ПЛИТА ПОРОГОВАЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к цементному машиностроению, применяется в конструкциях корпусов вращающихся печей и может быть использована в цементной и других отраслях промышленности строительных материалов.
Известно защитное устройство разгрузочного торца вращающейся печи в виде металлического замкнутого кольца с креплением к корпусу печи. (В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1 / Под ред. В.Г. Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2004. - с.19÷20, рис.В.6, а)
Недостатком указанного устройства (как показала практика эксплуатации печей) являются:
- повышенный износ металлического торцевого кольца и низкий срок его эксплуатации вследствие коррозионно-механического изнашивания незащищенных футеровкой поверхностей, т.е. в результате механических воздействий, сопровождающихся химическим взаимодействием металла со средой (высокотемпературное окисление металла);
- большой вес и высокая стоимость защитного устройства разгрузочного торца вращающейся печи вследствие высокой металлоемкости.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является известное решение защитного устройства горячего конца вращающейся печи в виде футерованных металлических Т-образных торцевых плит.(Е.Г. Древицкий, А.Г. Добровольский, А.А. Коробок. Повышение эффективности работы вращающихся печей.- М: Стройиздат, 1990., - с.32÷33, рис.1 и 2). Т-образная торцевая плита состоит из горизонтальной полки заданной кривизны и вертикальной стенки, боковые стороны которой радиально направлены относительно продольной оси вращающейся печи.
Недостатками известного защитного устройства торца вращающейся печи являются:
- повышенный износ металлических Т-образных торцевых плит и низкий срок их эксплуатации вследствие коррозионно-механического изнашивания незащищенных футеровкой поверхностей, т.е. в результате механических воздействий, сопровождающихся химическим взаимодействием металла со средой (высокотемпературное окисление металла);
- большой вес и высокая стоимость защитного устройства разгрузочного торца вращающейся печи вследствие высокой металлоемкости.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно:
- снижение износа и продление срока эксплуатации пороговых плит (торцевых плит) вращающихся печей;
- снижение металлоемкости защитного устройства разгрузочного торца вращающейся печи.
Технический результат, согласно первому варианту заявляемой полезной модели, достигается тем, что плита пороговая вращающейся печи, состоящая из горизонтальных полок заданной кривизны и преломляющейся по высоте вертикальной стенки, боковые стороны которой радиально направлены относительно продольной оси печи, имеет на контактирующих с материалом поверхностях выступы с образованием замкнутых ячеек, при этом ячейки на контактирующих с материалом поверхностях выполнены с 5÷8 гранями.
Технический результат, согласно второму варианту заявляемой полезной модели, достигается тем, что плита пороговая вращающейся печи, состоящая из горизонтальных полок заданной кривизны и преломляющейся по высоте вертикальной стенки, боковые стороны которой радиально направлены относительно продольной оси печи, имеет на контактирующих с материалом поверхностях выступы с образованием замкнутых ячеек, внутри которых располагается жаростойкий наполнитель, при этом ячейки на контактирующих с материалом поверхностях выполнены с 5÷8 гранями.
Поперечное сечение выступов имеет форму равнобедренной трапеции, большее основание которой формирует наружную поверхность каждого выступа.
Согласно первому варианту заявляемой полезной модели, выполнение на контактирующих с материалом поверхностях выступов с образованием замкнутых ячеек, позволяет основным поверхностям плиты порога вращающейся печи избежать контакта с поступательно движущимся слоем горячего материала, снизив тем самым износ и продлив срок эксплуатации пороговых плит.
Согласно второму варианту заявляемой полезной модели, выполнение на контактирующих с материалом поверхностях выступов с образованием замкнутых ячеек, внутри которых располагается жаростойкий наполнитель, позволяет создать постоянный защитный слой над основными поверхностями плиты порога вращающейся печи, чтобы избежать непосредственного их контакта с поступательно движущимся слоем горячего материала, снизив тем самым износ и продлив срок эксплуатации пороговых плит.
На износ плит пороговых одновременно влияет множество различных факторов, приводящих к преждевременному их выходу из строя вследствие интенсивного развития процессов коррозии и изнашивания рабочих поверхностей, бороться с которыми весьма сложно. Поэтому, одним из направлений для повышения работоспособности пороговых плит вращающейся печи, эксплуатирующихся в условиях коррозии и абразивного изнашивания, является рациональное конструирование этих плит такой формы, которая обеспечивала бы возникновение на рабочих поверхностях минимальных по величине механических воздействий в процессе эксплуатации и продлевала бы период допустимого износа.
Коррозионно-механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий, сопровождающихся химическим взаимодействием металла со средой (высокотемпературное окисление металла газами).
Условия сопряжения, характер контакта поверхностей плит пороговых с поступательно движущимся слоем материала оказывают большое влияние на скорость изнашивания этих плит.
На поверхностях пороговых плит вращающейся печи образуется защитная оксидная пленка (окалина), состоящая из частично сцепленных слоев продуктов коррозии, возникающая при нагреве материала, которая тормозит процесс коррозии.
Абразивный износ приводит к истиранию защитной оксидной пленки, а нарушение сплошности оксидного покрытия материала пороговых плит приводит к ускорению темпа окисления.
Плотность укладки частиц сыпучего материала далека от максимальной. Наименьшее значение плотность укладки имеет на границе поверхность - сыпучий материал. По мере углубления в слой она возрастает до постоянного значения на некоторой глубине. Две сплошные поверхности контактируют на небольшом количестве элементарных площадок. В сыпучем материале число площадок увеличивается, и они нагружаются независимо друг от друга.
При поступательном движении слоя материала под влиянием поля тяготения с учетом вибрации и толчков слоя имеет место провал мелких частиц материала в ячейки пороговой плиты. Мелкие частицы западают в промежутки между крупными. Они проваливаются вглубь слоя материала, скапливаясь в ячейках заявляемой пороговой плиты, согласно первому варианту, и создают защитный подстилающий слой. После этого основной слой материала движется уже по подстилающему слою, защищающему поверхности пороговых плит от износа.
Согласно второму варианту полезной модели, поверхности плиты пороговой постоянно защищены слоем жаростойкого наполнителя, например, обмазкой из жароупорного бетона.
Защитный слой на поверхностях плиты пороговой позволяет снижать толщину ее горизонтальных полок и вертикальной стенки, что приводит к снижению металлоемкости изделия и его стоимости.
Согласно первому и второму вариантам заявляемой полезной модели, выполнение замкнутых ячеек на контактирующих с материалом поверхностях с 5÷8 гранями, позволяет избежать максимальной площади возможного контакта поверхностей плит порога вращающейся печи с поступательно движущимся слоем горячего материала, а также получать минимальную суммарную длину выступов, что позволяет снизить металлоемкость защитного устройства разгрузочного торца вращающейся печи.
При вписывании в одну и ту же окружность многоугольников с разным количеством углов, получается, что площадь многоугольника, стороны которого являются хордами этой окружности, тем больше, чем больше углов (сторон) у многоугольника. На одной и той же поверхности плиты многоугольников с большим количеством углов расположится меньше, чем многоугольников с меньшим количеством углов при равных габаритных размерах (ограниченных окружностью). Для первого варианта полезной модели размеры замкнутых ячеек на поверхностях плиты пороговой определяются в зависимости от преимущественной фракции материала, т.е. чем больше мелкой фракции в движущемся слое горячего материала, тем меньше должны быть размеры ячеек. Для второго варианта полезной модели габариты ячеек могут быть любыми. Размеры ячеек на поверхностях плиты пороговой не обязательно должны быть равными.
Следовательно, количество сторон у ячеек на поверхностях пороговых плит должно быть больше 4-х, что позволит получать форму замкнутой ячейки, уже приближающуюся к форме круга. Количество граней ячеек не желательно превышать 8-ми, так как при большем количестве затруднительно выполнение выступов, их сопряжений с поверхностями плиты пороговой, особенно при относительно малых размерах ячеек.
Согласно второму варианту заявляемой полезной модели, выполнение поперечного сечения выступов в форме равнобедренной трапеции, большее основание которой формирует наружную поверхность каждого выступа, позволяет снизить металлоемкость плиты пороговой вращающейся печи и дает возможность обжать жаростойкий наполнитель ячеек на поверхностях плиты.
Площадь прямоугольника всегда больше площади равнобедренной трапеции, вписанной в этот прямоугольник. Следовательно, разваливая боковые стороны выступов, снижаем в заявляемой плите пороговой массу этих выступов, а значит, и металлоемкость всего защитного устройства разгрузочного торца вращающейся печи. При этом достигается возможность обжатия жаростойкого наполнителя в ячейках при втором варианте полезной модели.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунками:
На фиг.1 - показан общий вид плиты пороговой вращающейся печи;
На фиг.2 - показаны вид спереди, продольный и поперечный разрезы плиты пороговой вращающейся печи, согласно первому варианту полезной модели;
На фиг.3 - показаны вид спереди, продольный и поперечный разрезы плиты пороговой вращающейся печи, согласно второму варианту полезной модели.
Согласно первому варианту заявляемой полезной модели, плита пороговая вращающейся печи состоит из горизонтальных полок 1 заданной кривизны и преломляющейся по высоте вертикальной стенки 2, боковые стороны 3 которой радиально направлены относительно продольной оси печи, и имеет на контактирующих с материалом поверхностях 4 выступы 5 с образованием замкнутых ячеек 6.
При этом замкнутые ячейки 6 на контактирующих с материалом поверхностях 4 выполнены с 5÷8 гранями.
Согласно второму варианту заявляемой полезной модели, плита пороговая вращающейся печи состоит из горизонтальных полок 1 заданной кривизны и преломляющейся по высоте вертикальной стенки 2, боковые стороны 3 которой радиально направлены относительно продольной оси печи, и имеет на контактирующих с материалом поверхностях 4 выступы 5 с образованием замкнутых ячеек 6, внутри которых располагается жаростойкий наполнитель 7.
При этом замкнутые ячейки 6 на контактирующих с материалом поверхностях 4 выполнены с 5÷8 гранями.
Поперечное сечение выступов 5 имеет форму равнобедренной трапеции, большее основание 8 которой формирует наружную поверхность 9 каждого выступа 5.
Пороговые плиты, каждая из которых состоит из горизонтальной полки и вертикальной стенки, на сегодняшний день являются наиболее распространенными и выполняют функцию защитного устройства горячего обреза печи, а также функцию упорной плиты для сдерживания внутренней футеровки вращающейся печи.