КАЧАЮЩАЯСЯ ОБЖИГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ROCKING ROASTING FURNACE FOR ROASTING OF BUILDING MATERIALS

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к наклонным обжиговым печам барабанного типа, применяемым для изготовления легкого вспученного заполнения.
Известна качающаяся обжиговая печь, например, для обжига керамзита, содержащая установленный на роликоопорах футерованный цилиндрический корпус с секторным вырезом в высокотемпературной зоне, горелочные устройства и привод.
Недостатком известного устройства является 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.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является качающаяся обжиговая печь, например, для обжига керамзита (АС 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.
Недостатком известного устройства является 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 удержании в этом наклонном состоянии всей массы качающейся печи, что усложняет эксплуатацию.
Техническим решением задачи является обеспечение полного перекатывания гранул, упрощение эксплуатации и расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в качающейся обжиговой печи для обжига строительных материалов, 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, барабан выполнен винтовым, изготовлен коническим, установлен горизонтально и смонтирован из трех или более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине, на которых попеременно с их противоположных сторон, под углом 60° к оси полос, выполнены посредством фрезерования или обработкой давлением зоны ослабленного сечения в виде надрезов со скошенными стенками для образования по периметру конического винтового барабана многогранных поверхностей из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами треугольников, при этом полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке, с образованием по периметру винтового барабана трех и более винтовых линий и винтовых поверхностей основного и противоположного направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции качающейся обжиговой печи для обжига строительных материалов.
Новизна заключается в том, что винтовой конический барабан изготовлен из трех или более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине винтового конического барабана от загрузки к выгрузке, на которых попеременно с их противоположных сторон под углом 60° к оси полос выполнены посредством фрезерования или обработкой давлением зоны ослабленного сечения в виде надрезов со скошенными стенками для образования по периметру винтового конического барабана многогранных поверхностей из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами треугольников, при этом полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру винтового конического барабана трех и более винтовых канавок и винтовых линий основного и противоположного направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий, что обеспечивает не только полное перекатывания гранул, упрощение эксплуатации, но и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри винтового конического барабана криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине, что увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что конический винтовой барабан по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. ломанными плавными винтовыми линиями основного и противоположного направлений, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками основного и противоположного направлений внутри винтового конического барабана, что увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений футерованного барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потока сырцевых гранул с максимальной энергоемкостью соударений их друг к другу и со стенками барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря направленным навстречу друг другу ломанным винтовым линиям векторы скорости движения сырцевых гранул при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует увеличению производительности и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что конический футерованный барабан установлен горизонтально, что упрощает изготовление и эксплуатацию качающейся обжиговой печи.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру конического футерованного барабана образованы ломанные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков сырцевых гранул внутри барабана, повышение производительности, расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление футерованного барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разряжение потоков сырцевых гранул с максимальной энергоемкостью соударений их друг к другу и со стенками барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным винтовым поверхностям по периметру винтового барабана потоки сырцевых 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 перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру футерованного барабана образованы ломанные винтовые поверхности по его длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков сырцевых гранул, что увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения футерованного барабана изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков сырцевых гранул, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает производительность, обеспечивает полное перекатывания гранул и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что за счет конической формы барабана создается уклон внутренней поверхности качающегося конического барабана, что обеспечивает движение сырцевых гранул от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении качающегося вокруг своей оси винтового барабана конической формы за счет не только винтовых канавок внутри винтового барабана, но и за счет естественного уклона внутренней поверхности конического винтового барабана.
Новизна обусловлена тем, что футерованный барабан снабжен ломанными винтовыми линиями основного и противоположного направлений и соответственно ломанными винтовыми канавками основного и противоположного направлений внутри футерованного барабана, что изменяет не только скорость перемещений потоков, сырцевых гранул от загрузки к выгрузке, но и частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками футерованного барабана, увеличивает энергоемкость их соударений, производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, так как частота движения потоков сырцевых гранул в предлагаемой конструкции качающейся печи определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством плоских элементов по периметру барабана, такое конструктивное оформление поверхности барабана за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений частиц сырцевых гранул между собой и со стенками барабана, повышает производительность, увеличивает технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники и равносторонние треугольники, из которых собраны подсекции секций 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 сырцевых 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 которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие потоков сырцевых гранул, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена предложенная качающаяся обжиговая печь для обжига строительных материалов, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - конический винтовой барабан, вид спереди; на фиг. 5 - вид А на фиг.4; фиг. 6 - одна из полос, вид спереди; на фиг. 7 - сечение по В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - вид полосы после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг. 9 - вид полосы после сгиба ее на конической оправке; на фиг. 10 - разрез Д-Д на фиг. 9.
Качающаяся обжиговая печь для обжига строительных материалов включает конический винтовой барабан 1 с секторными вырезами 2, 3 и 4, смонтированный внутри неподвижной обоймы 5 и снабженный ободами 6 (фиг. 1). Конический винтовой барабан 1 футерован огнеупорной кладкой 7 и снабжен вытяжными устройствами 8 и 9, течкой 10 и приводом 11, сообщающем качательное вращательное движение винтовому коническому барабану 1 посредством венцовой шестерни 12. На неподвижной обойме 5 установлены горелочные устройства 13. Трубопроводы 14 снабжены шиберными заслонками 15.
Конический винтовой 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 смонтированы жестко с коническим винтовым барабаном 1 кольцевые накладки 18 и 19.
Конический винтовой барабан 1 снабжен втулками 20 и 21, скрепленными неподвижно с коническим винтовым барабаном 1 с возможностью вращения втулок 20 и 21 с винтовым барабаном 1 в неподвижной обойме 5.
1
1
Конический винтовой барабан 1 (фиг. 4, фиг. 5) выполнен из трех или более полос трапециевидной формы, например на фиг. 4 и фиг. 5 шести полос 22, 23, 24, 25, 26, 27 с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине конического винтового барабана 1. Конический винтовой барабан 1 установлен горизонтально и смонтирован из трех или более полос трапециевидной формы 22, 23, 24, 25, 26, 27 с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине, одна из которых, например 22, показана на фиг. 6, на которой попеременно с их противоположных сторон, под углом 60° к оси полос, выполнены посредством фрезерования или обработкой давлением зоны ослабленного сечения в виде надрезов 28 и 29 со скошенными стенками для образования по периметру конического винтового барабана многогранных поверхностей из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами треугольников. Для этого на полосе попеременно с противоположных сторон под углом 60° к оси полосы выполнены зоны ослабленного сечения - надрезы (фиг. 6), например на полосе 22 надрезы 28 и 29 со скошенными стенками посредством фрезерования или обработкой давлением и т.п. Геометрия и величины углов λ, γ, ω, ψ, α, β скосов надрезов (фиг. 7) и их взаимное расположение определяют углы наклона треугольников 30 друг к друг. Каждая из трапециевидных полос 22, 23, 24, 25, 26, 27 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как трапециевидная полоса 22, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении, относительно продольной оси 0-0 (фиг. 8). Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности конического винтового барабана 1, благодаря чему обеспечивается полное перекатывания гранул.
Скрученную таким образом полосу 22 размещают на конической оправке 31 (фиг. 9) и изгибают так, чтобы кромки полосы А и Б разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие конический винтовой барабан 1. Далее три, четыре, пять, шесть и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам А и Б.
1
2
Скручивание каждой полосы трапециевидной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности конического винтового барабана 1, благодаря чему обеспечивается полное перекатывания гранул. Полосы 22, 23, 24, 25, 26, 27 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру конического винтового барабана 1 винтовых линий и внутренних винтовых канавок основного и противоположного направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузочного отверстия 32 к выгрузному отверстию 33 конического винтового барабана 1 (фиг. 4). На фиг. 4  и фиг. 5 показаны утолщенными линиями одна из шести винтовых линий 34-35-36-37-38-39 основного направления с переменным увеличивающимся шагом S и одна из шести винтовых линий противоположного направления 40-41-42-37-43-44 с переменным увеличивающимся шагом S.
Для ускорения движения сырцевых гранул от загрузки к выгрузке смонтированы устройства (на чертежах не показаны), с помощью которых возможно обеспечить наклон конического винтового барабана к горузонту в пределах 10°.
Предложенная качающаяся обжиговая печь для обжига строительных материалов работает следующим образом.
Сырцевые гранулы по течке 10 поступают в зону подогрева конического винтового барабана 1, где они подогреваются до 1100°С за счет тепла отсасываемых из зоны вспучивания вытяжным устройством 8 продуктов сгорания. В коническом винтовом барабане 1 слой обжигаемых гранул перемещается вследствие качания конического винтового барабана 1 с ободами 6 на роликовых опорах 16 и 17 при помощи механизма качания 1, который включает привод 11 и закрепленную жестко на коническом винтовом 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 конического винтового барабана 1 вытяжным устройством 9, расположенным со стороны выгрузки готовых гранул.