Качающаяся печь для обжига керамзита
SWINGING FURNACE FOR BURNING EXPANDED CLAY

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к наклонным обжиговым печам барабанного типа, применяемым для изготовления легкого вспученного заполнения.
Известна качающаяся обжиговая печь, например, для обжига керамзита, содержащая установленный на роликоопорах футерованный цилиндрический корпус с секторным вырезом в высокотемпературной зоне, горелочные устройства и привод.
Недостатком известного устройства является то, что такие печи, как правило, не обеспечивают необходимых условий термообработки, требуют большой длины корпуса печи для обеспечения качества гранул, не обеспечивают полного перекатывания гранул и имеют ограниченные технологические возможности.
Известна качающаяся обжиговая печь, например, для обжига керамзита (А.с. СССР №487281, МКИ F27b 7/06, опубл. 17.01.72, бюл. №3), содержащая установленный на роликоопорах футерованный корпус с секторным вырезом с углом раскрытия 150-160° в высокотемпературной зоне с установленными стационарными горелками, а в зоне охлаждения образован дополнительно, по крайней мере один секторный вырез, в котором размещен коллектор для подачи охлаждающего воздуха, горелочные устройства и привод.
Недостатком известного устройства является то, что такие печи, как правило, не обеспечивают необходимых условий термообработки, требуют большой длины корпуса печи для обеспечения качества гранул, не обеспечивают полного перекатывания гранул и имеют ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является качающаяся обжиговая печь, например, для обжига керамзита (патент РФ №2520279, МКИ F27b 7/06, опубл. 20.06.2014. бюл. №17), содержащая установленный на роликоопорах футерованный корпус с секторным вырезом с углом раскрытия 150-160° в высокотемпературной зоне, а в зоне охлаждения образован дополнительно, по крайней мере один секторный вырез, в котором размещен коллектор для подачи охлаждающего воздуха, горелочные устройства и привод, футерованный корпус изготовлен с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех или более ломанных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех или более винтовых канавок с одинаковым шагом из секций, смонтированных из двух подсекций, выполненных из трех или более поочередно соединенных между собой боковыми сторонами равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции.
Техническим результатом является обеспечение полного перекатывания гранул, расширение технологических возможностей, повышение производительности.
Технический результат достигается тем, что в качающейся печи для обжига керамзита, содержащей установленный на роликоопорах футерованный корпус с механизмом качания и горелочные устройства, футерованный корпус изготовлен из трех и более полос переменной ширины выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенным попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру корпуса направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемых конструкций качающейся печи для обжига керамзита.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что корпус по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс смешивания, обеспечивает полное перекатывания гранул, расширение технологических возможностей, постепенное разрежение и уплотнение потоков керамзита, повышение производительности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собран корпус, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность смешивания возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают порции гранул керамзита и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая полное перекатывание гранул.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков гранул керамзита, по мере их продвижения от загрузки к выгрузке, а также повысить эффективность смешивания гранул керамзита и производительность.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений керамзита изменяются по всей длине корпуса многократно от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения гранул керамзита, расширяет технологические возможности печи.
Новизна заключается также в том, что по периметру корпуса образованы направленные навстречу друг другу ломаные винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по длине корпуса, что обеспечивает не только нарушение стационарности потоков движения гранул керамзита внутри корпуса, но и обеспечивает более полное их перекатывание.
Новизна заключатся также в том, что по периметру корпуса образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси вращения корпуса плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков гранул керамзита внутри корпуса, при этом скорость движения гранул керамзита внутри корпуса в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому гранулы керамзита внутри корпуса совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, что обеспечивает повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна заключается в том, что по периметру корпуса образованы ломаные винтовые линии, направленные навстречу друг другу, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине корпуса от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания гранул керамзита и обеспечивает их полное перекатывание.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенных попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности по периметру корпуса, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения гранул керамзита в соседних участках корпуса, поэтому гранулы керамзита движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и со стенками корпуса, что интенсифицирует процесс смешивания, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что полосы имеют криволинейную выпуклую форму переменной ширины и выполнены ребристыми в поперечном направлении с образованием по периметру корпуса чередующихся граней, что обеспечивает постепенное разрежение и уплотнение потоков гранул керамзита, интенсифицирует процесс их смешивания, повышает производительность.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что частота движения гранул керамзита в предлагаемых конструкциях качающихся печей определяется не только частотой вращения корпуса, но и количеством плоских элементов по периметру корпуса, такое конструктивное оформление поверхности корпуса за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений гранул между собой и со стенками корпуса, повышает производительность, увеличивает технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение корпуса имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие потоков гранул керамзита, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
На фиг. 1 изображена предложенная качающаяся печь для обжига керамзита, общий вид; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - корпус качающейся печи для обжига керамзита, общий вид, на фиг. 5 - вид А на фиг. 4; на фиг. 6 - одна из полос переменной ширины, из которых изготовлен корпус выпуклой формы; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - полоса переменной ширины после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы; на фиг. 9 - полоса переменной ширины после сгиба по винтовым линиям на бочкообразной оправке.
Качающаяся печь для обжига керамзита включает наклонный корпус 1 с секторными вырезами 2, 3 и 4, смонтированный внутри неподвижной обоймы 5 и установленный на роликовых опорах 17 и 18 (фиг. 1). Корпус 1 футерован огнеупорной кладкой 7 и снабжен вытяжными устройствами 8 и 9, течкой 10 и приводом 11. На неподвижной обойме 5 установлены горелочные устройства 12. Трубопроводы 13 снабжены шиберными заслонками 14.
Корпус 1 снабжен ободами 15 и 16 (фиг. 1, фиг. 2), смонтированными с возможностью вращения на роликовых опорах 17, 18 и втулками 19, 20, скрепленными неподвижно с корпусом 1 с возможностью вращения втулок 19 и 20 с корпусом 1 в неподвижной обойме 5.
1
1
2
Корпус 1 выпуклой формы (фиг. 4, фиг. 5) выполнен из полос 21, 22, 23, 24, 25, 26 переменной ширины (фиг. 6) с надрезами 27 и 28 (фиг. 6, фиг. 7), скрученных не только в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы (фиг. 8), но и в поперечном направлении на бочкообразной оправке 29 по винтовым линиям (фиг. 9). Так как полосы 21, 22, 23, 24, 25, 26 имеют переменную ширину (фиг. 6), то корпус 1 (фиг. 2, фиг. 3) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине корпуса 1. Кроме того, полосы 21, 22, 23, 24, 25, 26 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя по периметру винтового корпуса 1 (фиг. 2, фиг. 3) чередующиеся треугольные грани, например, грани 30, 31, 32, 33, 34,35, 36, 37 и т.д., для полосы, например, 23. При этом каждые две смежные грани, например 30 и 31, 31 и 32 и т.д., расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос 21, 22, 23, 24, 25, 26, пересекаются между собой с образованием винтовых линий основного направления шагом S, например, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 на наружной поверхности и винтовых канавок по внутренней поверхности корпуса 1, а также по наружной поверхности корпуса впадин и выступов между смежных граней, например, 30 и 31, 31 и 32 и т.д., расположенных под тупым углом одна к другой. На фиг. 4 и фиг. 5 одна из винтовых линий с шагом S основного направления 38-39-40-41-42-43-44 показана утолщенной линией. На наружной поверхности корпуса 1 образуются также винтовые канавки и винтовые линии противоположного направления с шагом S, например, 45-46-47-48-49-50 (на фиг. 4, фиг. 5), которые тоже показаны утолщенной линией. Винтовые линии по наружной поверхности корпуса 1 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии корпуса 1 могут иметь различное число заходов и различные шаги винтовых линий.
На полосах 21, 22, 23, 24, 25, 26 перед свертыванием выполняют надрезы 27 и 28 со скошенными стенками, расположенные попарно под углом один к другому, как, например, на фиг. 6, фиг. 7 посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов Δ, ξ, σ, τ, ν, χ скосов надрезов и их взаимное расположение соответствуют числу заходов и величинам шагов винтовых линий противоположного направления. Надрезы 27, 28 создают (фиг. 6, фиг. 7) попеременно с противоположных сторон каждой полосы 21, 22, 23, 24, 25, 26. Затем относительно продольной оси каждую из полос 21, 22, 23, 24, 25, 26 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы. На фиг. 8 показана одна из полос, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 51 и 52. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 23, помещают на бочкообразную оправку 29 (фиг. 9) и изгибают так, чтобы боковые кромки 51 и 52 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении на бочкообразной оправке каждая полоса повернута относительно продольной оси корпуса 1 так, что ее кромки образуют и в поперечном направлении полосы винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 23 деформируют и снимают с оправки 29. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например, 21, 22, 24, 25, 26. Далее, все деформированные полосы 21, 22, 23, 24, 25, 26, совмещают и соединяют известными методами, например сваркой. Так как полосы, из которых смонтирован корпус 1, свернуты не только в продольном, но и в поперечном направлении, то по периметру корпуса 1 образованы различные по шагу, направленные навстречу друг другу винтовые внутренние поверхности и в местах их соединения винтовые канавки. Образование сложной внутренней поверхности в виде сочетания двух криволинейных поверхностей, в каждой точке которых возникают разнонаправленные составляющие движения, повышает интенсивность движения гранул керамзита и расширяет технологические возможности печи.
Предложенная качающаяся печь для обжига керамзита работает следующим образом.
Сырцевые гранулы по течке 10 поступают в зону подогрева корпуса 1, где они нагреваются до 1100°С за счет тепла отсасываемых из зоны вспучивания вытяжным устройством 8 продуктов сгорания. В корпусе 1 слой обжигаемых гранул перемещается вследствие наклона оси качения корпуса 1 с ободами 15 и 16 на роликовых опорах 17 и 18 при помощи привода (механизма качения) 11. Из зоны подогрева гранулы поступают в зону вспучивания, где через секторный вырез 2 непосредственно на слой гранул направляются горячие продукты сгорания, получаемые при помощи горелочных устройств 12. Через секторный вырез 3 и шиберную заслонку 14, по трубопроводу 13, в зону обжига подается восстановительно-окислительная газовая среда, которая способствует улучшению качества гранул.
Через секторный вырез 4 производится подача охлаждающего воздуха в зону охлаждения или отсос газов из нее, вследствие чего происходит быстрое охлаждение гранул. С целью улучшения охлаждения гранул могут быть выполнены еще дополнительные вырезы по длине печи. Избыточные продукты сгорания удаляются из корпуса 1 вытяжным устройством 9, расположенным со стороны выгрузки готовых гранул.
Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения технологических возможностей, за счет полного перекатывания, увеличения их перемешиваемости и интенсификации движения гранул клинкера внутри корпуса, повышения производительности.