КАЧАЮЩАЯСЯ ОБЖИГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КЕРАМЗИТА
ROCKING BURNING FURNACE FOR EXPANDED CLAY BURNING

Изобретение относится к промышленности 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.
Недостатками известного устройства являются то, что такие печи, как правило, не обеспечивают необходимых условий термообработки, требуют большой длины барабана 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 (А.с. СССР №487281, МКИ F27b 7/06, опубл. 17.01.72, Бюл. №3), содержащая установленный на роликоопорах футерованный барабан 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 размещены коллектор для подачи охлаждающего воздуха, горелочные устройства и привод.
Недостатками известного устройства являются то, что такие печи, как правило, не обеспечивают необходимых условий термообработки, требуют большой длины барабана печи для обеспечения качества гранул, не обеспечивают полного перекатывания гранул и имеют ограниченные технологические возможности, установлены под углом к горизонту и требуют дополнительных устройств для удержании в этом наклонном состоянии всей массы качающейся печи, что усложняет эксплуатацию.
Техническим решением задачи является обеспечение полного перекатывания гранул, упрощение эксплуатации и расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в качающейся обжиговой печи для обжига керамзита, содержащей установленный на роликоопорах футерованный барабан с секторным вырезом и с углом раскрытия 150-160° в высокотемпературной зоне, а в зоне охлаждения образован дополнительно, по крайней мере, один секторный вырез, в котором размещены коллектор для подачи охлаждающего воздуха, горелочные устройства и привод, футерованный винтовой барабан изготовлен коническим, установлен горизонтально и смонтирован из секций, поочередно соединенных друг с другом по длине винтового барабана своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного, не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных треугольников, основания которых больше основания первых четырех равнобедренных треугольников, с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных треугольников первой подсекции с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников, с углом при вершине 90°, с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, при этом по периметру винтового барабана образованы направленные навстречу друг другу ломаные винтовые линии и поверхности с увеличивающимся шагом от загрузке к выгрузке.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции качающейся обжиговой печи для обжига керамзита.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений футерованного барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потока сырцевых гранул с максимальной энергоемкостью соударений их друг к другу и со стенками барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывание гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря направленным навстречу друг другу ломаным винтовым линиям векторы скорости движения сырцевых гранул при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует увеличению производительности и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что конический футерованный барабан установлен горизонтально, что упрощает изготовление и эксплуатацию качающейся обжиговой печи.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру конического футерованного барабана образованы ломаные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков сырцевых гранул внутри барабана, повышение производительности, расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление футерованного барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков сырцевых гранул с максимальной энергоемкостью соударений их друг к другу и со стенками барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывание гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным винтовым поверхностям по периметру винтового барабана потоки сырцевых гранул направлены друг к другу и к стенками барабана под разными углами, что увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывание гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру футерованного барабана образованы ломаные винтовые поверхности по его длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков сырцевых гранул, что увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывание гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения футерованного барабана изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков сырцевых гранул, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывание гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что за счет конической формы барабана создается уклон внутренней поверхности качающегося конического барабана, что обеспечивает движение сырцевых гранул от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении качающегося вокруг своей оси винтового барабана конической формы за счет не только винтовых канавок внутри винтового барабана, но и за счет естественного уклона внутренней поверхности конического винтового барабана
Новизна обусловлена тем, футерованный барабан снабжен ломаными винтовыми линиями основного и противоположного направлений и соответственно ломаными винтовыми канавками основного и противоположного направлений внутри футерованного барабана, что изменяет не только скорость перемещений потоков, сырцевых гранул от загрузки к выгрузке, но и частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками футерованного барабана, увеличивает энергоемкость их соударений, производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что так как частота движения потоков сырцевых гранул в предлагаемой конструкции качающейся печи определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством плоских элементов по периметру барабана, то такое конструктивное оформление поверхности барабана за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений частиц сырцевых гранул между собой и со стенками барабана, повышает производительность, увеличивает технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники и равносторонние треугольники, из которых собраны подсекции секций барабана, но и сами секции смонтированы под некоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что увеличивает смешиваемость, энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия сырцевых гранул друг с другом и со стенками винтового конического барабана печи, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение барабана имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие потоков сырцевых гранул, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предложенная качающаяся обжиговая печь для обжига керамзита, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - конический винтовой барабан качающейся обжиговой печи для обжига керамзита, вид спереди; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5; на фиг. 7 - первая подсекция, наглядное изображение; на фиг. 8 - вторая подсекция, наглядное изображение; на фиг. 9 - схема сборки секции из двух подсекций, наглядное изображение, на фиг. 10 - схема сборки секций друг с другом в конический винтовой барабан.
Качающаяся обжиговая печь для обжига керамзита включает конический винтовой барабан 1 с секторными вырезами 2, 3 и 4, смонтированный внутри неподвижной обоймы 5 и снабженный ободами 6 (фиг. 1). Конический винтовой барабана 1 футерован огнеупорной кладкой 7 и снабжен вытяжными устройствами 8 и 9, течкой 10 и приводом 11, сообщающим качательное вращательное движение винтовому коническому барабану 1 посредством венцовой шестерни 12. На неподвижной обойме 5 установлены горелочные устройства 13. Трубопроводы 14 снабжены шиберными заслонками 15.
Конический винтовой барабана 1 снабжен ободьями 6 (фиг. 1), смонтированными с возможностью вращения на роликовых опорах 16 и 17.
Для предотвращения утечки продуктов горения по бокам неподвижной обоймы 5 смонтированы жестко с коническим винтовым барабаном 1 кольцевые накладки 18 и 19.
Конический винтовой барабана 1 снабжен втулками 20 и 21, скрепленными неподвижно с коническим винтовым барабаном 1 с возможностью вращения втулок 20 и 21 с винтовым барабаном 1 в неподвижной обойме 5.
Конический винтовой барабан 1 (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) смонтирован из секций 22, поочередно соединенных друг с другом своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая из секций собрана из двух подсекций 23 и 24.
Первая подсекция 23 (фиг. 7) по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников 25, поочередно соединенных по периметру подсекции 23 своими боковыми сторонами с боковыми сторонами одинаковых четырех вторых равнобедренных треугольников 26, основания 27 которых больше оснований 28 первых равнобедренных треугольников 25. По торцам подсекции 23 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 29 и большое торцевое отверстие в виде многоугольника 30.
Вторая подсекция 24 (фиг. 8) смонтирована по периметру из не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников 31, боковые стороны которых равны основанию 27 вторых равнобедренных треугольников 26 первой подсекции 23 поочередно соединенных по периметру своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников 32 с углом при вершине 90°. По торцам подсекции 24 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 33 и большое торцевое отверстие в виде многогранника 34.
В секцию 22 подсекцию 23 и 24 монтируют (фиг. 9) сторонами большого торцевого отверстия 30 подсекции 23 со сторонами малого торцевого отверстия 33 подсекции 24.
Конический винтовой барабана 1 монтируется (фиг. 10) путем присоединения большого торцевого отверстия в виде многогранника 34 первой секции 22 к малому торцевому отверстию 33 второй секции 22. Секции 22 первая, вторая и последующие одинаковы по форме и сборке, но разные по размерам. Таким образом, монтируется конический винтовой барабан 1 с образованием многозаходного винтового барабана 1 условно конической формы с взаимонаправленными ломаными винтовыми линиями.
Например, на фиг. 4 одна из правых ломаных винтовых линий показана утолщенной линией 35-36-37-38-39 и одна из левых ломаных винтовых линий показана утолщенной линией 40-41-37-42-43.
Ломаные винтовые линии образуют по внутреннему периметру конического винтового барабана 1 ломаные винтовые поверхности, состоящие из граней в виде равносторонних и равнобедренных треугольников 25 и 26 первой подсекции 23 (фиг. 7) и равносторонних треугольников 31 и равнобедренных треугольников 32 второй подсекции 24 (фиг. 8).
Винтовые линии по наружной поверхности конического винтового барабана 1 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности.
Так как подсекция 23 имеет малое торцевое отверстие 29 и большое торцевое отверстие 30, а подсекция 24 имеет малое торцевое отверстие 33 и большое торцевое отверстие 34, то секции 22 имеют переменное продольное и переменное проходное сечения по всей длине созданного в результате сборки условно конической формы винтового барабана 1.
Для ускорения движения сырцевых гранул от загрузки к выгрузке смонтированы устройства (на чертежах не показаны), с помощью которых возможно обеспечить наклон конического винтового барабана к горизонту в пределах 10°.
Предложенная качающаяся обжиговая печь работает следующим образом.
Сырцевые гранулы по течке 10 поступают в зону подогрева конического винтового барабана 1, где они подогреваются до 1100°C за счет тепла отсасываемых из зоны вспучивания вытяжным устройством 8 продуктов сгорания. В коническом винтовом барабане 1 слой обжигаемых гранул перемещается вследствие качания конического винтового барабана 1 с ободами 6 на роликовых опорах 16 и 17 при помощи механизма качания, который включает привод 11 и закрепленную жестко на коническом винтовом барабане 1 венцовую шестерню 12. 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 13. Через секторный вырез 3 и шиберную заслонку 15 по трубопроводу 14 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 охлаждения гранул. С целью улучшения охлаждения гранул могут быть выполнены еще дополнительные вырезы по длине печи. Избыточные продукты сгорания удаляются из конического винтового барабана 1 вытяжным устройством 9, расположенным со стороны выгрузки готовых гранул.