ОХЛАДИТЕЛЬ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2012 года по МПК F27B7/38 F27D9/00 

Изобретение относится к цементной, коксохимической, металлургической промышленности, а именно к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например клинкера при производстве цемента, кокса, цинка, свинца, олова и переработки руд.

Известно устройство для охлаждения кокса (а.с. СССР, №1142717, кл. F27В 7/38, 1983), содержащее барабан с карманами охлаждения и неподвижную водяную ванну, в которой барабан выполнен из правильных усеченных пирамид, соединенных между собой попеременно большими и меньшими основаниями, образуя гребни, а карманы охлаждения образованы на наружной поверхности барабана перегородками, соединяющими ближайшие ребра пирамид, и накладками, соединяющими ближайшие гребни.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за недостаточной эффективности охлаждения, обусловленной недостаточной интенсивностью теплообмена между сыпучими материалами и охлаждающей водой, малой их перемешиваемостью и определенной упорядоченностью движения сыпучих материалов внутри барабана, а также необходимостью наклона барабана для обеспечения перемещения кокса от загрузки к выгрузке.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для охлаждения сыпучих материалов (а.с. СССР, №1765154, кл. С10В 39/00, F27В 7/38), включающую водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан с карманами охлаждения, выполненный из секций, каждая из которых смонтирована из шести пластин, выполненных в виде равнобочных трапеций, средства для загрузки и выгрузки. Каждая из трапеций соединяется боковой стороной попеременно с последующей трапецией по ее плоскости и проходит через вершину у верхнего основания и боковой стороны, образуя внутреннюю полость секции в виде правильного октаэдра. Секции соединены между собой в барабане нижними основаниями. Нижние основания трапеций больше боковой стороны на величину верхнего основания. Карманы охлаждения образованы соединением последовательно по периметру секции под внутренним тупым углом друг к другу попеременно к торцам секции верхним и нижним основаниями с односторонним напуском в сторону, противоположную внутреннему тупому углу. Односторонний напуск по наружному углу между двумя пластинами направлен в сторону вращения барабана.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности из-за недостаточной эффективности охлаждения, обусловленной недостаточной интенсивностью теплообмена между сыпучими материалами и охлаждающей водой, малой их перемешиваемостью и определенной упорядоченностью движения сыпучих материалов внутри барабана, сложность сборки конструкции.

Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей.

Технический результат достигается тем, что в охладителе сыпучих материалов, включающем водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, средства для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, барабан по периметру изготовлен из трех или более свернутых и соединенных между собой по длине барабана винтовых одинаковых по ширине и по длине полос вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения барабана с образованием по периметру барабана наружных напусков, при этом по всей длине внутри барабана смонтирована цилиндрическая пружина, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции охладителя сыпучих материалов.

Новизна обусловлена тем, что барабан изготовлен с постоянным по всей длине поперечным сечением, что исключает появление встречных потоков движения сыпучих материалов.

Новизна предложения заключается в том, что за счет образования односторонних наружных напусков по периметру барабана увеличивается площадь и интенсивность полива барабана.

Новизна заключается также в том, что за счет изготовления напусков возбуждаются в воде турбулентные струи, нарушается сплошности внутри воды, образуются воздушные пузырьки во всем объеме воды моечной камеры, что интенсифицирует процесс охлаждения.

Новизна усматривается в том, что по всей длине барабана смонтирована цилиндрическая пружина, которая обеспечивает не только перемещение в обратном направлении от выгрузки к разгрузке в радиальном направлении частиц сыпучих материалов, но и способствует интенсификации процесса теплопередачи и охлаждения. Такое радиальное движение в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы сыпучих материалов, совершающих движение внутри барабана в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана, встречаясь с витками пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются от выгрузке к загрузке, что создает противопотоки частиц сыпучих материалов, увеличивает интенсивность процесса теплопередачи и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине барабана цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц сыпучих материалов, обеспечивает регулирование интенсивности движения потоков частиц сыпучих материалов и теплопередачи, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображен охладитель сыпучих материалов, продольный разрез; на фиг.2 - барабан, общий вид; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, с винтовыми полосами криволинейной выпуклой формы, у которых центры кривизны расположены внутри поперечного сечения барабана; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2, с винтовыми полосами криволинейной вогнутой формы, у которых центры кривизны расположены вне поперечного сечения барабана.

Охладитель сыпучих материалов (фиг.1) включает водяную ванну 1, установленный в ней вращающийся барабан 2 с загрузочным 3 и разгрузочным 4 приспособлениями. Над барабаном 2 установлен разбрызгиватель 5. Над водяной ванной 1 установлен дефлегматор 6. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц сыпучих материалов - создания противопотоков частиц сыпучих материалов, смонтирована внутри барабана 2 цилиндрическая пружина 7, которая оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков цилиндрической пружины 7 может производиться также в процессе охлаждения сыпучих материалов. В зависимости от требуемого времени охлаждения частиц сыпучих материалов устанавливается такой шаг пружины 7, который отвечает оптимальным условиям процесса охлаждения. Например, если уменьшить шаг пружины 7, изменяется скорость движения потоков частиц сыпучих материалов в обратном направлении, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. В нужном направлении пружину 7 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показано).

Барабан 2 (фиг.2, фиг.3, фиг.4) изготовлен из трех или более свернутых и соединенных между собой по длине барабана 2 винтовых одинаковых по ширине и по длине полос 8, 9, 10 вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения барабана. Линии соединения свернутых в винт полос образуют ясно выраженный, однонаправленный трехходовой и более с постоянным шагом винтовых линий 11-12, 13-14, 15-16 винтовой барабан (фиг.2). Полосы 8, 9, 10 соединяют друг с другом с образованием напусков А, Б, В известными методами, например сваркой, и с образованием по периметру барабана 2 не только винтовых линий 11-12, 13-14, 15-16 по наружному периметру барабана 2, но и внутренних винтовых канавок K₁, K₂, K₃ (фиг.3, фиг.4) с постоянным по длине барабана 2 шагом S винтовых линий (фиг.2). При вращении барабана 2 напуски А, Б, В при погружении возбуждают в воде турбулентные струи, нарушают сплошность внутри воды, образуют воздушные пузырьки во всем объеме воды ванны 1, что интенсифицирует процесс охлаждения поверхности барабана 1 и находящихся внутри него частиц сыпучих материалов. При вращении барабана 2 при выходе из воды напуски А, Б, В захватывают порции воды, поднимают их и обеспечивают полив и охлаждение не только поверхностей барабана 2, лежащих впереди напусков А, Б, В, но и поверхностей барабана 2, расположенных за напусками, путем полива водой по мере их подъема вверх при вращении барабана 2, таким образом, обеспечивается равномерный сверху полив и охлаждение всего периметра барабана 2.

Охладитель сыпучих материалов работает следующим образом. Раскаленные частицы сыпучих материалов, например клинкер, кокс и т.п., поступают во вращающийся барабан 2 с помощью загрузочного приспособления 3. Барабан 2 орошается водой, поступающей из разбрызгивателя 5. Сыпучие материалы (клинкер, кокс и т.п.) (фиг.1) подаются через загрузочный лоток 3 внутрь вращающегося барабана 2, где они захватываются внутренней винтовой поверхностью и перемещаются в сторону выгрузки. Поскольку поверхность барабана криволинейна, то в каждой порции каждая частица сыпучих материалов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что повышает эффективность охлаждения частиц сыпучих материалов, так как обеспечивается увеличение частоты их контактов друг о друга и со стенками барабана 2, тепло от которых интенсивно забирается потоками воды. Радиальное движение частиц сыпучих материалов в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы сыпучих материалов, совершающих циркуляционное движение внутри барабана 2 в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана 2, встречаясь с витками неподвижно закрепленной пружины 7, изменяют траекторию своего движения и направляются в обратном направлении, сталкиваясь с частицами сыпучих материалов, движущихся в направлении выгрузки. Частота движения и соударений частиц сыпучих материалов возрастает, увеличивается скорость теплоотдачи между частицами и со стенками барабана 2. Процесс теплоотдачи интенсифицируется потоками воды, образованными движением напусков А, Б, В при вращении барабана 2 и прохождении их через слой воды ванны 1. Охлажденные частицы сыпучих материалов поступают в разгрузочное приспособление и с его помощью выводятся за пределы охладителя сыпучих материалов.

Предлагаемая форма и конструкция барабана, расположение цилиндрической пружины внутри барабана позволяют повысить эффективность теплоотдачи, а наличие напусков обеспечивает охлаждение поверхности барабана, а значит, и частиц сыпучих материалов.

Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения технологических возможностей, за счет повышения эффективности охлаждения, обусловленной повышением интенсивности теплообмена между частицами сыпучих материалов и охлаждающей водой, увеличения перемешиваемости и интенсификацией движения частиц сыпучих материалов внутри барабана.

Изобретение относится к цементной, коксохимической, металлургической промышленности, а именно к устройствам для охлаждения сыпучих материалов, например клинкера при производстве цемента, кокса и переработки руд. Охладитель включает водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, средства для загрузки и выгрузки сыпучих материалов. При этом барабан по периметру изготовлен из трех или более свернутых и соединенных между собой по длине барабана винтовых, одинаковых по ширине и по длине, полос вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения барабана с образованием по периметру барабана наружных напусков. Причем по всей длине внутри барабана смонтирована цилиндрическая пружина, и барабан оборудован устройством для изменения шага витков пружины путем ее растяжения или сжатия. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения за счет повышения интенсивности теплообмена между частицами сыпучих материалов и охлаждающей водой. 4 ил.

Охладитель сыпучих материалов, включающий водяную ванну, установленный в ней вращающийся барабан, средства для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, отличающийся тем, что барабан по периметру изготовлен из трех или более свернутых и соединенных между собой по длине барабана винтовых, одинаковых по ширине и по длине, полос вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения барабана с образованием по периметру барабана наружных напусков, при этом по всей длине внутри барабана смонтирована цилиндрическая пружина, а барабан оборудован устройством для изменения шага витков пружины путем ее растяжения или сжатия.