СУШИЛЬНЫЙ БАРАБАН ДЛЯ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИТУМНЫХ МАКАДАМОВ
DRYING DRUM FOR BITUMEN MACADAM PRODUCTION PLANTS

Настоящее изобретение относится к сушильному барабану для установок для производства битумных макадамов.
Настоящее изобретение охватывает все типы сушильных барабанов, применяющихся в установках для производства битумных макадамов. Сушильные барабаны в указанной установке обычно предназначены для сушки заполнителей, чтобы удалить влагу, присутствующую в них, и сделать их более подходящими для смешивания с жидким битумом.
В настоящее время известные сушильные барабаны имеют загрузочный конец для материалов, подлежащих сушке, и разгрузочный конец для высушенных материалов. Сушильный барабан обычно имеет ось протяженности, которая наклонена относительно земли для способствования перемещению материалов, подлежащих сушке, от одного конца к другому, т.е. от расположенного ближе по ходу к расположенному дальше по ходу.
Следовательно, расположенный ближе по ходу конец выше над землей, чем расположенный дальше по ходу конец, и расположенный ближе по ходу конец представляет собой загрузочный конец для материалов, подлежащих сушке.
Материалы, подлежащие сушке, вводятся в барабан через загрузочный конец, нагреваются для испарения влаги в них и затем подаются из барабана, таким образом они могут смешиваться с битумом. Обычно также является возможным ввести в барабан (в заданной секции барабана) повторно используемый материал, полученный, например, при разрезании существующих дорожных покрытий.
Внутри барабана материалы, подлежащие сушке, нагреваются горелкой, соединенной с одним концом барабана, которая создает пламя внутри барабана по направлению к концу, противоположному относительно конца, с которым соединена горелка. Выхлопные дымовые газы, образованные горелкой, протекают вдоль всего барабана к концу, противоположному относительно конца, с которым соединена горелка, затем выходят из барабана через указанный конец.
В зависимости от того, является ли загрузочный конец концом, с которым соединена горелка, или другим концом, барабан используется двумя разными способами: прямоточным способом, в котором направление подачи дымовых газов и материалов, подлежащих сушке, является одинаковым, или противоточным, в котором направление подачи дымовых газов является противоположным направлению подачи материалов, подлежащих сушке. В любом режиме работы пламя, созданное горелкой при использовании сушильного барабана, проходит параллельно оси протяженности барабана от горелки по направлению к другому концу барабана, имея заданную длину.
При использовании создаются два типа теплообмена внутри сушильного барабана. Первый тип имеет место в части барабана, через которую проходят дымовые газы, где тепло передается посредством конвекции от дымовых газов к высушиваемым материалам. Второй тип имеет место в части барабана, наиболее близкой к пламени, где тепло передается от пламени к высушиваемым материалам посредством излучения и между материалами посредством теплопроводности.
Оба типа теплообмена обычно обеспечиваются благодаря перемещению материалов, подлежащих сушке, внутри сушильного барабана даже в направлении, по существу, под прямым углом к земле благодаря присутствию внутри барабана лопастей, распределенных на внутренней поверхности барабана, которые вращаются вместе с барабаном вокруг оси протяженности. Эти лопасти собирают материалы, подлежащие сушке, и перемещают их вдоль внутренней поверхности барабана при вращении барабана до тех пор, пока сила тяжести не заставит материалы, подлежащие сушке, выйти из лопастей и упасть внутрь барабана.
Следовательно, материалы, подлежащие сушке, подвергаются двум основным типам перемещения. Первый тип - это от загрузочного, расположенного ближе по ходу конца к разгрузочному, расположенному дальше по ходу концу, а второй тип - это в направлении, по существу, под прямым углом к земле внутри сушильного барабана, обеспечивая эффект просыпания.
Лопасти внутри барабана, главным образом, представляют собой лопасти двух типов. Лопасти первого типа имеют входную часть, ширина которой существенно больше, чем глубина. Лопасти второго типа имеют входную часть, ширина которой обычно является сравнимой (одинаковой или незначительно меньшей чем/большей чем) с глубиной. Первые лопасти соединены с зоной барабана, в которой теплообмен происходит между дымовыми газами и материалами. В этой зоне лопасти, имеющие форму, как описано, создают очень сильный эффект просыпания, при котором большая часть материалов, содержащихся в лопастях, падает вследствие силы тяжести внутрь барабана.
В отличие от указанного лопасти второго типа соединены с зоной рядом с пламенем, где теплообмен происходит между пламенем и материалами. В этой зоне лопасти, имеющие форму, как описано, предназначены для ограничения эффекта просыпания рядом с пламенем, так как они могут достичь наивысшей точки вращения, выгрузив с эффектом просыпания даже меньше, чем 20% материала, первоначально загруженного.
Эта известная технология имеет несколько недостатков.
Во-первых, высушиваемые материалы, которые случайно проходят через пламя, участвуют в горении, что создает пламя и одновременно нарушает пламя.
В частности, если материалы, подлежащие сушке, включают в себя разрезанный материал (содержащий битум), воздействие на них высоких температур, имеющихся в пламени, приводит к образованию летучих соединений, которые, выходя из барабана вместе с выхлопными дымовыми газами, могут быть токсичными для внешней окружающей среды и для живых существ, которые вдыхают их.
Одновременно, материалы, подлежащие сушке, нарушают пламя, также создавая проблемы касательно направления передачи тепла и в теплообмене с материалами, подлежащими сушке, таким образом ухудшая работу барабана в целом.
В этой ситуации целью настоящего изобретения является создание сушильного барабана, который преодолевает вышеупомянутые недостатки.
В частности, целью настоящего изобретения является создание сушильного барабана, который уменьшает до минимума образование токсичных веществ, вредных для окружающей среды и живых существ.
Другой целью настоящего изобретения является создание сушильного барабана, который является более эффективным с точки зрения распределения тепла внутри барабана и с точки зрения теплообмена с высушиваемыми материалами.
Поставленные цели, по существу, достигаются с помощью сушильного барабана, который описан в прилагаемой формуле изобретения.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения являются более очевидными из подробного описания предпочтительного, неограничивающего варианта осуществления сушильного барабана, показанного на сопровождающих чертежах, на которых изображено следующее:
фиг.1 представляет собой вид сбоку сушильного барабана, выполненного в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 представляет собой осевой вид спереди сушильного барабана, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, рассматриваемого справа относительно фиг.1;
фиг.3 представляет собой продольное сечение сушильного барабана по линии III-III фиг.2;
фиг.4 представляет собой аксонометрическое продольное сечение сушильного барабана по линии III-III фиг.2;
фиг.5 представляет собой поперечное сечение сушильного барабана по линии V-V фиг.1, с задними частями, вырезанными для ясности;
фиг.6 представляет собой аксонометрический вид увеличенного узла сушильного барабана фиг.4, обозначенного стрелкой VI;
фиг.7 изображает сушильный барабан фиг.3 с горелкой, которая создает пламя.
Сушильный барабан 1 в соответствии с настоящим изобретением имеет основную ось 2 и два противоположных конца: первый конец 3 и второй конец 4. При использовании барабана основная ось наклонена относительно земли, таким образом способствуя прохождению материала, подлежащего сушке, от одного конца к другому. Материал, подлежащий сушке, входит в сушильный барабан 1 с конца, располагающегося на наибольшей высоте над землей и, следовательно, ближе по ходу относительно направления 5 подачи материала в барабане, и выходит из другого расположенного дальше по ходу конца. Сушильный барабан 1 имеет внутреннюю поверхность 13, через которую высушиваемые материалы контактируют с сушильным барабаном 1.
Сушильный барабан 1 обычно содержит горелку 7, присоединенную на втором конце 4 сушильного барабана 1, имеющую выходную часть 8, из которой пламя 9 выходит и проходит в барабан по направлению к первому концу 3 (фиг.7).
При использовании сушильного барабана 1 второй конец 4 может быть расположен ближе по ходу или дальше по ходу относительно первого в зависимости от требований. В частности, если второй конец 4 расположен ближе по ходу, сушильный барабан 1 работает в прямоточном режиме. В отличие от этого, если второй конец 4 расположен дальше по ходу, барабан работает в противоточном режиме. Вариант осуществления, продемонстрированный на фиг.2, показывает сушильный барабан 1, выполненный для работы в противоточном режиме, но, в качестве альтернативы, с соответствующими модификациями он может быть выполнен для прямоточной работы.
В соответствии с настоящим изобретением сушильный барабан 1 содержит внутри трубообразную экранирующую конструкцию 10, соединенную с внутренней поверхностью 13 сушильного барабана 1 посредством соединительных средств 11, имеющую ось протяженности, по существу, параллельную основной оси 2. Экранирующая конструкция 10 проходит от секции барабана у горелки 7 по направлению к первому концу 3 и имеет заданную длину таким образом, что при использовании пламя 9, по меньшей мере, в основном заключено в пределах экранирующей конструкции 10. Таким образом, отделяющее кольцо 12 образовано между экранирующей конструкцией 10 и внутренней поверхностью 13 сушильного барабана 1 так, что высушиваемый материал может проходить в указанном кольце (в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения весь высушиваемый материал проходит в отделяющем кольце).
Экранирующая конструкция 10 имеет множество полостей 17, обращенных к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1, для размещения, при использовании, высушиваемого материала, когда он проходит через барабан. Экранирующая конструкция 10 выполнена из теплопроводных материалов, которые способствуют прохождению тепла к отделяющему кольцу 12. Конструкция, следовательно, предназначена для передачи тепла к отделяющему кольцу 12 и для экранирования пламени 9 от высушиваемого материала, который перемещается в отделяющем кольце 12, предотвращая контактирование материала с пламенем 9, как описано более подробно ниже.
На фиг.1 показан сушильный барабан 1, в котором материалы, подлежащие сушке, входят с левой стороны барабана и выходят с правой стороны.
В середине барабана размещен другой участок 14 загрузки для разрезанного материала или другого повторно используемого материала.
На фиг.1 также показаны поддерживающие кольца 15 для обеспечения возможности вращения сушильного барабана 1 вокруг его основной оси 2.
В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг.5, экранирующая конструкция 10 содержит множество согнутых черепицеобразных элементов 16, каждый из которых имеет вогнутую часть, образующую одну из полостей 17, ограниченную двумя боковыми краями 18, и ось протяженности, по существу, параллельную основной оси 2 сушильного барабана 1. Эти согнутые черепицеобразные элементы 16 расположены бок о бок таким образом, что боковой край 18 одного элемента расположен рядом с боковым краем 18 другого элемента, и, таким образом, вместе согнутые черепицеобразные элементы 16 образуют экранирующую конструкцию 10.
Каждый согнутый черепицеобразный элемент 16 может содержать одну деталь, проходящую по всей длине экранирующей конструкции 10, или предпочтительно (как показано на фиг.4) множество деталей 19, изображенных рядом и следующих друг от друга таким образом, что ось протяженности каждой является параллельной основной оси 2. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг.4, каждый согнутый черепицеобразный элемент 16 содержит три одинаковые детали 19, каждая из которых прикреплена с помощью соединительных средств 11 в двух точках к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1. Соединительные средства 11 предпочтительно содержат, по меньшей мере, два L-образных кронштейна 20 и 21 для каждой крепежной точки, каждый из которых имеет два конца.
Каждый из двух кронштейнов 20 и 21 имеет первый конец 22 и 23, соответственно, приваренный на внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1 и к согнутому черепицеобразному элементу 16, при этом вторые концы 24 и 25 двух кронштейнов 20 и 21 наложены таким образом, что они могут быть прикреплены друг к другу, используя первые болты 26 (фиг.5).
На фиг.5 края 18 согнутых черепицеобразных элементов 16 обращены к внутренней поверхности 13 барабана и расположены рядом друг с другом, таким образом образуя трубчатую экранирующую конструкцию 10, которая заключает в себе пламя 9 при использовании сушильного барабана 1. Следовательно, как уже пояснено, эта конструкция предотвращает взаимодействие высушиваемых материалов с пламенем 9, заключая их в отделяющее кольцо 12. В варианте осуществления, показанном на фиг.5, между двумя соседними краями 18 согнутых черепицеобразных элементов 16 имеется свободное пространство 27. Это обеспечивает возможность расширения согнутых черепицеобразных элементов 16 вследствие тепла, выделяемого пламенем 9 при использовании, а также облегчения удаления из отделяющего кольца 12 каких-либо паров или других летучих соединений, которые могут образовываться. Свободное пространство 27 имеет такие размеры, что при использовании высушиваемый материал не проходит через него из отделяющего кольца 12 к пламени 9 и не контактирует с пламенем.
Предпочтительно, некоторые согнутые черепицеобразные элементы 16 могут, каждый, содержать две отдельные части, т.е. первую неподвижную часть 28, прикрепленную к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1, и подвижную вторую часть 29, прикрепленную к первой части посредством съемного соединительного средства 30. Эта конкретная конфигурация является полезной при сборке сушильного барабана 1 и при замене частей внутри отделяющего кольца 12. Так как имеются две отдельные части, является возможным, посредством снятия подвижной второй части 29, обеспечить доступ к отделяющему кольцу 12. Только таким образом экранирующая конструкция 10 может быть полностью собрана или какие-либо поврежденные части заменены. На фиг.5 три согнутых черепицеобразных элемента 16 имеют это разделение между неподвижной первой частью 28, приваренной к одному из кронштейнов 21, и подвижными частями 29. Согнутый черепицеобразный элемент 16 предпочтительно разделен на две части по линии, параллельной основной оси 2 барабана и разделяющей согнутый черепицеобразный элемент 16 на две симметричные части. Съемные соединительные средства 30, которые удерживают вместе две части каждого согнутого черепицеобразного элемента 16, предпочтительно представляют собой вторые болты.
Согнутые черепицеобразные элементы 16 выполнены из теплопроводных материалов, предпочтительно углеродистой стали и/или нержавеющей стали, которые являются устойчивыми к высоким температурам.
В отделяющем кольце 12 расположено множество контейнерных лопастей 31, смонтированных на внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1. Эти контейнерные лопасти 31 распределены радиально вдоль внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1, по меньшей мере, у экранирующей конструкции 10 и имеют загрузочную входную часть 32 и глубину 33 загрузки. Предпочтительно, загрузочная входная часть 32 может иметь ширину в радиальном направлении относительно основной оси 2, которая существенно больше, чем глубина 33 лопастей. Это упрощает конструкцию лопастей, которые являются более открытыми, чем обычно использующиеся в сушильных барабанах рядом с пламенем 9, и таким образом высушиваемые материалы, содержащиеся в лопастях, вследствие вращения сушильного барабана, падают как можно быстрее на экранирующую конструкцию 10 в полости 17, образованные согнутыми черепицеобразными элементами 16. Таким образом, высушиваемые элементы остаются на экранирующей конструкции 10 в течение длительного времени, поглощая тепло как можно дольше.
Контейнерные лопасти 31 прикреплены к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1 и могут быть расположены параллельно основной оси 2 и распределены радиально относительно основной оси 2 (фиг.4). В альтернативном варианте осуществления, который не показан, контейнерные лопасти 31 могут быть прикреплены к внутренней поверхности 13 барабана таким образом, что они располагаются под углом к основной оси 2. Кроме того, контейнерные лопасти 31 могут содержать одну деталь, проходящую по всей длине экранирующей конструкции 10 или только ее части, или предпочтительно содержат две или более деталей, следующих друг от друга, расположенных вдоль одной и той же линии протяженности. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг.4, каждая лопасть 31 содержит две или более деталей, следующих друг от друга и параллельных основной оси 2 сушильного барабана 1. В варианте осуществления, показанном на фиг.5, каждая контейнерная лопасть 31 прикреплена к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1 у каждого согнутого черепицеобразного элемента 16. Предпочтительно, как показано на фиг.5, каждая контейнерная лопасть 31 прикреплена к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1 посредством кронштейнов 20 и 21, приваренных к внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1. Предпочтительно, каждая контейнерная лопасть 31 прикреплена к кронштейнам 20 посредством третьих болтов 34. На фиг.5 показано, что экранирующая конструкция 10 и отделяющее кольцо 12, по существу, радиально разделены на секторы 35, при этом каждый сектор 35 содержит согнутый черепицеобразный элемент 16, контейнерную лопасть 31 и соответствующие кронштейны 20 и 21.
Между первым концом 3 и отделяющим кольцом 12, и рядом с последним, предпочтительно размещен узел 36 лопастей, содержащий ряд вводящих лопастей 37, соединенных с внутренней поверхностью 13 сушильного барабана 1, для введения высушиваемых материалов в отделяющее кольцо 12 (фиг.6).
Каждая из вводящих лопастей 37 образует внутреннюю удерживающую камеру 38, закрытую на стороне 39, обращенной к первому концу 3, и открытую на стороне, обращенной ко второму концу 4, таким образом, по существу, способствуя введению высушиваемых материалов в отделяющее кольцо 12.
В показанном варианте осуществления каждая вводящая лопасть 37 в основном содержит две части: первую удерживающую часть 40 с участком 41, прикрепленным к внутренней поверхности 13, и участком 42, выступающим от него, вместе с внутренней поверхностью барабана образующую внутреннюю удерживающую камеру 38 вводящей лопасти 37, и вторую боковую часть 39, соединяющую выступающий участок 42 вводящей лопасти 37 с внутренней поверхностью 13, таким образом закрывая вводящую лопасть 37 на стороне 39 вводящей лопасти 37, обращенной к первому концу 3.
Предпочтительно между узлом 36 лопастей и отделяющим кольцом 12 также расположены толкающие средства 43 для перемещения высушиваемого материала от узла 36 лопастей к отделяющему кольцу 12.
Эти толкающие средства 43 содержат множество панелей 44, имеющих основную поверхность 45 протяженности, которые соединены с внутренней поверхностью 13 сушильного барабана 1 и распределены по окружности вдоль внутренней поверхности 13 сушильного барабана 1. Каждая панель 44 предпочтительно проходит по траектории со спиральной протяженностью относительно основной оси 2 и расположена таким образом, что она наклонена по направлению к отделяющему кольцу 12 во время этапа вращения барабана 1, в котором панель 44 перемещается вверх, таким образом способствуя прохождению материала в отделяющее кольцо 12. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг.6, каждая панель соединена с внутренней поверхностью 13 сушильного барабана 1 и имеет основную поверхность 45 протяженности, расположенную по существу под прямым углом к внутренней поверхности 13.
Остальная часть сушильного барабана 1 в соответствии с настоящим изобретением имеет многие элементы, такие как у известных сушильных барабанов. На фиг.4 показано расположение у первого конца 3 узла 46 загрузочных ребер для способствования загрузке материала в барабан благодаря вращению барабана.
Дальше по ходу относительно указанного узла ребер размещены загрузочные лопасти 47 различных типов, которые способствуют повторному смешиванию материала внутри сушильного барабана 1 и создают вышеупомянутый эффект просыпания.
Дальше по ходу относительно загрузочных лопастей 47 и ближе по ходу относительно узла 36 лопастей (описанного выше) расположена зона 48 смешивания для заполнителей и разрезанного материала, предназначенная для смешивания горячих заполнителей с разрезанным материалом. Последний входит в сушильный барабан 1 через отверстия (не показаны), которые являются радиальными относительно основной оси 2 барабана и выполнены во внутренней поверхности 13 барабана в зоне 48 смешивания. Каждое отверстие образовано посредством конкретного вводящего канала 60. У второго конца 4 имеются разгрузочные лопасти 49, которые перемещают высушенный материал наружу барабана, где он будет смешиваться с битумом.
Сушильный барабан 1 действует следующим образом. Барабан приводится во вращение вокруг основной оси 2, и материалы, подлежащие сушке, входят в барабан при помощи узла 46 загрузочных ребер, через первый конец 3 в случае противоточной работы (показанный случай) или со второго конца 4 в случае прямоточной работы. Материалы перемещаются по направлению к разгрузочному концу благодаря совместному эффекту наклона, вращения и лопастей. В частности, высушиваемые материалы протекают вдоль сушильного барабана 1, проходя через зону 48 для смешивания с разрезанным материалом, затем входят в узел 36 лопастей, который способствует загрузке в отделяющее кольцо 12. Вводящие лопасти 37, из которых состоит узел 36 лопастей, способствуют загрузке материала в отделяющее кольцо 12 благодаря их открытой стороне, обращенной ко второму концу 4. Материалы затем выходят из лопастей 37 (ко второму концу 4) и, благодаря присутствию панелей 44, толкаются в отделяющее кольцо 12.
В отделяющем кольце 12 высушиваемые материалы загружаются в контейнерные лопасти 31, которые вращаются с сушильным барабаном 1. В заданной точке вращение контейнерных лопастей 31 относительно основной оси 2 и сила тяжести толкают высушиваемые материалы из контейнерных лопастей 31, заставляя их падать на согнутые черепицеобразные элементы 16, которые собирают их в полостях 17.
Таким образом, материалы протекают, в течение заданного периода времени в зависимости от частоты вращения, по согнутым черепицеобразным элементам 16, в непосредственном контакте с ними и непосредственно получая тепло, передаваемое пламенем 9 через согнутые черепицеобразные элементы 16. Материалы затем падают внутри отделяющего кольца 12 и снова собираются контейнерными лопастями 31, которые загружаются материалами таким образом, что они могут выпускать их на согнутые черепицеобразные элементы 16. Этот процесс повторяется до тех пор, пока материалы не достигнут второго конца 4, где они подаются из сушильного барабана 1 с помощью разгрузочных лопастей 49.
Настоящее изобретение обеспечивает важные преимущества.
Во-первых, экранирующая конструкция предохраняет высушиваемые материалы от контактирования с пламенем и образования газов, которые являются вредными для окружающей среды и живых существ. Высушиваемые материалы проходят через отделяющее кольцо без какого-либо контакта с пламенем.
Во-вторых, экранирующая конструкция, выполненная из теплопроводных материалов, способствует переносу тепла от пламени к высушиваемым материалам, гарантируя высокие температуры внутри отделяющего кольца.
В частности, полости экранирующей конструкции вместе с контейнерными лопастями гарантируют контакт между высушиваемыми материалами и экранирующей конструкцией, улучшая теплопередачу и, следовательно, работу сушилки. Благодаря этому, является возможным создать сушильный барабан, который короче, чем известные барабаны, гарантируя одинаковое количество тепла, передаваемое к высушиваемым материалам, и, следовательно, одинаковую производительность.
При длине сушильного барабана, равной длине известных барабанов, сушильный барабан в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает повышение производительности, допуская работу с большими частотами вращения благодаря повышенной эффективности сушильного барабана с точки зрения теплопередачи.
Также следует отметить, что настоящее изобретение является относительно легким для производства и затраты, связанные с осуществлением изобретения, не являются очень высокими.
Изобретение, описанное выше, может быть модифицировано в пределах объема изобретения.
Кроме того, все признаки изобретения могут быть заменены другими техническими эквивалентными элементами, и при использовании все применяющиеся материалы, формы и размеры различных составных частей могут варьироваться в соответствии с требованиями.