ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
SHAFT FURNACE FOR CERAMIC MATERIALS BURNING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству кирпичей и блоков строительной керамики, имеющих форму, близкую к форме прямоугольного параллелепипеда.
Уровень техники
Шахтные печи, предназначенные для обжига керамических изделий, преимущественно кирпичей, относятся к печам непрерывного действия, в которых изделия продвигаются вдоль вертикального обжигового канала сверху вниз под действием собственного веса и удаляются из печи снизу. Сверху садка пополняется тем же количеством изделий, что были выгружены из печи снизу.
Известен комплекс для сушки и обжига кирпича, транспортируемого в кассетах, включающий шахтную печь с вертикальным обжиговым каналом для размещения садки изделий, над которым размещено устройство загрузки, выполненное в виде автомата-садчика, в нижней части печи размещен снижатель садки, связанный с механизмом выгрузки готовых изделий (см. патент на изобретение RU 2333831, МПК: B28B 15/00, опубл. 20.09.2008 г.).
Автомат-садчик обеспечивает подачу загруженных кирпичом кассет к обжиговому каналу, выгрузку кирпичей из кассеты в объем обжигового канала и перенос пустых кассет к накопителю. Слой садки соответствует порядку размещенных в кассете изделий, которые при раскрытии кассеты опускаются уже сформированным слоем на верхний слой садки печи. Каждый последующий слой садки получают некоторым смещением положения выгружаемой кассеты относительно предыдущей.
Существенным недостатком известного аналога является использование кассет и автомата-садчика специальной сложной конструкции.
В качестве наиболее близкого аналога, по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения, принята шахтная печь, предназначенная для обжига керамических изделий, в том числе кирпичей, устройство которой раскрыто в патенте Германии №1030240, МПК: F27B 9/14, опубл. 14.05.58 г.
Загрузочное устройство печи, согласно материалам упомянутого патента, включает размещенные в верхней части обжигового канала вертикальные направляющие для формирования слоев садки, обеспечивающие равномерность укладки кирпичей друг относительно друга с равным интервалом, и опорное устройство для формируемых слоев, выполненное в виде горизонтально подвижных вил, состоящих из параллельных стержней прямоугольного сечения, жестко связанных между собой с одного конца поперечиной. Сверху обжиговый канал герметично закрывается крышкой.
Устройство загрузки работает синхронно с размещенным в нижнем проеме печи устройством выгрузки обожженных изделий, включающим снижатель садки и опорное устройство вильчатой конструкции.
Формирование новых слоев садки осуществляется внутри обжигового канала, при этом кирпичи по направляющим опускаются в канал и ложатся на опорные вилы и изделия верхнего ряда садки. После того, как новые слои сформированы, вилы отводятся из канала и новые слои кирпичей остаются лежать, опираясь на бывший верхний слой садки. Садка опускается на шаг, соответствующий количеству выгружаемых слоев, вилы выдвигаются в канал и размещаются между рядами изделий нового верхнего слоя садки.
Существенным недостатком ближайшего аналога является то, что формирование новых слоев садки осуществляется непосредственно в печи и на значительной глубине, куда изделия опускаются под действием собственной силы тяжести. В этом случае не исключена возможность повреждения изделий в результате их соударения с опорными стержнями или изделиями верхнего слоя, на который они устанавливаются.
Кроме того, подобное решение может быть использовано только для печей, имеющих узкий (небольшой в поперечном сечении) обжиговый канал, и желательно, с загрузкой сразу целого ряда изделий. В противном случае длительный простой печи с открытой крышкой приведет к нарушениям режимов обжига и «выстуживанию» печи.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечить автоматическую загрузку шахтной печи с получением высокого качества готовой продукции на выходе из нее.
Достигаемый при использовании настоящего изобретения технический результат заключается в исключении повреждений изделий при загрузке, независимо от размеров печи и количества изделий в формируемом слое.
Другой технический результат заключается в исключении длительных простоев печи с открытой крышкой и обеспечении требуемых режимов обжига.
Поставленная задача решена в предлагаемой шахтной печи для обжига керамических изделий, преимущественно кирпичей, содержащей обжиговый канал для размещения садки изделий, закрываемый сверху крышкой, размещенное в нижней части печи устройство выгрузки со снижателем садки и размещенное в верхней части печи загрузочное устройство, включающее средство для формирования слоев садки и опорное устройство для формируемых слоев в виде горизонтально подвижных вил, образованных совокупностью параллельных стержней прямоугольного сечения, соединенных между собой с одного конца и выполненных с возможностью размещения между рядами изделий в садке.
Согласно заявляемому изобретению средство для формирования слоев садки выполнено в виде установленного над печью трехкоординатного манипулятора, взаимодействующего с устройством подачи изделий к печи, по периметру верхнего края печи сформирована горизонтальная платформа, установленная с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения относительно печи, крышка выполнена с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения и установлена вместе с приводом на одной стороне упомянутой платформы, на другой, относительно печи, стороне которой размещены вилы с приводом их горизонтального возвратно-поступательного перемещения, при этом в выдвинутом рабочем положении вилы расположены под манипулятором и над закрывающей обжиговый канал крышкой.
Для исключения потерь тепла стыки между горизонтальной платформой и корпусом печи герметизированы уплотнением.
Основным отличием предлагаемой шахтной печи от ближайшего аналога является конструктивное решение устройства загрузки.
Предлагаемая конструкция устройства загрузки шахтной печи позволяет осуществить формирование новых слоев садки вне обжигового канала печи, который в процессе формирования закрыт крышкой, а затем аккуратно и быстро опустить сформированные слои в печь на садку изделий, после чего печь снова закрывается крышкой. При этом исключены смещения изделий и их соударения. Минимальное время нахождения печи в открытом состоянии способствует соблюдению температурных режимов обжига и, как следствие, получению готовых изделий высокого качества и экономичному расходованию топливных ресурсов.
Работа устройства загрузки скоординирована с работой снижателя садки изделий устройства выгрузки.
В конкретном примере реализации предлагаемого технического решения устройство подачи изделий к печи включает горизонтальный цепной транспортер, размещенный между складом пустых кассет и накопителем кассет с изделиями, подготовленными к обжигу, манипулятор для переноса изделий из кассет, установленных на транспортере, на приводной рольганг, перемещающий изделия к печи.
В случае, когда изделия в кассетах размещены в положении «на ложок», то приводной рольганг выполняют из двух веток, между которыми размещают кантователь, обеспечивающий поворот изделий с ложка на плашок.
Кантователь может быть выполнен по типу «беличьего колеса» с горизонтальной осью вращения и ячейками для изделий, размещенными по внешнему контуру колеса. Кантователь снабжен ступенчатым приводом револьверного типа и толкателем для выталкивания изделий из ячеек на рольганг. В качестве такого толкателя может быть использован пневмоцилиндр.
С целью уменьшения габаритов устройства подвижная крышка выполнена из двух частей, откатывающихся последовательно, с наложением частей одна на другую.
Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного осуществления, иллюстрированным чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - шахтная печь с устройством подачи изделий к печи, вид сверху;
на фиг.2 - то же, сечение А-А с фиг.1;
на фиг.3 - вид А с фиг.1, приводной рольганг, схематично;
на фиг.4 - сечение В-В с фиг.3, показан кантователь;
на фиг.5 (а, б, в) - садка кирпичей, вид сверху и два вида сбоку, соответственно;
на фиг.6-11 - показаны этапы работы устройства.
Осуществление изобретения
Предлагаемая шахтная печь для обжига керамических изделий содержит (фиг.1-3) сквозной вертикальный обжиговый канал 1, предназначенный для размещения садки 2 изделий, подвижную в горизонтальной плоскости крышку 3, закрывающую обжиговый канал 1 сверху, размещенное в нижней части печи устройство выгрузки со снижателем садки 2 (не показано) и размещенное в верхней части печи загрузочное устройство, включающее установленный над печью манипулятор 4 для формирования слоев садки, взаимодействующий с устройством подачи изделий к печи, и опорное устройство для формируемых слоев в виде горизонтально подвижных вил 5, образованных совокупностью параллельных стержней прямоугольного сечения, жестко связанных между собой с одного конца поперечиной и выполненных с возможностью размещения между рядами изделий в садке.
По периметру верхнего края печи сформирована горизонтальная платформа 6, установленная на домкратах 7 с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения относительно печи. Стыки между горизонтальной платформой 6 и корпусом печи герметизированы уплотнением.
На одной стороне платформы 6 установлена крышка 3 с приводом ее горизонтального возвратно-поступательного перемещения. Крышка выполнена из двух частей, откатывающихся последовательно и с наложением одна на другую.
На другой, относительно печи, стороне платформы 6 размещены вилы 5 с приводом их горизонтального возвратно-поступательного перемещения.
Устройство подачи изделий к печи включает горизонтальный цепной транспортер 8, размещенный между складом пустых кассет 9 и накопителем 10, трехкоординатный манипулятор 11 и приводной рольганг 12, состоящий из двух веток (12′ и 12″), между которыми размещен кантователь 13.
В качестве накопителя 10 может выступать сушило или башня нормализации кирпича. Изделия, подготовленные к обжигу, уложены в тару - кассеты 14. В приведенном примере кирпичи в кассетах размещены в положении «на ложок», в один слой с зазорами друг относительно друга. Кассеты 14 в накопителе 10 размещены штабелем.
Кантователь 13 (см. фиг.4), выполненный по типу «беличьего колеса», имеет горизонтальную ось вращения и ячейки 15 для изделий, размещенные по внешнему контуру колеса. Кантователь 13 снабжен ступенчатым приводом револьверного типа на восемь фиксированных остановок и толкателем 16 для выталкивания изделий из ячеек на приводной рольганг 12.
Как и в прототипе, размещенная в печи садка 2 кирпичей (см. фиг.5) выполнена с послойной перевязкой стыков, т.е. кирпичи развернуты в каждом последующем слое на 90° относительно кирпичей предыдущего слоя. В каждом слое изделия размещены с зазорами между собой в рядах и между рядами. Зазоры 17 между рядами имеют большую ширину, достаточную для прохождения стержней опорного устройства (вил 5), и повторяются через слой.
Изделия в каждом слое уложены на постель, что обеспечивает устойчивость садки и загружаемого пакета изделий.
В некоторых случаях слой может быть сформирован из изделий, уложенных стопками, например по два изделия (как в приведенном примере).
Работа шахтной печи осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии (см. фиг.6) платформа 6 находится в крайнем верхнем положении, загрузочный проем печи закрыт крышкой 3, вилы 5 находятся в крайнем выдвинутом (рабочем) положении и перекрывают горловину печи над крышкой 3. Цепной транспортер 8 свободен.
Кассета 14 с кирпичом подается из накопителя 10 на цепной транспортер 8. Перемещаясь по транспортеру 8, кассета попадает в рабочую зону трехкоординатного манипулятора 11, размещенного над транспортером 8 и над одним концом приводного рольганга 12. Работая по программе, манипулятор 11 переносит кирпичи из кассеты 14 на рольганг 12, при этом захват манипулятора берет из кассеты по два кирпича, сдвигая их между собой, и ставит пару 18 кирпичей на рольганг 12 на ложки.
Разгруженная кассета 14 по транспортеру 8 перемещается далее и убирается в склад пустых кассет 9.
Пара 18 кирпичей движется по первой ветви рольганга (12′), попадая на ее конце в ячейку 15 кантователя 13. Наличие в ячейке кантователя кирпичей фиксируется датчиком (не показан), по сигналу которого кантователь 13 поворачивается на шаг, после чего он готов к приему следующей пары кирпичей.
Когда ячейка 15 кантователя 13, в которой находится пара 18 кирпичей, займет крайнее верхнее положение, и кирпичи в ней повернутся и лягут друг на друга на плашок (см. фиг.4), сработает пневмоцилиндр 16, шток которого вытолкнет кирпичи на вторую ветку рольганга 12″. Перемещаясь далее по рольгангу, пара 18 кирпичей попадает в зону действия манипулятора 4, который по команде соответствующего датчика, снимает кирпичи с рольганга и переносит их на вилы 5, где последовательно выкладывает (формирует) слои 19 садки, предназначенные для загрузки (см. фиг.7).
Для исключения прогиба стальных прямоугольных профилей, из которых выполнены стержни вил 5, служат опорные и прижимные ролики 20.
После того, как сформировано два слоя, а также в соответствии с графиком работы печи, открывается крышка 3, части которой последовательно откатываются и складываются (наезжают) друг на друга. Открывается загрузочная горловина печи (см. фиг.8)
Включается привод домкратов 7 и платформа 6 с размещенными на ней вилами 5 и крышкой 3 опускается в крайнее нижнее положение (см. фиг.9). При этом стержни вил 5 заходят и размещаются в зазорах 17 между рядами изделий верхнего слоя садки 2, а лежащие на вилах 5 кирпичи устанавливаются с опорой на изделия верхнего ряда садки.
Вилы 5 отводятся за пределы загрузочной горловины печи в крайнее правое положение (см. фиг.10).
После этого домкраты 7 поднимают платформу 6 в крайнее верхнее положение, а столб садки 2 перемещается вниз на высоту выгружаемого пакета изделий, также состоящего из двух слоев (работает снижатель устройства выгрузки). Выкатывается крышка 3, закрывая обжиговый канал 1 печи (см. фиг.11).
Вилы 5 выдвигаются и занимают исходное положение - над крышкой 3 (фиг.6). Процессы формирования новых слоев садки и загрузка печи повторяются.
Как видно из описания техпроцесса работы печи, обжиговый канал открывается только для опускания в печь уже сформированных на опорном вильчатом устройстве новых слоев садки, что обеспечивает минимальное время открытого состояния печи и способствует соблюдению температурных режимов обжига и экономичному расходованию топливных ресурсов.
Использование опорного вильчатого механизма и его размещение вместе с крышкой 3 на горизонтальной платформе 6, имеющей возможность вертикального перемещения вдоль печи, позволяет аккуратно и быстро опустить в печь сформированные слои и при этом исключить какие-либо смещения изделий и их соударения с изделиями верхнего слоя садки.
В результате обеспечивается получение готовых изделий высокого качества.