Качающаяся обжиговая печь
ROCKING KILN

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно, к обжиговым печам барабанного типа, применяемым для изготовления легкого вспученного заполнения.
Известна 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 размещен 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 углу качения и требуют дополнительных устройств для удержания в этом наклонном состоянии всей массы качающейся печи, что усложняет эксплуатацию.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является печь качающаяся для обжига строительного материала (патент РФ №2690322, МПК F27B 7/00, опубл. 31.05,2019, Бюл №16) содержащая 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 размещен коллектор для подачи охлаждающего воздуха, горелочные устройства и привод, барабан выполнен многосекционным, многозаходным винтовым и смонтирован из секций, изготовленных из поочередно соединенных равносторонних и равнобедренных треугольников, боковые стороны которых равны друг другу, а основания равнобедренных треугольников больше длины их боковых сторон, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами и суммарное число равносторонних и равнобедренных треугольников в секции является четным и равно как минимум шести, с образованием по периметру барабана, по меньшей мере трех, ломаных винтовых линий и канавок основного и противоположного направлений.
Недостатками известного устройства являются то, что такие печи не обеспечивают необходимых условий термообработки, требуют большой длины барабана печи для обеспечения качества гранул, не обеспечивают полного перекатывания сырцевых гранул и имеют ограниченные технологические возможности из-за недостаточной интенсивности их смешивания в виду некоторой стационарности движения их потоков.
Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей, уменьшение длины барабана печи, повышение производительности и эффективности обжига.
Поставленная задача достигается тем, что в качающейся обжиговой печи, 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 размещен коллектор для подачи охлаждающего воздуха, горелочные устройства и привод барабана выполнен конусообразным из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из двух одинаковых равнобедренных треугольников, а вторая пара смонтирована из равнобедренного треугольника, равного одному из двух равнобедренных треугольников первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно предыдущей на 120° с образованием по периметру барабана трех ломанных винтовых линий основного направления переменного шага, трех ломанных винтовых линий того же направления и переменного шага, а также одной ломанной винтовой линии противоположного направления переменного шага, при этом шаг всех винтовых линии различен по длине.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции качающейся обжиговой печи.
Новизна заключается в том, что за счет конической, винтовой формы барабана и увеличения проходного сечения барабана по длине от загрузки к выгрузке нарушается стационарность движения потоков сырцевых гранул, в результате повышается производительность и эффективность обжига.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собраны секции барабана, разные по площади, форме и размерам не только в одной секции, но каждая секция относительно предыдущей отличается по своим размерам, поэтому производительность и эффективность обжига возрастает по мере перемещения сырцевых гранул от загрузки к выгрузке, что позволяет уменьшить длину барабана печи.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что шаг винтовых линий переменный, т.е. увеличивается по длине барабана, обеспечивает увеличение интенсивности смешивания сырцевых гранул, в результате повышается производительность и эффективность обжига.
Новизна заключается также в том, что по периметру, барабан снабжен тремя ломанными винтовыми линиями основного направления переменного шага, тремя ломанными винтовыми линиями того же направления и переменного шага, а также одной ломанной винтовой линии противоположного направления переменного шага, при этом шаг всех винтовых линии различен по длине, что изменяет не только скорость перемещения потоков сырцовых гранул от загрузки к выгрузке, но и частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает энергоемкость их соударений и расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность обжига, позволяет уменьшить длину барабана печи.
Новизна заключается в том, что, благодаря взаимонаправленным с разным шагом винтовым линиям и поверхностям по периметру барабана, потоки сырцовых 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 барабана образованы ломаные винтовые поверхности по его длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков сырцовых 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 барабана изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков сырцовых гранул, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, так как частота движения потоков сырцовых гранул в предлагаемой конструкции качающейся печи определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством, формой и типоразмерами плоских элементов по периметру барабана, то такое конструктивное оформление поверхности барабана увеличивает частоту соударений частиц сырцовых гранул между собой и со стенками барабана, увеличивает технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что, не только равнобедренные и равносторонние треугольники, из которых собраны секции 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 сырцовых 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 и расположение которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности, повышает производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг. 1 изображена предложенная качающаяся обжиговая печь, 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 - одна из секций барабана; на фиг. 5 - схема сборки барабана; на фиг. 6 - барабан, вид спереди; на фиг. 7 - вид Б на фиг. 6.
Качающаяся обжиговая печь включает барабан 1 с секторным вырезом 2, смонтированным внутри неподвижной обоймы 5,а также секторными вырезами 3 и 4. Барабан 1 снабжен ободами 6 (фиг. 1). Барабана 1 футерован огнеупорной кладкой 7 и снабжен вытяжными устройствами 8 и 9, течкой 10 и приводом 11, сообщающем качательно-вращательное движение барабану 1 посредством венцовой шестерни 12. На неподвижной обойме 5 установлены горелочные устройства 13. Трубопроводы 14 снабжены шиберными заслонками 15.
Барабан 1 снабжен ободами 6 (фиг. 1), смонтированными с возможностью вращения на роликовых опорах 16 и 17.
Для предотвращения утечки продуктов горения по бокам неподвижной обоймы 5 жестко смонтированы с барабаном 1 кольцевые накладки 18 и 19
Барабан 1 снабжен втулками 20 и 21, скрепленными неподвижно с барабаном 1, с возможностью вращения втулок 20 и 21 в неподвижной обойме 5.
Барабан 1 выполнен конической формы из последовательно установленных секций (фиг. 4), каждая из которых изготовлена в виде смонтированных двух пар треугольников "А" и "В", соединенных боковыми сторонами. Первая пара треугольников "А" выполнена из двух одинаковых равнобедренных треугольников 22 и 23. Вторая пара треугольников "Б" смонтирована из равнобедренного треугольника 24, равного треугольникам 22 и 23 первой пары "А" и равностороннего треугольника 25, стороны которого равны боковым сторонам треугольников 22, 23, 24.
1
2
3
Каждая последующая секция (фиг. 5), при сборке барабана, повернута относительно предыдущей на 120°. Например, на фиг. 5 секция 27 повернута относительно предыдущей секции 26 на 120° по часовой стрелке, секция последующая 28 повернута относительно предыдущей секции 27 в свою очередь тоже на 120° и т.д., поворот секции 26, 27, 28 для наглядности фиксируется вершинами Д, Д и Д.
1
2
2
2
3
1
11
111
Барабан 1 (фиг. 6 и 7) выполнен конусообразным с ломаными винтовыми линиями по периметру переменного по длине барабана шага с тремя ломаными линиями основного направления с шагом S, которые показаны на фиг. 6 и 7 утолщенными линиями 29-30-31-32-33; 34-35-36-37; 38-39-40-41-43, тремя ломаными винтовыми линиями того же направления с переменным шагом S(34-30-39); S(39-35-31-40); S(40-36-32-41) и т.д., и одной ломанной винтовой линией противоположного направления, тоже с переменным шагом S - 37-32-40-35-30-38.
1
При повороте секций относительно друг друга по часовой стрелке образуется поверхность барабана с правыми винтовыми линиями основного направления шага S (фиг. 5 и 6).
1
При повороте секций относительно друг друга против часовой стрелки образуются поверхности барабана с левыми винтовыми линиями основного направления S (не показаны).
Предложенная качающаяся обжиговая печь работает следующим образом.
Сырцовые гранулы по течке 10 поступают в зону подогрева барабана 1, где они подогреваются до 1100°C за счет тепла отсасываемых из зоны вспучивания вытяжным устройством 8 продуктов сгорания. В барабане 1 слой обжигаемых гранул перемещается вследствие качания барабана 1 с ободами 6 на роликовых опорах 16 и 17 при помощи механизма качания, который включает привод 11 и закрепленную жестко на 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 барабана 1 вытяжным устройством 9, расположенным со стороны выгрузки готовых гранул.