Разгрузочное устройство шахтной печи для обжига карбонатных материалов
CARBONATE MATERIALS CALCINING SHAFT FURNACE UNLOADING DEVICE

Изобретение относится к разгрузочным устройствам шахтной печи, преимущественно круглой формы, и может найти применение в металлургической, строительной, химической и других отраслях промышленности, где требуется получение гашеной извести.
Анализ общетехнических и патентных источников показал, что известные конструкции разгрузочных устройств шахтной печи зачастую не обеспечивают должной равномерности схода готового материала по сечению шахты, или очень сложны конструктивно, и в этом случае их эксплуатация требует выполнения сложных и трудоемких операций, связанных с настройкой и ремонтом передаточных механизмов и приводов. В свою очередь, неравномерность схода материала по шахте печи вызывает неравномерность обжига и охлаждения готовой продукции (см. информацию, принятую во внимание при оформлении заявки на изобретение).
Так, известно разгрузочное устройство шахтной печи, содержащее разгрузочный бункер с неподвижным столом внутри него, на поверхности которого смонтирован с возможностью вращения ротор, имеющий специальную форму для сбрасывания готового продукта, поступившего из шахты. Для вращения ротора в устройстве предусмотрен достаточно сложный по конструкции привод, включающий двигатель с редуктором, на выходном валу которого установлена зубчатая коническая передача, передающая вращение на перпендикулярный вал, состыкованный с валом ротора. Предусмотрена система охлаждения вращающегося в подшипниках ротора (см. патент US 3913755 F27B 1/24, опубликованный 21.10.1975 г.).
При оценке работы разгрузочных устройств шахтной печи, в том числе и вышеприведенного аналога, следует учитывать, что они работают в запыленной зоне с температурой окружающей среды до +100°С и поэтому требуют повышенного эксплуатационного ухода. На конкретно рассмотренном разгрузочном устройстве необходимо проводить смазку подшипников, редуктора, зубчатой передачи, осуществлять подачу охлаждающей жидкости на вращающийся ротор, что требует дополнительных эксплуатационных расходов. Кроме того, налипшие во впадины фигурной поверхности ротора мелкие частицы разгружаемого материала снижают эффективность работы устройства в целом. Проблема равномерности удаления обожженной из шахты извести решена устройством для разгрузки шахтной известково-газовой печи за счет того, что его под выполнен с возможностью плоскопараллельного перемещения посредством двух горизонтально установленных на вертикальных осях зубчатых колес с обеспечением их синхронного вращения размещенной между ними на одной линии центров приводной шестерней и снабженных жестко закрепленными на них вертикальными пальцами, смещенными относительно осей вращения колес на одинаковое расстояние в одном и том же направлении и выполненными с возможностью относительного вращения в цилиндрических отверстиях в нижней опорной поверхности пода. Однако привод устройства выполнен (с учетом условий его работы) тоже достаточно сложным с применением подшипников, мотор-редуктора и зубчатых передач и поэтому все недостатки рассмотренного выше аналога свойственны и этому устройству для разгрузки шахтной печи (см. патент РФ №2623402 F27B 1/20, опубликованный 27.06.2017 г.).
Также известно разгрузочное устройство шахтной печи для обжига карбонатных материалов, содержащее разгрузочный бункер, внутри него рабочий стол (под), установленный с зазором к нижней кромке корпуса шахты на катках с ограничителями (опорами) по торцам, привод, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение рабочего стола, неподвижную раму, прикрепленную к стенкам бункера. Устройство дополнительно снабжено четырьмя полувалами, расположенными в четырех секторах. Полувалы закреплены под нижними торцами шахты над колосниковым подом и выполнены в форме сегмента в поперечном сечении. Каждый из полувалов снабжен индивидуальным приводом, обеспечивающим несинхронность их поворота и которые используются в случае возникновения перекоса зоны обжига. В этом случае поворачивают один или несколько валов на 1/4 оборота, увеличивая тем самым зазор между подом и корпусом печи, предотвращая, таким образом, ухудшение качества обжига сырья (см. авторское свидетельство СССР №1740922 F27B 1/20, опубликованное 16.06.1992 г.).
Это разгрузочное устройство шахтной печи по своему назначению и технической сущности является ближайшим аналогом к заявляемому разгрузочному устройству и выбрано в качестве прототипа. Однако ему также свойственен недостаток, заключающийся в неравномерной разгрузке по сечению шахты и, соответственно, неравномерному обжигу и охлаждению готовой продукции, поскольку выгрузка осуществляется только с двух противоположных сторон шахты. При этом у круглых печей, оборудованных таким устройством, в нижней части делают сужение с переходом на прямоугольник, что явно снижает равномерность схода материала. Дополнительные четыре вала в форме сегмента своим поворотом не оказывают существенного влияния на устранение вышеуказанного недостатка.
Задача по устранению недостатка прототипа решается путем создания нового разгрузочного устройства, при эксплуатации которого достигается более высокий технический результат, то есть равномерная по всему контуру печи разгрузка и равномерный по сечению печи сход материала, что позволяет повысить равномерность тепловой обработки материала и качество готовой продукции.
Технический результат - обеспечение равномерности разгрузки обожженной извести по всему контуру печи достигается тем, что между катками рабочего стола и рамой дополнительно на катках, имеющих по торцам боковые ограничители, установлена подвижная платформа, снабженная приводом, обеспечивающим ее горизонтальное возвратно-поступательное перемещение вместе с рабочим столом в ортогональном направлении к перемещению рабочего стола под воздействием собственного привода, который закреплен на платформе. При этом приводы рабочего стола и подвижной платформы выполнены в виде гидроцилиндров, рабочие штоки которых присоединены к рабочему столу и подвижной платформе шарнирно. Следует иметь в виду, что гидроцилиндры рабочего стола и подвижной платформы работают поочередно. К отличительным признакам разгрузочного устройства необходимо отнести и то, что на раме по оси шахты смонтирован вертикально трубопровод, предназначенный для подачи газов в центральную область шахты печи, причем трубопровод установлен с зазором в отверстиях в подвижной платформе и рабочем столе и снабжен укрытием зазора между его боковыми стенками и рабочим столом. Для эффективного функционирования разгрузочного устройства необходимо, чтобы рабочий стол и нижняя кромка шахты имели одну и ту же форму. Ограничители по торцам катков препятствуют отклонению рабочего стола от направления качения катков и воздействия привода. Этому же назначению служат и ограничители, установленные на катках подвижной платформы, предназначенной для перемещения рабочего стола в ортогональном направлении.
Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 показана схема разгрузочного устройства, на фиг. 2 - то же с разрезом по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 изображен разрез по Б-Б на фиг. 2, а на фиг. 4 отображен узел 1 катка с ограничителями с 2-х сторон на фиг. 2, и на фиг. 5 показан общий вид катка в сборе.
Разгрузочное устройство шахтной печи для обжига карбонатных материалов содержит разгрузочный бункер 1, установленный внутри него с зазором а под нижней кромкой 2 шахты 3 рабочий стол 4 на одинаковых катках 5, снабженных по их торцам ограничителями 6. Гидроцилиндр 7, сообщающий рабочему столу 4 горизонтальное возвратно-поступательное перемещение относительно шахты 3, жестко установлен на подвижной платформе 8, шток которого соединен через стойку 9 с рабочим столом 4. В свою очередь подвижная платформа 8, также снабженная такими же катками 10 с ограничителями 11, имеет индивидуальный смонтированный на корпусе бункера 1 гидроцилиндр 12, шток 13 которого сообщает ей горизонтальное возвратно-поступательное движение совместно с рабочим столом 4, но в ортогональном к нему направлении. Катки 10 подвижной платформы 8 опираются на неподвижную раму 14, прикрепленную к стенкам бункера 1. На раме 14 по оси шахты 3 смонтирован вертикально трубопровод 15, предназначенный для подачи газов в центральную область шахты печи, при этом данный трубопровод установлен с зазором с в отверстиях 16 и 17, соответственно, определяемый перемещениями подвижной платформы 8 и рабочего стола 4, и снабжен конусным укрытием 18 зазора с между его боковыми стенками и отверстием в столе, а сверху накрыт колпаком 19. Газы в центральную область шахты 3 поступают через отверстия 20, расположенные между конусным укрытием 18 и колпаком 19. Для обеспечения гибкой связи штоки гидроцилиндров 7, 13 соединены с рабочим столом 4, а также подвижной платформой 8 шарнирами 21 и 22 соответственно, а для уменьшения тяговых усилий гидроцилиндры 7 и 12 работают поочередно, при этом рабочий стол 4 и нижняя кромка 2 шахты 3 имеют одинаковую форму. Ограничители 6 и 11 предотвращают отклонение рабочего стола 4 и подвижной платформы 8 от направлений действия их приводов и качения катков. Поступающая из шахты 3 в загрузочное устройство обожженная известь 23 располагается на рабочем столе 4, образуя естественный угол откоса b.
Разгрузочное устройство работает следующим образом. Обожженная известь 23 поступает из шахты 3 на рабочий стол 4, располагаясь по его периметру под углом естественного откоса b и полностью заполняет зазор а между нижней кромкой 2 шахты 3. Для начала процесса выгрузки готовой извести 23 в разгрузочный бункер 1 в рабочую полость гидроцилиндра 7 подают под избыточным давлением рабочую жидкость. При этом его шток через стойку 9 воздействует на круглый рабочий стол 4, перемещая его на катках 5 в направлении их вращения относительно бункера 1, например слева на право, ссыпая с правой стороны шахты 3 обожженную известь 23 в бункер. После этого гидроцилиндр 7 переключают на обратный ход и рабочий стол 4 переместится возвратно-поступательно в противоположную сторону, ссыпая готовую известь в бункер 1 с левой стороны шахты 3. Затем последовательно проводят разгрузку извести с ортогональной стороны шахты 3, включая в работу гидроцилиндр 12, который своим штоком 13 переместит платформу 8 вместе с рабочим столом 4 по каткам 10 в направлении, перпендикулярном ранее проведенной разгрузки, но уже с третьей стороны шахты 3, ссыпая очередную порцию готовой обожженной извести 23 в разгрузочный бункер 1. Переключив работу гидроцилиндра 12 в обратном направлении, он штоком 13 переместит платформу 8 с рабочим столом 4 в противоположную сторону, ссыпая обожженную известь 23 в бункер 1.
Таким образом, введя дополнительную платформу 8 на катках 10 с ограничителями 11 между рабочим столом и рамой 14 и обеспечив им взаимно ортогональные перемещения за счет перпендикулярно установленных гидроцилиндров 7 и 12, удалось добиться разгрузки со всех четырех сторон шахты 3, в том числе и круглой формы, достигнув тем самым равномерного схода обожженной извести, что положительно влияет на повышение качества готовой продукции и избежать при этом использования сложных механизмов приводов разгрузочного устройства. На равномерность обжига и охлаждение обожженного материала влияет и подача холодного воздуха в центральную часть шахты 3 через трубопровод 15 и отверстия 20. По трубопроводу 15 можно подавать воздух на охлаждение обожженного материала, а также часть топлива для увеличения степени обжига материала в приосевой области шахты.
Заявляемое разгрузочное устройство может быть применено в шахтных печах для обжига карбонатных материалов как с прямоугольными шахтами, так и в печах с шахтами круглой формы.
Информация, принятая во внимание при оформлении заявки на изобретение
1. Патент РФ №2623402, F27B 1/20, опубл. 27.06.2017 г.
2. Патент РФ №2020394, F27B 1/20, опубл. 30.09.1994 г.
3. Авторское свидетельство СССР №7714449, F27B 21/20, опубл. 25.10.1980 г.
4. Авторское свидетельство СССР №375458, F27B 1/20, A61J 5/08 опубл. 1972 г.
5. Авторское свидетельство СССР №513224, F27B 1/20, опубл. 22.05.1976 г.
6. Авторское свидетельство СССР №1740922, F27B 1/20, опубл. 15.06.1992 г.
7. Авторское свидетельство СССР №989286, F27B 1/20, опубл. 15.01.1983 г.
8. Патент США №3360249, F27B1/21, F27B 1/00, опубл. 26.12.1967 г.
9. Патент США №3913755, F27B 1/24, опубл. 21.10.1975 г.
10. Табунщиков Н.П. и др. Производство извести и сатурационного газа на сахарных заводах. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981 г. - с. 99.