Дымовая труба

 

<») Sl 5250

Оп ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.09.78 (21) 2678610/29-33 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.03.82. Бюллетень№ 10 (45) Дата опубликования описания 15.03.82 (51) М.Кл. Е 04 Н 12/28

Тосудорственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 697.841 (088.8). (72) Автор изобретения с

j» ч-,, я»

» »

С. Б. Проскуряков (71) Заявитель (54) ДЫМОВАЯ ТРУБА т. е. несущая оболочка должна иметь однозначный положительный потенциал устойчивости на опрокидывание по всей высоте без учета других составляющих ствола, что однако не связано с расположением консолей по высоте ствола, поскольку ни количество таких консолей, ни величина шага между ними не имеют принципиального значения для конструкции с точки

10 зрения обеспечения ее устойчивости.

Недостатком такой конструкции является необходимость дополнительной затраты времени на возведение теплоизоляции и футеровки, а также большая материалоем16 кость всего ствола в целом.

Стремление уменьшить у такой конструкции собственный объем материала несущей оболочки при ее заданном наружном га|барите до минимального допустито мого по критерию устойчивости на опрокидывание приводит в абсолютном большинстве случаев к появлению толщины стенки с нестандартным модулем кирпича, что исключает возможность практического

25 применения этого варианта такой конструкции.

Эта проблема разрешима с учетом использования уравнения оптимальной конусности (3). Однако и в этом случае материалоемкость несущей оболочки остается

Изобретение относится к области специального строительства, а именно к промышленным дымовым трубам, и может быть использовано как перспективное при параллельном возведении несущих оболочек и футеровок стволов преимущественно кирпичных дымовых труб.

Известна несущая оболочка кирпичной дымовой трубы, для которой закономерность влияния ветровой нагрузки на устойчивость опрокидыванию (характеристика внецентренного сжатия) обратно пропорциональна удельному весу ее материала (1).

Недостатком пакой конструкции является значительная материалоемкость при наличии больших ветровых нагрузок и ограниченном удельном весе кирпича.

Известна также кирпичная дымовая труба, включающая ствол, состоящий из несущей оболочки, теплоизоляции и футеровки,,а также консолей для опирания последних на несущую оболочку, причем несущая оболочка и футеровка для этой конструкции возведены последовательно (2).

Характерной особенностью такой конструкции является то, что в процессе возведения несущая оболочка должтта отвечать устойчивости на опрокидывание на стадии самостоятельного возведения без учета веса теплоизоляции и футеровки, Взамен ранее изданного

/far-250

55 аз=и) макс где весьма значительной, поскольку ее минимальную величину лимитирует с одной стороны последовательное возведение составляющих ствола дымовой трубы, с другой— критерий теоретического минимума материалоемкости оболочки с учетом получаемого при этом наружного габарита при заданных высоте, толщине стенки со стандартным модулем и удельном весе материала оболочки, а.также величине ветровой нагрузки, воздействующей на нее.

Наиболее близким техническим решением является дымовая труба, включающая ствол, с несущей оболочкой со знакопеременным потенциалом устойчивости на опрокидывание и футеровкой, которая установлена на консоли несущей оболочки (4).

Конструкция имеет знакопеременный потенциал устойчивости на опрокидывание несущей оболочки при ее самостоятельном возведении, т. е. у такой оболочки только часть ее высоты обладает устойчивостью на опрокидывание (положительным потенциалом), а другая часть имеет отри;ательный потенциал.

Потенциалом устойчивости на опроки,дывание для каждого горизонтального се чения несущей оболочки является разность предельного допускаемого и расчетного эксцентриситетов, формулы которых приведены во втором источнике.

Как правило у такой оболочки, имеющей знакопеременный потенциал устойчивости на опрокидывание, ввиду наличия объема материала меньше допускаемого критерием теоретического минимума, из условия устойчивости на опрокидывание наблюдается три характерных по высоте зоны, в нижней из которых имеет место резкое превышение расчетных эксцентриситетов по сравнению с соответствующими

ПрЕдЕЛьНЫМИ (en pac ) err rrnerr ) B СрЕдивй наступает постепенное затухание этой разности по мере движения вверх трубы (е,ра,) е,.1„„-), затем в какой-то точке наступает равенство этих эксцентриситетов, что свидетельствует о появлении нулевого потенциала устойчивости на опрокидывание, который затем получает положительное значение по мере движения вверх (е, „,а ) е, ас) . Таким образом происходит чередование отрицательного и положительного потенциалов устойчивости на опрокидывание.

Преимуществом такой конструкции можно считать ее меньшую материалоемкость, а недостатком — отсутствие устойчивости на опрокидывание во всем диапазоне высоты, что практически исключает применение такой оболочки самостоятельно.

С другой стороны в известной конструкции недостающий объем несущей оболочки может быть компенсирован параллельно возведенной с ней футеровкой, если, например, удельный вес такой футеровки как

lQ

50 минимум равен удельному весу материала оболочки, а объем футеровки примерно равен недостающему объему несущей оболочки из условия ее устойчивости на опрокидывание.

Однако обычной установкой такой футеровки на консоли несущей оболочки при их параллельном возведении проблема не может быть в данном случае решена, так как с одной стороны футеровка отстоит от несущей оболочки на некотором расстоянии, что, учитывая специфику дымовых труб, не позволяет учитывать вес последнего, считая снизу трубы, футеровочного барабана. С,другой стороны, необходимость для практического использова1-:I::ë наличия станд"ðòí,îãî модуля матери,ала Обеих составляющих ствола при расчленении его несущей оболочки на несущую оболочку и футеровку приводит к потере, как правило, дополнительно 2% веса, что отрицательно сказывается на устойчивости, учитывая первоначально минимально допускаемый объем оболочки, расчленяемый на объем оболочки и футеровки.

Причем, если второй недостаток компенсируется естественным приращением з каждом горизонтальном сечении предельного эксцентриситета за с:ге", меньшей толщины стенки оболочки со знакопеременным потенциалом, то первый, связанный с вынужденной потерей веса нижнего футеровочного барабана, может быть компенсирован только чисто конструктивным приемом расположения консолей.

Недостатком известной конструкции является отсутствие устойчивости на опрокидывание ствола по всей высоте по причине отсутствия надлежащего решения расположения консолей.

Целью изобретения является обеспечение устойчивости на опрокидывание ствола по всей высоте, сокращение трудозатрат и снижение материалоемкости.

Эта цель достигается тем, что в дымовой трубе с несущей оболочкой со знакопеременным потенциалом устойчивости на опрокидывание, футеровкой и консолями для опирания футеровки, консоли выполнены с переменным по высоте трубы шагом, причем шат консолей и их число определяют из соотношений:

02H Н, — — 2 аин АО (ммм- макс) Н вЂ” высота трубы;

0,2 H — высота нижней части трубы в зоне наибольшего отрицательного потенциала оболочки

815250 ветровой нагрузки.

Позицией 6 на фиг. 2 представлен график расчетного эксцентриситета при последовательном возведении несущей оболочки

10 и футеровки конструкции ствола дымовой трубы. При пересечении графиков 5 и 6 выделены три зоны по высоте трубы: АБВ— с положительным потенциалом устойчивости на опрокидывание в верхней части тру

15 бы, ВГД вЂ” с отрицательным (возрастающим по значению) потенциалом в средней части трубы и ДГЕИ вЂ” с наибольшим отрицательным потенциалом устойчивости на опрокидывание в нижней части трубы, равной 0,2 общей высоты трубы.

В точке В имеет место переход от отрицательного к положительному потенциалу, считая снизу вверх трубы.

Позицией 7 на фиг. 2 представлен гра25 фик расчетного эксцентриситета несущей оболочки, толщина стенки которой равна суммарной толщине несущей оболочки и футеровки конструкции ствола трубы, изображенной на фиг. 1.

30 Поскольку этот график лежит ниже графика 5, то это свидетельствует о том, что с учетом полного веса футеровки может. быть обеспечена устойчивость на опрокидывание несущей оболочки ствола данной конструкции.

Соответствующее расположение консолей по высоте трубы позволяет добиться поставленной цели (см. фиг. 3, где позицией

8 изображен график предельного эксцентри40 ситета несущей оболочки конструкции, позицией 9 — график расчетного эксцентриситета несущей оболочки конструкции при ее параллельном возведении с футеровкой, позицией 10 — потенциал устойчивости на

45 опрокидывание ствола трубы конструкции при параллельном возведениы его несущей оболочки и футеровки).

Этот, график свидетельствует о наличии положительного потенциала устойчи50 вости на опрокидывание во всем диапазоне высоты конструкции, т. е. о достижении поставленной цели указанными средствами. Представленные на фиг. 2 и 3 графики соответствуют конструкции ствола кирпич55 ной дымовой трубы, имеющей следующие параметры: высота 80 м, толщина несущей оболочки 380 мм, футеровки 120 мм, теплоизоляции в качестве воздушного зазора

50 мм, уклон внешней образующей 0,0317, 60 верхний наружный диаметр 4,1 м, удельный вес материала несущей оболочки и футеровки 1,8 тс/м, район возведения— третий ветровой район СССР.

Основным преимуществом такой конст55 рукции является возможность снижения при ее последовательном возведении с футеровкой;

H> — высота средней части трубы до нулевого потенциала оболочки при ее последовательном возведении с футеров кой;

Н вЂ” высота верхней части трубы в зоне положительного потенциала оболочки при ее последовательном возведении с футеровкой;

n> — число консолей нижней части трубы по высоте;

n> — число консолей средней части трубы по высоте;

n — число консолей верхней части трубы по высоте;

Ь„„„, и Ь„„, — минимально и максимально допускаемая высота футеровки соответственно.

На фиг. 1 изображен продольный раз рез ствола дымовой тру бы; на фиг. 2— графики предельного и расчетного эксцентриситетов при последовательном возведении несущей оболочки и футеровки; на фиг. 3 — графики при параллельном возведении.

Ствол дымовой трубы высотой Н в форме усеченного конуса с некоторым постоянкым уклоном внешней образующей состоит из несущей оболочки 1, футеровки

2, разделяющей их теплоизоляции 3 и консолей 4 для установки футеровки.

Для обеспечения устойчивости на опрокидывание ствола консоли по высоте трубы выполнены с переменным по высоте шагом, при этом футеровка возведена параллельно с несущей оболочкой и имеет максимально допускаемую высоту в верхней части трубы, минимальную высоту — в нижней части трубы и полусумму минимальной и максимальной высоты футеровки — в средней части трубы, что соответствует изменяющемуся по высоте знакопеременному потенциалу устойчивости на опрокидывание несущей оболочки при ее самостоятельном возведении или последовательном возведении с футеровкой.

Позицией 5 на фиг. 2 представлен график предельного эксцентриситета в зависимости от высоты трубы для несущей оболочки, изображенной на фиг. 1. При этом следут иметь в виду, что предельный эксцентриситет любого горизонтального сечения несущей оболочки зависит только от геометрических параметров этого сечения, но не зависит от способа возведения оболочки, в то время как расчетный эксцентриситет зависит от геометрических параметров, способа возведения оболочки и, кроме того, от высоты трубы, удельного веса материала составляющих ствола и

815250

10 и>

15 п2

П3 мин и ь- макс

25 2 п3 =

1 макс где материалоемкости ствола в части несущей оболочки на 20 — 25% против минимально допускаемой по критерию устойчивости на опрокидывание при самостаятельном возведении оболочки.

Так, например, для указанных выше параметров в соответствии с этими объем несущей оболочки уменьшается с 800 до

597 м . При этом оболочка сохраняет устойчивость на опрокидывание.

При марках кирпича 100 †1 примейение изобретения наиболее эффективно в сочетании с авт. св. ¹ 697674 при возведении кирпичных дымовых труб высотой от 60 до 100 м в высших 4 — 7 ветровых географических районах СССР. I

Формула изобретения

Дымовая труба, включающая ствол с несущей оболочкой со зна копер еменным потенциалом устойчивости на опрокидывание, футеровкой и консолями для опирания футеровки, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения устойчивости на опрокидывание ствола по всей высоте, сокращения трудозатрат и снижения материалоемкости, консоли выполнены с переменным по высоте трубы шагом, причем шаг консолей и их число определяют из соотношений:

0,2Н Н

П, = ; П2—

0 5 (йми + ймакс) Н вЂ” высота трубы;

0,2 H — высота нижней части трубы в зоне наибольшего отрицательного потенциала оболочки при ее последовательном возведении с фу, теровкой; высота средней части трубы до нулевого потенциала оболочки при ее последовательном возведении с футеровкой; высота верхней части трубы в зоне положительного потенциала оболочки при ее после.довательном возведении с футеровкой; число консолей нижней части тру бы по высоте; число консолей средней части трубы по высоте; число консолей верхней части трубы по высоте; минимально и максимально допускаемая высота футеровки соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Проскуряков С. Б. Уменьшение объемов строителькых бот при возведении несущих оболочек. Информационный листок

Свердловского ЦНТИ № 741-76, 1976.

2. Проскуряков С. Б. Определение минимальных объемов несущих оболочек промышленных кирпичных дымовых труб, Информационный листок Свердловского ЦНТИ № 651-75, 1975.

3. Проскуряков С. Б. Кирпичная дымо4о вая труба в форме ступенчатого цилиндра. Информационный листок Свердловского ЦНТИ № 95-78, 1978.

4. Проскуряков С. Б. Повышение качества проектирования промышленных кир45 пичных дымовых и вентиляционных труб.

Информационный листок Свердловского

ЦНТИ № 190-76, 1976.

Р,б

Составитель М. Корчак

Редактор П. Горькова Техред А. Камышникова Корректор И. Осиповская

Заказ 256/163 Изд. № 124 Тираж 721 Подписное

ЯПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»