Установка для производства керамических изделий

 

Использование: в строительстве, для производства керамических изделий, формируемых из шахты, нагретой до пиропластического состояния. Сущность: установка содержит вращающуюся наклонную печь, устройство тдля загрузки шихты на входе, для выгрузки керамической массы и устройство для формования керамических изделий на выходе из печи. Внутри корпуса печи размещены отражатели, касающиеся образующей корпуса печи в верхней ее части, и разбрасыватель. Разбрасыватель выполнен в виде барабана с полым приводным валом, закрепленным на входном и выходном фланцах корпуса печи с возможностью вращения. Установка может быть снабжена дополнительным разбрасывателем со щетками, контактирующими с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса печи. Шихта прижимается к поверхности корпуса печи центробежными силами и сбрасывается со стенки отражателями, а затем пробрасывается поперек газового потока отражателя. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс теплообмена между шихтой и горячими газами и повысить качество керамических изделий. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к производству керамических изделий и может использоваться в промышленности строительных материалов, в частности для изготовления керамических изделий из нерудных материалов.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является установка для производства керамических изделий, содержащая наклонную вращающуюся печь с горелками, устройство для загрузки шихты, устройство для выгрузки керамической массы на выходе из печи, подающее керамическую массу в устройство для формования керамических изделий. Наклонная вращающаяся печь имеет цилиндрический корпус, размещенный между входным и выходным фланцами, и привод для его вращения. Отформованные изделия отводятся по транспортеру или конвейеру. В известной установке для производства керамических изделий имеются дополнительные горелки, установленные в зоне устройства для формования керамических изделий.

Технологический процесс изготовления керамических изделий включает загрузку шихты из нерудных материалов во вращающуюся наклонную печь, обжиг шихты в печи до получения пиропластичной керамической массы, выгрузку керамической массы из печи и подачу ее к устройству для формования керамических изделий. В ходе формования керамическая масса дополнительно подогревается, чтобы увеличить содержание жидкой и вязкой фаз в пиропластичной керамической массе, доведя его до оптимальных величин, что улучшает качество керамических изделий.

Недостатком известной установки является то, что она относится к оборудованию с низкой интенсивностью рабочего процесса и большая доля тепла уносится с дымовыми газами на выходе из печи. Это связано со следующими обстоятельствами.

В наклонной печи нагрев шихты идет с внешней поверхности засыпанного в печь слоя нерудных материалов. Вращение печи приводит к перемешиванию слоя шихты, но повышение теплоотдачи не может быть увеличено выше пределов, допускаемых при поверхностном нагреве с передачей тепла к внутренним слоям частиц нерудного материала за счет теплопроводности. В итоге требуется большеразмерный корпус, в котором основное сечение занято потоком горячих газов, что вызывает нерациональный расход тепловой энергии и большие потери ее с дымовыми газами. Для повышения качества керамических изделий желательно формовать их из пиропластичной керамической массы, причем наилучшие результаты можно получать, если в устройство для формования керамических изделий подать керамическую массу в пиропластичном состоянии с оптимальной долей жидкой и вязкой фаз. Однако оптимальная керамическая масса не может быть получена во вращающейся печи, показанной в известной установке, так как будет налипание керамической массы на стенки цилиндрического корпуса печи. В известной установке шихту обжигают в наклонной печи до получения пиропластичной керамической массы, когда содержание жидкой и вязкой фаз еще недостаточно для налипания на стенки сохраняется сыпучесть керамической массы, а для получения керамических изделий используют дополнительные горелки в зоне устройства для формования керамических изделий. Это снижает производительность системы, так как прогрев керамической массы по объему идет только за счет теплопроводности керамической массы. Увеличивается также расход топлива. Снижается качество керамических изделий, поскольку при поверхностном нагреве всегда имеем градиенты температуры по толщине керамического изделия.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание установки для производства керамических изделий повышенной производительности с увеличенной интенсивностью теплообмена между частицами нерудного материала и горячими газами за счет подвода тепла к частицам по всей их поверхности, сокращения времени на формование изделия и повышение качества керамических изделий за счет подачи на формование пиропластичной керамической массы с оптимальным содержанием жидкой и вязкой фаз, получаемой непосредственно во вращающейся наклонной печи, снижение потерь тепла, уносимого с дымовыми, отходящими газами.

Технический результат данного изобретения состоит в повышении производительности системы производства керамических изделий и снижении энергозатрат на производство керамики.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для производства керамических изделий, содержащая наклонную вращающуюся печь, имеющую цилиндрический корпус с входным и выходным фланцами, горелки, привод вращения корпуса, установленные соответственно со стороны входного и выходного фланцев устройство для загрузки шихты и устройство для выгрузки керамической массы, и расположенное за последним устройство для формования керамических изделий, снабжена расположенными внутри цилиндрического корпуса и закрепленными на входном и выходном фланцах отражателями и разбрасывателем, при этом отражатели установлены с возможностью касания внутренней поверхности корпуса вдоль его верхней образующей, а разбрасыватель выполнен в виде барабана с полым приводным валом, закрепленным на входном и выходном фланцах с возможностью вращения. Установка может быть снабжена дополнительным разбрасывателем со щетками, контактирующими с внутренней поверхностью корпуса.

На фиг. 1 показана общая схема установки для производства керамических изделий; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 выходная часть установки для производства керамических изделий с устройством для формования; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3.

Установка для производства керамических изделий включает в себя наклонную вращающуюся печь 1, имеющую опорную станину, входной 2 и выходной 3 фланцы. Между фланцами размещен жаропрочный цилиндрический корпус 4. Цилиндрический корпус опирается на ролики 5, приводящие его во вращение. На входе в цилиндрический корпус размещено устройство для загрузки шихты 6, через которое нерудные материалы шихта для производства керамических изделий, заданного фракционного состава, поступает во внутреннюю полость цилиндрического корпуса. На выходе из цилиндрического корпуса размещены устройство для выгрузки керамической массы 7 с накопительным бункером 8 и газовые горелки 9, закрепленные на выходном фланце. Внутри цилиндрического корпуса размещены отражатели 10, расположенные в верхней части цилиндрического корпуса и касающиеся внутренней поверхности цилиндрического корпуса вдоль его верхней образующей. Отражатели крепятся на входном и выходном фланцах печи. Под отражателем 10 установлен разбрасыватель 11, выполненный в виде барабана 12 с полым приводным валом 13. Барабан 12 снабжен поверхностным оребрением (ан чертеже не показано). Полый вал 13 закреплен с возможностью вращения в ступицах 14 на входном и выходном фланцах и соединен с приводом 15. В стенке полого вала выполнены отверстия 16 для прохода воздуха, охлаждающего барабан 12.

Внутри цилиндрического корпуса установлен дополнительный разбрасыватель 17, имеющий полый вал 18, аналогичный по конструкции полому валу 13, и щетки 19, контактирующие со стенкой цилиндрического корпуса. Цилиндрический корпус установлен на станине под углом α, величина которого определяется видом нерудного материала и временем прохождения нерудного материала через печь.

За накопительным бункером 8 размещено устройство 20 для формирования керамических изделий из пиропластичной керамической массы, поступающей из бункера 8. Устройство для формования керамических изделий включает экструдер 21 с мундштуком 22, задающим профиль изделия. На выходе из мундштука установлен подаватель 23, нарезающий керамические изделия 24 заданного размера. На выходе из устройства для формования керамических изделий имеется транспортер 25 и сопло 26 для подачи охлаждающего агента: воздуха или пара.

Нерудные материалы заданного фракционного состава через загрузочное устройство 6 поступают внутрь цилиндрического корпуса 4. Цилиндрический корпус вращают с угловой скоростью ω₁. Разбрасыватели 11 и 17 вращают в противоположном направлении с угловыми скоростями ω₂ и ω₃. Частицы нерудного материала удерживаются центробежными силами на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 4 и поднимаются им в верхнюю зону печи. В верхней зоне нерудный материал снимается со стенки отражателями 10, которые направляют частицы нерудного материала на разбрасыватели 11 и 17. Разбрасыватель 11 захватывает и метает частицы нерудного материала поперек газового потока в направлении, противоположном вращению цилиндрической печи. Каждая частица нерудного материала движется в газовом потоке теплоносителя после разбрасывателя и отражателя со скоростью, много большей скорости теплоносителя, при этом отдельно от других частиц и полностью омываясь газовым потоком. Щетки 19 разбрасывателя 17 очищают стенки цилиндрического корпуса от центробежно прижатых частиц нерудного материала и также разбрасывают их поперек газового потока в направлении, противоположном вращению цилиндрического корпуса. Под воздействием силы тяжести в наклонной печи частицы нерудного материала при пролете поперек печи смещаются вдоль цилиндрического корпуса к выходному фланцу. Поскольку частицы полностью омываются газовым потоком и движутся в нем с большой скоростью, то теплообмен между частицами нерудного материала и горячим газом резко возрастает и повышается интенсивность процесса нагрева нерудного материала. Особенно это будет эффективно в зоне, где нерудный материал переходит в пиропластичное состояние.

Поток горячих газов формируется в цилиндрическом корпусе сжиганием газа или другого топлива в горелках 9. Керамический материал в пиропластичном состоянии выгружается из печи через разгрузочное устройство в накопительный бункер 8, а оттуда поступает в устройство 20 для формования керамических изделий 24. Отформованные керамические изделия охлаждаются предварительно воздухом или паром из сопла 26 и выводятся из устройства для формования транспортером 25, на котором керамические изделия охлаждаются до приемлемой температуры.

В конструкции установки используются материалы, освоенные промышленностью. Для вращения цилиндрического корпуса применяют асинхронные или иные электродвигатели, мощность которых определяется производительностью наклонной печи и не превышает мощности серийно выпускаемых электродвигателей.

В предложенной установке для производства керамических изделий цилиндрический корпус печи вращают, чтобы нерудный материал оказался прижатым центробежными силами к стенке цилиндрического корпуса.

Отражатели снимают центробежно-прижатый нерудный материал в верхней зоне корпуса и направляют его на вращающиеся разбрасыватели. Разбрасыватели, в свою очередь, также сообщают импульс скорости попавшим на них частицах нерудного материала и пробрасывают его внутри цилиндрического корпуса перпендикулярно потоку газообразного теплоносителя горячим газам. В итоге каждая частица нерудного материала движется в потоке горячих газов отдельно от других частиц и омывается ими по всей поверхности. В результате нагрев теплопроводностью заменяется подводом тепла непосредственно от газа через всю поверхность частиц. Площадь теплообмена значительно увеличивается, что приводит к интенсификации процессов нагрева. Следует учесть, что размеры частиц во много раз меньше толщины насыпного слоя, и поэтому частица прогревается в печи быстрее. Частицы, пробрасываемые разбрасывателями и отражателями, размещаются дискретно по всему объему цилиндрического корпуса и более интенсивно отбирают тепло от газа, вследствие чего дымовые газы на выходе будут иметь низкую температуру, близкую к температуре загружаемого нерудного материала, что приводит к уменьшению потерь тепла с дымовыми газами, что снижает энергоемкость производства керамики.

Дополнительный разбрасыватель со щетками, контактирующими с внутренней стенкой цилиндрического корпуса, снимает частицы нерудного материала, попадающие на стенку корпуса за отражателями, и также направляет их снова в газовый поток.

Отражатели и разбрасыватели снимают со стенок как сыпучий, так и пиропластичный нерудный материал, и интенсифицируют процесс нагрева в печи как на входе, так и на выходе из нее. При этом получаем равномерное содержание "жидкой" и твердой фаз в керамике на выходе из печи перед формовкой с оптимальным количеством жидкой, вязкой и твердой фаз в пиропластичной керамической массе. Оптимальный состав пиропластичной керамической массы дает возможность формовать керамические изделия в устройствах для формования без подогрева дополнительными горелками, что сокращает время на формование изделия и повышает качество керамических изделий, так как вся керамическая масса при формовании имеет одинаковую температуру.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая наклонную вращающуюся печь, имеющую цилиндрический корпус с входным и выходным фланцами, горелки, привод вращения корпуса, установленные соответственно со стороны входного и выходного фланцев устройство для загрузки шихты и устройство для выгрузки керамической массы и расположенное за последним устройство для формования керамических изделий, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными в цилиндрическом корпусе и закрепленными на входном и выходном фланцах отражателями и разбрасывателем, при этом отражатели установлены с возможностью касания внутренней поверхности корпуса вдоль его верхней образующей, а разбрасыватель выполнен в виде барабана с полым приводным валом, закрепленным на входном и выходном фланцах с возможностью вращения.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным разбрасывателем с щетками, контактирующими с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4