ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ АВТОКЛАВ Российский патент 1996 года по МПК B01J3/04 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к автоклавам, работающим под давлением и при повышенной температуре, и может быть применено для тепловлажностной обработки строительных материалов, а также сельскохозяйственной продукции.

Известны цилиндрические автоклавы с металлическими корпусами [1] состоящие из цилиндрического корпуса (обечайки), горловины с зубчатыми фланцами и металлической крышки.

Недостатки таких аппаратов хрупкое разрушение металлического корпуса, работающего под давлением, низкая ремонтопригодность, а также трудности, связанные с транспортировкой крупногабаритных изделий и необходимость точной подгонки свариваемых элементов.

Наиболее близким к изобретению является предварительно напряженный железобетонный автоклав, содержащий корпус прямоугольного сечения с крышкой [2] выполненный из сборных предварительно напряженных рам, стягиваемых в продольном направлении арматурными пучками из высокопрочной проволоки, теплоизоляцию и защитную стальную рубашку, размещенную внутри корпуса.

Недостатками этого автоклава являются высокий расход бетона и арматуры, необходимость использования высокопрочной проволоки и дорогостоящего оборудования для предварительного напряжения, снижение эффекта предварительного обжатия за счет релаксации, ползучести и других факторов, незащищенность рабочей арматуры автоклава от температурных воздействий, отсутствие возможности индустриального изготовления легких автоклавов из тяжелого армоцемента (ТАЦ) под относительно небольшие давления с последующей транспортировкой на место эксплуатации.

Задачей изобретения является:
уменьшение расхода бетона и арматуры;
возможность применять различные конструктивные решения оголовья и затвора, не влияя существенно на размеры и конструкцию цилиндрической части автоклава;
возможность индустриального изготовления легких автоклавов из тяжелого армоцемента (ТАЦ) под относительно небольшие давления (0,8 1,2 МПа) и температуру (100 150оС) с последующей транспортировкой на место эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в том, что в железобетонном автоклаве, состоящем из корпуса с крышкой, теплоизоляции, защитной стальной рубашки, размещенной внутри корпуса и оголовья, корпус выполнен монолитным из тяжелого армоцемента в виде цилиндра с участками конического расширения и сужения по торцам. Оголовье выполнено в виде торцевого элемента конической формы. Торцовой элемент опирается на конический участок корпуса. Теплоизоляция размещена между корпусом и рубашкой. Толщина теплоизоляции и габариты оголовья регулируются размерами конического расширения корпуса до полного ее устранения для случая создания автоклавов под температуру не более 200^оС.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются: выполнение корпуса в виде цилиндра из тяжелого армоцемента (разновидности дисперсно армированного железобетона с высоким содержанием (до 18% в расчетном сечении) арматуры);
оголовья, выполненные в виде торцового элемента конической формы;
выполнение конического расшиpения цилиндрической части корпуса перед торцевым элементом конической формы и соответствующим ему коническим сужением торцовой части корпуса.

Конструктивное решение автоклава предполагает регулирование толщины слоя внутренней теплоизоляции в широких пределах (до полного исключения теплоизоляции в цилиндрической части автоклава).

Оптимальная толщина слоя теплоизоляция составляет 10 см;
максимальная толщина ее в торцовой части 60 см. Длина проекции конического сужения корпуса на ось 120 см; длина проекции конического расширения 140 см. Угол между образующей конического расширения и продольной осью может приниматься в пределах 15 30^о.

В предлагаемом решении угол составил 20^о. Выход за пределы указанные выше, не целесообразен, так как при уменьшении угла увеличивается протяженность и вес торцовой части, а при увеличении угла усложняется процесс навивки кольцевой арматуры из-за необходимости изготовления и устройства специальных фиксаторов. Кроме того, уменьшается расход бетона (в 3-4,5 раза) и арматуры (в 1,5-2 раза) на возведение корпуса автоклава и соответственно сокращаются сроки возведения автоклава за счет уменьшения объемов арматурных и бетонных работ.

Произведен расчет расхода материалов сборного предварительно напряженного автоклава под рабочее давление 1,2 МПа с рабочим объемов 269 м³ и цилиндрического автоклава из тяжелого армоцемента с аналогичными параметрами.

Расход материалов по прототипу (1 м³ рабочего объема):
Бетон 1,09 м³
Металл 0,68 т
Расход материалов по предлагаемому решению (на 2 м³ рабочего объема):
Бетон 0,23 м³
Металл 0,35 т
Таким образом, вес автоклава уменьшается более, чем в три раза, экономится арматура, цемент, инертные заполнители.

Автоклавы из ТАЦ позволяют применять различные конструктивные решения оголовья и затвора без существенного изменения размеров и конструкции его цилиндрической части, а также изготавливать их в заводских условиях с последующей транспортировкой к месту эксплуатации.

На чертеже изображен автоклав, продольный разрез в торцовой части.

Автоклав состоит из цилиндрического корпуса 1, выполняемого из ТАЦ, имеющего по торцам коническое расширение 2 и сужение 3. С внутренней стороны корпуса выполнена теплоизоляция 4, защищенная стальной рубашкой 5. В торцовой части автоклава выполнен торцовой элемент 6. Автоклав закрывается крышкой 7.

Автоклав работает следующим образом.

В автоклав загружают обрабатываемое изделие или контейнер с обрабатываемой продукцией. Автоклав закрывают крышкой 7 и подают в него пар под давлением, при этом в корпусе 1 возникают усилия, воспринимаемые арматурой и бетоном корпуса. Усилия от крышки 7 передаются на корпус 1 через торцовый элемент конической формы. Теплоизоляция 4 защищает корпус автоклава 1 от температурных воздействий, а защитная стальная рубашка 5 обеспечивает герметичность автоклава и предохраняет бетон корпуса и теплоизоляции от циклического воздействия пара.

Использование: химическое машиностроение, в частности автоклавы работающие под давлением и при повышенной тепературе, тепловлажностная обработка строительных материалов, а также сельскохозяйственной продукции. Сущность изобретения: железобетонный автоклав состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненого из тяжелого армоцемента (ТАЦ), имеющего по торцам коническое расширение 2 и сужение 3. С внутренней стороны корпуса выполнена теплоизоляция 4, защищенная стальной рубашкой 5. В торцовой части автоклава выполнен торцовой элемент 6. Автоклав закрывается крышкой 7. Основная задача изобретения - уменьшение расхода бетона и арматуры на возведение корпуса автоклава, возможность применять различные конструктивные решения оголовья и затвора, не влияя существенно на размеры и конструкцию цилиндрической части автоклава, возможность индустриального изготовления легких автоклавов из ТАЦ в заводских условиях с последующей транспортировкой к месту эксплуатации. 1 ил.

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ АВТОКЛАВ, содержащий корпус с крышкой, теплоизоляцию, защитную стальную рубашку, размещенную внутри корпуса, и оголовье, отличающийся тем, что корпус выполнен монолитным из тяжелого армоцемента в виде цилиндра с участками конического расширения и сужения по торцам, оголовье выполнено в виде торцевого элемента конической формы, опирающегося на конический участок стенки корпуса, а теплоизоляция размещена между корпусом и рубашкой.