МНОГОПОДОВАЯ ПЕЧЬ
MULTIPLE-BEDDED FURNACE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к многоподовой печи.
Уровень техники
Многоподовая печь имеет корпус, стенка которого ограничивает внутреннее цилиндрическое рабочее пространство печи с вертикальной осью. В корпусе печи один над другим расположено множество подов, разделяющих внутреннее цилиндрическое пространство печи на отдельные рабочие зоны. Над каждым подом расположены вращающиеся гребки, закрепленные на центральном валу, ось которого совпадает с вертикальной осью корпуса печи. Гребки снабжены лопатками, которые перегребают обрабатываемый на поде материал и перемещают его либо в направлении радиально наружу к стенке печи на подах первого типа, либо в направлении радиально внутрь к центру печи на подах второго типа. Под первого типа имеет на периферии отверстия, через которые обработанный на нем материал падает на под второго типа. Под второго типа имеет центральное отверстие, через которое обработанный на нем материал падает на расположенный ниже под первого типа.
Известно также, что обычно по меньшей мере один из гребков каждого пода в каждой зоне печи имеет скребок для очистки стенок печи. Скребок для очистки стенок печи перемещает материал, скапливающийся у стенки печи, к периферийным отверстиям пода первого типа, а на поде второго типа удаленный со стенок материал перемещается к центру печи вместе с основным потоком материала. При пуске печи между расположенным у стенки скребком и внутренней поверхностью стенки печи остается радиальный зазор. Однако во время работы печи этот зазор быстро забивается обрабатываемым в печи материалом. По мере того как скребок уплотняет скапливающийся у стенки печи материал в результате его "размазывания" по стенке, на внутренней поверхности стенки постепенно образуется очень твердая и прочная корка. В результате трения скребка по образующейся на периферии пода твердой корке материала создается дополнительное достаточно высокое сопротивление, создающее помехи нормальному вращению гребка. Необходимо отметить, что эта ситуация дополнительно усугубляется тем, что образующаяся на стенке печи твердая корка материала имеет неоднородную твердость и прочность. Результатом этого является постоянное изменение усилия, которое через расположенный у стенки скребок передается на гребок. При изменении приложенного к гребку усилия в нем возникают динамические напряжения, которые часто приводят к преждевременной поломке гребка.
Задача изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать многоподовую печь, в которой описанные выше процессы, отрицательно влияющие на ее работу, проявлялись бы в значительно меньшей степени. Указанная задача решается согласно изобретению с помощью многоподовой печи, заявленной в п.1 формулы изобретения.
Краткое описание сущности изобретения
Предлагаемая в изобретении многоподовая печь имеет, как и все многоподовые печи, корпус, стенка которого ограничивает внутреннее цилиндрическое рабочее пространство печи с вертикальной осью, которое разделено на отдельные рабочие зоны множеством расположенных один над другим подов, и по меньшей мере один гребок с расположенным у стенки печи скребком. Расположенный на конце гребка в рабочей зоне печи над соответствующим подом скребок для очистки стенки печи вращается вокруг вертикальной оси печи. При вращении вокруг вертикальной оси расположенный у стенки скребок образует на внутренней поверхности печи очищенную от материала зону. Предлагаемая в настоящем изобретении печь имеет также множество выполненных в стенке углублений, образующих на внутренней поверхности печи в зоне очистки скребком ряд расположенных рядом друг с другом отверстий для доступа внутрь печи. Необходимо подчеркнуть, что наличие в предлагаемой в изобретении печи таких углублений снижает опасность образования на внутренней поверхности стенки печи корки из затвердевшего материала. Выполненные на внутренней поверхности стенки печи и расположенные в зоне очистки углубления постепенно заполняются материалом, который в отличие от обычных печей, в которых на стенке печи образуется твердая корка материала, уплотняется в результате "размазывания" по стенке в существенно меньшей степени. Материал, скапливающийся в углублениях на внутренней поверхности стенки печи, остается сравнительно мягким и не создает дополнительного сопротивления и приложенных к перегребающему материал гребку динамических нагрузок.
Стенка корпуса многоподовой печи обычно состоит из наружного кожуха и внутренней огнеупорной футеровки. Поэтому упомянутые выше углубления с расположенными на внутренней поверхности печи отверстиями для доступа внутрь печи выполняют в огнеупорной футеровке, а в предпочтительном варианте в наружном кожухе выполняют отверстия, которые используют для очистки печи и доступа к выполненным в футеровке углублениям. Наличие в кожухе отверстий обеспечивает возможность легкого доступа к выполненным в футеровке углублениям с расположенными на внутренней поверхности печи отверстиями для доступа внутрь печи и выталкивания скопившегося в них материала на расположенный снизу под. Выполненные в кожухе отверстия вместе с углублениями и их расположенными на внутренней поверхности печи отверстиями для доступа внутрь печи также можно использовать для очистки пода в радиальном направлении на определенную глубину, которая зависит от используемого для этого инструмента. С помощью инструмента с отогнутыми назад под определенным углом концами через эти отверстия можно также очистить и внутреннюю поверхность огнеупорной футеровки.
Для надежности, герметичности и теплоизоляции стенки печи поперечное сечение выполненных в стенке печи отверстий для очистки должно быть существенно меньше поперечного сечения отверстий для доступа внутрь печи, образованных на внутренней поверхности печи в зоне очистки. По тем же самым причинам поперечное сечение углублений должно постепенно уменьшаться в направлении предназначенных для очистки отверстий, выполненных в наружном кожухе печи.
Расстояние на внутренней поверхности печи между двумя соседними отверстиями для доступа внутрь печи, образованными углублениями на внутренней поверхности печи, должно быть меньше диаметра отверстий. В идеальном случае два соседних отверстия должны быть разделены на внутренней поверхности печи очень узким участком, однако с учетом износа и надежности между двумя соседними отверстиями на внутренней поверхности печи в зоне очистки должен оставаться определенный промежуток. Протяженность этого промежутка предпочтительно должна составлять менее 50% от окружности одного из соседних отверстий для доступа внутрь печи. В вертикальном направлении образованные углублениями отверстия для доступа внутрь печи должны слегка заходить на внутренней поверхности печи за верхнюю границу зоны очистки.
Очистить углубления от скапливающегося в них материала можно достаточно просто с помощью специального инструмента. Кроме того, в одном или нескольких, а в принципе и во всех углублениях, можно установить инжекторы для продувки углублений, которые выдувают из них материал на расположенный снизу под. В другом варианте для очистки углублений от скапливающегося в них материала можно использовать механические выталкиватели, выталкивающие скапливающийся в углублениях материал на расположенный снизу под.
В каждое отверстие, предназначенное для очистки печи, можно установить специальную пробку-заглушку с глухим фланцем для крепления к внешнему кожуху печи и изготовленным из огнеупорного материала центральным сердечником, который входит в отверстие для очистки печи.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные особенности и преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере некоторых предпочтительных вариантов его возможного осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - поперченный разрез многоподовой печи на уровне пода первого типа,
на фиг.2 - поперченный разрез многоподовой печи на уровне пода второго типа,
на фиг.3 - продольный разрез печи плоскостью 3-3′ по фиг.2,
на фиг.4 - продольный разрез печи плоскостью 4-4′ по фиг.1,
на фиг.5 - вид в аксонометрии кольцевого элемента стенки предлагаемой в изобретении многоподовой печи,
на фиг.6 - вертикальный разрез стенки печи на уровне выполненного в ней углубления и отверстия для очистки печи, закрытого предлагаемой в изобретении пробкой-заглушкой.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
На фиг.1 в поперечном разрезе показана предлагаемая в изобретении многоподовая печь. Предлагаемая в изобретении многоподовая печь имеет корпус, стенка 10 которого ограничивает внутреннее цилиндрическое рабочее пространство печи с вертикальной осью 11 (перпендикулярной плоскости чертежа). Внутреннее пространство печи в вертикальном направлении разделено на отдельные рабочие зоны множеством расположенных один над другим подов. На фиг.1 показан под 12 первого типа. Под 12 первого типа имеет периферийные сквозные отверстия 14. Над подом 12 расположены два гребка 16, 16′, которые вращаются вокруг вертикальной оси 11 приводным валом 17. На каждом гребке 16, 16′ расположены лопатки 18, 18′, которые перегребают обрабатываемый на поде 12 материал и перемещают его к расположенным на периферии пода 12 отверстиям 14, через которые он падает на периферию нижнего пода. Позициями 20, 20′ на чертеже обозначены расположенные на концах гребков скребки, которые предназначены для очистки стенок печи и которые соскребают со стенки 10 скапливающийся у нее материал и перемещают его к периферийным отверстиям 14 пода.
На фиг.2 показан под 22 второго типа. Под 22 второго типа имеет центральное сквозное отверстие 24, внутри которого проходит приводной вал 17. Над подом 12 расположены два гребка 26, 26′, которые вращаются приводным валом 17. На каждом гребке 26, 26′ расположены лопатки 30, 30′, которые перегребают обрабатываемый на поде 22 материал и перемещают его к расположенному в центре пода 22 отверстию 24, через которое он падает в центр нижнего пода. Позицией 32 на чертеже обозначен расположенный на конце гребка 26 скребок, который предназначен для очистки стенок печи и который соскребает со стенки 10 скапливающийся у нее материал, который вместе с основным потоком ссыпающегося сверху материала перемещается к центру пода 22.
Показанные на фиг.1 и 2 поды первого и второго типов расположены в печи в чередующемся порядке. Попадающий в центральную часть пода 12 первого типа обрабатываемый в печи материал перегребается и перемещается гребками 16, 16′ к расположенным на периферии пода 12 сквозным отверстиям 14, через которые он падает на периферию пода 22 второго типа, где он перегребается гребками 26, 26′ пода 22. Гребки 26, 26′ перемещают перегребаемый материал к центральному отверстию 24 пода 22, через которое он падает в центральную зону расположенного ниже показанного на фиг.1 другого пода первого типа.
На фиг.3 показан продольный разрез стенки 10 печи на уровне показанного на фиг.2 пода 22, при этом позицией 42 обозначена внутренняя поверхность стенки 10, а позицией 44 - ее наружная поверхность. Стенка 10 печи состоит, как и во всех печах подобного типа, из наружного кожуха 46, изготовленного из стали, и внутренней огнеупорной футеровки 48. На фиг.3 показан также расположенный на конце гребка 26 у стенки печи скребок 32 с лезвием 50 на конце. При вращении гребка 26 вокруг вертикальной оси 11 лезвие 50 перемещается вдоль стенки 10 на расстоянии "х" от ее внутренней поверхности 42. Расстояние "х" выбирают таким образом, чтобы с учетом всех возможных тепловых деформаций вращающийся на конце гребка скребок 32 никогда не касался огнеупорной футеровки 48. При вращении вокруг вертикальной оси 11 на внутренней поверхности 42 стенки 10 печи на уровне пода 22 образуется ограниченная двумя окружностями кольцевая зона 52 очистки, высота которой зависит от расстояния между краями лезвия 50.
В предлагаемой в изобретении печи стенка 10 имеет множество углублений 54, образующих на внутренней поверхности печи в зоне 52 очистки ряд расположенных рядом друг с другом отверстий 56. Наличие в предлагаемой в изобретении печи таких углублений 54, выполненных в огнеупорной футеровке 48, существенно снижает опасность образования на внутренней поверхности 42 печи корки из твердого материала и уменьшает сопротивление, которое должен преодолеть при очистке стенки печи скребок 32. Выполненные в стенке печи углубления 54 постепенно заполняются материалом через расположенные в зоне 52 очистки отверстия 56. При наличии таких углублений скапливающийся у стенки печи материал в отличие от обычных печей, в которых на стенке печи постепенно образуется твердая корка, уплотняется в результате его "размазывания" по стенке в гораздо меньшей степени. Скапливающийся в углублениях 54 материал почти не уплотняется проходящим вдоль стенки скребком 32. Остающийся мягким материал не создает в отличие от обычных печей приложенных к гребку динамических нагрузок.
Доступ в выполненные на внутренней поверхности стенки печи углубления 54 осуществляется через выполненные в наружном кожухе 46 печи отверстия 58 для очистки печи. В отверстия 58 можно вставить различные стержни, пики или другие устройства очистки, которыми можно вытолкнуть из углублений 54 на под 22 находящийся в них материал или использовать их для очистки пода на определенную глубину, которая зависит от размеров инструмента. Вставленным в отверстия 58 инструментом с отогнутыми назад под определенным углом концами можно очистить и расположенную вокруг отверстия 56 часть внутренней поверхности 42 огнеупорной футеровки.
Для надежности, герметичности и теплоизоляции стенки 10 печи поперечное сечение выполненных в кожухе 46 отверстий 58 для очистки должно быть существенно меньше поперечного сечения расположенных на внутренней поверхности печи в зоне 52 очистки отверстий 56 соответствующих углублений 54. Поперечное сечение углублений 54 постепенно уменьшается в направлении предназначенных для очистки печи отверстий, выполненных в наружном кожухе печи. В показанном на чертежах предпочтительном варианте углубления 54 имеют пирамидальную форму, а предназначенные для очистки печи отверстия в кожухе имеют цилиндрическую форму и примыкают к вершине пирамиды (см. фиг.2 и 3). Выполненные в стенке печи пирамидальные углубления 54 обычно имеют прямоугольное или квадратное поперечное сечение. В принципе, однако, углубления, в которых скапливается обрабатываемый в печи материал, могут иметь и треугольное или многоугольное поперечное сечение, форма которого в любом случае должна соответствовать форме других выполненных в стенке печи отверстий, например отверстий под горелки, газовые трубы, датчики и т.д. Выполненные в стенке печи углубления могут также иметь форму осесимметричного конуса с примыкающим к его вершине отверстием 58 в кожухе, предназначенным для очистки печи от материала, скапливающегося на внутренней поверхности ее стенки.
1
2
На фиг.2 показан участок 60 внутренней поверхности стенки печи, который расположен в зоне 52 очистки между двумя соседними отверстиями 56, 56 для доступа в печь и протяженность которого намного меньше диаметра отверстий 56. В варианте, показанном на фиг.2, протяженность участка 60 внутренней поверхности стенки печи, расположенного в зоне 52 очистки между двумя соседними отверстиями
1
2
1
2
56, 56, составляет только 20% от диаметра отверстия 56. Чем меньше протяженность участка 60, разделяющего в зоне очистки два соседних углубления, выполненных в стенке печи, тем меньше опасность образования на внутренней поверхности 42 стенки 10 печи твердой корки материала. В идеальном случае два соседних отверстия 56, 56 должны быть разделены в зоне 52 очистки очень узким участком, чтобы на внутренней поверхности печи в зоне очистки практически не оставалось никакого свободного места для образования твердой корки материала. В вертикальном направлении выходящие на внутреннюю поверхность печи отверстия 56 для доступа в печь должны слегка заходить на внутренней поверхности печи за верхнюю границу зоны 52 очистки.
На фиг.4 в вертикальном разрезе показана стенка 10 печи на уровне пода 12, показанного на фиг.1. Позицией 52′ на чертеже обозначена протяженность "зоны очистки" стенки 10 печи на уровне пода 12. Аналогично зоне 52 очистки на уровне пода 22 зона 52′ очистки на уровне пода 12 разделена расположенными в ряд на внутренней поверхности печи отверстиями 56′ углублений 54′, выполненных в огнеупорной футеровке 48. Небольшое различие заключается только в том, что на уровне периферийных отверстий 14 пода 12 в огнеупорной футеровке 48 напротив каждого периферийного отверстия выполнено еще одно углубление 70, которое увеличивает поперечное сечение периферийного отверстия 14. Выполненные в стенке печи на уровне пода с расположенными на периферии сквозными отверстиями углубления 70 немного заходят за нижнюю границу зоны 52 очистки, а расположенные на внутренней поверхности печи на уровне этого пода отверстия 56' для доступа в печь не пересекают ее и заканчиваются над верхним краем 72 углублений 70.
Порядок расположения на внутренней поверхности огнеупорной футеровки отверстий 56, 56′ для доступа в печь показан на фиг.5, на которой в аксонометрии изображен кольцевой элемент стенки 10 печи. На фиг.5 поды не показаны. Заштрихованными прямоугольниками 74 на этом чертеже изображены несущие блоки для крепления пода показанного на фиг.1 типа (пода с периферийными сквозными отверстиями 14). На чертеже хорошо видны и расположенные между этими блоками углубления 70. При сборке многоподовой печи под с центральным разгрузочным отверстием крепят к стенке печи ниже нижнего края изображенного на чертеже кольцевого элемента. В собранной печи верхний ряд отверстий 56′ для доступа в печь должен быть совмещен с подом 12 с периферийными сквозными отверстиями 14, а нижний ряд отверстий 56 для доступа в печь должен быть совмещен с подом 22 с центральным сквозным отверстием 24. На видимой стороне внешнего кожуха 46 печи видны отверстия 58′ для очистки печи, которые обеспечивают возможность доступа к выполненным в стенке печи углублениям 54′, и отверстия для очистки 58, которые обеспечивают возможность доступа к выполненным в стенке печи углублениям 54.
На фиг.6 в вертикальном разрезе показана стенка печи с углублением 54 и герметично закрытым пробкой-заглушкой 90 отверстием для очистки печи. Для очистки печи используют отверстие 92, выполненное в наружном кожухе 46. К отверстию 92 примыкает металлическая втулка 94, которая входит на определенное расстояние внутрь огнеупорной футеровки 48. Герметичная пробка-заглушка 90 состоит из стального глухого фланца 96, который крепится к соответствующему фланцу 98, расположенному на внешней поверхности кожуха 46, и изготовленного из огнеупорного материала центрального сердечника 100, который входит внутрь металлической втулки 94. Вокруг центрального сердечника 100 расположено изготовленное из огнеупорного материала кольцо 102. Глухой фланец 96 пробки-заглушки крепится к фланцу 98 кожуха специальными поворотными клиньями, которые позволяют быстро снять пробку-заглушку и снова установить ее на место. Для удобства работы с пробкой-заглушкой 90 предназначена ручка 104.