Цепь для цепной завесы обжигового агрегата
CHAIN FOR CHAIN CURTAIN OF FIRING UNIT

Изобретение относится к внутри печным техническим устройствам интенсификации процесса обжига во вращающихся печах, в частности к конструкции цепей для регенеративных теплообменных цепных завес и может быть использовано в промышленности строительных материалов, цветной металлургии, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве клинкера, глинозема, извести и других материалов.
Из существующего уровня техники установлено, что наиболее распространенными конструктивными элементами, применяемыми при изготовлении цепных теплообменных устройств, являются круглозвенные или овальные цепи, изготовленные из прутка цилиндрической формы ГОСТ 7070-75, ГОСТ 228-79 (СТ СЭВ 713-83), ГОСТ 13237-67, ГОСТ 5-1925-73, АС 614 311 05.07.78. Бюллетень 25, ТУ 4884-002-39004563-2008, SU 330321, 27.12.1966; SU 450947, 12.03.1973; Е.И. Ходоров, Печи цементной промышленности, Стройиздат, Ленинград, 1968, с. 59-61; О.А. Несвижский, Долговечность быстроизнашивающихся деталей цементного оборудования, Машиностроение, М., 1968, с. 179-193; В.И. Сатарин и др. Цементная промышленность за рубежом, Госстройиздат, М., с. 113; US 3427801, 18.02.1969; GB 1100831, 24.01.1968; ЕАПО 010711, 31.03.2008) Все указанные конструкции цепей обладают рядом недостатков:
- низкое количество передаваемого материалу тепла вследствие малой поверхности звеньев;
- трудность прогрева в газовом потоке звеньев цепи по толщине вследствие низкой тепловой проводимости звеньев цепи;
- достаточно большое сопротивление газовому потоку;
- большой износ звеньев цепи в местах их сопряжения вследствие малой площади контакта
Известна цепь, состоящая из соединенных между собой звеньев сварных или литых, овальной или круглой формы, тело каждого из которых имеет поперечное сечение с профилем круглой формы, изготовленных с упрочнением по специальной технологии термообработки, либо с увеличением сечения контактирующих поверхностей секторов закругления звеньев и соответственно с увеличением прочности внутренних поверхностей секторов закругления звеньев, работающих на взаимное истирание (см. журнал «Глюкауф» на русском языке, №1 (2), май 2000, с. 36, с. 38). Следует отметить, что среди рассмотренных аналогов только «Глюкауф» предлагает меры по увеличению срока службы цепей.
Однако и такая цепь недолговечна ввиду того, что в месте максимальной кривизны контактное пятно имеет точечную форму, которая приводит к интенсивному износу звеньев, кроме того известная цепь имеет малую поверхность цепи и как следствие передает ограниченное количество тепла нагреваемому материалу.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является цепь, содержащая соединенные между собой литые звенья, овальной или круглой формы, тело каждого из которых со стороны его внешней поверхности выполнено с поперечным сечением, равным 0,5d, где d - калибр прутка, а со стороны внутренней поверхности с радиусом R, равным для круглых звеньев половине шага цепи и радиусом R, равным для овальных звеньев 0,5(В-2b), где В - ширина, b - толщина тела звена, у известных звеньев тело каждого имеет поперечное сечение D-образной формы.
Недостатком известных цепей с D-образным сечением является малая площадь рабочей поверхности, что ограничивает интенсивность теплообмена между горячим потоком воздуха и цепью и далее между цепью и обжигаемой массой, а также недостаточная аэродинамическая форма, что тормозит горячий поток, в результате горячие газы задерживаются в ближних относительно горелки участках печи.
Задачей предлагаемого изобретения является создание такой цепи для цепной завесы обжигового агрегата, звенья которой обладают увеличенной площадью поверхности, улучшенной обтекаемостью, а сама цепь при этом обладает повышенными показателями теплообмена и сниженными показателями сопротивления горячему потоку, имеет высокие эксплуатационные качества за счет увеличении срока службы.
Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является изменение формы звеньев цепи и достижение увеличения площади звена при одновременном улучшении обтекаемости формы звена.
Кроме того, заявитель ставил перед собой задачу расширения арсенала технических средств, обеспечивающих изготовление цепи для цепной завесы обжигового агрегата, следовательно, дополнительный технический результат заключается в реализации этого назначения.
Поставленная задача достигается тем, что в цепи для цепной завесы обжигового агрегата, содержащей соединенные между собой литые звенья овальной или круглой формы, согласно изобретению тело каждого звена выполнено в виде соединенных секторов, при этом его поперечное сечение непостоянное, обтекаемой формы, с отношением наименьшего габарита сечения к наибольшему, равным 0,25-0,90, при этом контур внешней части поперечного сечения звена образован двумя пересекающимися прямыми линиями, а контур внутренней части поперечного сечения звена- двумя прямыми и пересекающей их дугой окружности с радиусом R, равным для круглых звеньев половине шага цепи, и радиусом R, равным для овальных звеньев 0,5(В-2b), где В - ширина, а b - толщина тела звена.
Контур внешней части поперечного сечения звена может быть образован двумя пересекающимися выпуклыми дугами окружности.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая цепь для цепной завесы обжигового агрегата не известна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».
Предлагаемая цепь для цепной завесы обжигового агрегата может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.
Таким образом, заявляемая цепь для цепной завесы обжигового агрегата соответствует критерию «промышленная применимость».
Выполнение тела каждого звена цепи в виде соединенных секторов увеличивает площадь поверхности звена за счет появившихся углов по внешнему контуру.
Выполнение поперечного сечения тела звена с отношением наименьшего габарита сечения к наибольшему, равным 0,25-0,90, улучшает обтекаемость звена газовым потоком, а также дополнительно увеличивает площадь поверхности тела звена.
Образование контура внешней части поперечного сечения звена двумя пересекающимися прямыми линиями позволяет увеличить площадь поверхности тела и тем самым увеличить скорость теплообмена.
Образование контура внутренней части поперечного сечения звена двумя прямыми и пересекающей их дугой с радиусом R, равным для круглых звеньев половине шага цепи, и радиусом R, равным для овальных звеньев 0,5(В-2b), где В - ширина, b - толщина тела звена, позволяет снизить абразивный износ в местах сочленения звеньев цепи и тем самым увеличить срок службы цепи и, соответственно улучшить ее эксплуатационные качества.
Образование внешней части поперечного сечения звена двумя пересекающимися выпуклыми дугами окружности так же позволяет увеличить площадь поверхности тела и тем самым увеличить скорость теплообмена.
Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемой цепи для цепной завесы обжигового агрегата позволяет достичь заявленного технического результата, а именно увеличения площади поверхности и обтекаемости звеньев цепи, следовательно, решить поставленную задачу - создание такой цепи для цепной завесы обжигового агрегата, звенья которой обладают увеличенной площадью поверхности, улучшенной обтекаемостью, а сама цепь при этом обладает повышенными показателями теплообмена и сниженными показателями сопротивления горячему потоку, имеет высокие эксплуатационные качества за счет увеличения срока службы.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:
На фиг. 1 представлены отрезки цепей со звеньями круглой формы с отображением профилеразмера сечения тела звена и конфигурацией в местах сочленения звеньев цепи.
D - максимальный наружный диаметр круглого звена;
Т - шаг цепи
r - радиус скругления
R - радиус контактной поверхности звеньев
На фиг. 2 представлены отрезки цепей со звеньями овальной формы с отображением профилеразмера сечения тела и соединения в местах контакта звеньев цепи
В - ширина;
L - длина звена овальной формы;
Т - шаг цепи (звена);
r - радиус скругления;
R - радиус контактной поверхности звеньев
Цепь для цепной завесы обжигового агрегата используют в качестве внутреннего теплообменного устройства во вращающихся печах.
Цепь собирают из круглых или овальных звеньев заявляемой конструкции, при этом для улучшения аэродинамического эффекта в цепи каждое звено устанавливают сечением, вытянутым вдоль газового потока для наименьшего сопротивления.
Как один из вариантов, цепь могут собирать из звеньев, заявляемой конструкции с чередованием со звеньями иной конструкции, а именно «стандартными» звеньями круглого сечения, звеньями фасонного D-образного сечения и прочими. При этом шаг звеньев в цепи оптимально применяют одинаковым для лучшего сопряжения звеньев между собой и удобства подбора цепи по длине.
Рабочее положение цепной завесы в печи таково, что часть цепей находится в потоке газов, а остальная часть погружена в материал. При повороте печи на 180 градусов их положение меняется на обратное. В начале цепной зоны шлам прилипает к поверхности цепей и при повороте печи выходит с ней в газовый поток, где подсыхает и опадает с цепи. За счет этого общий объем шлама быстрее высушивается. На следующих участках печи тепло материалу передается цепями регенеративным способом, когда цепи уже чистые от шлама, нагреваются в газовом потоке, при погружении в материал отдают ему накопленное тепло. Параллельно с этим материал принимает тепло непосредственно от газов и футеровки печи.
Предложенная конструкции цепи увеличивает ресурс эксплуатации агрегатов, использующих навесные цепные завесы, что приводит к снижению затрат на выпуск единицы продукции, при этом предложенная цепь включает звенья, которые обладают увеличенной площадью поверхности, улучшенной обтекаемостью, а сама цепь при этом обладает повышенными показателями теплообмена и сниженными показателями сопротивления горячему потоку при одновременном увеличении срока ее службы.