БАРАБАН ИЛИ БАРАБАННЫЙ СЕГМЕНТ ДЛЯ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
DRUM OR DRUM SEGMENT FOR DRIER, AND METHOD OF ITS MAKING

Изобретение относится к барабану или барабанному сегменту для сушильной установки для сыпучих материалов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Далее изобретение относится к способу изготовления барабана или барабанного сегмента для сушильной установки согласно ограничительной части пункта 11 формулы изобретения.
При сушке сыпучих материалов в перерабатывающей промышленности для сушки древесных опилок или других целлюлозосодержащих материалов используются вращающиеся барабаны. При этом подлежащий сушке материал и разогретый газ подаются на вход вращающегося барабана и высушенный материал и газ отводятся на выходе. Соответственно для хорошего результата сушки необходимо, чтобы материал находился в регулярном контакте с разогретым газом и могла осуществляться оптимальная теплопередача. При этом подлежащий сушке материал посредством механической и/или пневматической транспортировке направляется через вращающийся барабан из листовой стали.
Обычно в барабане дополнительно предусматриваются встроенные элементы, обеспечивающие во время вращения барабана в качестве мешалки перемешивание материала. Эти встроенные элементы либо закреплены на стойках, либо непосредственно приварены или прикручены к стенке барабана. В промышленности применяются преимущественно так называемые крестообразные встроенные элементы, которые наряду с хорошим перемешиванием также позволяют поднятие сыпучего материала через короткие интервалы, транспортировку наверх и потом в ходе дальнейшего вращения ссыпание сверху вниз через барабан. Кроме того, крестообразными встроенными элементами, которые во время вращения погружаются в лежащий на дне барабана материал, разрушаются заторы и скопления материала и обеспечивается равномерный прогрев материала. Крестообразные встроенные элементы известны, например, из DE2362725B2.
Из DE19631998C1 известны лучевидные (радиальные) встроенные элементы, которые встроены исходя от периметра барабана к его центру.
Даже если подробно не описано, то специалисту ясно и понятно, что эти встроенные элементы закреплены с помощью сварки и/или резьбового соединения. При этом в зависимости от обстоятельств используются опорные встроенные элементы или дополнительно устанавливается внутренняя труба, чтобы обеспечить необходимую стабильность встроенных элементов в процессе эксплуатации. Для улучшения стабильности барабана в зависимости от использования могут быть встроены внутри, снаружи или в боковую стенку барабана усиливающие кольца. При этом наружные усиливающие кольца имеют преимущество в том, что они служат в качестве так называемых вращающихся колец подшипника, а также как подшипники для всего барабана. Привод осуществляется обычно посредством зубчатой, цепной или фрикционной передачи. При расчете параметров, конструировании и монтаже барабанных сушилок должна быть обеспечена оптимальная теплопередача от горячего газа к подлежащему сушке материалу посредством соответствующего выбора и расположения встроенных элементов. При этом важно, чтобы локальные зоны, которые могут приводить к торможению (затору) материала, были устранены. Иначе вследствие чрезмерного воздействия температуры материал может воспламеняться в барабане. Ввиду высокой температуры в производственном процессе далее важно конструкцию и изготовление барабана выполнять таким образом, чтобы восприятие и компенсация тепловых напряжений осуществлялось посредством различных температур и различных параметров расширения встроенных элементов, боковой стенки барабана и в известных условиях усиливающих колец. Далее должно быть обеспечено постоянное восприятие и компенсация возникающих напряжений, вызываемых из-за собственного веса и динамично подвижного барабана и его скручивания.
Чтобы компенсировать возникающие при работе напряжения, в частности во время нагревания и транспортировки материала, по конструкционно-технологическим соображениям было обычно принято, в случае неподвижных встроенных элементах помещать всю конструкцию на скользящие элементы, шарниры и/или пружинные блоки. Но все эти технические встроенные элементы имеют следствием увеличение веса барабана и в известных случаях даже вносят определенный дисбаланс.
Дополнительно возникает такая проблема, что подлежащий сушке материал обладает высокой адгезией и собирается преимущественно в подобных местах и после нескольких производственных циклов ухудшает функционирование скользящих элементов, шарниров и/или пружинных блоков или даже предотвращает его. При этом могут быть более тяжелые последствия, а именно повреждения самого сушильного барабана.
Вероятность появления ошибок в значительной степени зависит от вида и способа монтажа. Обычно он осуществляется путем введения и монтажа отдельных деталей во время изготовления на предприятии-изготовителе или на строительной площадке в будущем местонахождении установки. Во избежание неудобного положения во время монтажа отдельных деталей, осуществляемого внутри барабана, требуется регулярно его поворачивать, что ведет опять же к изменению возникающих напряжений. По требованиям техники безопасности труда настоятельно требуется перед каждым поворотом весь барабан полностью освободить. Это касается не только людей, но и технологических приборов (сварочных аппаратов), инструмента и незакрепленного материала. Параллельное и, по сути, рациональное выполнение монтажных работ в нескольких местах на практике вряд ли возможно по причине регулярно производимого движения барабана и наступающей загазованности от сварки. Это имеет в зависимости от количества отдельных деталей встроенных элементов отягчающие последствия для продолжительности и стоимости монтажа, поскольку с каждым поворотом барабана наступает длительный процесс уборки и предохранительных мероприятий.
Изобретение ставит перед собой задачу создать барабан или сегмент барабана, которые обеспечивают оптимальную автокомпенсацию относительно возникающих напряжений в конструкции встроенных элементов и в барабане во время монтажа и эксплуатации и не имеют недостатков уровня техники, а также предложить способ изготовления барабана или барабанного сегмента, которые устраняют приведенные выше недостатки уровня техники и позволяют простой и свободный от напряжений монтаж встроенных элементов в барабан.
Задача в отношении барабана или барабанного сегмента решается посредством того, что между встроенными элементами и стенкой барабана расположено несколько опорных колец, которые выполнены с возможностью восприятия статической нагрузки, но несмотря на это упруго компенсирующими напряжения растяжения и сжатия, и связаны с геометрическим и/или силовым замыканием со встроенными элементами и/или их несущими рамами и барабаном.
Задача в отношении способа решается посредством изготовления модуля встроенных элементов путем монтажа встроенных элементов между двумя опорными рамами, причем металлические опорные кольца, упруго воспринимающие напряжения растяжения и сжатия, монтируются на всех сторонах на модуле встроенных элементов таким образом, что они направлены наружу, и модуль встроенных элементов с опорными кольцами вводится в барабан или в барабанный сегмент и временно предварительно фиксируется с силовым замком посредством клиньев и/или прихватывания сваркой, и затем упругие опорные кольца модуля встроенных элементов соединяются с силовым и/или геометрическим замыканием с барабаном или барабанным сегментом.
Соответствующий изобретению барабан или, соответственно, барабанный сегмент предназначен для сушки древесных опилок, стружки или подобных продуктов резания, в частности, для так называемых хлопьев или прядей из волокон при производстве OSB (oriented strand board - ориентированная стружечная плита), а также для сушки других сыпучих материалов.
Открытые с одной стороны опорные кольца предназначены, в частности, для того, чтобы
а) обеспечивать стабильность барабана;
b) обеспечивать восприятие напряжений без обремененных ошибками скользящих элементов, шарниров или пружин;
с) предоставить в распоряжение гибкие места крепления для собственно встроенных элементов (например, крестообразных встроенных элементов);
d) содействовать транспортировке материала через барабан в процессе сушки через относительно очень высокое свободное поперечное сечение барабана;
e) обеспечить возможность монтажа целого модуля готовой стойки со встроенными элементами снаружи барабана и
f) значительно сократить вероятность появления ошибок и длительность монтажа.
В одном предпочтительном варианте выполнения открытые с одной стороны опорные кольца имеют ножки на открытой стороне опорного кольца, при этом получается «омегообразный» (Ω) вид опорного кольца. Отдельно от расположения отдельных распорок или, соответственно, крестообразных встроенных элементов присоединение к боковой стенке барабана выполняется посредством нескольких омегообразных опорных колец. С одной стороны жесткая, но, вместе с тем, выдерживающая статические напряжения конструкция позволяет монтировать встроенные элементы по секциям до готового состояния вне собственно барабана (сваривать, свинчивать) и вставлять секциями. Вид и количество встроенных элементов (кресты, лопасти и т.п.), располагаемых между двумя омегообразными опорными дисками, зависят при этом от конкретного случая применения, например, от пропускной способности и от подлежащего сушке материала. Только лишь собственно соединение с боковой стенкой барабана производится внутри барабана с помощью омегообразных ножек. Работы в неудобном положении и/или поворот барабана во время монтажа отпадают. Формирование распорок внутри омегообразных опорных дисков осуществляется статически оптимально и также зависит от применения. В сравнении с другим решением остается открытой относительно большая доля поперечного сечения барабана, благодаря чему улучшается транспортировка материала и существенно снижаются отложения. Можно без проблем производить монтаж от центра барабана параллельно в оба конца, причем используются и так уже предусмотренные дверки для уборки в качестве входа и выхода. Возможен также сложный предварительный монтаж вне строительной площадки и предварительный монтаж всего барабанно-сушительного сегмента (боковая стенка барабана и встроенные элементы окончательно монтируются, например, длиной по оси в 3 или 4 м). В этом случае отдельные сегменты, уже имеющие готовые встроенные элементы, привариваются при соединении боковой стенки барабана к собственно барабанной сушилке. В результате необходимость монтажа встроенных элементов на строительной площадке сама по себе может полностью отпасть.
Предпочтительным образом ножки омегообразных опорных колец соединяются с барабаном, причем естественно также допустима перевернутое расположение, и с барабаном соединяются выпуклые изгибы опорных колец, причем для этого используются сварочные и/или резьбовые соединения. Допустима также штекерная система для полного сегмента встроенных элементов. В одном другом варианте выполнения изобретения ширина обтекания опорных колец в пропускном направлении барабана почти одинакова с шириной обтекания встроенных элементов и/или опорной рамы. В предпочтительном варианте выполнения изобретения встроенные элементы располагаются между двумя кругообразными опорными рамами, причем кругообразные опорные рамы имеют меньший радиус, чем радиус барабана, а опорные кольца расположены между опорной рамой и барабаном.
Барабан или барабанный сегмент по одному или нескольким пунктам 1-7, отличающийся тем, что во избежание высокого сопротивления воздуха опорные кольца располагаются в пропускном направлении или по другому в направлении прохождения материала.
Дальнейшие предпочтительные мероприятия и развитие предмета изобретения следует из нижеследующих пунктов формулы и описания с чертежами.
Фиг.1 - схематическое изображение сушильной установки с соответствующим изобретению барабаном и соответственно несколькими барабанными сегментами;
фиг.2 - разрез барабана, изображенного на фиг.1, для демонстрации опорной рамы с опорными кольцами;
фиг.3 - разрез по фиг.2, с дополнительным показом встроенных элементов на опорной раме;
фиг.4 - увеличенный вид сбоку барабана по фиг.1 с частичным вырезом для иллюстрации находящихся там модулей встроенных элементов;
фиг.5 - иллюстрация соответствующего изобретению способа монтажа модулей встроенных элементов в барабан.
На фиг.1 схематически представлена установка для сушки сыпучего материала 9. При этом, как правило, при применении вращающегося вокруг своей средней оси барабана 5 газ нагревается в камере 1 сгорания и в качестве темперированной газообразной транспортирующей текучей среды направляется в смесительную камеру 2. В смесительную камеру 2 через вводный питатель 3 вводится материал 9 и транспортируется по потоку в направлении барабана 5 ко входу 4 барабана. Наконец, в барабане 5 материал перемешивается и подвергается равномерному нагреву и сушке. После выпуска материала 9 из выхода 6 барабана он направляется по трубопроводу 13 в большинстве случаев к циклону (не представлен) с лопастным ячейковым шлюзовым затвором (не представлен) и на дальнейшую обработку или производство. Обычно барабан 5 снабжен вращающимся кольцом 10, на которое может воздействовать привод 11. В рамках представленного примера выполнения барабан 5 может состоять из нескольких барабанных сегментов 12 и прикрепленных к нему входу 4 барабана и выходу 6 барабана. Это может иметь производственные и монтажные основания; предпочтительно допустимо, чтобы барабанные сегменты 12, 12', 12'' и т.д. изготавливались отдельно и на месте монтажа собирались в готовый барабан 5. При этом, естественно, возможно, что вращающееся кольцо 10 расположено в другом месте барабана 5, чем описано здесь. При этом следует иметь в виду, что из соображений монтажных затрат и возможностей необходимые модули 18 встроенных элементов или поставляются отдельно от барабанного сегмента 12 и собираются на месте или модули 18 встроенных элементов уже сразу после их монтажа устанавливаются в барабанный сегмент 12.
На фиг. 2 представлен разрез А-А на фиг. 1, на котором показан внутренний вид барабана 5 или барабанного сегмента 12. Отсюда видно, как опорная рама 14 упруго, но с возможностью воспринимать статическую нагрузку удерживается в своем положении и позиции посредством опорных колец 7. На фиг. 3 для пояснения различия встроенные элементы 8 представлены дополнительно к опорной раме 14 и опорным кольцам 7. Встроенные элементы 8 обеспечивают возможность оптимального перемешивания и распределения материала 9 в барабане 5.
В предпочтительном варианте выполнения открытые с одной стороны опорные кольца 7 имеют ножки 19 со стороны отверстия 15, которые придают опорному кольцу 7 омегообразный вид. По идее изобретения опорное кольцо 7 может компенсировать напряжения на сжатие и растяжение, возникающие из-за разницы температуры между состоянием монтажа и рабочим состоянием, посредством лапок 16, которые по мере необходимости могут упруго деформироваться. Это способствует оптимальному и простому снятию напряжений, а вся конструкция (встроенные элементы 8, опорная рама 14 в соединении с барабаном 5) не получает во время эксплуатации или при изменениях состояния в непрерывной эксплуатации никаких повреждений.
При этом конкретный случай применения предопределяет, будут ли опорные кольца 7 располагаться в направлении прохождения материала (не показано) или будут своей широкой стороной предоставлять сопротивление прохождению материала, аналогично встроенным элементам 8 и/или опорным рамам 14. Конкретное применение определяет также вид встроенных элементов 8. В настоящем примере предусмотрены крестообразные встроенные элементы 8, но, естественно, имеется еще много других вариантов. На фиг. 4 представлена еще раз конструкция барабана 5 с частичным вырезом. По этому вырезу видно, что в продольной протяженности барабана 5 последовательно установлено несколько модулей 18, 18´ и т.д. встроенных элементов. При этом, как уже упоминалось, барабан 5 может состоять из нескольких барабанных сегментов 12, собранных на месте. Опорные рамы 14 с опорными кольцами 7 образуют при этом границу одного модуля 18 встроенных элементов. В предпочтительном варианте выполнения отверстия для обслуживания (технологические люки) расположены точно между модулями 18 встроенных элементов, чтобы дать возможность обслуживающему персоналу без проблем попадать внутрь барабана 5. Как видно из фиг. 3, встроенные элементы 8 модуля 18 вплотную достигают стенки барабана, так что здесь не оставалось бы места для обслуживающего персонала.
На иллюстрации соответствующего изобретению способа (фиг. 5) при изготовлении барабана 5 для сушилки вначале монтируется модуль 18 из встроенных элементов 8 и двух опорных рам. Это может предпочтительно происходить вне барабана 5, причем благодаря увеличенному свободному пространству для доступа, который возникает при этом, несколько рабочих могут одновременно работать с модулем 18 встроенных элементов. При этом опорные кольца 7 привариваются одновременно или последовательно. Затем целый модуль 18 встроенных элементов с помощью соответствующих средств, например, крана или вилочного погрузчика, вставляется в барабан 5 или, соответственно, в барабанный сегмент 12 и там монтируется на барабане 5 или, соответственно, на барабанном сегменте 12. Предпочтительно при монтаже подобных модулей 18 встроенных элементов отпадает необходимость регулярно поворачивать барабан или барабанный сегмент 12, чтобы присоединять опорные рамы последовательно одна за другой к барабану. Благодаря введению полного (готового) модуля 18 встроенных элементов в барабан 5 или в барабанную секцию 12 необходимо лишь временно зафиксировать модуль 18 встроенных элементов клиньями или прихватить сваркой, прежде чем будут применены надлежащие соединительные средства, сварка или резьбовые соединения. При этом не нужно больше мириться с недостатками необходимости поворота барабана во время монтажа или длительного, трудоемкого и неудобного монтажа встроенных элементов в барабане.
В заключение следует отметить, что представленные решения ни в коем случае не ограничивают идеи изобретения, но специалисту известны в объеме изобретения многочисленные возможности того, как можно было бы выполнить опорные кольца, чтобы сделать возможным упругое восприятие напряжений при несущей функции встроенных элементов.
Список ссылочных позиций
1. Камера сгорания
2. Смесительная камера
3. Вводный питатель
4. Вход барабана
5. Барабан
6. Выход барабана
7. Опорное кольцо
8. Встроенные элементы
9. Материал
10. Вращающееся кольцо
11. Привод
12. Барабанный сегмент
13. Трубопровод
14. Опорная рама
15. Отверстие
16. Лапка
17. Отверстия для обслуживания
18. Модули встроенных элементов
19. Ножки