ВРАЩАЮЩАЯСЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА

Полезная модель относится к области производства строительных и теплоизоляционных материалов, в частности к производству гранулированного пеностекла.
Для получения гранулированного пеностекла в основном применяются вращающиеся электрические печи.
Известна вращающаяся электрическая печь, выпускаемая фирмой «Протем» [http://www.protem-zao.ru/dlya-sushki-i-obzhiga-poroshkov-past-izdelii/pech-vrashaushayasya-vysokotemperaturnaya], которая включает фундаментную раму, раму печи, трубу печи, трубу холодильника, устройства загрузки и выгрузки, корпус печи с футеровкой и привод вращения труб печи. Наклон печи в сторону разгрузки может быть изменен в пределах от 0 до 4°. Нагрев рабочего пространства осуществляется силитовыми резистивными нагревателями, расположенными снаружи трубы во внешнем корпусе печи.
Недостатками данного решения является то, что наружное расположение нагревательных элементов приводит к большим тепловым потерям в окружающую среду через элементы печи, силитовые резистивные нагревательные элементы недолговечны, а сама печь имеет сложную конструкцию и большую материалоемкость из-за наличия внешнего корпуса и особенностей подключения силитовых резистивных нагревательных элементов. В результате имеют место большие энергозатраты и негарантированное качество пеностекольных гранул.
Наиболее близким к полезной модели техническим решением, принятым за прототип, является вращающаяся электрическая печь [Патент РФ на изобретение №2240479, кл. F27B 7/00, 2004], содержащая наклонную трубу, покрытую теплоизоляцией, установленные на раме опоры в виде катков (опорные ролики), механизм вращения наклонной трубы (привод вращения), загрузочную течку (загрузочное устройство), и закрепленный неподвижно вдоль оси трубы электрический нагревательный элемент, выполненный в виде пустотелой балки, охлаждаемой изнутри воздухом, снабженной слоем электрической изоляции, нагревательными элементами в виде спиралей, расположенными вокруг балки, и защитным чехлом, окружающим нагревательные элементы. К внутренней поверхности балки подведено устройство принудительного охлаждения и утилизации тепла (холодильник), перед загрузочной течкой установлено транспортирующее устройство, к которому подведен соединительный рукав подачи утилизированного тепла от пустотелой балки для предварительной подсушки обрабатываемого материала, выгрузка материала осуществляется через отверстие в наклонной трубе (разгрузочное устройство).
К недостаткам данного решения относится наличие потерь тепла в окружающую среду: с охлаждающим воздухом из-за неполной отдачи ее сыпучему материалу при подогреве (сушке); через зазоры между вращающейся теплоизолированной трубой и неподвижной пустотелой балкой; через материал балки за счет его теплопроводности. Для исключения потерь через зазоры необходима установка уплотнений, которые снижают надежность работы печи. Другим недостатком данной печи является сложность регулировки температурных зон по длине печи для реализации технологического режима производства пеностекла (зон вспенивания, фиксации структуры (охлаждения) и отжига). Ко всему прочему наличие громоздких конструкций внутри барабана снижает полезное пространство печи.
Задачей полезной модели является снижение себестоимости пеностекла за счет снижения тепловых потерь в окружающую среду.
Это достигается тем, что вращающаяся индукционная печь для производства гранулированного пеностекла содержит наклонную трубу, покрытую теплоизоляцией, опорные ролики, привод вращения, загрузочное и разгрузочное устройства, холодильник и нагревательные элементы, установленные на раме. В предложенном решении в качестве нагревательных элементов используются подвижно установленные на направляющих ТВЧ-индукторы, расположенные снаружи наклонной трубы, между которыми устанавливается холодильник.
На фигуре 1 представлена схема вращающейся индукционной печи для производства гранулированного пеностекла.
Печь состоит из наклонной трубы 1, установленной под углом 0-4° к горизонту, опорных роликов 2, закрепленных в подшипниковых узлах на раме 3. Труба со всех сторон покрыта теплоизоляцией 4. На раме, на жестко закрепленных, например, болтами направляющих 5 коаксиально наклонной трубе подвижно установлены ТВЧ-индукторы 6 и 7. ТВЧ-индукторы имеют цилиндрическую форму. Устанавливаются они снаружи наклонной трубы в первой и второй ее половинах, не касаясь поверхности наклонной трубы. Между ТВЧ-индукторами также снаружи на направляющих неподвижно установлен холодильник 8. На входе в трубу по оси располагается загрузочное устройство 9, а на выходе разгрузочное устройство 10. Привод вращения 11 установлен на раме под опорными роликами.
Вращающаяся индукционная печь для производства гранулированного пеностекла работает следующим образом.
Предварительно сгранулированный и высушенный материал, например сырье для получения пеностекла, подается в наклонную трубу 1 через загрузочное устройство 9, закрепленное на раме 3. За счет вращения трубы на опорных роликах 2 материал перемещается вдоль оси к разгрузочному устройству 10, последовательно проходя зону вспенивания, охлаждения и отжига. Скорость перемещения регулируется углом наклона и скоростью вращения трубы, обеспечиваемой приводом 11. В зоне вспенивания ТВЧ-индуктор 6 разогревает наклонную трубу до температуры, позволяющей нагреть вспениваемый материал до 850-900°C. За счет подвижной установки ТВЧ-индуктора на направляющих 5 вдоль оси наклонной трубы можно регулировать распределение температур в зоне вспенивания. В зоне холодильника 8 в результате снижения температуры до 450-500°C фиксируется структура вспененного материала. В зоне отжига регулировка температуры осуществляется ТВЧ-индуктором 7 по аналогии с зоной вспенивания, при этом температура вспененного материала поднимается до 650°C и медленно снижается до 400°C при его движении к разгрузочному устройству. Отожженный материал (пеностекольный гранулят) выгружается через разгрузочное устройство. Использование в качестве нагревательных элементов ТВЧ-индукторов, установленных снаружи наклонной трубы, не касаясь ее поверхности, существенно упрощает конструкцию вращающейся индукционной печи и позволяет полностью покрыть всю поверхность наклонной трубы теплоизоляцией 4. Теплоизоляция, прозрачная для ТВЧ-излучения, но имеющая большое термическое сопротивление, позволяет существенно снизить потери тепла в окружающую среду. Так как ТВЧ-индукторы закреплены подвижно и не соприкасаются с трубой, то имеется возможность свободно перемещать их вдоль оси трубы для регулировки температурных зон в соответствии с технологическим режимом.
Таким образом, в результате использования данного решения практически исключаются тепловые потери в окружающую среду, что снижает себестоимость получаемого материала (гранулированного пеностекла) за счет снижения расходов на энергоносители.
Предложенная конструкция вращающейся индукционной печи для производства гранулированного пеностекла обеспечивает:
- уменьшение энергоемкости термообработки материала за счет снижения потерь в окружающую среду;
- высокое качество и низкую себестоимость гранулированного пеностекла в результате более точной регулировки температурных режимов в зоне вспенивания и отжига;
- дистанционный разогрев рабочего пространства вращающейся индукционной печи непосредственно через теплоизоляционный слой без различных термических сопротивлений в виде защитных экранов и поддерживающих электрические нагреватели конструкций;
- простоту конструкции и высокую надежность работы за счет отсутствия механического контакта между ТВЧ-индукторами и трубой, а также внешних кожухов и внутренних нагревательных элементов с сопряженными подвижными и неподвижными деталями;
- общее снижение себестоимости продукции за счет уменьшения эксплуатационных расходов на обслуживание и ремонт.