ЦЕПЬ ДЛЯ ЦЕПНОЙ ЗАВЕСЫ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к теплообменным устройствам, в частности, к цепным завесам для вращающихся печей промышленности строительных материалов.
Наиболее распространенными конструктивными элементами, применяемыми при изготовлении цепных теплообменных устройств, являются или круглозвенные, или овальные цепи, изготовленные из прутка цилиндрической формы. В печах промышленности строительных материалов на настоящий момент используют преимущественно круглозвенные цепи как сварные, так и литые. (Вальберг Г.С., Гринер И.К., Мефодовский В.Я. Интенсификация производства цемента. -М.: Стройиздат, 1971 г., стр.145) Цепи из жаростойкой стали, как правило, получают литьем. Такие цепи применяются при навеске теплообменников в области температур газового потока 900-1200°С. Недостатком таких цепей из жаростойких сталей является их высокая металлоемкость, а соответственно и цена изделия.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является, известная по патенту RU 2285217, цепь для цепной завесы вращающейся печи, состоящая из соединенных между собой звеньев, где звенья выполнены полыми с отношением площади поперечного сечения полости к площади поперечного сечения звена цепи, включая полость, составляющим 3-60%, при этом звенья выполнены любой геометрической формы
Недостатками известной цепи являются:
- низкая способность к аккумулированию теплоты звеном цепи, соответственно низкая теплотехническая эффективность работы цепной завесы;
- низкая сопротивляемость цепи разрыву;
- высокая металлоемкость жаростойкой стали в цепи.
Техническим результатом заявленной полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно:
- интенсификация теплообмена;
- повышение сопротивляемости цепи разрыву;
- снижение металлоемкости жаростойкой стали используемой при изготовлении в цепи.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в цепи для цепной завесы вращающейся печи, состоящей из соединенных между собой звеньев любой геометрической формы, выполненных полыми, согласно первого варианта изобретения, внутри тела каждого звена расположен наполнитель.
Поперечные сечения звена и внутренней полости выполнены любой геометрической формы.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в цепи для цепной завесы вращающейся печи, состоящей из соединенных между собой звеньев любой геометрической формы, выполненных полыми, согласно второго варианта изобретения, внутри тела каждого звена расположен твердотельный сердечник.
Поперечные сечения звена и твердотельного сердечника выполнены любой геометрической формы.
Расположение внутри тела каждого звена, согласно первого варианта полезной модели, наполнителя из любого материала, например кварцевого песка, или согласно второго полезной модели, твердотельного сердечника, позволяет снизить металлоемкость дорогой жаростойкой стали в цепи, а соответственно и цену цепи.
Теплотехническая эффективность при использовании цепей, известных по патенту RU 2285217, будет достигаться в печах с большой частотой вращения, более 1 об./мин., так как при этом звенья цепи не успевают прогреться до температуры газового потока на всю их толщину, а при охлаждении в материале полностью отдать аккумулированное тепло центральной части. Таким образом, можно полностью пренебречь центральной частью звеньев цепи, сделав их полыми без наполнителя, но получить такие звенья литьем без каких-либо технологических отверстий затруднительно. Вследствие того, что коэффициент термического расширения воздуха внутри полого звена достаточно высок, в звеньях известной цепи возникает дополнительное внутреннее напряжение, что является недопустимым.
Расположение внутри тела каждого звена, согласно первого варианта полезной модели, наполнителя из легкоплавких материалов, например, алюминия или меди, позволяет повысить эффективность теплообмена за счет более высоких показателей теплоемкости и теплопроводности, поскольку при эксплуатации цепи в области температур газового потока 900-1200°С эти материалы перейдут в жидкое состояние, что позволит аккумулировать в звене больший объем тепла. Это дает возможность получить более высокий теплотехнический эффект при использовании таких цепей и в печах с небольшой частотой вращения, менее 1 об./мин., так как звенья цепи будут охлаждаться и отдавать аккумулированное тепло на максимальном участке прохождения цепи через слой материала. Расположение внутри тела каждого звена согласно второго варианта полезной модели, твердотельного сердечника, также позволит аккумулировать и отдавать больший объем тепла за счет высокой теплоемкости и теплопроводности сердечника.
Расположение внутри тела каждого звена наполнителя может снизить массу цепи, если плотность наполнителя будет ниже плотности материала тела звена. Вес подвешенных цепей равен приблизительно 75-110% веса той части корпуса печи, по длине которой они подвешены. (Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под ред. В.Г. Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2004 г., стр.454). Из-за уменьшения веса цепи значительно снижается вес вращающейся части печи, а значит нагрузка на ролики, бандажи и шестерни редукторов будет меньше. Снижение нагрузки позволит выполнять конструкции печи менее усиленными, что приведет к снижению металлоемкости печи в целом, а значит и ее цены.
Расположение внутри тела каждого звена, согласно второго варианта полезной модели, твердотельного сердечника с высокими механическими свойствами, например, прокатного профиля из недорогого материала, позволяет дополнительно усилить сопротивление цепи разрыву. Это дает возможность уменьшать толщину стенки тела звена из дорогой жаростойкой стали, так как в цепях с полыми звеньями вся разрывная нагрузка воспринимается только стенками звеньев. Такое снижение металлоемкости жаростойкой стали в цепи уменьшает ее стоимость.
Сущность заявленной полезной модели поясняется рисунками:
На фиг.1 - показан фрагмент разреза цепи в варианте с круглыми
звеньями;
На фиг.2 - показан фрагмент разреза цепи в варианте с овальными звеньями;
На фиг.3 - показано поперечное сечение звена цепи.
Цепь для цепной завесы вращающейся печи, состоящая из соединенных между собой звеньев 1 любой геометрической формы, выполненных с внутренней полостью 2, где, согласно первого варианта полезной модели, внутри тела каждого звена 1 расположен наполнитель 3.
Поперечные сечения звена 1 и внутренней полости 2 могут быть выполнены любой геометрической формы.
Цепь для цепной завесы вращающейся печи, состоящая из соединенных между собой звеньев 1 любой геометрической формы, выполненных с внутренней полостью 2, где, согласно второго варианта полезной модели, внутри тела каждого звена 1 расположен твердотельный сердечник 3.
Поперечные сечения звена 1 и твердотельного сердечника 3 могут быть выполнены любой геометрической формы.
Цепь для цепной завесы вращающейся печи используется следующим образом:
Вращающаяся печь представляет собой пустотелый, открытый с торцов, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом барабан, установленный с наклоном к горизонту и вращающийся вокруг продольной оси с частотой 0,5-1,5 об./мин. в зависимости от диаметра и производительности печи. (Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология:
Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под ред. В.Г. Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2004 г., стр.373). Сырьевую смесь загружают со стороны верхнего «холодного» конца печи, а со стороны нижнего «горячего» конца непрерывно подают топливо-воздушную смесь. Благодаря вращению и наклону барабана сырьевая смесь движется к разгрузочной части печи.
Частота вращения печи определяет величину слоя материала в печи и его тепловоспринимающую поверхность, скорость продвижения материала в печи, интенсивность перемешивания материала и равномерность его температуры в сечении слоя, а также другие факторы, от которых зависит процесс теплообмена. Увеличение числа оборотов печи положительно сказывается на интенсификации подготовки материала, но следует иметь в виду, что допустимый предел увеличения скорости вращения печи ограничивается необходимым временем пребывания материала в зоне спекания при температуре обжига. (Сатарин В.И. Современные цементные заводы. К-31 -М.: Стройиздат, 1967 г., стр.95)
Цепи используются в качестве внутреннего теплообменного устройства. Во время вращения печи часть цепей находится в потоке газов, а остальная часть погружена в материал. В начале цепной зоны шлам налипает на цепи, находящиеся в газовом потоке. Цепи в этой части зоны увеличивают поверхность соприкосновения шлама с горячими газами, а в результате улучшается теплообмен. Когда шлам подсыхает, он теряет пластичность и уже не налипает на цепи. С этого момента тепло материалу передается цепями по регенеративному принципу: цепи нагреваются в газовом потоке и при погружении в материал передают ему тепло. Наряду с этим материал воспринимает тепло от газов и футеровки.
Оптимальная конструкция цепей должна обеспечивать эффективную теплопередачу, быть устойчивой к действию высокой температуры, выдерживать высокую разрывную нагрузку, сохранять гранулометрический состав материала и не повышать запыленности газового потока.