Электрическая печь с вибрационной подовой платформой для обжига сыпучих материалов

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для обжига вермикулита или иных сыпучих материалов.
Известна   электрическая   печь   для   обжига   вермикулита (RU № 169366, МПК F27B 9/06, С04В 20/06, опубликовано 15.03.2017), содержащая противни, с крепежными головками и крышками, нагреватели, размещенные под крышками и закрепленные на крепежных головках, противни, выполненные в виде установленных на телах качения подвижных относительно электрических нагревателей подпружиненных с обеих сторон оснований, снабженных приводным валом с эксцентриками и толкателями, при этом тела качения подвижного основания установлены на направляющих полозьях рамы.
Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противень с крепежными головками и крышкой, нагреватели, размещенные под крышкой и закрепленные на крепежных головках, противень, выполненный в виде подпружиненного с обеих сторон и установленного на телах качения подвижного относительно электрических нагревателей основания, снабженного эксцентриком и толкателем и направляющие полозья.
Указанная печь обладает следующим недостатком. Тела качения закреплены на подвижном основании снизу и колеблются вместе с ним вперед-назад относительно электрических нагревателей в направляющих полозьях, выполненных на неподвижной раме печи. При работе печи в процессе обжига вермикулита из нее неизбежно выделяется вермикулитовая пыль (если обжигу подвергается вермикулитовый концентрат), которая постепенно оседает на всех поверхностях, в том числе и на поверхностях направляющих полозьев рамы. Так как подвижное основание печи совершает колебания, то пыль, оседающая на направляющие полозья, постепенно набивается в них и увеличивает трение, из-за которого амплитуда колебаний будет постепенно уменьшаться. Изменение режима колебаний – виброперемещения, виброскорости и виброускорения, приведет к уменьшению скорости движения вермикулита по поверхности противней и, как следствие, к увеличению времени обжига. А увеличение продолжительности обжига приведет к снижению производительности печи.
Известна также электрическая печь с вибрационной подовой платформой (RU № 166554, МПК F 27 В 9/06, опубликовано 27.11.2016). Она содержит противень из огнеупорного материала (жаростойкой стали), электрические нагреватели и термокрышку, вибрационную подовую платформу и крепежные головки для электрических нагревателей. При этом вибрационная подовая платформа имеет эксцентриковый привод, цилиндрические и конические пружины, установленные с противоположных сторон платформы; платформа содержит ролики, размещенные в направляющих рамы, противень установлен на платформе, а термокрышка установлена на раме над противнем с возможностью открывания. Кроме того, рассматриваемая печь имеет систему натяжения электрических нагревателей с помощью подвесных грузиков.
Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противень из жаростойкой стали, электрические нагреватели, термокрышка, крепежные головки для закрепления электрических нагревателей, горизонтальное подвижное основание в виде вибрационной подовой платформы, эксцентриковый привод, цилиндрические пружины, установленные с обеих сторон платформы, которая содержит ролики, размещенные в направляющих рамы, противень установлен на платформе, а термокрышка над противнем.
Указанная печь обладает таким же недостатком. Из-за загрязнения направляющих рамы пылью происходит увеличение продолжительности обжига вермикулита, что приводит к снижению производительности печи.
За прототип принята электрическая печь с вибрационной подовой платформой (RU № 186746, СПК F27B 3/08, опубликовано 31.01.2019), содержащая раму с направляющими, горизонтально установленную на раме вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом с установленными с одной ее стороны цилиндрическими пружинами и с роликами, расположенными в направляющих рамы, установленный на вибрационной подовой платформе противень, установленную на раме термокрышку с электрическими нагревателями с крепежными головками, расположенными на термокрышке, при этом печь снабжена упругим элементом, закрепленным с другой стороны вибрационной подовой платформы и содержащим корпус, в котором установлены ролики с эксцентрично смещенными осями, и упругие пластины, расположенные в контакте с роликами упомянутой платформы и жестко закрепленные на раме посредством резьбового соединения.
Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются рама, горизонтально установленная на раме вибрационная подовая платформа с эксцентриковым приводом и установленными с одной ее стороны цилиндрическими пружинами, ролики, установленный на вибрационной подовой платформе противень, установленная на раме печи термокрышка с электрическими нагревателями и крепежными головками, расположенными на термокрышке, упругий элемент, закрепленный с другой стороны вибрационной подовой платформы, содержащий корпус, в котором установлены ролики с эксцентрично смещенными осями, а так же упругие пластины, контактирующие с роликами упомянутой платформы и жестко закрепленные на раме печи.
Указанная печь обладает тем же недостатком, которым обладают рассмотренные выше аналоги. Ролики закреплены на вибрационной подовой платформе снизу и колеблются вместе с ней, перекатываясь вперед-назад в направляющих, выполненных на неподвижной раме печи. В процессе обжига вермикулита (или иного материала) из печи выделяется пыль, которая постепенно оседает на всех поверхностях, в том числе и на поверхностях направляющих рамы. Пыль, оседающая на направляющие поверхности, постепенно увеличивает трение на роликах, из-за которого амплитуда колебаний постепенно уменьшается. Изменение режима колебаний – виброперемещения, виброускорения и виброскорости, приводит к уменьшению скорости движения вермикулита по поверхности противня и, как следствие, к увеличению времени обжига. А увеличение продолжительности обжига приводит к снижению производительности печи, что недопустимо.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении стабильности режима колебаний.
Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь с вибрационной подовой платформой содержит раму, горизонтально установленную вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом и установленными с одной ее стороны цилиндрическими пружинами, ролики, установленный на вибрационной подовой платформе противень, установленную на раме печи термокрышку с электрическими нагревателями и крепежными головками, расположенными на термокрышке и упругий элемент, установленный с другой стороны вибрационной подовой платформы; при этом на раме печи установлены держатели, в которых закреплены оси, на оси посажены ролики, выполненные с округлыми ребордами посередине роликов, которыми эти ролики входят в сопряжение с округлыми пазами в направляющих, закрепленных с нижней стороны вибрационной подовой платформы. Установка направляющих с нижней стороны вибрационной подовой платформы исключает оседание на них вермикулитовой пыли или пыли других обжигаемых сыпучих материалов, а выполнение роликов с округлыми ребордами устраняет оседание пыли на самих роликах, кроме того их сопряжение с округлыми пазами в направляющих обеспечивает еще и строго продольные колебания платформы без боковых смещений.
Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются ролики с округлыми ребордами посередине, посаженные на оси, закрепленные в держателях, установленных на раме печи и направляющие с округлыми пазами, закрепленные с нижней стороны вибрационной подовой платформы, при этом ролики сопряжены своими округлыми ребордами с округлыми пазами в направляющих платформы.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
На фиг. 1 показана электрическая печь с вибрационной подовой платформой, вид сбоку.
На фиг. 2 показана электрическая печь с вибрационной подовой платформой в поперечном сечении А-А.
На фиг. 3 показан фиксатор для удержания нагревателей.
Электрическая печь с вибрационной подовой платформой, показанная на фиг. 1 и 2, содержит противень 1 из жаростойкой стали, электрические нагреватели 2, термокрышку 3, вибрационную подовую платформу 4 (в дальнейшем платформа) с эксцентриковым приводом, содержащим эксцентрик 5, цилиндр 6 плунжер 7 с пружиной 8 и приводной двигатель. Цилиндрические пружины 9 установлены с левой стороны платформы 4. На нижней стороне платформы 4 закреплены направляющие 10, а на раме 11 установлены держатели 12, в которых закреплены оси 13. На оси 13 посажены ролики 14 с округлыми ребордами 15, которыми ролики 14 сопряжены с округлыми пазами 16 в направляющих 10. С правой стороны платформы 4 установлен упругий элемент 17, содержащий корпус с роликами, эксцентрично посаженными на свои оси, и упругие пластины, контактирующие с этими роликами и закрепленные на раме.
Крепежные головки 18 установлены на термокрышке 3 через диэлектрические прокладки и имеют зажимы в виде пластин, с помощью которых резьбовым соединением электрические нагреватели 2 закреплены на нижней стороне термокрышки 3. Кроме того, электрические нагреватели 2 удерживаются в горизонтальном положении за счет фиксаторов, установленных вдоль каждого электрического нагревателя 2 с определенным шагом.
Фиксатор, фиг. 3, содержит огнеупорную керамическую втулку 19, верхнюю и нижнюю шайбы 20, электроизолирующую шайбу 21, хомутик 22, выполненный их полосового нихрома и нихромовую втулку 23.
Электрическая печь для получения вспученного вермикулита работает следующим образом. Рабочее положение печи – горизонтальное. Электрические нагреватели 2 подключают к сети и прогревают рабочее пространство печи между противнем 1 и внутренней поверхностью термокрышки 3.
После прогрева включают привод эксцентрика 5, который задает возвратно-поступательное движение плунжеру 7, сжимающего-разжимающего пружину 8 с частотой возбуждения f (Гц), благодаря чему возбуждаются колебания х платформы 4 с противнем 1 и находящимся на нем вермикулитовым концентратом или иным сыпучим материалом, подаваемым по лотку. Платформа 4 совершает колебания х, прокатываясь вперед-назад округлыми пазами 16 своих направляющих 10 по округлым ребордам 15 роликов 14. При этом пыль, выделяющаяся при обжиге вермикулита или другого сыпучего материала, не оседает на поверхностях округлых пазов 16 направляющих 10, так как направляющие 10 установлены снизу платформы 4 и направлены своими округлыми пазами 16 вниз.
Установка направляющих 10 с нижней стороны платформы исключает оседание на них вермикулитовой пыли, а выполнение роликов 14 с округлыми ребордами 15 устраняет оседание пыли и на самих роликах 14. Кроме того их сопряжение с округлыми пазами 16 в направляющих 10 обеспечивает строго продольные колебания платформы 4 без боковых смещений.
Установка упругого элемента 17 позволяет создать несимметричные колебания платформы 4 и вот почему. При ее движении вправо, ролики, эксцентрично посаженные на свои оси, прокатываясь по своим упругим пластинам, отгибают их в стороны, причем тем сильнее, чем больше смещение х платформы 4 с противнем 1. Это приводит к квадратичному увеличению силы упругости со стороны упругих пластин, значительно бóльшему, чем при использовании цилиндрических или конических пружин при одном и том же смещении х платформы 4. Таким образом, формируется сильно выраженная нелинейная зависимость силы упругости пластин от перемещения х платформы 4 и возникает переменная жесткость упругого  элемента 17,  возрастающая  по  мере  движения платформы 4. Как и любая другая колебательная система, имеющая упругий элемент с указанной выше зависимостью силы упругости от смещения, расположенный с одной стороны, платформа с противнем обладает «мягкой» амплитудно-частотной характеристикой – с наклоном влево (Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. школа. – 1977. – с. 255). Поэтому в резонансном режиме возникают ярко выраженные несимметричные колебания, при которых создается односторонний вибротранспортный эффект (Бауман И.И., Быховский В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высш. школа», 1977, стр. 74). Установка упругого элемента 17 позволяет создавать транспортирование обжигаемого вермикулита или иного сыпучего материала в пространстве обжига между противнем 1 и термокрышкой 3 при горизонтальном положении печи в данном случае слева направо.
Так достигается технический результат полезной модели, а именно – обеспечение стабильности режима колебаний.