ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к устройствам для термической обработки материалов, не допускающим контакта с теплоносителем, например для обжига порошкообразных материалов, и может быть использована в химическом машиностроении для получения катализаторов.
Известна высокотемпературная вращающаяся печь с комбинированной футеровкой, где за счет применения муфеля, являющегося одновременно футеровкой печи, совмещенного с топкой печи, а в нем над каналами для прохода газа теплоносителя выполнены с примыканием к вращающемуся корпусу барабана каналы для подачи вторичного воздуха к топке печи, причем каналы вторичного воздуха выполнены с внутренним рельефом, состоящим из продольных волнообразных углублений по длине каналов - уменьшены теплопотери и удельный расход топлива (см. описание изобретения к патенту РФ №2112189, МПК F27B 7/28, F27B 5/10, опубл. 27.05.1998).
Недостатком известной конструкции является сложность, которая заключается в стенках со встроенными каналами и в топке, встроенной в торец муфеля.
Известна муфельная печь по патенту РФ на полезную модель №56578, МПК F27B7/28, опубл. 10.09.2006 г, прототип.
Эта печь содержит вращающийся от привода в опорах рамы барабан, по меньшей мере, одно горелочное устройство, соединенное с каналами подвода горючего вещества и воздуха, и канал прохода теплоносителя, снабжена неподвижным кожухом, жестко скрепленным с рамой, при этом горелочное устройство установлено внутри канала прохода теплоносителя, выполненного в виде полости, образованной внешней поверхностью барабана и внутренней поверхностью неподвижного кожуха, ось вращающегося в опорах рамы барабана наклонена к горизонтали под углом α, а внешняя поверхность барабана и внутренняя поверхность неподвижного кожуха выполнены конгруэнтными. Кроме того, каналы подвода горючего вещества и воздуха могут быть скреплены с неподвижным кожухом, канал подвода воздуха может быть соединен с каналом прохода теплоносителя. Привод барабана может быть выполнен с изменяемой угловой скоростью вращения, а, по меньшей мере, одна опора барабана может быть снабжена средством изменения угла α.
Горелочное устройство может быть выполнено в виде спиралевидной трубы, закрепленной на внутренней поверхности неподвижного кожуха, соединенной с каналом подвода горючего вещества и снабженной, по меньшей мере, одним отверстием в боковой поверхности для выхода и сгорания горючего вещества.
Недостатки: низкий коэффициент полезного действия - КПД сушки из-за того, что горение не успевает завершиться в каналах теплоносителя. Достигнутые технические результаты:
- повышение КПД процесса сушки обрабатываемого материала теплоносителем;
- расширение номенклатуры изделий.
Решение указанных задач достигнуто во вращающейся печи, содержащей барабан, выполненный с возможностью вращения, и неподвижный кожух с каналами теплоносителя, установленный снаружи концентрично барабану, отличающейся тем, что неподвижный кожух образован внешней оболочкой, полость между ней и барабаном разделена чередующимися бетонными и кирпичными перегородками на несколько секций, при этом каждая секция имеет канал теплоносителя с двумя входными и одним выходным патрубком.
Каналы теплоносителя могут быть выполнены кольцевой формы и соединены между собой входным и выходным коллекторами.
Каналы теплоносителя могут быть выполнены спиральной формы и соединены каждый с входным и выходным патрубками.
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1…9) где:
- на фиг. 1 приведен продольный разрез вращающейся печи,
- на фиг. 2 приведен первый вариант секции печи,
- на фиг. 3 приведен второй вариант секции печи,
- на фиг. 4 приведен третий вариант секции печи,
- на фиг. 5 приведен четвертый вариант секции печи,
- на фиг. 6 приведен неподвижный корпус,
- на фиг. 7 приведен продольный разъем неподвижного кожуха,
- на фиг. 8 приведена схема движения теплоносителя,
- на фиг. 9 приведен разрез А-А.
Вращающаяся печь (фиг. 1…9) содержит: раму 1, барабан 2, выполненный с возможностью вращения и установленный через опоры 3 и 4 на раме 1. С одного торца барабана выполнен узел загрузки 5, а с другого - узел выгрузки 6.
На внешней поверхности 7 барабана 2 установлен зубчатый венец 8, с которым связан мотор-редуктор 9. Барабан 2 установлен под углом а к горизонту.
Оптимальное значение угла:
α=3…10°.
Концентрично вращающемуся барабану 2 установлен неподвижный кожух 10, выполненный в виде оболочки 11 в полости 12, между которой и барабаном 2 установлены чередующиеся бетонные и кирпичные перегородки 13 и 14 соответственно, образующие секции 15 (фиг. 1…5). В секциях 15 проделаны каналы теплоносителя 16. Каналы теплоносителя 16 соединены с одной стороны с входными патрубками 17, а с другой - с выходными патрубками 18. Внутри барабана 2 засыпан обрабатываемый материал 19 (фиг. 1).
При этом возможны два варианта соединения каналов теплоносителя 16 с входным и выходным коллекторами 20 и 21 соответственно (фиг. 2 и 3) в виде кольцевых каналов (фиг. 2) и в форме спирали (фиг. 3).
Кроме того, возможно применение в одной секции 15 двух входных патрубков 17 и одного выходного патрубка 18 (фиг. 4) или одного входного патрубка 17 и двух выходных патрубков 18 (фиг. 5).На фиг. 6 показан неподвижный кожух 10, разделенный на секции 15.
Неподвижный кожух 10 (фиг. 7) может иметь продольный разъем 22. В этом случае он имеет два продольных фланца 23 и 24, скрепленных болтами 25 с гайками 26. Оболочка 11 в этом случае содержит верхнюю часть 27, выполненную в форме полуцилиндра и нижнюю часть 28 в форме прямоугольного параллелепипеда.
На фиг. 8 приведена схема движения теплоносителя в каналах теплоносителя 16.
На фиг. 9 приведен разрез А-А, откуда следует, что теплоноситель распространяется в каждой секции концентрическим фронтом (соответствует ширине факела пламени) от горелок 29, обтекая барабан 2 снизу и сверху, и газы выходят в выходные патрубки 18.
Работа вращающейся печи
Вращающаяся печь работает следующим образом (фиг. 1). Через узел загрузки 5 обрабатываемый материал 19 засыпается внутрь барабана 2. При этом барабан 2 вращается в опорах 3 и 4 рамы 1 благодаря мотор-редуктору 9 через зубчатый венец 8. Проходя внутри канала теплоносителя 16 теплоноситель нагревает барабан 2, при этом контакта нагревателя и обрабатываемого материала 19 не происходит. Отработавший теплоноситель выходит через выходные патрубки 18.
Угол а наклона оси барабана 2 к горизонтали выбирается в зависимости от скорости вращения барабана 2, температурного режима и длительности температурной обработки обрабатываемого материала 19. Обрабатываемый материал 19, прошедший обработку, извлекают из муфельной печи через узел выгрузки 6 (фиг. 1).
Максимальная температура нагрева муфельной печи определяется жаростойкостью материалов барабана 2 и огнеупорных кирпичей, установленных внутри неподвижного кожуха 10.
В реальных опытных образцах печи в качестве теплоносителя используются продукты сгорания и достигнута температура теплоносителя 650°…700°C.
В процессе вращения барабана 2 обрабатываемый материал 19 поднимается стенкой барабана 2 на некоторую высоту за счет сил трения. На определенной высоте происходит ссыпание обрабатываемого материала вниз. Так как ось барабана 2 наклонена под углом, ссыпание вниз происходит со смещением обрабатываемого материала в сторону уклона барабана 2. В процессе движения обрабатываемый материал 19 высыхает за счет подвода тепла внутрь барабана 2 со стороны неподвижного кожуха 10.
Схема подвода тепла (фиг. 8 и 9) обеспечивает эффективную сушку обрабатываемого материала 19 при минимальных затратах топлива, подаваемого через горелки 29.
Создан опытный образец вращающейся печи и проведены ее успешные испытания.
Применение полезной модели позволило:
- повысить КПД процесса сушки обрабатываемого материала теплоносителем;
- расширить номенклатуру изделий (вращающихся печей).