Результат интеллектуальной деятельности: УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к строительной, химической, металлургической и другим отраслям промышленности, где применяются агрегаты (вращающиеся печи, сушилки и т.п.) с вращающимся барабаном, и может быть использовано для уплотнения зазора между вращающейся и неподвижной частями этого оборудования.

Уровень техники

Известно уплотнительное устройство вращающейся печи (см. SU 1610215, МПК: F 27 В 7/24, опубл. 30.11.90, Бюл. № 44), содержащее неподвижный фланец, закрепленный на неподвижной камере, и контактирующий с ним через кольца с антифрикционным покрытием подвижный фланец, выполненный коробчатой формы, установленный своими полками на полках дополнительного коробчатого фланца, закрепленного на корпусе печи. Кольцевые части коробчатых фланцев связаны гофрированными элементами, образующими полость, соединенную с источником сжатого воздуха.

Выполнение и установка коробчатых фланцев с возможностью перемещения одного фланца относительно другого допускает продольное (вдоль оси вращающегося барабана) смещение вращающейся печи относительно неподвижной камеры, при этом постоянное и равное по всей поверхности кольцевого контакта поджатие обеспечивается избыточным давлением в полости из гофрированных элементов. Однако конструкция устройства не допускает радиального смещения печи относительно неподвижной камеры и не обеспечивает полной герметичности контактного зазора, что является существенными недостатками этого решения.

Известно устройство для уплотнения вращающейся печи (см. SU 1151804, МПК: F 27 B 7/24, опубл. 23.04.85, Бюл. № 15), содержащее смонтированный на неподвижной камере кожух с уплотнительным элементом, на свободном конце которого закреплены кронштейны с установленными в них опорными роликами. На корпусе вращающейся печи выполнено металлическое кольцо с прикрепленным к нему контактным кольцом, по поверхности которого прокатываются опорные ролики. На кронштейнах с опорными роликами размещены дополнительные уплотнительные элементы. При эксплуатации печи контактное кольцо вращается вместе с корпусом печи. Основной уплотнительный элемент, закрепленный одним концом на кожухе, а другим концом опирающийся через опорные ролики на цилиндрическую поверхность контактного кольца, прижимается к этой поверхности при помощи каната с грузом. Однако износ основного уплотнительного элемента в известном решении сведен к минимуму за счет введения в конструкцию опорных роликов и установки на кронштейнах этих роликов дополнительного уплотнительного элемента, который воспринимает на себя работу на трение. Установленные на вращающейся печи и на неподвижном кожухе пылеотбойные кольца образуют лабиринт, предназначенный не допустить попадания пыли в места контакта опорных роликов. Однако наличие этого лабиринта не обеспечивает герметичности такого уплотнения, проработка уплотнительных элементов и их неплотный контакт с поверхностью кольца также обусловливает низкую степень герметичности. Вместе с тем в устройстве не решена проблема свободного перемещения относительно друг друга вращающейся и неподвижной частей печи, поскольку жесткость всех звеньев конструкции уплотнения и ограниченная их подвижность относительно друг друга исключает как продольные, так и радиальные смещения торца вращающегося барабана относительно неподвижной камеры.

Задача обеспечения возможности перемещения торцевых концов корпуса вращающейся печи в радиальном направлении (проблема биения), а также возможность продольного смещения относительно друг друга барабана и неподвижной части печи решена в конструкции уплотнения вращающейся печи, принятой за прототип заявляемого устройства (см. авт. св. SU 996826 (МПК: F 27 B 7/24, опубл. 15.02.83, Бюл. № 6), которое содержит:

- закрепленные на корпусе печи и вращающиеся вместе с ней направляющие кольца, смонтированные с образованием кольцевого радиального паза между ними;

- уплотнительное кольцо, размещенное в кольцевом радиальном пазу и удерживаемое от вращения посредством цилиндрических роликов, которые одним концом смонтированы в установочных гнездах уплотнительного кольца, а другим установлены в продольном пазу неподвижной камеры, обеспечивающим возможность продольного смещения барабана относительно неподвижной камеры;

- эластичный кожух, через обечайку связывающий уплотнительное кольцо с корпусом неподвижной камеры.

Основным недостатком устройства, принятого за прототип, является низкая степень герметичности, которую может обеспечить это уплотнение. Причем, если уплотнение применять для агрегата, в котором основная проблема - выбросы газовой составляющей, то это уплотнение не может решить свою задачу, поскольку наличие зазоров между поверхностями направляющих колец и уплотнительным кольцом делает такое устройство непригодным для решения этой проблемы. Если уплотнение применять, например, для сушильных барабанов, то основным недостатком такой конструкции является низкая надежность работы, поскольку размещение опорных шаров, предназначенных снизить трение между поверхностями вращающегося направляющего кольца и поверхностью неподвижного уплотнительного кольца, непосредственно в зоне пылевого облака, обусловливает то, что зазор между упомянутыми поверхностями моментально будет забит пылью, функция шаров будет нейтрализована. Произойдет или заклинивание, или трение между уплотнительным и направляющими кольцами, что приведет к их износу и полной разгерметизации устройства.

Раскрытие изобретения

Заявляемым изобретением решается задача повышения степени герметичности уплотнения, закрывающего зону стыковки вращающегося барабана и неподвижной части агрегата, и повышения надежности его работы.

Поставленная задача решена тем, что в уплотнительном устройстве вращающейся печи, содержащем эластичный кожух, один край которого закреплен на неподвижной камере, а другой связан с установленным соосно вращающемуся барабану уплотнительным кольцом, выполненным со средством, препятствующим его вращению, а также содержащем закрепленные на вращающемся барабане кольца, одно из которых, более отдаленное от торца, чем другое кольцо, является направляющим для движения катковых элементов, согласно заявляемому изобретению обращенный к барабану край уплотнительного кольца выполнен раздвоенным на части, охватывающие с двух сторон другое кольцо, которое, так же как и направляющее кольцо, закреплено на вращающемся барабане, но ближе к его торцу. Это кольцо в этом случае становится контактным. Оно находится в непрерывном и обеспечивающим надежную герметизацию соприкосновении с уплотнительным кольцом, но не с наружной его поверхностью, а с внутренним объемом (пазом) уплотнительного кольца, открытым с торцевого ребра, обращенного к барабану. Этот паз в теле уплотнительного кольца может быть, например, в виде кольцевой проточки на внутреннем ребре этого кольца. Однако является предпочтительным выполнить раздвоенный край уплотнительного кольца в виде двух дополнительных колец, прикрепленных внешним краем к внутреннему краю основного кольца, пропущенному между ними. Такое исполнение, с одной стороны, обеспечивает необходимое усилие контакта между поверхностями этих дополнительных колец и боковыми поверхностями контактного кольца за счет жесткости крепления дополнительных колец к основной части уплотнительного кольца. А с другой стороны, это усилие будет оптимальным и «саморегулируемым» за счет того, что дополнительные кольца закреплены только по внешнему краю (периметру), а по внутреннему краю имеют возможность свободного смещения в разные стороны. Этот эффект проявляется в наибольшей степени, если дополнительные кольца выполнены из термостойкого прорезиненного материала, обладающего оптимальной упругостью. В отличие от прототипа такое решение обеспечивает надежную герметизацию уплотнительного устройства, поскольку исключены какие-либо зазоры между вращающимся контактным кольцом и неподвижным уплотнительным кольцом, и при этом трение в конструкции устройства сведено до минимума, поскольку в отличие от известных решений (например, SU 1610215), в которых ширина кольцевой полосы контакта имеет значительные размеры, в заявляемом решении эта ширина может быть приближена к линии.

Создание контакта между уплотнительным кольцом и кольцом, которое закреплено на вращающемся барабане ближе к его торцу, чем направляющее кольцо, и соответственно ближе к зазору между вращающимся барабаном и неподвижной частью, обеспечило вынос направляющих и катковых элементов вне зоны движения пылевого потока и соответственно полностью исключило попадание в них частиц пыли, что обусловило повышение надежности работы устройства. Вместе с тем, существенным признаком для решения поставленной задачи является выполнение катковых элементов в виде роликов, смонтированных с возможностью свободного вращения на осях, пропущенных через уплотнительное кольцо. Такое исполнение обеспечило то, что основным опорным, воспринимающим практически всю нагрузку, звеном в устройстве является направляющее кольцо и ролики, т.е. исключена передача силовой нагрузки, обусловленной весом уплотнительного кольца, кожуха, а также нагрузки, обусловленной биением и продольным смещением барабана и камеры, на раздвоенную концевую часть уплотнительного кольца, выполняющую основную функцию устройства - уплотнение. Это также способствует повышению герметизации и надежности работы.

При конкретной реализации заявляемого решения конструкцию устройства можно выполнить следующим образом. Это исполнение может найти применение в том случае, когда неподвижная камера, например разгрузочный патрубок вращающейся печи, имеет меньший диаметр, чем диаметр вращающегося барабана. В этом случае устройство должно быть снабжено фланцем, закрепленным на неподвижной камере. При этом торцовый конец неподвижной камеры охвачен торцовым и выполненным ступенчатой формы, концом вращающегося барабана. Направляющее кольцо выполняют размещенным на части барабана, имеющей больший диаметр, а контактное кольцо - на концевой части барабана, выполненной с меньшим диаметром. Желательно, чтобы уплотнительное кольцо было расположено параллельно фланцу. Тогда уплотнительное кольцо в совокупности с эластичным кожухом и с вышеупомянутым фланцем образует камеру с П-образным поперечным сечением. Камера охватывает по периметру зазор между вращающимся барабаном и неподвижной камерой и может быть выполнена в нижней части с выходным патрубком. Такое конкретное исполнение заявляемого решения характеризуется тем, что пыль своевременно и без дополнительных усилий будет удаляться из объема уплотнительного устройства.

Предпочтительно выполнить средство, препятствующее вращению уплотнительного кольца, в виде штыря, один конец которого может быть пропущен через уплотнительное кольцо (или закреплен на уплотнительном кольце другим известным образом), а второй конец размещен в вырезе, выполненном во фланце неподвижной камеры. Такое конструктивное исполнение обеспечивает удержание уплотнительного кольца от вращения, однако не фиксирует его жестко, что нежелательно, поскольку уплотнительное кольцо должно иметь определенную свободу движения с целью обеспечения возможности смещения и радиальных биений подвижной и неподвижной частей печи. Вырез во фланце с наружной стороны может быть закрыт герметичным колпачком с целью исключения просачивания пыли во внешнюю среду.

В частном случае, направляющее кольцо выполнено с Т-образным поперечным сечением, а ролики с ребордами, охватывающими горизонтальную полку направляющего кольца. Это обеспечивает надежность контакта в узле устройства, выполняющем направляющую функцию, при этом сохраняется возможность продольного перемещения барабана относительно неподвижной камеры за счет того, что ролики размещены на осях, пропущенных через уплотнительный элемент, который обладает определенной свободой смещения, а также благодаря тому, что кожух выполнен эластичным и не препятствует относительным перемещениям составных элементов устройства.

Выполнение контактного кольца по внешнему краю с боковыми скосами обусловливает наилучший контакт этих поверхностей с охватывающими их дополнительными кольцами, формирующими раздвоенный край уплотнительного кольца, что способствует повышению степени герметизации устройства.

Краткое описание чертежей

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 - схематично представлено уплотнительное устройство сушильного барабана, продольный разрез;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, вид уплотнительного кольца в плане;

на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1, иллюстрирующий размещение опорных роликов на корпусе вращающегося барабана.

Осуществление изобретения

Уплотнительное устройство вращающейся печи включает фланец 1, закрепленный на торцевой части неподвижной камеры 2, уплотнительное кольцо 3, эластичный кожух 4, один край которого закреплен на фланце 1, а другой - на уплотнительном кольце 3. На корпусе вращающегося барабана 5, торцевой конец которого выполнен ступенчатой формы, закреплены направляющее кольцо 6 и контактное кольцо 7. Ролики 8 установлены с возможностью свободного вращения на осях 9, пропущенных и закрепленных с обратной стороны на уплотнительном кольце 3, и контактируют с дорожкой направляющего кольца 6. Уплотнительное кольцо 3 выполнено с дополнительными кольцами 10 и 11, формирующими раздвоенный конец уплотнительного кольца в виде двойного уплотнения, охватывающего с двух сторон контактное кольцо 7. Поверхности колец 10 и 11 за счет упругости материала прижаты к боковым скосам контактного кольца 7. Фланец 1, эластичный кожух 4 и уплотнительное кольцо 3 с контактным кольцом 7 образуют камеру 12, охватывающую барабан 5 и неподвижную камеру 2 по их периметру и в зоне их соединения, при этом зазор между их торцевыми концами оказывается в объеме этой камеры. В нижней части камера 12 выполнена с конусным сужением, формирующим выходной патрубок 13 для удаления пыли из камеры 12. В области патрубка 13 на уплотнительном кольце 3 закреплен штырь 14, препятствующий вращению уплотнительного кольца 3. Свободный конец штыря 14 входит в паз 15, выполненный во фланце 1. С наружной стороны паз закрыт герметичным колпачком 16.

Устройство работает следующим образом.

Барабан 5 вращается относительно своей оси с некоторым биением (эксцентриситетом), при этом зазор Z между неподвижной камерой и барабаном непрерывно изменяется в пределах эксцентриситета. Уплотнительное кольцо 3 опирается на ролики 8, контактирующие с беговой дорожкой направляющего кольца 6, и благодаря штырю 14 не вращается с барабаном, а лишь перемещается в плоскости, перпендикулярной оси вращения барабана на величину эксцентриситета. Реборды роликов 8 удерживают уплотнительное кольцо 3 от осевого смещения, благодаря чему контактное кольцо 7 независимо от биения барабана остается всегда в контакте с дополнительными кольцами 10 и 11 уплотнительного кольца 3. То есть нет относительного осевого и радиального смещения контактного кольца 7 и уплотнительного кольца 3 с его дополнительными кольцами 10 и 11. Кожух 4 благодаря эластичности допускает относительное перемещение качающегося уплотнительного кольца 3 и фланца 1 неподвижной камеры и одновременно создает полную герметизацию между внутренней поверхностью вращающегося барабана и неподвижной камерой. Пыль по мере накопления свободно выводится через патрубок 13.