НАГРЕВАТЕЛЬ ВЯЗКОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК E01C19/08 

Изобретение относится к приготовлению строительных материалов перед их употреблением, в частности к устройствам для нагрева битумных материалов с помощью теплоносителя.

Известно устройство, содержащее корпус с рубашкой обогрева, входным и выходным патрубками для материала и торцовыми крышками, размещенную в корпусе и закрепленную одним концом на одной из торцовых крышек неподвижную полую ось с патрубками подвода и отвода теплоносителя, приводной шнековый побудитель, кромки которого контактируют с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оси, и привод со звездочкой [1] Недостатком этого устройства является недостаточная циркуляция (перемешивание) нагреваемого материала. Кроме того имеются технологические трудности: центрирование шнекового побудителя одновременно по внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности полой оси требует увеличения точности изготовления и, следовательно, увеличения стоимости изготовления; крепление оси в торцовых крышках требует устройствам компенсатора теплового расширения, что также увеличивает стоимость изготовления и снижает надежность нагревателя.

Изобретение направлено на повышение надежности, снижение стоимости изготовления и повышение производи- тельности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в нагревателе вязкого материала, содержащем корпус с рубашкой обогрева, входным и выходным патрубками для материала и торцовыми крышками, размещенную в корпусе и закрепленную одним концом на одной из торцовых крышек неподвижную ось с патрубками подвода и отвода теплоносителя, приводной шнековый побудитель, кромки которого контактируют с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оси, привод со звездочкой, шнековый побудитель выполнен в виде концентрично расположенных ленточек с возможностью вращения в противоположные стороны, причем наружная ленточка контактирует с поверхностью корпуса, внутренняя с поверхностью оси, а звездочка привода смонтирована на другой торцовой крышке соосно полой оси, при этом в последней расположен патрубок подвода теплоносителя, а ее полость сообщена посредством патрубка отвода теплоносителя с рубашкой обогрева.

На фиг. 1 изображен нагревателя вязкого материала, общий вид; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 узел 1 на фиг.1 (вариант 1); на фиг.4 узел I на фиг.1 (вариант 2).

Нагреватель вязкого материала содержит обогреваемый корпус 1 с торцовыми крышками 2 и 3, полую обогреваемую ось 4, шнековый побудитель 5, кинематически связанный с приводной (ведомой) звездочкой 6 привода 7, и систему управления 8. Корпус 1 может содержать одну, две и более секций, каждая из которых включает фланец 9 и 10, обогреваемую обечайку 11. К фланцу 9 первой секции крепится крышка 2, а к фланцу 10 фланец 9 второй секции, если нагреватель имеет две секции, или крышка 3, если нагреватель имеет одну секцию. Каждая секция корпуса 1 имеет рубашку обогрева, выполненную из обечайки 11, обечайки рубашки 12 и ребер 13, разделяющих рубашку на ряд последовательно соединенных между собой полостей 14, 15 и т.д.

В крышке 2 жестко консольно закреплена полая обогреваемая ось 4, внутри которой установлен входной патрубок 16 подачи теплоносителя. Полая ось 4 имеет выходной патрубок 17, соединенный трубопроводом 18 с входным патрубком 19 полости 14 первой секции. Полость 14 соединяется с полостью 15 через отверстие 20. Шнековый побудитель 5 выполнен двухленточным: из наружной ленточки 21 и внутренней 22. Каждая из ленточек может быть выполнена секционной, количество секций определяется длиной нагревателя (производительностью). Наружная ленточка 21 включает собственно саму ленточку, выполненную с определенным шагом, ось-связку 23 и торцевые диски 24 и 25. Ленточка 21 первой секции со стороны входного патрубка битума 26 может иметь больший шаг, чем ленточка 21 второй секции.

Торцовый диск 24 первой секции, например имеет кулачки 27, входящие в зацепление с соответствующими пазами 28 приводной звездочки 6. Торцовый диск 25 первой секции имеет паз 29, в который входит соответствующий кулачок 30 диска 24 второй секции. Внутренняя ленточка 22 включает собственно саму ленточку, например, с направлением навивки в направлении противоположном направлению ленточки 21, ось-связку 31 и торцовые диски 32 и 33. Секции внутренней ленточки могут иметь одинаковый или различный шаг.

Торцовый диск 32 первой секции внутренней ленточки 22 имеет, например, кулачки 34, входящие в зацепление с соответствующими пазами 28 приводной звездочки 6. Торцовый диск 33 первой секции имеет паз 35, в который входит соответствующий кулачок 36 диска 32 второй секции. Наружная ленточка 21 опирается и вращается по внутренней поверхности обечайки 11, а внутренняя ленточка 22 опирается и вращается по наружной поверхности полой оси 44.

Привод 7 включает двигатель 37, редуктор 38 с ведущей звездочкой 39, с предохранительной муфтой 40 и приводную звездочку 6. Звездочка 6 установлена с возможностью вращения на цапфе 41 торцовой крышки 3. Система управления 8 включает блок управления (на чертеже не показан), датчик 42 уровня битума в нагревателе, датчик температуры 43 и исполнительные механизмы (на чертеже не показаны) трехходовых кранов 44 и 45. Нагреватель имеет паровой клапан 46, сапун 47 и термоизоляцию 48.

Шнековый побудитель 5 может иметь и иной привод (фиг.4). Для обеспечения более интенсивного перемещения (перемещения) нагреваемого битумного материала производительность наружней 21 большего диаметра и внутренней 22 меньшего диаметра ленточек должна быть равной. Для обеспечения этого частота вращения ленточки 22 должна быть больше частоты вращения ленточки 21. Это достигается, например, тем, что на цапфе 41 крышки 3 закрепляется неподвижно солнечная шестерня 49, входящая в зацепление с сателлитом 50, закрепленным осью 51 на диске 32 внутренней ленточки 22. Сателлит 50 входит в зацепление с коронной шестерней 52, выполненной заодно со звездочкой 6.

Нагреватель вязкого материала работает следующим образом.

От системы 53 нагрева и подачи теплоносителя теплоноситель по трубопроводу 54 подается к входному патрубку 16 подачи теплоносителя, поступает во внутреннюю полость полой оси 4 и через патрубок 17 и трубопровод 18 подается в полость 14, через отверстие 20 в полость 15 и т.д. протекает по всей обогревающей рубашке и выходит через патрубок 55 и трубопровод 56 возвращается в систему 53.

Во внутреннюю полость прогретого корпуса 1 через патрубок 26 и трехходовый кран 44 из битумохранилища подают битум при температуре 80-90^оС и одновременно включают привод 7, приводящий во вращение шнековый побудитель 5, наружная ленточка которого перемещает битумный материал от входного патрубка 26 к выходному патрубку 57, а внутренняя ленточка 22 возвращает битум к входному патрубку 26, создавая циркуляцию битума внутри нагревателя. Битумный материал нагревается за счет подводимого тепла от стенок обечайки 11, полой оси 4 и торцовых поверхностей ленточек 21 и 22 шнекового побудителя 5.

Специфические свойства битумного материала таковы, что при его контакте с нагревающей поверхностью на последней образуется ламинарный пограничный слой большой толщины. Этот слой увеличивает термическое сопротивление теплопередающих поверхностей, что ведет к увеличению энергоемкости процесса, продолжительности нагрева и падению производительности.

При вращении шнекового побудителя его контактирующие с поверхностями нагрева кромки непрерывно смещают нагреваемый и соприкасающийся с теплопередающими поверхностями материал, освобождая место, на которое поступает более холодный. Таким образом интенсифицируется массообмен. Кроме того различное направление навивки ленточек 21 и 22 или различное направление их вращение образует интенсивное перемешивание (циркуляцию) материала внутри нагревателя, что так же ведет к интенсификации процесса нагрева.

Чтобы производительность ленточек 21 и 22 по перемешиванию (перемещению) битумного материала была одинаковой, второй вариант их привода работает следующий образом: коронная шестерня 52 приводит во вращение сателлит 50, который обкатываясь по шестерне 49 приводит во вращение через диск 32 внутреннюю ленточку 22 с большей частотой вращения, увеличивая интенсивность перемешивания материала. Если в битумном материале имеется влага, то образующиеся пары через газоход 58 и клапан 46 удаляются в атмосферу. При нагреве материала до рабочих температур, например, 150^оС, которая контролируется с помощью датчика температуры 43, материал через выходной патрубок 57 насосом 59 через трехходовой кран 45 по трубопроводу 60 подается на производство. Уровень битумного материала в нагревателе контролируется посредством датчика уровня 42. Если уровень материала превышает допустимый система управления 8 переключает трехходовой кран 44 и избыток битума возвращается в битумохранилище. Если нагреватель запускают в работу при заполнении остывшим битумным материалом корпусе 1, то нагреватель работает следующим образом.

Нагревают описанным выше способом корпус 1, полую ось 4 и шнековый побудитель 5. Нагретый до подвижного состояния битум стекает к выходному патрубку 57 и насосом 59 через трехходовой кран 45, трубопровод 61 и патрубок 62 подается к входному патрубку 26. По мере разогрева битума включают привод 7. Если сопротивление битума вращению шнековой насадке больше допустимого, то срабатывает предохранительная муфта 40.

Преимущество предлагаемого нагревателя вязкого материала пеpед известными решениями заключается в том, что он обеспечивает более интенсивный массообмен за счет принудительной циркуляции материала внутри нагревателя и большую производительность. Кроме того, предлагаемый нагреватель имеет меньшую энергоемкость на привод побудителя за счет уменьшения суммарной площади шнекового побудителя и выполнения его ленточным.

Стоимость изготовления предлагаемого нагревателя меньше, чем прототипа, т. к. требуется меньшая точность обработки внутренней поверхности корпуса и полой оси.

Предлагаемый нагреватель имеет более высокую надежность, так как не требует установки компенсатора теплового расширения в отличии от прототипа.

Использование: приготовление строительных материалов. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с рубашкой обогрева. Расположенный в корпусе приводной шнековый побудитель выполнен в виде концентрично расположенных ленточек с возможностью вращения в противоположные стороны. Наружная ленточка контактирует с поверхностью корпуса, внутренняя с поверхностью оси. Звездочка привода смонтирована на другой торцовой крышке соосно с полой осью. В последней расположен патрубок подвода теплоносителя. Ее полость сообщена посредством патрубка отвода теплоносителя с рубашкой обогрева. 4 ил.

НАГРЕВАТЕЛЬ ВЯЗКОГО МАТЕРИАЛА, содержащий корпус с рубашкой обогрева, входным и выходным патрубками для материала и торцевыми крышками, размещенную в корпусе и закрепленную одним концом на одной из торцевых крышек неподвижную ось с патрубками подвода и отвода теплоносителя, приводной шнековый побудитель, кромки которого контактируют с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оси, привод со звездочкой, отличающийся тем, что шнековый побудитель выполнен в виде концентричных ленточек с возможностью вращения в противоположные стороны, причем наружная ленточка контактирует с поверхностью корпуса, внутренняя с поверхностью оси, а звездочка привода смонтирована на другой торцевой крышке соосно с полой осью, при этом в последней расположен патрубок подвода теплоносителя, а ее полость сообщена посредством патрубка отвода теплоносителя с рубашкой обогрева.