Промышленная печь с вращающейся трубой
Изобретение относится к печам. Печь (1) для термообработки битуминозных сланцев содержит вращающуюся трубу (2) и неподвижное устройство (3) для загрузки материала, присоединенное в области отверстия вращающейся трубы и расположенное на ее торцевой стороне. Между вращающейся трубой (2) и устройством (3) для загрузки материала размещено уплотнительное устройство (6), которое включает газонепроницаемое уплотнение (7), отделенное от рабочей камеры вращающейся трубы (2) посредством по меньшей мере первого зазора (8), имеющегося между вращающейся трубой (2) и устройством (3) для загрузки обрабатываемого материала. Уплотнительное устройство (6) имеет кольцеобразную камеру (11), которая расположена между первым зазором (8) и газонепроницаемым уплотнением (7). Кольцеобразная камера (11) имеет выпускное отверстие (18), связанное с рабочей камерой (2с), и в кольцеобразной камере (11) размещено подъемное устройство (17), выполненное из подъемных лопастей, расположенных с распределением по периметру с возможностью вращения вместе с вращающейся трубой (2), для подъема обрабатываемого материала из рабочей камеры (2с), проникшего через первый зазор (8) в кольцеобразную камеру (11), и его возврата обратно через выпускное отверстие (18) в рабочую камеру (2с). Кольцеобразная камера (11) снабжена направляющими элементами (19) для транспортировки обрабатываемого материала, выполненными по типу транспортного шнека, и которые ориентированы таким образом, что они при заданном направлении вращения вращающейся трубы (2) транспортируют в подъемное устройство (17) материал, попадающий в область направляющих элементов (19). Причем этот материал проникает через второй зазор (12) и не сразу захватывается подъемными лопастями (17). Технический результат заключается в защите газонепроницаемого уплотнения от возможности попадания в него обрабатываемого материала из рабочей камеры 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к промышленной печи с вращающейся трубой и неподвижным устройством для загрузки материала, присоединенным в области отверстия вращающейся трубы, расположенного на торцевой стороне.
Промышленные печи такого типа находят применение, например, в качестве так называемых ретортных печей и служат, например, для термообработки металлов. Другой областью применения является термообработка битуминозных сланцев для получения нефтяных паров.
Для того, чтобы термообработка могла протекать в определенной атмосфере, между вращающейся трубой и загрузочным устройством предусмотрено уплотнение, которое включает в себя газонепроницаемое уплотнение. Таким образом, в рабочей камере можно также устанавливать давление, соответствующее поставленной цели (в зависимости от способа, это может быть сверхдавление или также пониженное давление).
Между вращающейся трубой и неподвижным устройством для загрузки материала предусмотрен необходимый зазор, размер которого рассчитан минимально возможным, чтобы препятствовать попаданию материала из рабочей камеры через зазор к газонепроницаемому уплотнению.
Для определенных случаев применения, как, например, обработка битуминозного сланца, вращающая труба приводится в действие при степени заполнения материалом около 50% и больше. При высокой степени заполнения применение вращающейся передаточной стенки или т.п. для введения материала в рабочую камеру невозможно.
Поэтому уже предлагалось перед вращающейся трубой устанавливать самотечный желоб для загрузки материала с вертикальной концевой стенкой. Благодаря высокой степени наполнения и создающемуся вследствие этого высокому гидростатическому давлению в горке материала рабочей камеры из известной из практики печи за относительно короткое время через зазор отжимается номинальное количество материала. Материал после этого быстро попадает к газонепроницаемому уплотнению, так что оно разрушается в течение относительно короткого времени.
В DE 21 196 50A было, поэтому, предложено уплотнительное устройство, которое включает в себя неподвижный цилиндр, связанный с устройством для загрузки материала, и цилиндр, вращающийся вместе с вращающейся трубой, причем между обоими цилиндрами образовано кольцевое пространство, в котором расположен винтообразный шнековый элемент, вращающийся вместе с вращающейся трубой, чтобы порошкообразный материал, возможно проникший в кольцевое пространство, транспортировать обратно во вращающуюся трубу. Материал, находящийся во вращающейся трубе, препятствует, однако, этому процессу, так что достаточное уплотнение обеспечено только при относительно небольшом уровне загрузки во вращающейся трубе. При более высоких уровнях загрузки, например, более 50%, материал в большей степени проникает из вращающейся трубы в кольцевое пространство.
Поэтому в основе изобретения лежит задача, состоящая в том, чтобы усовершенствовать уплотнительной устройство в такой промышленной печи, чтобы газонепроницаемое уплотнение лучше защищалось от материала, возможно выходящего из рабочей камеры.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Промышленная печь согласно изобретению имеет вращающуюся трубу и неподвижное устройство для загрузки материала, присоединенное в области отверстия вращающейся трубы, расположенного на торцевой стороне, причем между вращающейся трубой и устройством для загрузки материала предусмотрено уплотнительное устройство, включающее в себя газонепроницаемое уплотнение, которое отграничено от рабочей камеры вращающейся трубы, нагруженной материалом, по меньшей мере, с помощью первого зазора между вращающейся трубой и устройством для загрузки материала. Уплотнительное устройство имеет, далее, кольцеобразную камеру, которая предусмотрена между первым зазором и газонепроницаемым уплотнением и имеет выпускное отверстие, соединенное с рабочей камерой. В кольцеобразной камере предусмотрено, далее подъемное устройство, чтобы поднимать материал, проникший через первый зазор в кольцеобразную камеру, и через выпускное отверстие возвращать в рабочую камеру.
В основе изобретения лежит идея, состоящая в том, что зазор можно уменьшить лишь в ограниченной степени. Таким образом, нельзя избежать того, что при высокой степени заполнения 50% и больше материал обязательно застревает в зазоре и с течением времени часть материала продавливается через зазор. Благодаря подъемному устройству, расположенному в кольцеобразной камере, этот материал затем поднимается и через выпускное отверстие снова возвращается в рабочую камеру, так что, по меньшей мере, большая часть материала, проникшего через зазор, удерживается газонепроницаемым уплотнением и возвращается в рабочую камеру.
Таким образом, можно значительно повысить продолжительность службы газонепроницаемого уплотнения, причем можно не только сэкономить на стоимости газонепроницаемого уплотнения, но также получить меньшее время простоя промышленной печи.
Другие варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения уплотнительное устройство включает в себя неподвижный цилиндр, связанный с устройством для загрузки материала, и цилиндр, вращающийся вместе с вращающейся трубой, причем кольцеобразная камера ограничивается обоими цилиндрами. При этом, в частности, можно предусмотреть, что выпускное отверстие выполнено в неподвижном цилиндре. Выпускное отверстие, таким образом, расположено предпочтительно неподвижно над зеркалом материала, образующимся в процессе работы вращающейся трубы.
Согласно другому варианту выполнения изобретения в области кольцеобразной камеры предусмотрены направляющие элементы, которые выполнены по типу транспортного шнека и ориентированы таким образом, что при заданном направлении вращения вращающейся трубы материал, возможно попадающий в область направляющих элементов, транспортируется в подъемное устройство. Таким образом, захватывается еще и такой материал, который в первый раз не смог возвратиться в рабочую камеру посредством подъемного устройства. Эти направляющие элементы представляют, таким образом, дополнительное, опциональное мероприятие для защиты газонепроницаемого уплотнения. Эти направляющие элементы могут быть выполнены, в частности, по типу однозаходного или многозаходного шнека.
Подъемное устройство целесообразно образуется с помощью большого числа подъемных лопастей, распределенных по периметру и вращающихся вместе с вращающейся трубой.
Далее, в кольцеобразной камере можно выделить предварительную камеру, которая через первый зазор связана с рабочей камерой, а через второй зазор - с остальной кольцевой камерой. Эта предварительная камера имеет ограничивающую стенку, которая вращается вместе с вращающейся трубой и которая снабжена большим числом отверстий, через которые материал, возможно, проникающий в предварительную камеру через первый зазор, попадает непосредственно в подъемное устройство.
Устройство для загрузки материала может иметь к тому же неподвижную концевую стенку, с помощью которой закрыто торцевое отверстие вращающейся трубы, и включать в себя загрузочный самотечный желоб, который впадает в неподвижный и закрепленный на концевой стенке цилиндр.
Согласно третьему мероприятию для защиты газонепроницаемого уплотнения можно, далее, предусмотреть между цилиндром, вращающимся вместе с вращающейся трубой, и концевой стенкой третий зазор, который соединяет кольцеобразную камеру с перепускным устройством.
В то время как подъемное устройство уже само по себе одно представляет очень эффективное мероприятие для защиты газонепроницаемого уплотнения, направляющие элементы и/или перепускное устройство создают дополнительную защиту газонепроницаемого уплотнения. Благодаря комбинации всех трех мероприятий газонепроницаемое уплотнение защищено, в сущности, до 100% от возможно попадающего материала из рабочей камеры.
Другие преимущества и выполнения изобретения поясняются далее более подробно на основе описания и чертежей.
В чертежах показывают:
Фиг.1 - изображение разреза промышленной печи в области устройства для загрузки материала,
Фиг.2 - увеличенное изображение разреза в области кольцеобразной камеры,
Фиг.3 - изображение разреза вдоль линии A-A из фиг.1 и
Фиг.4 - развертку кольцеобразной камеры с подъемным устройством и направляющими элементами.
Фиг.1 показывает промышленную печь 1, которая, в частности, образована в качестве реторты для термообработки битуминозного сланца. Она состоит, по существу, из вращающейся трубы 2, которая вращается вокруг оси 2a, и неподвижного устройства 3 для загрузки материала, присоединенного в области отверстия 2b, расположенного на торцевой стороне. Устройство 3 для загрузки материала включает в себя неподвижную концевую стенку 4, с помощью которой закрыто отверстие 2b вращающейся печи 2, расположенное на торцевой стороне, и самотечный желоб 5.
Далее, предусмотрено уплотнительное устройство 6, которое включает в себя обычное в связи с этим газонепроницаемое уплотнение 7. Оно сформировано таким образом, что оно может компенсировать как качательное движение, так и возможное биение по высоте вращающейся трубы 2. Такое газонепроницаемое уплотнение описано более подробно, например, в EP 0 274 090 B1.
Оно имеет, далее, неподвижный цилиндр 9, связанный с неподвижной концевой стенкой 4 устройства 3 для загрузки материала, и цилиндр 10, вращающийся вместе с вращающейся трубой, причем между обоими цилиндрами 9, 10 образуется кольцеобразная камера 11, которая посредством первого зазора 8 соединена с рабочей камерой 2c вращающейся трубы 2.
Кольцеобразная камера 11 на фиг.2 изображена еще раз в несколько увеличенном виде и включает в себя предварительную камеру 11a, которая через первый зазор 8 находится в соединении с рабочей камерой 2a, а через второй зазор 12 - с остальной частью кольцеобразной камеры 11. Она ограничивается частью неподвижного цилиндра 9, а также двумя проходящими по периметру фланцами 13,14, жестко связанными с цилиндром 9. Остальные границы образованы с помощью цилиндрической ограничительной стенки 15, которая вращается вместе с цилиндром 10 и снабжена большим числом отверстий 16. Материал, возможно проникший из рабочей камеры 2a через зазор 8 в предварительную камеру 11a, через отверстия 16 попадает в остальную часть кольцеобразной камеры 11, а именно в область, в которой расположено подъемное устройство 17, состоящее из большого числа подъемных лопастей. Подъемные лопасти жестко связаны с вращающимся цилиндром 10 и транспортируют, таким образом, вверх материал, падающий через отверстия 16 перед подъемными лопастями, с помощью движения вращения вращающейся трубы.
Кольцеобразная камера 11 в своей верхней области имеет разгрузочное отверстие 18, образованное в неподвижном цилиндре 9. Как можно рассмотреть, в частности, на фиг.3, это разгрузочное отверстие проходит, например, от положения на 10.00 час. до положения на 1.00 час, т.е. на угол α, например, приблизительно 90°. Материал, направленный вверх с помощью подъемного устройства 17, затем через отверстия 16 предварительной камеры 11a и выпускное отверстие 18 транспортируется обратно в рабочую камеру 2a. Выпускное отверстие 18 рассчитано в своих размерах таким образом, что оно всегда находится выше зеркала материала, устанавливающегося в процессе нормальной работы вращающейся трубы, так что предотвращается попадание материала из рабочей камеры 2a через выпускное отверстие 18 в кольцеобразную камеру.
Наряду с подъемным устройством 17 в остальной области кольцеобразной камеры 11 предусмотрены, далее, направляющие элементы 19, которые выполнены по типу транспортного шнека и расположены таким образом, что они при заданном направлении вращения вращающейся трубы 2 транспортируют в подъемное устройство 17 материал, возможно попадающий в область направляющих элементов. В отношении этого материала речь идет, в частности, о таком, который не сразу захватывается подъемными лопастями 17, и таком, который проникает через второй зазор 12.
Взаимную работу подъемного устройства 17 и направляющих элементов 19 можно также очень хорошо увидеть из развертки согласно фиг.4.
Удаленный от рабочей камеры 2c конец кольцеобразной камеры 11 ограничивается неподвижной концевой стенкой. В этом отношении между вращающимся вместе с вращающейся трубой цилиндром 10 и концевой стенкой 4 образуется третий зазор 20, который соединяет кольцеобразную камеру 11 с перепускным устройством 21. Подлежащее защите газонепроницаемое уплотнение 7 расположено лишь после четвертого зазора 22, который образуется между неподвижным перепускным устройством 21 и цилиндром 10, вращающимся вместе с вращающейся трубой.
С помощью комбинации трех мероприятий (подъемное устройство 17, направляющие элементы 19 и перепускное устройство 21) можно надежно предотвратить попадание номинальной части материала к газонепроницаемому уплотнению, так что может значительно увеличиться его срок службы.
1. Печь (1) для термообработки битуминозных сланцев, содержащая вращающуюся трубу (2) и неподвижное устройство (3) для загрузки материала, присоединенное в области отверстия вращающейся трубы и расположенное на ее торцевой стороне, причем между вращающейся трубой (2) и устройством (3) для загрузки материала размещено уплотнительное устройство (6), которое включает газонепроницаемое уплотнение (7), отделенное от рабочей камеры вращающейся трубы (2) посредством по меньшей мере первого зазора (8), имеющегося между вращающейся трубой (2) и устройством (3) для загрузки обрабатываемого материала, причем уплотнительное устройство (6) имеет кольцеобразную камеру (11), которая расположена между первым зазором (8) и газонепроницаемым уплотнением (7), причем кольцеобразная камера (11) имеет выпускное отверстие (18), связанное с рабочей камерой (2с), и в кольцеобразной камере (11) размещено подъемное устройство (17), выполненное из подъемных лопастей, расположенных с распределением по периметру с возможностью вращения вместе с вращающейся трубой (2), для подъема обрабатываемого материала из рабочей камеры (2с), проникшего через первый зазор (8) в кольцеобразную камеру (11), и его возврата обратно через выпускное отверстие (18) в рабочую камеру (2с), отличающаяся тем, что кольцеобразная камера (11) снабжена направляющими элементами (19) для транспортировки обрабатываемого материала, выполненными по типу транспортного шнека, и которые ориентированы таким образом, что они при заданном направлении вращения вращающейся трубы (2) транспортируют в подъемное устройство (17) материал, попадающий в область направляющих элементов (19), который проникает через второй зазор (12) и не сразу захватывается подъемными лопастями (17).
2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что выпускное отверстие (18) расположено неподвижно над зеркалом материала, образующимся в процессе работы вращающейся трубы.
3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительное устройство (6) включает неподвижный цилиндр (9), связанный с устройством (3) для загрузки материала, и цилиндр (10), вращающийся вместе с вращающейся трубой (2), а кольцеобразная камера (11) ограничивается обоими цилиндрами (9, 10).
4. Печь по п.2, отличающаяся тем, что выпускное отверстие (18) выполнено в неподвижном цилиндре (9).
5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что в кольцеобразной камере выделена предварительная камера (11а), которая через первый зазор (8) соединена с рабочей камерой (2с) и через второй зазор (12) - с остальной кольцеобразной камерой и имеет ограничительную стенку (15), которая установлена с возможностью вращения вместе с вращающейся трубой и снабжена большим числом отверстий (16), через которые материал, возможно проникший в предварительную камеру через первый зазор (8), попадает непосредственно в подъемное устройство (17).
6. Печь по п.1, отличающаяся тем, что устройство (3) для загрузки материала имеет неподвижную концевую стенку (4), с помощью которой закрыто отверстие (2b) вращающейся трубы (2), расположенное на торцевой стороне.
7. Печь по п.2 или 6, отличающаяся тем, что устройство (3) для загрузки материала включает самотечный загрузочный желоб (5), который впадает в неподвижный и закрепленный на концевой стенке (4) цилиндр (9).
8. Печь по п.7, отличающаяся тем, что между цилиндром (10), вращающимся вместе с вращающейся трубой, и концевой стенкой (4) предусмотрен третий зазор (20), который соединяет кольцеобразную камеру с перепускным устройством (21).
