УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КЛИНКЕРА

Полезная модель относится к цементной, коксохимической, металлургической промышленности, а именно, к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например, клинкера при производстве цемента, кокса, цинка, свинца, олова и переработки руд.
Известно устройство для охлаждения сыпучих материалов (А.с. СССР, №1765154, кл. С10В 39/00, F27В 7/38), включающее водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан с карманами охлаждения, выполненный из секций, каждая из которых смонтирована из шести пластин, выполненных в виде равнобочных трапеций, средства для загрузки и выгрузки. Каждая из трапеций соединяется боковой стороной попеременно с последующей трапецией по ее плоскости и проходит через вершину у верхнего основания и боковой стороны, образуя внутреннюю полость секции в виде правильного октаэдра. Секции соединены между собой в барабан нижними основаниями. Нижние основания трапеций больше боковой стороны на величину верхнего основания. Карманы охлаждения образованы соединением последовательно по периметру секции под внутренним тупым углом друг к другу попеременно к торцам секции верхним и нижним основаниями с односторонним напуском в сторону, противоположную внутреннему тупому углу. Односторонний напуск по наружному углу между двумя пластинами направлен в сторону вращения барабана.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за недостаточной эффективности охлаждения, обусловленной недостаточной интенсивностью теплообмена между сыпучими материалами и охлаждающей водой, малой их перемешиваемостью и определенной упорядоченностью движения сыпучих материалов внутри барабана, сложность сборки конструкции.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для охлаждения клинкера (патент РФ №2447130 МПК С10В 39/00, опубл. 10.04.2012, бюл. №10), включающее водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, изготовленный из трех и более полос переменной ширины выпуклой криволинейной формы свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг другу ломанных винтовых линий и ломанных винтовых поверхностей с переменным шагом, а также средства для загрузки и выгрузки клинкера.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за недостаточной эффективности охлаждения, сложностью сборки конструкции.
Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей, упрощение сборки конструкции.
Технический результат достигается тем, что в установке для охлаждения клинкера, включающей водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, изготовленный из полос, средства для загрузки и выгрузки клинкера, барабан выполнен из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы переменной ширины изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на бочкообразной оправке с образованием по периметру барабана винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана, а также напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей по всей длине барабана от загрузки к выгрузке.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об полезности предлагаемой полезной модели устройства для охлаждения клинкера.
Новизна обусловлена тем, что барабан по периметру выполнен из пяти и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине барабана винтовых полос выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении с образованием по периметру барабана винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы, с центрами кривизны внутри барабана, а также напусков внутри барабана в виде лопастей по всей длине барабана от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс охлаждения и расширяет технологические возможности, при этом скорость частиц клинкера внутри барабана, а также воды снаружи барабана в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому частицы клинкера внутри барабана, а также воды снаружи барабана совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, а вода турбулентное движение.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения частиц клинкера при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса охлаждения клинкера и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемой полезной модели заключается в том, что барабан выполнен бочкообразной формы и по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс охлаждения, повышает эффективность охлаждения и расширяет технологические возможности установки для охлаждения клинкера.
Новизна предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана бочкообразной формы позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разряжение потоков частиц клинкера от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс охлаждения и расширяет технологические возможности установки.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц клинкера внутри барабана, а также потоков воды снаружи барабана. расширяет технологические возможности
Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц клинкера внутри барабана.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий изменяется по длине барабана от загрузки сначала увеличивается, а затем к выгрузке уменьшается, что изменяет скорость продольного перемещения частиц клинкера, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы в поперечном направлении обеспечивает дополнительное искривление поверхности барабана, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц клинкера в соседних участках барабана. При этом частицы клинкера движутся по сложным траекториям, увеличивая частоту столкновений, интенсифицируя процесс охлаждения.
Новизна предлагаемой полезной модели заключается так же в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить последовательного постепенного уплотнения и разряжение потоков клинкера, а также потоков воды по мере продвижение клинкера от загрузки к выгрузке, а также повысить эффективность смешивания частиц клинкера и их охлаждение.
Новизна усматривается так же в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений барабана изменяются по всей длине барабана от загрузки к выгрузке, что изменяет не только скорости и траектории перемещения частиц клинкера внутри барабана, но и также воды снаружи барабана, которые совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям и обеспечивают турбулентное движение воды в ванне, расширяет технологические возможности устройства для охлаждения клинкера, повышает интенсивность охлаждения.
1
1
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена предлагаемая установка для охлаждения клинкера; на фиг. 2 - барабан устройства, общий вид; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - вид полосы выпуклой криволинейной формы, в плане; на фиг. 6 - вид полосы выпуклой криволинейной формы после скручивания ее относительно продольной горизонтальной оси O-O; на фиг. 7 - вид полосы выпуклой криволинейной формы после скручивания ее на бочкообразной оправке; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7.
Установка для охлаждения клинкера (фиг. 1) включает водяную ванну 1, установленный в ней вращающийся барабан 2 с загрузочным 3 и разгрузочным 4 приспособлениями. Над барабаном 2 установлен разбрызгиватель 5. Над водяной ванной 1 установлен дефлегматор 6.
Барабан 2 выпуклой формы (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) выполнен из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы 7, 8, 9, 10, 11 (фиг. 3, фиг. 4) с образованием по периметру барабана 2 пустотелой винтовой многозаходной поверхности с винтовыми линиями 12-13, 14-15, 16-17, 18-19, 20-21 (фиг. 2) и винтовыми поверхностями выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана 2, а также напусков внутри барабана 2 в виде винтовых лопастей 22, 23, 24, 25, 26 (фиг. 4) по всей длине барабана 2 от загрузки к выгрузке.
1
1
1
1
Полосы выпуклой криволинейной формы 7, 8, 9, 10, 11 (одна из полос показана на фиг. 5) свернуты в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно продольной оси O-O (на фиг. 6 показана одна из полос выпуклой криволинейной формы, например 7, с кромками 27 и 28 свернутая в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно своей продольной оси O-O). Затем, полосы выпуклой криволинейной формы 7, 8, 9, 10, 11 изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении, на бочкообразной оправке 29 (фиг. 7, фиг. 8), например 7, с образованием по периметру барабана 2 винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана 2, а также напусков внутри барабана 5 в виде винтовых лопастей 22, 23, 24, 25, 26 по всей длине барабана 2 от загрузки к выгрузке.
1
1
Таким образом, барабан 2 выполнен из пяти и более полос выпуклой криволинейной формы (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) полос 7, 8, 9, 10, 11 скрученных в продольном и в поперечном направлениях по винтовым линиям в виде пустотелой винтовой многозаходной поверхности. А именно, предварительно скрученную в продольном направлении относительно продольной оси O-O (фиг. 6) выпуклую, криволинейной формы полосу, например 7, помещают на бочкообразную оправку 29 (фиг. 7, фиг. 8) и изгибают так, чтобы кромки 27 и 28 полосы, например 7, свернуты были по винтовым линиям. После этого полосу 7 деформируют и снимают с оправки 29, либо фиксируют на этой оправке. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы 8, 9, 10, 11. Далее пять деформированных таким образом полос 7, 8, 9, 10, 11 после совмещения продольных кромок полос с образованием напусков 22, 23, 24, 25, 26 (фиг. 4) соединяют, например сваркой. В результате по периметру барабана 2 (фиг. 2) по наружной поверхности образуются пять плавных винтовых линий 12-13, 14-15, 16-17, 18-19,20-21 и пять внутренних плавных винтовых канавок 30, 31, 32, 33, 34 (фиг. 3) Так как полосы 7, 8, 9, 10, 11 имеют переменную ширину (фиг. 5), то барабан 2 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное сечение по длине барабана 2. Поэтому и винтовые канавки 30, 31, 32, 33, 34 по длине барабана 2 тоже имеют переменное поперечное сечение.
Устройство для охлаждения клинкера работает следующим образом.
Раскаленный клинкер, кокс и т.п. поступает во вращающийся барабана 2 с помощью загрузочного приспособления 3. Барабан 2 орошается водой, поступающей из разбрызгивателя 5. Внутри барабана 2 за счет движения потоков частиц клинкера по сложным траекториям и под разными углами, их интенсивного перемешивания и каскадного перемещения, относительно друг к другу и к оси вращения барабана, а также стенок, в виде, криволинейных карманов, увеличивается частота контактирования частиц клинкера друг с другом и со стенками барабана 2, поэтому обеспечивается интенсивная теплопередача охлаждаемых частиц клинкера и стенок барабана 2, охлаждаемых с наружной стороны барабана 2 водой, при этом процесс интенсифицируется за счет полива стенок барабана водой, расположенными по винтовым линиям криволинейными поверхностями канавок 30, 31, 32, 33, 34, точнее карманами на наружной поверхности барабана 2 в местах соединения этих канавок друг с другом по периметру барабана 2. По мере прохождения частиц клинкера внутри барабану 2, частицы охлаждаются и удаляется из устройства с помощью разгрузочного приспособления 4. Движение частиц клинкера внутри барабана 2 от загрузки к выгрузке осуществляется за счет наличия внутри барабана винтовых канавок 30, 31, 32, 33, 34 и винтовых лопастей 22, 23, 24, 25, 26. Выделяющийся при охлаждении частиц клинкера пар конденсируется в дефлегматоре 6, что позволяет сократить расход воды на тушение. Вода в виде пленки, стекая по наружной поверхности барабана 2, охлаждает наиболее нагруженную в тепловом отношении сторону барабана 2. Этому способствует также то, что, так как полосы, из которых смонтирован барабан 2, свернуты не только в продольном, но и в поперечном направлении, то по периметру барабана 2 образованы винтовые внутренние поверхности в виде винтовых канавок 30, 31, 32, 33, 34. Образование сложной внутренней поверхности в виде сочетания двух криволинейных поверхностей, в каждой точке которых возникают разнонаправленные составляющие движения, усиливают эффект охлаждения, благодаря наличию разнонаправленных векторов. Таким образом, двоякая кривизна поверхности барабана 2 обеспечивает усиление технологического и транспортного эффекта, благодаря наличию разнонаправленных векторов в каждой точке внутренней поверхности барабана 2. Благодаря тому, что полосы 7, 8, 9, 10, 11 имеют переменную ширину, с образованием по периметру барабана 2 криволинейных поверхностей, осуществляется постепенное разряжение и уплотнение потоков масс частиц клинкера, что интенсифицирует процесс охлаждения. Таким образом, при вращении барабана 2 частицы клинкера. захватываются внутренней винтовой поверхностью, а также лопастями 22, 23, 24, 25, 26, и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы клинкера движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 2 и перемещается в сторону выгрузки. В результате увеличивается теплопередача частиц клинкера и стенок барабана 2. Так как криволинейная поверхность барабана 2 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций частиц клинкера, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность барабана 2 криволинейна, криволинейны и лопасти 22, 23, 24, 25, 26, то каждая порция частиц клинкера перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана 2, повышает интенсивность охлаждения и расширяет технологические возможность. Так как из-за криволинейности бочкообразной поверхности барабана 2 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц клинкера, то каждая частиц клинкера движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность их столкновений в начальный момент отрыва их от стенок барабана 2, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация взаимодействия их друг с другом и со стенками барабана 2, увеличиваются потоки теплопередачи и интенсифицируются процессы охлаждения.
Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения технологические возможности, за счет повышения эффективности охлаждения, обусловленной повышением интенсивности теплообмена между частицами клинкера и охлаждающей водой, увеличения их перемешиваемости и интенсификации движения частиц клинкера внутри барабана, упрощения сборки конструкции.