Сушильный барабан

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к оборудованию, предназначенному для сушки вязких, комкующихся материалов, преимущественно мокрых, переувлажненных глин. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве цепных завес, размещенных во внутренней полости вращающегося корпуса барабана, используются свободно подвешенные цепи, звенья которых выполнены торообразной формы с переменными от звена к звену диаметром тора и площадью его поперечного сечения и расположены в пределах одной цепи с последовательным уменьшением диаметра тора и площади его поперечного сечения от места крепления цепи в направлении ее свободного конца. Изобретение позволит повысить эффективность процесса сушки за счет интенсификации процессов измельчения образующихся комков материала, перераспределения потока теплоносителя в нижнюю область сушильного пространства барабана, где сосредотачивается основная масса влажного сырья, а также решения вопросов очистки рабочих органов и внутренней поверхности от налипшего материала. Кроме того, предложенная конструкция цепных завес позволяет увеличить срок их эксплуатации и повысить стабильность работы устройства. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники

Заявляемое изобретение относится к технике сушки пластичных, вязких, комкующихся преимущественно глинистых материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в частности в процессах подготовки сырья для производства кирпича.

Уровень техники

Известен сушильный барабан для сушки вязких и комкующихся материалов (см. авторское свидетельство на изобретение № 1374011, MПK F 26 B 11/04, опубл. 15.02.1988 г., бюл. № 6), содержащий продольные периферийные лопасти и цепное насадочное устройство, состоящее из связанных между собой радиальных и поперечных цепей, образующих в центре барабана многогранник. Цепи расположены вплотную одна за другой по длине барабана и образуют сплошные цепные полотна, многократно просеиваясь через которые при вращении барабана, материал разрыхляется и высыхает, при этом расположение цепных завес способствует интенсификации процесса тепломассообмена и равномерному распределению теплоносителя по объему барабана.

Указанное устройство достаточно эффективно для сушки угольных концентратов, а также рыхлых глин умеренной влажности.

Однако когда материал, поступающий на сушку, - мокрые глины, переувлажненные атмосферными осадками, то перемещение материала, осуществляемое в основном под действием гравитационных сил при вращении барабана, а также за счет перемешивания посредством периферийных лопастей, затрудняется, происходит “залипание” лопастей и цепных перегородок, на них образуются крупные комья, не просыпающиеся между цепями. Кроме того, поступающее в барабан из загрузочного устройства влажное сырье образует комкообразный завал в нижней части барабана. Цепи, закрепленные двумя концами, в силу их ограниченной подвижности не способствуют разбиванию образующихся комков, что приводит к недостаточному раскрытию поверхности материала и, как следствие, к снижению эффективности процесса сушки, неравномерности сушки и пересушиванию мелких фракций сырья. Других же средств для разрыхления и измельчения материала конструкцией не предусмотрено.

Наиболее близким по конструктивным признакам к заявляемому решению и выбранным за прототип является сушильный барабан (см. авторское свидетельство на изобретение № 983408, МПК F 26 В 11/04, опубл. 23.12.1982 г., бюл. № 47), содержащий цепные завесы в средней части, приемно-винтовую насадку в виде цепных и листовых лопастей в загрузочной части и подъемные листовые лопасти на разгрузочном конце.

Равномерность сушки обеспечивается за счет постоянного перераспределения материала в объеме барабана посредством лопастей и подвижных цепных завес. Продвижение материала от загрузочного конца барабана к разгрузочному осуществляется посредством лопастей приемно-винтовой насадки, расположенных с наклоном 50 градусов в направлении разгрузочного конца.

В сушильном барабане по а.с. № 983408 частично решены проблемы налипания материала на цепные завесы и повышена эффективность процесса сушки за счет снабжения барабана свободно подвешенными цепями, чередующимися с диаметрально закрепленными цепями. Колебания и соударения свободноподвешенных и диаметрально закрепленных цепей способствуют разрыхлению и перетиранию материала, кроме того, от соударения цепей происходит их встряхивание и частичная очистка.

Однако в случаях сушки глинистых материалов с высокой степенью влажности лопасти приемно-винтовой насадки, перегородки, кронштейны, на которых закреплены цепи и цепные лопасти и другие неподвижные элементы, подвергаются повышенному налипанию влажного материала, при этом свободно подвешенные цепи обеспечивают разрыхление материала и очистку от налипшего сырья только в средней части барабана. В результате налипания ухудшается процесс перемешивания материала, основная масса влажного сырья сосредотачивается ближе к внутренней поверхности барабана (на лопастях загрузочной и разгрузочной части барабана, местах крепления цепей, внутренних стенках), при этом теплоноситель направлен равномерно по объему сушильного пространства барабана. Эффективность сушки снижается, требуется остановка устройства и проведение очистки элементов барабана от налипшего материала, что достаточно трудоемко и связано с применением ручного труда. Кроме того, применяемые в конструкциях завес цепи имеют небольшой ресурс прочности и быстро изнашиваются.

Сущность заявляемого изобретения

Заявляемым изобретением решается задача повышения эффективности процесса сушки преимущественно глинистого сырья повышенной влажности за счет интенсификации процессов измельчения материала и перераспределения теплоносителя. Одновременно решается задача повышения стабильности работы устройства, надежности и долговечности эксплуатации цепных завес.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в сушильном барабане, содержащем вращающийся корпус с размещенными на его противолежащих торцевых участках загрузочным и разгрузочным устройствами, внутренняя полость которого связана с источником теплоносителя и образует сушильное пространство, в котором смонтированы цепи, закрепленные одним концом на внутренней поверхности корпуса, а другим свободно размещенные в сушильном пространстве, согласно заявляемому изобретению, звенья цепей выполнены торообразной формы с переменными от звена к звену диаметром тора и площадью его поперечного сечения и расположены в пределах одной цепи с последовательным уменьшением диаметра тора и площади его поперечного сечения от места крепления цепи в направлении ее свободного конца.

Выполнение звеньев цепей переменного размера (диаметра и площади поперечного сечения) и расположение их в пределах цепи с последовательным уменьшением размера звена в направлении свободного конца цепи позволяет увеличить подвижность, хлесткость концевых частей цепей, что обеспечивает интенсификацию процесса измельчения образующихся комков и разрыхления материала. Измельчение и разрыхление материала в свою очередь обеспечивает равномерность сушки, повышает ее эффективность. Кроме того, повышенная подвижность/хлесткость цепей способствует их очищению и очищению внутренней поверхности барабана от налипшего материала, что ведет к стабильности работы устройства.

В каждый момент времени вращения барабана в верхней части сушильного пространства находятся свободно висящие цепи, а в нижней части цепи ложатся на внутреннюю поверхность корпуса. Размещение наиболее крупных массивных звеньев у мест крепления к внутренней поверхности корпуса барабана способствует тому, что в верхней части сушильного пространства в каждый момент времени сосредоточено большое количество наиболее крупных звеньев, образующих массивные завесы, которые препятствуют продвижению потоков горячих газов в верхней части и отклоняют поток теплоносителя в сторону нижней части сушильного пространства барабана, где сосредоточена основная масса сырья. Таким образом, конструктивное исполнение цепей позволило перераспределить поток теплоносителя, направить его книзу, где тепло горячих газов наиболее полно передается массе материала, что также способствует повышению эффективности процесса сушки.

Перераспределение потока теплоносителя известно из уровня техники. Однако оно осуществляется, например, посредством применения перфорированных распределительных коробов (см. сушильная установка по авт. св. № 1268915 от 07.11.86 г.), направленного патрубка подачи теплоносителя (см. сушильно-размольная установка по патенту на изобретение № 2018367). В заявляемом изобретении цепи выполняют не только функции измельчения и разрыхления материала, но и функции распределителя потока теплоносителя, что является новым и неизвестным из уровня техники.

С другой стороны, выполнение приближенных к корпусу звеньев цепей повышенной массивности способствует тому, что в периоды, когда цепь находится в нижнем своем положении, лежит на внутренней поверхности корпуса засыпанная глиной, за счет повышенной степени нагрева массивных звеньев увеличивается количество тепла, которое может быть передано звеньями материалу при непосредственном контакте их с глиной. Улучшение условий тепломассообмена также способствует повышению эффективности процесса сушки.

Выполнение звеньев цепей в форме тора направлено на повышение износостойкости и долговечности эксплуатации цепи, т.к. обычные овальные звенья цепей подвержены быстрому изнашиванию (перетиранию) в зоне контакта с соседними звеньями, т.е. в так называемом “пятне” контакта. Форма тора обеспечивает возможность вращения звеньев цепи относительно друг друга, следовательно, контакт не имеет постоянных зон соприкосновения, и истирание происходит равномерно по кольцу.

Конструктивное исполнение цепей, а именно размещение наиболее толстого массивного кольца в месте крепления цепи к корпусу и перераспределение общей массы звеньев по длине цепи со смещением наиболее массивных тяжелых к месту крепления, а наиболее легкого к концевой части, обеспечивает повышенную износостойкость цепных завес, долговечность их эксплуатации, а значит, и стабильность работы устройства в целом.

Наиболее предпочтительным является крепление цепи к корпусу посредством свободно пропущенной через наибольшее звено цепи и прикрепленной обоими концами к внутренней поверхности корпуса скобы, размеры которой превышают размеры упомянутого звена. Подобное исполнение узла крепления обеспечивает свободное перемещение звена цепи в скобе, как вращательное, так и продольное. Подвижность звена цепи способствует равномерности износа контактирующих элементов - скобы и звена цепи, кроме того, при перемещении звена цепи вдоль скобы происходит очистка последней от налипшего материала. В конкретном случае реализации устройства сушильного барабана скобы могут быть выполнены в форме полутора, у которого величина диаметра тора и площадь его поперечного сечения превышают вышеназванные величины связанного с ним звена цепи. Увеличение размеров скобы по сравнению с первым, связанным с ней звеном цепи способствует повышению надежности крепления, т.к. цепь достаточно массивна, кроме того, скоба выполняет вышеперечисленные функции звеньев цепей, а именно способствует преграждению и отклонению потока теплоносителя, теплообмену с массой сырья.

В другом конкретном случае реализации устройства возможно исполнение скобы П-образной формы с удлиненной поперечиной. В этом случае предпочтительно, чтобы скоба в поперечном сечении была круглой, что уменьшает силы трения и способствует повышению долговечности эксплуатации.

Условием, обеспечивающим продвижение потока материала вдоль корпуса барабана в направлении разгрузочного конца, является расположение скоб с разворотом плоскости, в которой лежит скоба, под углом в направлении движения потока материала. Удлиненная форма скобы способствует перемешиванию сырья, при этом решена проблема очистки ее от налипающего сырья. Таким образом, скоба в заявляемом решении не только выполняет функции крепежного элемента, но и функции перемешивающих периферийных лопастей, направляющих поток материала.

Наиболее целесообразным является рассредоточение цепей на внутренней поверхности корпуса в шахматном порядке, что позволяет равномерно распределить цепные завесы в объеме сушильного пространства, максимально перекрывая его.

Дополнительным условием, позволяющим направить поток теплоносителя в нижнюю часть полости барабана, где сосредоточена наибольшая часть массы сырья, является размещение источника теплоносителя со стороны разгрузочного конца корпуса барабана с горизонтальной ориентацией патрубка подачи теплоносителя в полость барабана, при этом барабан установлен с наклоном в сторону разгрузочного конца, где установлен источник теплоносителя. Экспериментально было установлено, что подобное размещение источника теплоносителя по отношению к барабану и наклон барабана в 3-5 градусов максимально ориентирует поток горячих газов в направлении нижней области сушильного пространства.

Перечень чертежей

На фиг.1 - общий вид сушильного барабана, схематичное изображение.

На фиг.2 - сечение А-А с фиг.1, схематично показано расположение цепных завес в поперечном разрезе сушильного пространства.

На фиг.3 - развертка внутренней поверхности барабана, показано расположение скоб для крепления цепей.

На фиг.4 показан пример выполнения звеньев и расположение их в пределах одной цепи.

На фиг.5 - фрагмент I с фиг.1, показано изменение положения звена цепи относительно скобы при вращении барабана:

Ia) - взаиморасположение скобы и зацепляющегося с ней звена цепи при определенном положении барабана,

Iб) - то же, при повороте барабана на некоторый угол в направлении вращения, показанном стрелкой;

Iв) - то же, при дальнейшем повороте барабана еще на некоторый угол в том же направлении вращения барабана.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Сушильный барабан (см. фиг.1) содержит вращающийся корпус 1, на внутренней поверхности которого закреплены свободноподвешенные цепи 2. На одном торцевом конце корпуса 1 установлено загрузочное устройство 3 в виде приемного бункера со шнековым питателем, а со стороны другого торца расположен разгрузочный бункер 4 и источник теплоносителя или топка 5. Корпус 1 барабана установлен с наклоном в сторону разгрузочного торца. Топка 5 установлена горизонтально, при этом патрубок 6 подачи теплоносителя в корпус 1 сушильного барабана также направлен горизонтально, угол наклона между осями барабана и топки составляет 4 градуса. Цепи 2 закреплены на внутренней поверхности барабана посредством П-образных, круглых в поперечном сечении скоб 7 (см. фиг.2, фиг.4) таким образом, что в поперечном сечении они расположены под углом 120 градусов по отношению друг к другу, а по площади внутренней поверхности барабана рассредоточены в шахматном порядке (см. фиг.3).

Звенья цепей 2 выполнены в виде круглых (в поперечном сечении) колец в форме тора (см. фиг.4) с диаметром D тора и диаметром d поперечного сечения тора. Диаметр D тора и диаметр d поперечного сечения, следовательно, и площадь поперечного сечения уменьшаются от звена к звену в направлении свободного, незакрепленного конца цепи. Звенья цепей 2 могут быть выполнены в виде торообразных колец с поперечным сечением в форме овала, что позволяет еще увеличить износостойкость цепей. Цепи 2 закреплены на внутренней поверхности корпуса 1 барабана за наибольшее, самое крупное и массивное звено.

Сушильный барабан работает следующим образом.

Во вращающийся корпус 1 барабана из топки 5 по патрубку 6 подаются горячие газы. Движение упомянутых газов (теплоносителя) направлено по стрелке 8 навстречу движению подвергаемого сушке материала - глины, которая подается во вращающийся корпус 1 барабана посредством шнекового питателя загрузочного устройства 3. Основной поток теплоносителя ориентирован в направлении нижней части полости барабана (область 9).

Глина постепенно перемещается к разгрузочному бункеру 4, подвергаясь тепловому воздействию топочных газов, прогретых поверхностей корпуса 1 и цепей 2, механическому измельчению - истиранию - за счет взаимодействия кусков глины между собой и воздействия на глину цепей 2. Основная масса влажной глины образует крупные комья, сосредотачиваясь в нижней части полости сушильного пространства. Цепи 2, обладающие повышенной подвижностью и хлесткостью, за счет расположения наиболее легких звеньев с наименьшими диаметрами D и d со стороны свободного конца цепи разбивают образующиеся комья, разрыхляют глину. От соударения цепей 2 происходит их очистка и очистка внутренней поверхности корпуса 1 барабана от налипшего материала. Расположенные вблизи мест крепления массивные звенья 10 и последующие за ними крупные звенья с наибольшими по величине диаметрами D и d отклоняют наталкивающийся на них теплоноситель (стрелка 11) в сторону нижней стенки внутренней полости барабана, где сосредоточена основная масса влажного материала. Одновременно с этим осуществляется интенсивный теплообмен между глиной и нагретыми цепями 2, находящимися в своем нижнем положении, лежащими на поверхности корпуса 1.

Перемещаясь, при вращении барабана, вдоль скобы 7 (см. фиг.5), звено 10 цепи 2 очищает поверхность скобы 7 от налипшей на нее глины. Отработанные топочные газы отводятся по стрелке 12 через полый вал, на котором установлен шнековый питатель 3. Измельченная и высушенная глина удаляется через разгрузочный бункер 4.

Барабан позволяет осуществить сушку глины с начальной влажностью 24% до конечной влажности 8%. Конструктивное исполнение цепных завес и элементов их крепления заявляемого сушильного барабана позволило отказаться от применения различного рода перемешивающих лопастей, осуществляющих равномерное перераспределение материала во время сушки, но подверженных повышенному налипанию влажного материала. При этом обеспечена эффективность сушки за счет увеличенной подвижности цепей, направленной на измельчение и рыхление образующихся комков материала, а также за счет наиболее эффективного и рационального перераспределения потока теплоносителя.

Использование в качестве рабочих органов барабана цепей такой конструкции позволило повысить ресурс эксплуатации цепных завес, повысить стабильность работы устройства, практически избавиться от остановок устройства для очистки внутренней полости и рабочих органов сушильного барабана.

Формула изобретения

1. Сушильный барабан, содержащий вращающийся корпус с размещенными на его противолежащих торцевых участках загрузочным и разгрузочным устройствами, внутренняя полость которого связана с источником теплоносителя и образует сушильное пространство, в котором смонтированы цепи, закрепленные одним концом на внутренней поверхности корпуса, а другим - свободно размещенные в сушильном пространстве, отличающийся тем, что звенья цепей выполнены торообразной формы с переменными от звена к звену диаметром тора и площадью его поперечного сечения и расположены в пределах одной цепи с последовательным уменьшением диаметра тора и площади его поперечного сечения от места крепления цепи в направлении ее свободного конца.

2. Барабан по п.1, отличающийся тем, что крепление цепи к корпусу выполнено посредством свободно пропущенной через наибольшее звено цепи и прикрепленной концами к внутренней поверхности корпуса скобы, размеры которой превышают размеры упомянутого звена.

3. Барабан по п.2, отличающийся тем, что скоба выполнена в форме полутора.

4. Барабан по п.2, отличающийся тем, что скоба выполнена П-образной формы с удлиненной поперечиной.

5. Барабан по п.2, или 3, или 4, отличающийся тем, что скобы установлены с разворотом своей плоскости под углом в направлении движения потока материала.

6. Барабан по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что цепи закреплены на внутренней поверхности корпуса в шахматном порядке.

7. Барабан по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что корпус барабана установлен с наклоном в направлении разгрузочного конца, со стороны которого размещен источник теплоносителя, выполненный с горизонтальной ориентацией патрубка подачи теплоносителя в полость барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5