Результат интеллектуальной деятельности: Печь качающаяся для обжига строительного материала

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 (А.с. СССР №487281, МКИ F27b 7/06, опубл. 17.01.72, Бюл №3), содержащая установленный на роликоопорах футерованный барабана 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, 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 качающаяся обжиговая печь (отозванная заявка №2015154390/02 (083887) МКИ F27b 7/06, опубл. 22.06. 2017, Бюл №18), 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, отличающаяся тем, что барабан выполнен коническим, 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, число равносторонних и равнобедренных треугольников в секции как минимум равно шести и не имеет ограничения в сторону увеличения с образованием по периметру барабана трех, четырех, пяти и более ломаных винтовых линий основного направления с шагом, изменяющимся от загрузки к выгрузке и соответственно трех, четырех, пяти и более ломаных винтовых канавок основного направления внутри барабана с переменным, увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке, а также трех, четырех, пяти и более ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом, изменяющимся от загрузки к выгрузке и соответственно трех, четырех, пяти и более ломаных винтовых канавок противоположного направления внутри барабана с переменным, увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке.

Недостатком известного устройства, являются то, что такие печи невозможно изготовить, так как суммарное число равносторонних и равнобедренных треугольников в секции должно быть только четным и они имеют ограниченные технологические возможности.

Техническим результатом задачи является обеспечение сборки секций печи качающейся для обжига строительных материалов и расширение технологических возможностей, так как для обеспечения образования секций барабана суммарное число равносторонних и равнобедренных треугольников в каждой секции должно быть только четным и равно как минимум шести.

Технический результат достигается тем, что в печи качающейся для обжига строительного материала, 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 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, соответственно, с шагом, изменяющимся от загрузки к выгрузке.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции печи качающейся для обжига строительного материала.

Новизна заключается в том, что 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, соответственно, с шагом, изменяющимся от загрузки к выгрузке, что обеспечивает сборку секций печи качающейся для обжига строительного материала и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить не только сборку секций печи, но сжатие и расширение потоков гранул по мере продвижения от загрузки к выгрузке и расширить технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разряжение потоков гранул от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что, благодаря взаимонаправленным ломаным винтовым линиям, векторы скорости движения гранул при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру барабана образованы ломаные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков гранул внутри барабана, расширение технологических возможностей.

Новизна предполагаемого изобретения заключается в том, что элементы ломаной винтовой поверхности разно наклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии барабана, поэтому гранулы, совершающие циркуляционное движение внутри барабана в плоскостях перпендикулярных оси симметрии барабана, получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу элементах ломаной винтовой поверхности барабана, и так как количество канавок основного направления равно, количеству винтовых канавок противоположного направления, то увеличивается интенсивность взаимодействия гранул не только друг с другом, но с поверхностью барабана, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения барабана от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы барабана, нарушается стационарность движения гранул и расширяются технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что не только обеспечивает повышение скорости продольного перемещения гранул, но и интенсифицирует процесс их обжига за счет усложнения траекторий их движения внутри барабана 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 гранул по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий барабана увеличивается от загрузки к выгрузке, что расширяет технологические возможности.

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 потока сырцовых гранул с максимальной энергоемкость соударений их друг к другу и со стенками барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что, благодаря направленным навстречу друг другу ломаным винтовым линиям векторы скорости движения сырцовых 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.

Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру конического футерованного барабана образованы ломаные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков сырцовых 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 сырцовых гранул с максимальной энергоемкость 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 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 футерованного 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 футерованного 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 обусловлена тем, футерованный барабан снабжен, по меньшей, мере тремя ломаными винтовыми линиями основного и противоположного направлений, соответственно, что изменяет не только скорость перемещения потоков сырцовых гранул от загрузки к выгрузке, но и частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками футерованного барабана, увеличивает энергоемкость их соударений 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 плоских элементов по периметру барабана, то такое конструктивное оформление поверхности барабана за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений частиц сырцовых гранул между собой и со стенками барабана, увеличивает технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники 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 которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие потоков сырцовых гранул, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена печь качающаяся для обжига строительного материала, 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 - барабан печи качающейся для обжига строительного материала (общий вид), секции которого смонтированы из четырех равносторонних и четырех равнобедренных треугольников; на фиг. 5 - вид А на фиг. 4; на фиг. 6 - барабан печи качающейся для обжига строительного материала (общий вид), секции которого смонтированы из шести равносторонних и шести равнобедренных треугольников.

Печь качающаяся для обжига строительного материала включает винтовой барабан 1 с секторными вырезами 2, 3 и 4, смонтированный внутри неподвижной обоймы 5 и снабженный ободами 6 (фиг. 1). Винтовой барабана 1 футерован огнеупорной кладкой 7 и снабжен вытяжными устройствами 8 и 9, течкой 10 и приводом 11, сообщающем качательно-вращательное движение винтовому барабану 1 посредством венцовой шестерни 12. На неподвижной обойме 5 установлены горелочные устройства 13. Трубопроводы 14 снабжены шиберными заслонками 15.

Винтовой барабана 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 винтовым барабаном 1 кольцевые накладки 18 и 19

Винтовой барабана 1 снабжен втулками 20 и 21, скрепленными неподвижно с винтовым барабаном 1, с возможностью вращения втулок 20 и 21 с винтовым барабаном 1 в неподвижной обойме 5.

Барабан 1 (фиг. 4, фиг. 5) выполнен многосекционным, многозаходным винтовым и смонтирован из четного числа секций 22 изготовленных, например из четырех равносторонних 23 и четырех равнобедренных 24 треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами 25 и 26 друг с другом. Боковые стороны равносторонних 23 и равнобедренных треугольников 24 равны друг другу, а основания равнобедренных треугольников больше их боковых сторон 25 и 26. Секции 22 соединяются друг с другом по свободным сторонам 26, равносторонних 23 и равнобедренных 24 треугольников. Суммарное число равносторонних 23 и равнобедренных 24 треугольников в секциях 22 барабана 1 равно как минимум шести должно быть четным числом, не имеет ограничений в сторону увеличения. Вершины треугольников 23 и 24 образуют по периметру барабана 1 четыре ломаных винтовых линий и, соответственно, четыре ломаных винтовых канавок основного направления (по часовой стрелке) с шагом S₁, увеличивающимся от загрузки к выгрузке, а также четыре ломаных винтовых линий и, соответственно, четыре ломаных винтовых канавок противоположного направления (против часовой стрелки) с шагом S₂, увеличивающимся от загрузки к выгрузке. Одна из четырех ломаных винтовых линий с шагом S₁ основного направления показана на фиг. 4 и фиг. 5 утолщенной линией 27-28-29-30-31. Одна из четырех ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом S₂ показана на фиг. 3 и фиг. 4 утолщенной линий 32-28-33-34-35.

На фиг. 5 и фиг. 6 показан, например барабан 1, секции 36 которого изготовлены из шести равносторонних 37 и шести равнобедренных 38 треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами 39 и 40 друг с другом. Боковые стороны 39 и 40 равносторонних 37 и равнобедренных треугольников 38 равны друг другу, а основания равнобедренных треугольников больше их боковых сторон 39 и 40. Секции 36 соединяются друг с другом по свободным сторонам 41 равносторонних 37 и равнобедренных 38 треугольников.

Вершины треугольников 37 и 38 образуют по периметру барабана 1 шесть ломаных винтовых линий и, соответственно, шесть ломаных винтовых канавок основного направления (по часовой стрелке) с шагом S3 увеличивающимся от загрузки к выгрузке и шесть ломанных винтовых линий и соответственно шесть ломанных винтовых канавок противоположного направления (против часовой стрелки) с шагом S₄, увеличивающимся от загрузки к выгрузке. Одна из шести ломаных винтовых линий с шагом S₃ основного направления показана на фиг. 6 утолщенной линией 42-43-44-45-46-47. Одна из шести ломаных винтовых линий с шагом S₄ противоположного направления показана на фиг. 6 утолщенной линией 48-49-44-50-51-52.

Предложенная печь качающаяся для обжига строительного материала работает следующим образом.

Сырцовые гранулы по течке 10 поступают в зону подогрева винтового барабана 1, где они подогреваются до 1100°С за счет тепла отсасываемых из зоны вспучивания вытяжным устройством 8 продуктов сгорания. В винтовом барабане 1 слой обжигаемых гранул перемещается вследствие качания 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 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 горел очных 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 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 винтового барабана 1 вытяжным устройством 9, расположенным со стороны выгрузки готовых гранул.

Через секторный вырез 4 производится подача охлаждающего воздуха в зону охлаждения или отсос газов из нее, вследствие чего происходит быстрое охлаждение 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.