ЦЕПЬ ДЛЯ ЦЕПНОЙ ЗАВЕСЫ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ Российский патент 2011 года по МПК F28F1/00 F27B7/18 

Изобретение относится к области теплообменных устройств, в частности к цепным завесам для вращающихся печей промышленности строительных материалов.

Наиболее распространенными конструктивными элементами, применяемыми при изготовлении цепных теплообменных устройств, являются или круглозвенные, или овальные цепи, изготовленные из прутка цилиндрической формы. В печах промышленности строительных материалов на настоящий момент используют преимущественно круглозвенные цепи как сварные, так и литые (Вальберг Г.С., Гринер И.К., Мефодовский В.Я. Интенсификация производства цемента. - М.: Стройиздат, 1971 г., стр.145). Цепи из жаростойкой стали, как правило, получают литьем. Такие цепи применяются при навеске теплообменников в области температур газового потока 900-1200°С. Недостатком таких цепей из жаростойких сталей является их высокая металлоемкость, а соответственно и цена изделия.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является известная по патенту RU 2285217 цепь для цепной завесы вращающейся печи, состоящая из соединенных между собой звеньев, где звенья выполнены полыми с отношением площади поперечного сечения полости к площади поперечного сечения звена цепи, включая полость, составляющим 3-60%, при этом звенья выполнены любой геометрической формы.

Недостатками известной цепи являются:

- низкая способность к аккумулированию теплоты звеном цепи, соответственно низкая теплотехническая эффективность работы цепной завесы;

- низкая сопротивляемость цепи разрыву;

- высокая металлоемкость жаростойкой стали в цепи.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно:

- интенсификация теплообмена;

- снижение металлоемкости жаростойкой стали в цепи.

Технический результат изобретения достигается тем, что в цепи для цепной завесы вращающейся печи, состоящей из соединенных между собой звеньев любой геометрической формы, выполненных полыми, согласно изобретению внутри тела каждого звена расположен наполнитель.

Наполнитель состоит из легкоплавких материалов или из кварцевого песка.

Расположение внутри тела каждого звена согласно изобретению наполнителя из любого материала, например, кварцевого песка, позволяет снизить металлоемкость дорогой жаростойкой стали в цепи, а соответственно и цену цепи. Теплотехническая эффективность при использовании таких цепей будет достигаться в печах с большой частотой вращения, более 1 об/мин, так как при этом звенья цепи не успевают прогреться до температуры газового потока на всю их толщину, а при охлаждении в материале полностью отдать аккумулированное тепло центральной части. В данном варианте можно было бы полностью пренебречь центральной частью звеньев цепи, сделав их полыми без наполнителя, но получить такие звенья литьем без каких-либо технологических отверстий затруднительно, а также недопустимо образование дополнительных внутренних напряжений в звеньях цепи вследствие того, что коэффициент термического расширения воздуха внутри полого звена достаточно высок.

Если же внутри тела каждого звена расположить наполнитель из легкоплавких материалов, например алюминия или меди, то при эксплуатации цепи в области температур газового потока 900-1200°С эти материалы перейдут в жидкое состояние, что позволит аккумулировать в звене больший объем тепла, а значит, повысить эффективность теплообмена за счет более высоких показателей теплоемкости и теплопроводности. Это дает возможность получить более высокий теплотехнический эффект при использовании таких цепей и в печах с небольшой частотой вращения менее 1 об/мин, так как звенья цепи будут охлаждаться и отдавать аккумулированное тепло на максимальном участке прохождения цепи через слой материала.

Расположение внутри тела каждого звена наполнителя может снижать массу цепи, если плотность наполнителя будет ниже плотности материала тела звена. Вес подвешенных цепей равен приблизительно 75-110% веса той части корпуса печи, по длине которой они подвешены (Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под ред. В.Г.Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2004 г., стр.454). Из-за уменьшения веса цепи значительно снижается вес вращающейся части печи, а значит, нагрузка на ролики, бандажи и шестерни редукторов будет меньше. Снижение нагрузки позволит выполнять конструкции печи менее усиленными, что приведет к снижению металлоемкости печи в целом, а значит, и ее цены.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами:

На фиг.1 - показан фрагмент разреза цепи в варианте с круглыми звеньями;

На фиг.2 - показан фрагмент разреза цепи в варианте с овальными

звеньями;

На фиг.3 - показано поперечное сечение звена цепи.

Цепь для цепной завесы вращающейся печи, состоящая из соединенных между собой звеньев 1 любой геометрической формы, выполненных с внутренней полостью 2, где согласно изобретению внутри тела каждого звена 1 расположен наполнитель 3. Наполнитель 3 состоит из легкоплавких материалов или из кварцевого песка. Цепь для цепной завесы вращающейся печи используется следующим образом:

Вращающаяся печь представляет собой пустотелый, открытый с торцов, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом барабан, установленный с наклоном к горизонту и вращающийся вокруг продольной оси с частотой 0.5-1,5 об/мин в зависимости от диаметра и производительности печи (Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под ред. В.Г.Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2004 г., стр.373). Сырьевую смесь загружают со стороны верхнего «холодного» конца печи, а со стороны нижнего «горячего» конца непрерывно подают топливовоздушную смесь. Благодаря вращению и наклону барабана сырьевая смесь движется к разгрузочной части печи.

Частота вращения печи определяет величину слоя материала в печи и его тепловоспринимающую поверхность, скорость продвижения материала в печи, интенсивность перемешивания материала и равномерность его температуры в сечении слоя, а также другие факторы, от которых зависит процесс теплообмена. Увеличение числа оборотов печи положительно сказывается на интенсификации подготовки материала, но следует иметь в виду, что допустимый предел увеличения скорости вращения печи ограничивается необходимым временем пребывания материала в зоне спекания при температуре обжига (Сатарин В.И. Современные цементные заводы. К-31 - М.: Стройиздат, 1967 г., стр.95).

Цепи используются в качестве внутреннего теплообменного устройства. Во время вращения печи часть цепей находится в потоке газов, а остальная часть погружена в материал. В начале цепной зоны шлам налипает на цепи, находящиеся в газовом потоке. Цепи в этой части зоны увеличивают поверхность соприкосновения шлама с горячими газами, а в результате улучшается теплообмен. Когда шлам подсыхает, он теряет пластичность и уже не налипает на цепи. С этого момента тепло материалу передается цепями по регенеративному принципу: цепи нагреваются в газовом потоке и при погружении в материал передают ему тепло. Наряду с этим материал воспринимает тепло от газов и футеровки.

Оптимальная конструкция цепей должна обеспечивать эффективную теплопередачу, быть устойчивой к действию высокой температуры, выдерживать высокую разрывную нагрузку, сохранять гранулометрический состав материала и не повышать запыленности газового потока. Поперечные сечения звена и внутренней полости могут быть выполнены любой геометрической формы.

Изобретение относится к области теплообменных устройств, в частности к цепным завесам для вращающихся печей промышленности строительных материалов. Изобретение заключается в том, что в цепи для цепной завесы вращающейся печи, состоящей из соединенных между собой звеньев любой геометрической формы, выполненных полыми, внутри тела каждого звена расположен наполнитель из легкоплавких материалов или из кварцевого песка. Техническим результатом изобретения является: интенсификация теплообмена; повышение сопротивляемости цепи разрыву; снижение металлоемкости жаростойкой стали в цепи. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Цепь для цепной завесы вращающейся печи, состоящая из соединенных между собой звеньев любой геометрической формы, выполненных полыми, отличающаяся тем, что внутри тела каждого звена расположен наполнитель.

2. Цепь для цепной завесы вращающейся печи по п.1, отличающаяся тем, что содержит наполнитель из легкоплавких материалов.

3. Цепь для цепной завесы вращающейся печи по п.1, отличающаяся тем, что содержит наполнитель из кварцевого песка.