) ale

corpului (2). Fiecare canal de colt (7) reprezinta o extremitate a unui rand cu gauri (4) si

fiecare canal (7) are in sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii

transversale a unei gauri (4) din randul de gauri (4) identice ca forma si marime pe a carei

directie in planul bazelor (3, 3’) se plaseaza.

[0038] Pe doua directii a randurilor paralele, pe care sunt dispuse gaurile (4) de trecere

verticale, din totalul celor trei directii in planul bazelor (3, 3’), la nivelul suprafetelor

acestora din urma, fiecare gaura (4) este conectata la cel putin o gaura invecinata (4) si, in

functie de pozitia gaurii (4), la canalul (6, 7) invecinat, pe una sau pe ambele baze (3, 3’)

prin intermediul a cel putin un canal orizontal (8, 8’). Aceste canale orizontale (8, 8’) sunt

amplasate astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan vertical cat si in plan

orizontal prin ele insele cat si prin gaurile de trecere verticale (4), prin canalele laterale (6)

si prin canalele de colt (7). Intr-un exemplu preferat al prezentei inventii, canalele

orizontale (8, 8’) au o sectiune transversala, intr-un plan perpendicular pe axa de simetrie

longitudinala a canalului (8, 8’), de preferinta sub forma unui triunghi isoscel cu baza aflata

in planul unei baze superioare (3) sau inferioare (3’), preferabil cu lungimea de 3 ÷ 7 mm si

cu inaltimea corespunzatoare bazei triunghiului isoscel preferabil intre 10% ÷ 80%, mai

preferabil intre 20% ÷ 80% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).

[0039] De preferinta, pe cea de-a treia directie a randurilor paralele in planul bazelor (3,

3’), unde nu sunt prevazute canale orizontale (8, 8’), sunt dispuse gaurile (4) cu forma (de

exemplu hexagon sau cerc) si aria sectiunii transversale de acelasi tip respectiv aceeasi

valoare numerica si canalele (6, 7) aflate in prelungirea randului de gauri (4) cu forma

sectiunii transversale de acelasi tip cu cea a gaurilor (4) mentionate. Canalele (6, 7) au de

preferinta, aria sectiunii transversale in planul bazelor (3, 3’) jumatate respectiv o treime

din aria sectiunii transversale a gaurilor (4) cu forma si aria sectiunii transversale de

acelasi tip, respectiv aceeasi valoare numerica si aflate pe acelasi rand cu aceste canale

(6, 7).

[0040] De preferinta, aria sectiunii transversale a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) dispuse

pe acelasi rand si pe a treia directie a randurilor paralele in planul bazelor (3, 3’)

alterneaza de la un rand la alt rand invecinat. Intr-un exemplu preferat al prezentei inventii,

un rand cu gauri (4) si canale (6, 7) cu forma sectiunii transversale de acelasi tip, de

exemplu hexagon regulat cu laturile egale, va avea in randul/randurile invecinate paralele,

gauri (4) si canale (6, 7) cu forma sectiunii transversale de acelasi tip, de exemplu cerc cu

raze egale. Astfel, un rand va avea ariile sectiunilor transversale in planul bazelor (3, 3’) a

gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) mai mari, de preferinta cu 10% ÷ 40% fata de ariile

sectiunilor transversale in planul bazelor (3, 3’) a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) aflate pe

randul paralel invecinat. In exemplul prezentat, aria sectiunilor hexagonale va fi mai mare

decat aria sectiunilor circulare invecinate, de preferinta cu 10% ÷ 40%.

[0041] Aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri de trecere

verticale (4), respectiv a fiecarui canal (6, 7) va permite stivuirea a cel putin doua caramizi

refractare (1), prin alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua gauri

13

(4), respectiv a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri (4) si a unui canal (6, 7) astfel

incat fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie

mare in planul unei baze (3, 3’) va fi montata peste o gaura (4) respectiv un canal (6, 7) cu

o sectiune transversala cu o arie mica in planul altei baze (3, 3’). Tot asa, fiecare gaura (4)

respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica va fi montata peste

o gaura (4), respectiv un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mare. Astfel se

realizeaza de la un rand de gauri (4) si/sau canale (6, 7) la alt rand, o turbionare eficienta

a circulatiei aerului/gazelor prin canalele verticale ale structurii (11) de caramizi (1) stivuite

prin trecerile bruste de la o sectiune transversala de un tip la alt tip de sectiune

transversala (de exemplu hexagon si cerc), precum si o inversare a sensului de deplasare

a gazelor prin canalele orizontale (8, 8’) ale fiecarui rand de gauri (4) si/sau canale (6, 7),

de la un canal vertical cu o sectiune transversala de un tip la un canal vertical cu alt tip de

sectiune transversala. Se obtine astfel si o uniformizare in plan orizontal a debitelor si

presiunilor acestor gaze in structura (11). Transferul termic in structura (11) este optim in

acest caz.

[0042] Peretii interiori (4.3) ai celor 7 gauri de trecere verticale (4), fetele laterale (5.1, 5.2,

5.3, 5.4, 5.5, 5.6) si canalele (6, 7) au acelasi unghi de inclinare masurat fata de axa

verticala centrala a corpului (2) si este de aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ (fig. 1a). Acest unghi de

inclinare minim asigura o masa refractara si o suprafata maxima de rezemare a fiecarei

caramizi (1) pe fiecare rand orizontal de caramizi (1) al structurii (11).

[0043] Constructia fiecarui rand orizontal de caramizi (1) al structurii (11) se face prin

alaturarea a cel putin doua caramizi refractare (1) avand un singur tip de corp (2) de

caramida (1) si pastrarea orientarii paralele a celor trei directii in planul bazelor (3, 3’)

pentru fiecare caramida (1). Prin alaturare, fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale

fiecarui corp (2) de caramida (1) formeaza, datorita unghiului de inclinare de aproximativ

0.85⁰ ÷ 4⁰, gauri de trecere sub forma unei prisme substantial triunghiulare (12) avand

doua baze sub forma unui triunghi isoscel si doua din totalul de trei fete laterale ale

prismei (12) fiind doua dintre fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale celor doua

caramizi (1) alaturate (fig. 5). Canalele (6, 7) acestor cel putin doua caramizi refractare (1)

alaturate formeaza la randul lor prin intregire gauri de trecere verticale. Prin acest proces

de alaturare, fiecare corp (2) al caramizilor (1) va fi inconjurat de alte sase corpuri (2)

identice. Astfel se asigura o circulatie optima periferica de egalizare de debite si presiuni

precum si turbionarea aerului/gazelor in intreaga structura (11) de caramizi (1).

[0044] De preferinta, una dintre o baza superioara (3) si o baza inferioara (3’) a corpului

(2) este prevazuta la nivelul suprafetei acesteia cu cel putin trei si cel mult saptesprezece

proeminente (9) in locul canalelor orizontale (8, 8’) si cealalta dintre o baza superioara (3)

si o baza inferioara (3’) a corpului (2) este prevazuta la nivelul suprafetei acesteia cu cel

putin trei si cel mult saptesprezece adancituri (10) corespondente. Aceste proeminente (9)

si adancituri (10) formeaza imbinari de tip lamba si uluc cu proeminentele (9) si/sau

adanciturile (10) corespondente care apartin unei alte caramizi refractare (1) stivuite

deasupra si/sau dedesubt (fig. 3.1, 3.2). Fixarea si stabilizarea fiecarei caramizi (1) in

structura (11) se face printr-un numar variabil de astfel de perechi de proeminente (9)

si/sau adancituri (10), in acord cu necesitatile de proiectare a diferitelor zone si inaltimi ale

structurii (11). Una sau mai multe proeminente (9) isi pot schimba locul cu adanciturile (10)

corespondente, aflate fiecare pe cate una din cele doua baze (3, 3’).

[0045] Intr-un exemplu preferat de realizare al inventiei, proeminentele (9) si/sau

adanciturile (10) corespondente sunt de preferinta dispuse in mod uniform, in apropierea

laturilor hexagonului regulat ce formeaza conturul bazelor (3, 3’) deoarece in caz de

14

cioplire a corpului (2) caramizii (1) pentru stivuirea la marginea randului de caramizi (1),

aproape de peretii curbati ai camerei in care se monteaza structura (11), partea care va fi

reazem pentru randul de caramizi (1) superior, trebuie sa contina cel putin o proeminenta

(9) si/sau adancitura (10) pentru stabilizarea in rand a fragmentului respectiv de corp (2).

Cu ajutorul imbinarilor de tip lamba-uluc, caramizile refractare (1) se stivuiesc, bazate pe

regula decalarii in structura, in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-

peste-una si una-peste-patru. Se precizeaza ca in formatie de trei-peste-una si una-peste-

trei, pentru o fixare minima corecta, fiecare dintre cel putin trei proeminente (9) ale unui

corp (2) dintr-un rand de caramizi (1), trebuie sa corespunda cate unei adancituri (10) ce

apartine fiecaruia dintre cele 3 corpuri (2) care se reazama pe acesta. In mod similar, in

formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, fiecare dintr-un numar de minim 4

proeminente (9) ale unui corp (2) de caramida (1) dintr-un rand de caramizi (1), trebuie sa

corespunda cate unei adancituri (10) ce apartine fiecaruia dintre cele 4 corpuri (2) care se

reazama pe acesta.

[0046] In formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, numarul imbinarilor de tip lamba si

uluc intre cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin trei si cel mult

saptesprezece. In formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, numarul imbinarilor de

tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin patru

si cel mult saisprezece. Teoretic, desi tehnic nerecomandabil pentru structuri (11) cu

inaltimi mari, numarul minim de proeminente (9) se poate reduce, la toate cele 4 modele

de stivuire in formatie, la doua, situatie in care se mai poate obtine o conditie minima de

fixare si stabilizare a structurii (11). Prezenta inventie nu are ca obiect descrierea formatiei

de doua-peste-una si una-peste-doua.

[0047] De preferinta, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi

(1) stivuite, creste pe verticala, incepand de la randul al doilea de caramizi (1) amplasat la

baza structurii (11) pana la varful structurii (11), in functie de modul de stivuire in formatie.

Astfel, pentru formatia de patru-peste-una si una-peste-patru numarul imbinarilor creste de

la cel putin patru pana la cel mult saisprezece si pentru formatia de trei-peste-una si una-

peste-trei creste de la cel putin trei pana la cel mult saptesprezece.

[0048] Intr-un exemplu preferat de realizare al inventiei (fig. 3.1-3.2), proeminentele (9) au

forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de simetrie longitudinala a

unei proeminente (9), de preferinta concava, semi-eliptica, semi-circulara sau poligonala

cu latimea bazei sectiunii transversale masurata in planul unei baze (3, 3’), cuprinsa de

preferinta intre 10 ÷ 14 mm si inaltimea cuprinsa de preferinta intre 5 ÷ 10 mm.

Adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de

simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta convexa, semi-eliptica, semi-

circulara sau poligonala cu latimea deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei

baze (3, 3’) mentionate, cuprinsa de preferinta intre 14 ÷ 22 mm si adancimea cuprinsa de

preferinta intre 5% ÷ 25% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’). In alt exemplu

preferat de realizare, adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan

perpendicular pe axa de simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta sub

forma de palnie, aceasta forma fiind rezultatul combinarii formei unei adancituri (10)

prezentate mai sus si a formei unui canal orizontal (8, 8’) prin prelungirea adanciturii (10)

cu un canal orizontal (8, 8’), pe verticala in interiorul corpului (2), asa cum se poate

observa in fig. 3.1, 3.3.

[0049] In afara de rolul de fixare si stabilizare, adanciturile (10), impreuna cu

proeminentele (9) corespondente, au si rol de comunicare prin canalele astfel formate.

Suprafata sectiunii transversale a unei perechi formate dintr-o proeminenta (9) si o

15

adancitura (10) corespondenta, dupa montaj, ofera suficient spatiu liber circulatiei

aerului/gazelor in structura (11) de caramizi (1). Acest spatiu liber poate fi comparabil cu

cel asigurat prin comunicarea intre canale (6, 7) asigurata de un canal orizontal (8, 8’). In

plus, peretii unei adancituri (10), asemeni peretilor unui canal orizontal (8, 8’), contribuie si

la marirea suprafetei de transfer termic a corpului (2), deoarece aerul/gazele sunt obligate

sa circule prin aceste adancituri (10)/canale orizontale (8, 8’), datorita diferentelor de debit

si presiune aflate intre canalele invecinate, care au forme si dimensiuni diferite. In plus, o

adancitura (10) sub forma de palnie mareste, cand este necesar, suprafata de transfer

termic a acesteia. Turbionarile provocate de fluxul de aer/gaze care circula prin canalele

orizontale (8, 8’) si/sau adancituri (10), vor patrunde perpendicular in fluxul de aer/gaze

care circula prin canalele verticale ale structurii (11) marind astfel transferul termic.

[0050] Pentru realizarea structurii (11), caramizile (1) se aseaza alaturat pe orizontala, in

randuri de caramizi refractare (1) stivuite si pastrand orientarea paralela a celor trei directii

in planul bazelor (3, 3’) pentru fiecare caramida (1) (fig. 4 si 5). Caramizile (1) au corpuri

(2) identice pe acelasi rand orizontal de caramizi (1). Aceste randuri de caramizi (1) se

suprapun succesiv in mod decalat, astfel incat fiecare caramida (1) se reazama partial pe

mai multe caramizi (1) si de asemenea constituie reazem partial pe alte caramizi (1). Un

rand orizontal de caramizi (1) are o suprafata aproximativ circulara (cu un diametru care

poate varia, de preferinta intre 5 m si 15 m) sau ovala. Intre fiecare rand de caramizi (1) si

peretii curbati ai camerei in care se monteaza structura (11), exista un rost a carui latime

este aproximativ egala ca valoare cu cea a diametrului mediu al gaurilor de trecere

verticale (4).

[0051] Problema stabilizarii randului orizontal de caramizi (1) implica analiza ultimelor

randuri de caramizi (1) din structura (11), pe de o parte, si analiza adaptarii conturului

randului la curbura peretilor camerei in care se monteaza structura (11), pe de alta parte.

La partea superioara a structurii (11), adica in zona de 95%-100% din inaltimea structurii

(11), gazele fierbinti patrund in randurile superioare de caramizi (1) sub forma unor

turbioane, date de influenta formei cupolei camerei in care se monteaza structura (11) si a

trecerii gazelor in cupola. Presiunile laterale relativ mari ale gazelor asupra caramizilor (1)

din structura (11), presiuni ce se regasesc doar aici, pot destabiliza ultimele randuri de

caramizi (1), care descresc progresiv si inainteaza pe verticala in spatiul cupolei in scopul

spargerii acestor turbioane. Aceasta zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11)

trebuie alcatuita din corpuri (2) cu un numar maxim de imbinari de tip lamba-uluc, astfel

incat fixarea si stabilizarea acestor randuri sa fie garantata de intrepatrunderea cat mai

accentuata a elementelor de fixare.

[0052] Mai jos de zona extrema superioara, la periferia fiecarui rand de caramizi (1),

pentru a produce curbura necesara apropierii de peretii camerei in care se monteaza

structura (11), se folosesc fragmente de corpuri (2) de caramida (1), din care lipsesc parti

din contur, dar niciodata intreg conturul. Din acest motiv, repartizarea proeminentelor (9)

si/sau adanciturilor (10) corpurilor (2) si fragmentelor de corp (2) de la marginea randului

de caramizi (1) trebuie facuta cat mai uniform, in apropierea laturilor hexagonului regulat

ce formeaza conturul bazelor (3, 3’).

[0053] Stabilirea metodei de realizare a structurii (11) implica mai intai studierea pe

inaltime a zonelor de lucru cu prioritatile implicite, datorate variatiei in structura (11), pe

inaltimea acesteia, a temperaturii de lucru, a turbionarii, a intensitatii transferului termic, a

necesarului de masa refractara si de suprafata de sprijin a structurii (11).

Numarul de randuri de caramizi (1) intr-o structura (11) poate fi de la 100 pana la

200...600 de randuri, in functie de inaltimea structurii (11) si inaltimea unei caramizi (1).

16

[0054] Temperaturile maxime in structura (11) sunt localizate la partea superioara a

structurii (11), adica in zona de 95%-100% din inaltimea acesteia, unde patrund gazele

fierbinti. Aceste temperaturi pot atinge o valoare de pana la 1550⁰ C. Temperaturile

minime in structura (11) sunt localizate la baza acesteia, unde gazele fierbinti sunt

evacuate. Ele variaza intre 200⁰ C si 350⁰ C. In relatie inversa cu temperatura sunt

tensiunile interne de compresie in structura (11). Ele sunt minime la partea superioara a

structurii (11) si maxime la partea inferioara a structurii (11). Necesitatile de suprafata de

rezemare a caramizilor (1) sunt asemanatoare cu presiunile, cu o exceptie: zona aflata la

aproximativ 60% din inaltimea structurii (11), unde compresia nu este mare, insa

temperaturile sunt inca apreciabile, existand pericolul deformarii caramizilor prin

fenomenul de fluaj. Transferul termic al entalpiei gazelor fierbinti catre materialul refractar

al caramizii (1) este direct proportional cu temperatura de lucru. Acesta este foarte intens

la partea superioara a structurii (11), ceea ce face ca acolo necesitatile de masa

refractara, care sa preia caldura, sa fie maxime. In consecinta, dimensiunile canalelor vor

scadea, chiar daca in acest fel va scadea si suprafata de transfer termic. Transferul termic

poate fi insa ajutat de un coeficient mai mare de turbionare a gazelor prin folosirea de

canale orizontale (8, 8’) si/sau adancituri (10). Acestea insa, nu trebuie sa fie adanci,

deoarece vor afecta implicit si masa refractara.

[0055] Prin contrast, temperaturile mici de la baza structurii (11) fac ca transferul termic

datorat temperaturii sa fie mai putin intens. El poate fi compensat de turbionare si de

suprafete de transfer termic mari. Acestea se obtin cu ajutorul canalelor largi si a canalelor

orizontale (8, 8’)/adanciturilor (10) numeroase si cat mai adanci posibil. Acestea din urma

nu trebuie sa fie insa intr-un numar maxim posibil deoarece se reduce primejdios

suprafata de sprijin. Astfel tensiunile de compresie in materialul refractar al caramizilor (1),

deja crescute la baza structurii (11), devin si mai mari. Problema este intr-o oarecare

masura atenuata de faptul ca la temperaturi mici, rezistenta la compresie a materialului

refractar este mai buna.

[0056] O atentie deosebita este acordata turbionarii. Intr-o structura (11), la baza acesteia,

acolo unde diametrele hidraulice ale canalelor sunt mari, temperatura si viteza de curgere

a gazelor prin canale este mica, turbionarea apare mai usor. Aceasta este foarte

importanta deoarece curgerea turbionara aduce un plus de peste 20% de transfer termic

ca intensitate fata de regimul de curgere laminar.

[0057] In cadrul metodei de constructie a structurii (11) pentru preincalzitoarele de aer de

tip Cowper, realizarea retelei de circulatie a gazelor este foarte importanta. In primul rand,

turbionarea trebuie mentinuta si marita in jumatatea superioara a structurii (11), unde

vitezele mari si canalele reduse ca diametru hidraulic, combinate cu temperaturile mari,

transforma curgerea turbulenta intr-o curgere laminara. Contracararea acestui fenomen se

face in doua etape:

- prima este legata de circulatia gazelor prin canalele orizontale (8, 8’), care creaza la

nivelul fiecarui canal, al fiecarei caramizi (1), perturbarea curgerii laminare prin intermediul

socurilor pe orizontala alaturat trecerii gazelor din canalele cu o sectiune transversala de

un tip catre canale cu o sectiune transversala de alt tip (de exemplu canale cu sectiuni

diferite ca forma si ca valoare a ariei cum ar fi hexagon sau cerc);

- a doua este legata de faptul ca de la un rand la celalalt rand, pe verticala, un canal cu o

sectiune transversala de un tip este continuat de un canal cu o sectiune trasversala de alt

tip si astfel socurile pe orizontala isi schimba sensul de la un rand la celalalt.

In plus, succesiunea de sectiuni trasversale diferite a canalelor, pe directie verticala,

creaza in sine o turbionare suplimentara. Aceasta succesiune este si motivul pentru care

17

structura (11) nu se poate realiza decat in cele patru moduri de stivuire a caramizilor (1)

amintite, in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-peste-una si una-

peste-patru.

[0058] In scopul optimizarii metodei de constructie a structurii (11), alegerea tipului de

corp (2) de caramida (1) potrivit se va face impartind structura (11) in 5 zone diferite,

conform cerintelor analizate anterior: zona de 0-25% din inaltimea structurii (11), zona de

25%-60% din inaltimea structurii (11), zona de 60%-75% din inaltimea structurii (11), zona

de 75%-95% din inaltimea structurii (11) si zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11).

[0059] In zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11), cerinta principala este fixarea si

stabilizarea caramizilor (1) din aceste randuri. Corpul (2) caramizilor (1) din aceasta zona

va avea un numar maxim de imbinari de tip lamba-uluc, si anume 16, respectiv 17 in

functie de modalitatea de stivuire a caramizilor (1), in formatie de patru-peste-una si una-

peste-patru, respectiv in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei. De asemenea, pentru

asigurarea unei turbionari eficiente, un numar maxim de 4, respectiv 3 canale orizontale

(8, 8’) este necesar in aceasta zona. Numarul mare de adancituri (10) si canale orizontale

(8, 8’) nu afecteaza suprafata de sprijin mai mica a caramizilor (1) stivuite, deoarece in

aceasta zona, eforturile de compresie a greutatii proprii a structurii (11) sunt mici. Canalele

orizontale (8, 8’), adanciturile (10) si proeminentele (9) vor avea insa inaltime si latime

minima, pentru a nu reduce prea mult din masa corpului (2). Aceasta este necesara pentru

a inmagazina cat mai multa caldura in zona de 95%-100% din inaltimea structurii (11) in

care nu avem nevoie de suprafete mari de schimb de caldura, datorita transferului termic

intens, caracteristic temperaturilor mari.

[0060] In zona de 75% - 95% din inaltimea structurii (11), nu mai sunt necesare atat de

multe imbinari de tip lamba-uluc. Se poate trece la o reducere treptata a numarului

acestora de la 16 la 4, respectiv de la 17 la 3, preferabil cate o proeminenta (9) la fiecare

cateva randuri de caramizi (1) sau chiar de la un rand la altul, pentru a nu crea diferente

mari referitoare la suprafata de rezemare a caramizilor (1) de la un rand la altul, prin

inlocuirea adanciturilor (10). Eliminarea de la un rand de caramizi (1) la altul a cate unei

proeminente (9), de la 16 la 4 sau de la 17 la 3, se va face treptat astfel incat cele din

urma sa fie amplasate de preferinta, in apropierea laturilor hexagonului regulat ce

formeaza conturul bazelor (3, 3’) si la o distanta de 3 fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5,

5.6) succesive, una de cealalta.

[0061] Referindu-ne la zona de 60% - 75% din inaltimea structurii (11), putem spune ca ne

apropiem de numita „zona critica” a structurii (11) in care greutatea caramizilor (1) stivuite,

de deasupra acestei zone, creste forta de compresie in materialul refractar al structurii

(11), iar temperaturile sunt inca mari. In aceasta zona, va avea loc o eliminare treptata a

canalelor orizontale (8, 8’) de pe suprafetele bazelor (3, 3’) pana la numarul minim de un

canal orizontal (8, 8’) pe randul/randurile de caramizi (1) ce corespund zonei de 60% din

inaltimea structurii (11), denumita „zona critica”. Acesta impreuna cu cele 3 sau 4

adancituri (10) asigura turbionarea aerului/gazelor in interiorul gaurilor de trecere verticale

(4) si a canalelor (6, 7) cu o singura legatura intre canalele cu sectiuni transversale diferite.

[0062] In zona de 25% - 60% din inaltimea structurii (11), problema turbionarii scade in

importanta datorita scaderii temperaturii in structura (11) catre zona de 25% din inaltimea

acesteia. Compresia in materialul refractar si necesitatile unor suprafete mari de transfer

termic cresc. In aceasta zona, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua

caramizi refractare (1) stivuite este de cel mult patru iar numarul canalelor orizontale (8, 8’)

creste pana la cel mult 16. Se recomanda ca aceste canale orizontale (8, 8’) sa aiba o

latime cat mai mare, proeminentele (9) sa fie cat mai inalte iar adanciturile (10) sa aiba o

18

latime si o adancime cat mai mare deoarece masa refractara a structurii (11) in aceasta

zona nu este, de regula, folosita eficient.

[0063] La limita de 25% din inaltimea structurii (11) se ajunge la un numar maxim de

canale orizontale (8, 8’) pe suprafetele bazelor (3, 3’) si pot avea o adancime medie. De

preferinta, adanciturile (10), pot avea forma de palnie, asa cum a fost mentionat anterior.

[0064] In zona 0%-25% din inaltimea structurii (11) incepe adaptarea la eforturile maxime

de compresie in structura (11). Astfel, aproape de baza structurii (11), mai exact pe al

doilea rand de caramizi (1) al structurii (11), se vor folosi caramizi refractare (1) avand un

corp (2) prevazut la nivelul suprafetei bazei superioare (3) cu cel mult 3 sau 4 proeminente

(9) iar la nivelul suprafetei bazei inferioare (3’) cel mult 3 sau 4 adancituri (10) si cel mult

17 canale orizontale (8, 8’) pentru a asigura necesarul de suprafata de schimb termic.

Chiar daca suprafata bazei inferioare (3’) a fiecarei caramizi (1) din randul al doilea al

structurii (11) are o retea completa de adancituri (10) si canale orizontale (8, 8’), suprafata

de rezemare a fiecarei caramizi (1) nu este afectata datorita faptului ca in aceasta zona a

structurii (11) rezistenta la compresie a materialului refractar este maxima. Aici

temperatura de lucru este sub 400⁰ C.

[0065] Primul rand de caramizi (1) alaturate al structurii (11) cuprinde caramizi refractare

(1) cu un numar maxim de canale orizontale (8, 8’), de preferinta douazeci si fara imbinari

de tip lamba-uluc (fig. 5). Acest corp (2) de caramida (1) corespunde conditiilor tehnice de

trecere de la structura de sprijin din fonta refractara la structura (11) recuperatorului,

tinand cont de faptul ca nu este necesar nici rostul dintre randul de caramizi (1) si peretii

curbati ai camerei in care se monteaza structura (11).

[0066] Avand in vedere noul tip de caramida refractara (1), noul tip de structura (11) si

metoda de constructie a unei structuri (11) conform prezentei inventii, este posibila

asamblarea/constructia unei structuri mixte formata dintr-o structura clasica (la partea

inferioara a structurii mixte) si o structura (11) noua, conform prezentei inventii (la partea

superioara a structurii mixte), prin intermediul unei caramizi refractare de adaptare (asa

cum se prezinta, de exemplu in brevetul RO122218B1). Aceasta structura mixta se poate

realiza daca se folosesc caramizi (1) noi, conform prezentei inventii si caramizi refractare

clasice astfel incat baza inferioara (3’) a unei caramizi (1) noi sa fie compatibila (sa permita

stivuirea caramizilor in structura) cu baza superioara a unei caramizi refractare clasice.

[0067] Sfera prezentei inventii nu se limiteaza la exemplele de realizare specifice descrise

aici. In plus, din descriere si figurile insotitoare, pentru specialistul in domeniu rezulta

diferite alte modificari ale prezentei inventii, suplimentar fata de exemplele prezentate aici,

care se incadreaza, de asemenea, in domeniul de protectie al revendicarilor. Suplimentar,

in descriere sunt citate diferite documente din stadiul tehnicii cunoscut, al caror continut

este prezentat in integralitatea acestora prin referinta.

19

Revendicari

1. Caramida refractara (1) pentru preincalzitoare de aer de tip Cowper avand:

- un corp (2) avand in mod substantial forma unui trunchi de piramida, cu o baza

superioara (3), o baza inferioara (3’) si sase fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6), la

care orice sectiune transversala intr-un plan paralel cu bazele (3, 3’) este in mod

substantial hexagon regulat;

- 7 gauri de trecere verticale (4) in interiorul corpului (2) mentionat, avand in mod

substantial forma unui trunchi de piramida definind astfel pereti interiori (4.3) ai gaurilor (4)

si avand un prim orificiu de capat (4.1) si un al doilea orificiu de capat (4.2); gaurile de

trecere verticale (4) mentionate facand legatura intre cele doua baze (3, 3’) ale corpului (2)

mentionat;

- gaurile de trecere verticale (4) fiind dispuse in mai multe randuri paralele cu cele

sase fete laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) mentionate, si avand centrul axei lor

longitudinale de simetrie, in punctul de intersectie al varfurilor a 6 triunghiuri

echilaterale din totalul celor 24 triunghiuri echilaterale ce impart cate o baza (3, 3’) a

corpului (2) mentionat;

- cate un canal lateral (6) dispus pe fiecare dintre fetele laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6)

mentionate, la intersectia a doua dintre randurile cu gauri (4) si care face legatura intre

cele doua baze (3, 3’);

- fiecare canal lateral (6), avand in sectiune transversala aria egala cu jumatate din

aria sectiunii transversale a unei gauri (4);

- cate un canal de colt (7), dispus in locul fiecarei muchii laterale a corpului (2) mentionat,

si care face legatura intre cele doua baze (3, 3’);

- fiecare canal de colt (7) constituind o extremitate a unui rand cu gauri (4) si avand,

in sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii transversale a unei

gauri (4);

- baza superioara (3) a corpului (2) avand aria, mai mare decat aria bazei inferioare (3’) a

corpului (2) iar primul orificiu de capat (4.1) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei

superioare (3) a corpului (2) are aria, mai mica decat aria celui de-al doilea orificiu de

capat (4.2) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei inferioare (3’) a corpului (2)

caracterizata prin aceea ca,

- la nivelul suprafetelor bazei superioare (3) si al bazei inferioare (3’), pe doua directii

a randurilor paralele mentionate din totalul a trei directii in planul bazelor (3, 3’),

fiecare gaura (4) este conectata la fiecare cel putin o gaura invecinata (4) si, in

functie de pozitia gaurii (4), la canalul (6, 7) invecinat, prin intermediul a cel putin un

canal orizontal (8, 8’) amplasat astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan

vertical cat si in plan orizontal prin ele insele, cat si prin gaurile de trecere verticale

(4), prin canalele laterale (6) si prin canalele de colt (7) si

prin aceea ca

- peretii interiori (4.3) ai celor 7 gauri de trecere verticale (4), fetele laterale (5.1, 5.2,

5.3, 5.4, 5.5, 5.6) si canalele (6, 7) mentionate au acelasi unghi de inclinare

masurat fata de axa verticala centrala a corpului (2) de aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ si

prin aceea ca

- aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri de trecere

verticale (4), respectiv a fiecarui canal (6, 7) permite stivuirea mai multor caramizi

refractare (1) prin alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel putin doua

gauri (4), respectiv a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri (4) si a unui canal

20

(6, 7) astfel incat fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune

transversala cu o arie mare in planul unei baze (3, 3’) va fi montata peste o gaura

(4) respectiv un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica in planul altei

baze (3, 3’), respectiv, fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o sectiune

transversala cu o arie mica va fi montata peste o gaura (4), respectiv un canal (6, 7)

cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi refractare (1)

stivuite.

2. Caramida refractara (1) conform revendicarii 1 caracterizata prin aceea ca gaurile (4)

cu forma si aria sectiunii transversale de acelasi tip, respectiv aceeasi valoare numerica si

canalele (6, 7) aflate in prelungirea randului de gauri (4) mentionate si care au forma

sectiunii transversale de acelasi tip cu cea a gaurilor (4) mentionate sunt dispuse pe cea

de-a treia directie a randurilor paralele mentionate in planul bazelor (3, 3’) unde nu sunt

prevazute canale orizontale (8, 8’) iar canalele (6, 7) mentionate au aria sectiunii

transversale in planul bazelor (3, 3’) ½ respectiv ⅓ din aria sectiunii transversale a gaurilor

(4) cu forma si aria sectiunii transversale de acelasi tip, respectiv aceeasi valoare

numerica si aflate pe acelasi rand cu canalele (6, 7) mentionate.

3. Caramida refractara (1) conform revendicarii 2 caracterizata prin aceea ca aria

sectiunii transversale a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) dispuse pe acelasi rand si pe a

treia directie a randurilor paralele mentionate in planul bazelor (3, 3’) alterneaza de la un

rand la altul astfel incat un rand va avea ariile sectiunilor transversale in planul bazelor (3,

3’) a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) mai mari, de preferinta cu 10% ÷ 40% fata de ariile

sectiunilor transversale in planul bazelor (3, 3’) a gaurilor (4) si a canalelor (6, 7) aflate pe

randul paralel invecinat.

4. Caramida refractara (1) conform revendicarilor precedente caracterizata prin aceea ca

forma sectiunii transversale a gaurilor (4) este in mod substantial de preferinta de tipul

hexagon regulat si/sau cerc.

5. Caramida refractara (1) conform revendicarii 4 caracterizata prin aceea ca raza

cercului va fi de preferinta aleasa in intervalul 12-25 mm.

6. Caramida refractara (1) conform revendicarilor precedente caracterizata prin aceea

ca, canalele orizontale (8, 8’) au o sectiune transversala, intr-un plan perpendicular pe axa

de simetrie longitudinala a canalului (8, 8’), de preferinta sub forma unui triunghi isoscel cu

baza aflata in planul unei baze (3, 3’) mentionate, preferabil de 3 ÷ 7 mm si cu inaltimea

corespunzatoare bazei triunghiului isoscel preferabil intre 10% ÷ 80%, mai preferabil intre

20% ÷ 80% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).

7. Caramida refractara (1) conform revendicarilor precedente caracterizata prin aceea ca

una dintre o baza superioara (3) si o baza inferioara (3’) a corpului (2) este prevazuta de

preferinta cu cel putin trei si cel mult saptesprezece proeminente (9) in locul canalelor

orizontale (8, 8’) si cealalta dintre o baza superioara (3) si o baza inferioara (3’) a corpului

(2) este prevazuta de preferinta cu cel putin trei si cel mult saptesprezece adancituri (10)

corespondente, aceste proeminente (9) si adancituri (10) mentionate formand imbinari de

tip lamba si uluc cu proeminentele (9) si/sau adanciturile (10) corespondente care apartin

unei alte caramizi refractare (1) stivuite deasupra si/sau dedesubt.

21

8. Caramida refractara (1) conform revendicarii 7 caracterizata prin aceea ca

proeminentele (9) si/sau adanciturile (10) corespondente sunt de preferinta dispuse in mod

uniform, in apropierea laturilor hexagonului regulat ce formeaza conturul bazelor (3, 3’)

mentionate.

9. Caramida refractara (1) conform revendicarii 7 sau 8 caracterizata prin aceea ca

proeminentele (9) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de

simetrie longitudinala a unei proeminente (9), de preferinta concava, semi-eliptica, semi-

circulara sau poligonala cu latimea bazei sectiunii transversale masurata in planul unei

baze (3, 3’) mentionate, cuprinsa de preferinta intre 10 ÷ 14 mm si inaltimea cuprinsa de

preferinta intre 5 ÷ 10 mm.

10. Caramida refractara (1) conform revendicarilor 7-9 caracterizata prin aceea ca

adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de

simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta convexa, semi-eliptica, semi-

circulara sau poligonala cu latimea deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei

baze (3, 3’) mentionate, cuprinsa de preferinta intre 14 ÷ 22 mm si adancimea cuprinsa de

preferinta intre 5% ÷ 25% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).

11. Caramida refractara (1) conform revendicarii 10 caracterizata prin aceea ca

adanciturile (10) au forma sectiunii transversale, intr-un plan perpendicular pe axa de

simetrie longitudinala a unei adancituri (10), de preferinta sub forma de palnie, aceasta

forma fiind rezultatul combinarii formei unei adancituri (10) conform revendicarii 10 si a

formei unui canal orizontal (8, 8’) conform revendicarii 6 prin prelungirea adanciturii (10)

mentionate cu un canal orizontal (8, 8’) mentionat, pe verticala in interiorul corpului (2).

12. Structura (11) pentru constructia preincalzitoarelor de aer de tip Cowper, formata

dintr-o multitudine de randuri de caramizi refractare (1) stivuite si avand corpuri (2) identice

pe acelasi rand de caramizi (1) conform oricarei revendicari precedente, randurile de

caramizi (1) avand o multitudine de caramizi (1) alaturate pe orizontala si pastrand

orientarea paralela a celor trei directii in planul bazelor (3, 3’) pentru fiecare caramida (1)

astfel incat prin alaturarea a cel putin doua caramizi refractare (1), fetele laterale (5.1, 5.2,

5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale acestora formeaza gauri de trecere sub forma unei prisme

substantial triunghiulare (12) avand doua baze sub forma unui triunghi isoscel si doua din

totalul de trei fete laterale ale prismei (12) mentionate fiind doua dintre fetele laterale (5.1,

5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) ale celor doua caramizi (1) alaturate, iar canalele (6, 7) acestor cel

putin doua caramizi refractare (1) alaturate formeaza prin intregire gauri de trecere

verticale

caracterizata prin aceea ca

aceste caramizi refractare (1) sunt stivuite in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei

respectiv, patru-peste-una si una-peste-patru si

prin aceea ca

in formatie de trei-peste-una si una-peste-trei, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre

cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin trei si cel mult

saptesprezece si

22

in formatie de patru-peste-una si una-peste-patru, numarul imbinarilor de tip lamba si uluc

intre cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel putin patru si cel mult

saisprezece.

13. Structura (11) conform revendicarii 12 caracterizata prin aceea ca numarul

imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel putin doua caramizi (1) stivuite, creste pe verticala,

incepand de la randul al doilea amplasat la baza structurii (11) mentionate pana la varful

structurii (11), de la cel putin patru pana la cel mult saisprezece pentru formatia de patru-

peste-una si una-peste-patru respectiv trei pana la cel mult saptesprezece pentru formatia

de trei-peste-una si una-peste-trei.

14. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarilor 12 sau 13 in care o

multitudine de randuri de caramizi refractare (1) avand corpuri (2) identice pe acelasi rand

de caramizi (1), randurile realizandu-se prin alaturarea fetelor laterale (5.1, 5.2, 5.3, 5.4,

5.5, 5.6) a unei multitudini de caramizi refractare (1) si prin pastrarea orientarii paralele a

celor trei directii in planul bazelor (3, 3’) pentru fiecare caramida (1), sunt stivuite in

formatie de trei-peste-una si una-peste-trei respectiv, patru-peste-una si una-peste-patru

caracterizata prin aceea ca aceasta cuprinde urmatoarele etape succesive:

a) amplasarea unui prim rand de caramizi refractare (1) conform revendicarilor 1-6

la baza structurii (11);

b) amplasarea, deasupra primului rand de caramizi (1), a unui al doilea rand de

caramizi refractare (1) conform revendicarilor 1-6 si care prezinta la nivelul bazei

superioare (3) a fiecarei caramizi (1) cel putin trei si cel mult patru proeminente (9)

conform revendicarilor 7-9;

c) amplasarea, deasupra randului de caramizi (1) anterior amplasat, a randurilor

urmatoare de caramizi refractare (1) conform revendicarilor 7-11, ce corespund zonei de

25%-60% din inaltimea structurii (11), in care numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre

cel putin doua caramizi refractare (1) stivuite este de cel mult patru iar numarul canalelor

orizontale (8, 8’) descreste pana la cel mult un canal orizontal (8, 8’), pana la randurile de

caramizi (1) ce corespund zonei de 60%-75% din inaltimea structurii (11);

d) amplasarea randurilor urmatoare de caramizi (1) conform revendicarilor 7-11, ce

corespund zonei de 75%-100% din inaltimea structurii (11), deasupra randului de caramizi

(1) ce corespunde zonei de 60%-75% din inaltimea structurii (11), in care numarul

canalelor orizontale (8, 8’) creste pana la cel mult patru canale orizontale (8, 8’) in zona de

95%-100% din inaltimea structurii (11) si numarul imbinarilor de tip lamba si uluc intre cel

putin doua caramizi refractare (1) stivuite creste pe inaltimea structurii (11) pana la cel

mult saisprezece pentru formatia de patru-peste-una si una-peste-patru respectiv pana la

cel mult saptesprezece pentru formatia de trei-peste-una si una-peste-trei, pe randul de

caramizi (1) ce corespunde zonei de 95%-100% din inaltimea structurii (11) si

in care amplasarea randurilor de caramizi (1) conform etapelor succesive de la a)

la d) are loc cu respectarea conditiei ca:

aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri de trecere

verticale (4), respectiv a fiecarui canal (6, 7) sa permita stivuirea mai multor

caramizi refractare (1) prin alinierea centrelor axei longitudinale de simetrie a cel

putin doua gauri (4), respectiv a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri (4) si a

unui canal (6, 7) astfel incat fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu o

sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze (3, 3’) sa fie montata peste

o gaura (4) respectiv un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica in

23

planul altei baze (3, 3’), respectiv, fiecare gaura (4) respectiv fiecare canal (6, 7) cu

o sectiune transversala cu o arie mica sa fie montata peste o gaura (4), respectiv

un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mare a cel putin doua caramizi

refractare (1) stivuite, in structura (11) mentionata.

15. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarii 14 in care, de

preferinta, in etapa b) se folosesc caramizi (1) avand:

- canale orizontale (8, 8’) conform revendicarii 6, preferabil cu baza triunghiului

isoscel de 5-7 mm si inaltimea corespunzatoare bazei triunghiului isoscel preferabil intre

10%-80% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’) si

- cel mult patru proeminente (9) conform revendicarii 9 preferabil cu inaltimea de 10

mm.

16. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarii 14 in care, de

preferinta, in etapa c) se folosesc caramizi (1) avand canale orizontale (8, 8’) si cel mult

patru proeminente (9) conform revendicarii 15 si in plus:

- cel mult patru adancituri (10) conform revendicarii 10 preferabil cu latimea

deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei baze (3, 3’) de 22 mm si

adancimea de 25% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).

17. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarilor 14 - 16 in care, de

preferinta, in etapa d) se folosesc caramizi (1) avand:

- cel mult patru canale orizontale (8, 8’) conform revendicarii 6, preferabil cu baza

triunghiului isoscel de 3-5 mm si inaltimea corespunzatoare bazei triunghiului isoscel

preferabil de 20% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’),

- cel mult saptesprezece proeminente (9) conform revendicarii 9 preferabil cu

inaltimea de 5 mm si

- cel mult saptesprezece adancituri (10) conform revendicarii 10 preferabil cu

latimea deschiderii unei adancituri (10) masurata in planul unei baze (3, 3’) de 14 mm si

adancimea de 5% din distanta masurata intre cele doua baze (3, 3’).

18. Metoda de constructie a unei structuri (11) conform revendicarilor 14-17 in care, dupa

etapa b) exista de preferinta o etapa suplimentara b’) in care se realizeaza amplasarea,

deasupra celui de-al doilea rand de caramizi (1), a randurilor urmatoare de caramizi

refractare (1) conform revendicarilor 7-11 pana la randul de caramizi (1) ce corespunde

zonei de 25% din inaltimea structurii (11) si in care se folosesc de preferinta caramizi (1)

avand cel mult patru adancituri (10) conform revendicarii 11.

24

25

26

27

28

29

REZUMAT

Inventia prezinta o caramida refractara (1) avand:

- un corp (2) cu o baza superioara (3), o baza inferioara (3’) si sase fete laterale (5.1, 5.2,

5.3, 5.4, 5.5, 5.6);

- 7 gauri de trecere verticale (4), cu pereti interiori (4.3) si un prim orificiu de capat (4.1) si

un al doilea orificiu de capat (4.2);

- gaurile (4) fiind dispuse in randuri paralele cu fetele (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6),

- cate un canal lateral (6) dispus pe fiecare dintre fete (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6), la

intersectia a doua dintre randurile cu gauri (4);

- fiecare canal (6), avand in sectiune transversala aria egala cu jumatate din aria

sectiunii transversale a unei gauri (4);

- cate un canal de colt (7), dispus in locul fiecarei muchii laterale a corpului (2), si care face

legatura intre cele doua baze (3, 3’);

- fiecare canal (7) constituind o extremitate a unui rand cu gauri (4) si avand, in

sectiune transversala, aria egala cu o treime din aria sectiunii transversale a unei

gauri (4);

- baza superioara (3) avand aria, mai mare decat aria bazei inferioare (3’) iar primul orificiu

(4.1) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei (3) are aria, mai mica decat aria celui de-al

doilea orificiu (4.2) al fiecarei gauri (4) aflat in planul bazei (3’)

caracterizata prin aceea ca,

- pe doua directii a randurilor paralele din totalul a trei directii in planul bazelor (3, 3’),

fiecare gaura (4) este conectata la gaura invecinata (4) si, in functie de pozitia gaurii

(4), la canalul (6, 7) invecinat, prin intermediul a cel putin un canal orizontal (8, 8’)

amplasat astfel incat sa permita circulatia fluidelor atat in plan vertical cat si in plan

orizontal prin ele cat si prin gaurile (4) si prin canalele (6, 7) si

- peretii (4.3) gaurilor (4), fetele (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) si canalele (6, 7) au

acelasi unghi de inclinare masurat fata de axa verticala centrala a corpului (2) de

aproximativ 0.85⁰ ÷ 4⁰ si

- aria sectiunii transversale in planul unei baze (3, 3’) a fiecarei gauri (4), canal (6, 7)

permite stivuirea mai multor caramizi (1) prin alinierea centrelor axei longitudinale

de simetrie a cel putin doua gauri (4), a cel putin doua canale (6, 7) sau a unei gauri

(4) si a unui canal (6, 7) astfel incat fiecare gaura (4) si fiecare canal (6, 7) cu o

sectiune transversala cu o arie mare in planul unei baze (3, 3’) va fi montata peste o

gaura (4), un canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o arie mica in planul altei

baze (3, 3’); fiecare gaura (4) si fiecare canal (6, 7) cu o sectiune transversala cu o

arie mica va fi montata peste o gaura (4), un canal (6, 7) cu o sectiune transversala

cu o arie mare a cel putin doua caramizi (1) stivuite.

Inventia mai prezinta o structura (11) cu o multitudine de caramizi (1) si o metoda de

constructie a unei structuri (11).

Se publica cu Figura 1.