Двухшнековое загрузочное устройство с электронагревательными элементами
TWIN-SCREW CONVEYOR WITH ELECTRIC HEATING ELEMENTS

Изобретение относится к винтовым конвейерам и может быть использовано для загрузки органических отходов, буровых нефтешламов и отходов шлам-лигнина в реактор для их термической переработки.
Известен шнековый транспортер, выполненный по одношнековой схеме, имеющий электроподогрев с использованием промежуточного теплоносителя – масла. Корпус шнекового транспортера окружен рубашкой, в полости которой расположены электронагревательные элементы, рубашка заполнена маслом. Полость рубашки соединена с расширительным баком, через который производится налив и пополнение теплоносителя. Также рубашка имеет сливные, наливные штуцеры и устройства для контроля температуры теплоносителя. Подшипниковые опоры вала шнека вынесены за пределы внутренней полости (CN 206984990 U, опуб. 09.02.2018).
Недостатком данного устройства является тип подогрева с использованием промежуточного теплоносителя, при котором необходимы дополнительные устройства для обеспечения циркуляции теплоносителя, сложность ремонта системы подогрева, необходимость периодической замены масла и контроля его состояния. Также существует вероятность попадания масла в полость внутренней камеры устройства и наоборот попадания продукта из внутренней полости устройства в полость теплоносителя.
Известен также шнековый конвейер для транспортирования бурового шлама в широком температурном диапазоне. Конвейер содержит корпус, выполненный в виде желоба, закрытого крышкой, на концах которого установлены приводная и неприводная подшипниковые опоры, каждая из которых состоит из корпуса и сферического роликового подшипника, в желобе на опорах установлен быстросъемный винтовой шнек, выполненный в виде вала с винтовым пером, на нижней наружной части корпуса конвейера закреплена паровая рубашка, представляющая собой металлический вальцованный лист и образующая полость, разделенную на секции ребрами жесткости, выполненными на корпусе; ребра жесткости содержат отверстия для свободного прохода пара между упомянутыми секциями, каждая из секций снабжена выходным патрубком для сброса конденсата, а первая секция дополнительно снабжена входным патрубком для подвода пара (RU 184124 U1, опуб. 16.10.2018).
Недостатками указанного шнекового конвейера являются сложность конструкции и изготовления элементов обогрева, требующего проведения большого количества сварочных работ и формирования большого количества внутренних полостей, в которых может образовываться и скапливаться конденсат, приводящий к ускоренному износу конструкции и снижению надежности работы.
Известна система для подогрева зернового материала, которая содержит шнековый транспортер, имеющий корпус, выполненный в сечении U-образной формы, и крышку. В корпусе с возможностью вращения размещен шнек. На внешней поверхности корпуса расположен ряд объемных электрообогревателей, также имеющих в сечении U-образную форму, а на крышке расположен ряд плоских электрообогревателей. Объемные электрообогреватели, как и плоские, включены параллельно. Электрообогреватели изготовлены на основе бутилкаучука и имеют размещенный в изоляционном слое электропроводящий слой с электродами. Каждый объемный электрообогреватель имеет электроды, расположенные вдоль образующей его формы. Электроды установлены на равном расстоянии друг от друга, а крайние из них расположены в месте соединения крышки. Шнековый транспортер имеет окна загрузки и выгрузки, а шнек шнекового транспортера снабжен приводом (RU 2322297 C2, опуб. 20.04.2008).
Недостатком данного решения является то, что нагреватели на основе бутилкаучука имеют максимальную рабочую температуру 100 °С, а этого недостаточно для подогрева органических отходов перед переработкой до температуры 40 °С. Шнековый транспортер выполнен по одновинтовой схеме, которая подходит для зерна, но не для нефтешлама, и при налипании продукта на винт шнека нет возможности самоочистки. Корпус шнекового транспортера не герметичен, поскольку герметичность для зерна не требуется.
Наиболее близким к предложенному является шнековый транспортёр с подогревом, содержащий цилиндрический корпус с расположенным внутри него шнеком, который соединен с приводом. Корпус обмотан нагревательной лентой, поверх которой на корпусе расположена минераловатная теплоизоляция (Шнековый транспортёр с подогревом ШС-160П https://jasko.all.biz/shnekovyj-transporter-s-podogrevom-shs-160p-g7333616; Жаско. Шнековые транспортёры. Шнековый транспортёр с подогревом ШС-160П  https://jasko.nt-rt.ru/images/manuals/shnek-transport.pdf). Этот транспортёр выполнен в качестве прототипа.
Недостатком данного решения является то, что при выходе из строя нагревательной ленты потребуется разборка всей конструкции обогрева, а если шнековый транспортер смонтирован в стесненных условиях, то разборка изоляции может потребовать демонтажа всего транспортера. Ремонт или замена нагревательной ленты (греющий кабель) трудоемкая и дорогостоящая операция. Кроме того, транспортер также выполнен одновинтовым, и при налипании продукта на шнек нет возможности самоочистки винта.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в обеспечении непрерывной подачи подогретого продукта в реактор, существенном сокращении времени замены неработающего электронагревательного элемента,  предотвращении засорения внутренней камеры устройства подаваемым продуктом, а также сохранении избыточного давления в реакторе за счёт герметичности внутренней камеры устройства.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в обеспечении возможности быстрой замены неработающего электронагревательного элемента за счет модульной конструкции электронагрева при одновременном обеспечении очистки винтовых поверхностей шнеков.
Технический результат достигается двухшнековым загрузочным устройством, содержащим обечайку овального сечения с окнами для загрузки и выгрузки, расположенные внутри обечайки два зацепляющихся шнека с параллельными осями, привод вращения шнеков и установленные на наружной поверхности обечайки нагревательные секции, каждая из которых включает разъемную обойму с закрепленными в ней электронагревательными элементами, при этом контур поперечного сечения внутренних поверхностей обоймы, примыкающих к обечайке, повторяет контур поперечного сечения внешней поверхности обечайки.
В предпочтительном варианте электронагревательные элементы представляют собой трубчатые электронагреватели, оси которых расположены вдоль осей шнеков.
Кроме того, каждая разъемная обойма предпочтительно состоит из двух С-образных частей.
В частном случае привод вращения шнеков включает мотор-редуктор, связанный с валами шнеков посредством цепной и зубчатой передач с обеспечением возможности вращения шнеков в противоположных направлениях.
Также предпочтительно, чтобы шнеки были установлены в подшипниковых узлах, расположенных за пределами камеры обечайки.
Для обеспечения герметичности внутренней камеры обечайки на её торцах установлены фланцы с уплотнительными элементами валов шнеков.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показано предложенное устройство с нагревательными элементами, вид спереди с частичным разрезом камеры.
На фиг. 2 – то же, вид сверху.
На фиг. 3 – то же, разрез А-А.
На фиг. 4 – вид нагревательной секции в изометрии.
Двухшнековое загрузочное устройство с электронагревательными элементами представляет собой герметичную наклонно расположенную обечайку 1 с окном 2 загрузки продукта с одной стороны, и окном (патрубком) 3 выгрузки с другой (фиг. 1, 2). В предпочтительном варианте обечайка 1 имеет поперечное сечение в виде двух полуокружностей, соединенных равными отрезками прямой. Внутри обечайки 1 расположены зацепляющиеся шнеки 5 с параллельными осями. Оси шнеков 5 расположены параллельно оси обечайки 1, а витки каждого шнека 5 заходят в пространство между витками другого шнека 5 (фиг. 3). По торцам обечайки 1 расположены фланцы 4 с уплотнительными элементами 6 валов шнеков 5. Со стороны окна 2 загрузки к фланцу 4 обечайки 1 через шпильки закреплена подшипниковая плита с подшипниковыми узлами 7, со стороны патрубка 3 выгрузки  также закреплена подшипниковая плита с подшипниковыми узлами 7, зубчатая передача 8, цепная передача 9 и мотор-редуктор 10. Мотор-редуктор 10 связан со шнеками 5 через цепную передачу 9 и зубчатую передачу 8. Подшипниковые узлы 7 вынесены за пределы камеры устройства для предотвращения их перегрева и засорения.
Над патрубком 3 выгрузки расположен герметичный люк 11 для технического обслуживания.
Вдоль обечайки 1 с наружной стороны расположены нагревательные секции 19, каждая из которых содержит электронагревательные элементы 12, представляющие собой трубчатые электронагреватели, установленные в стальные разъемные обоймы 13 с керамической изоляцией 14. Каждая разъемная обойма 13 состоит из двух одинаковых С-образных частей (фиг. 4). Для обеспечения равномерности нагрева трубчатые электронагреватели 12 расположены параллельно оси обечайки 1 с равным шагом.
На внешней части каждой обоймы 13 расположены крепежные элементы 16 для соединения частей обоймы 13, и электрические выводы 15. Поперечное сечение поверхностей каждой обоймы 13, прилегающих к обечайке 1, своей формой повторяет форму поперечного сечения внешней поверхности  обечайки 1, что обеспечивает  плотно прилегание обойм 13 к поверхности обечайки 1.
Для контроля температуры и давления внутри камеры устройства, на патрубке 3 выгрузки расположены датчики 17, 18 температуры и давления (фиг. 1).
Данное устройство эффективно применять для подачи продукта на термолизную переработку.
Предложенное двухшнековое загрузочное устройство с электронагревательными элементами работает следующим образом.
Подготовленный продукт подается в окно 2 загрузки устройства, захватывается шнеками 5, вращающимися навстречу друг другу, и подается вдоль камеры обечайки 1 к патрубку 3 выгрузки и далее в реактор. За счет зацепления шнеков 5 при вращении винт одного шнека 5 очищает поверхность винта другого шнека 5, предотвращая налипание продукта.
Вследствие непрерывной работы устройства, а также плотного заполнения окна 2 загрузки продуктом, внутренняя камера обечайки 1 остается герметичной, что не позволяет газам из реактора попадать в атмосферу.
Патрубок 3 выгрузки устройства через фланец герметично соединен с патрубком загрузки реактора (на чертежах не показано). Шнеки 5 приводятся в движение мотор-редуктором 10 через цепную и зубчатую передачи 9 и 8. Техническое обслуживание осуществляется через герметичный люк 11, расположенный над патрубком 3 выгрузки.
Нагрев продукта осуществляется посредством установленных вдоль обечайки 1 электронагревательных элементов 12, расположенных в обоймах 13. Обоймы 13 стягиваются болтами, что позволяет оперативно заменять вышедший из строя нагревательный элемент путем снятия одной нагревательной секции 19 без демонтирования всего нагревателя. Для регулирования интенсивности нагрева каждая нагревательная секция 19 может быть отключена отдельно, а также предусмотрена возможность отключения электронагревательных элементов 12 через один внутри каждой обоймы 13.