Туннельная печь

Туннельная печь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к туннельным проходным печам для производства блочных легковесных строительных материалов, а именно к печам для производства пеносиликата, пеностекла. Материал может быть использован в качестве эффективного теплоизоляционного материала, пластин и блоков в строительных конструкциях.

Пеносиликат вообще и пеностекло, в частности, блочного типа является неорганическим силикатными материалом, содержащим в своем объеме значительные количества газовой фазы. Процесс получения этого материала заключается в изготовлении шихты, состоящей на 95-97% из стекла и на 5-3% из газообразователей (карбонатных, например известняка, или углеродных, например древесного угля, кокса, сажи), нагревании шихты до температуры пиропластичного состояния силикатов. При этой температуре зерна стекла спекаются, а образовавшиеся в результате разложения газообразующих добавок газы вспучивают высоковязкую стекломассу. После отжига и охлаждения получается пористый материал с высокими теплоизоляционными свойствами и большой механической прочностью [1]. Общие вопросы получения пеностекла описаны в монографиях [2, 3].

Проходная туннельная печь является основным узлом в технологии пеносиликатных материалов и от ее строения и функционирования во многом зависит эффективность всего технологического процесса и качество получаемого материала.

Основные принципы работы печи и ее устройство описаны в вышеуказанных монографиях. Преимущественно рассматриваются газовые печи с одноярусной или многоярусной садкой форм. Из технических решений по расположению термообрабатываемого материала, помимо обычного использования тележек с металлическими жаропрочными формами, следует отметить описанные решения по перемещению материала на конвейере из движущейся жаростойкой стальной ленты или на горизонтальной поверхности расплавленного металла.

Из решений, позволяющих сформировать изделия требуемого размера и формы в качестве основополагающего, как было сказано выше, следует отметить использование металлических форм, ограничивающих формирующуюся силикатную пену. Однако имеется ряд решений как по использованию различных материалов для формообразования, так и по методам продвижения изделий внутри печи.

Так, в авторском свидетельстве [4] сама силикатная шихта служит основой для формирования движущейся ленты. Для этого часть шихты поступает из дополнительного бункера на прокатные валки, где при нагревании и механическом воздействии из шихты формируется плоская прочная лента, которая при дальнейшем движении по валкам покрывается сверху слоем шихты, и далее по валковому транспортеру вся композиция поступает в печь, где под воздействием температуры 820-860°С вспенивается.

По системе валков - горизонтальных вращающихся труб - может передвигаться через зону термообработки материал не только в виде ленты, как указано выше, но и помещенный в формы различной конструкции. Так, в патенте [5] полуфабрикат в виде гранул или крупного песка засыпают в поддон, изготовленный из труб и пластин, который продвигается сквозь печь по опорным валкам толкателем.

Кроме того, по опорным валкам может передвигаться конвейерная лента, на которую помещают шихту, которая в процессе продвижения на конвейерной ленте сквозь печь подвергается термообработке и вспенивается. Такой процесс описан в патенте [6].

Наиболее типичным материалом для форм, в которых происходит термообработка шихты и получение пеноматериала, является жаропрочная сталь различных марок. Для подавления процесса раздавливания пеностекла в форме при охлаждении за счет разности в коэффициенте термического расширения пеностекла и металла формы наиболее широко используемым решением является использование так называемой двухстадийной схемы. В этом случае вспененный блок охлаждают до 500-600°С, извлекают из формы и уже после этого помещают еще горячий блок в печь отжига, где его постепенно охлаждают от 500-600°С до комнатных температур. Модификацией этого процесса можно считать техническое решение, предложенное в патенте [7], когда после первичной термообработки освобождают сделанные подвижными металлические крышку и одну из стенок формы, предотвращая раздавливание блоков пеностекла в печи отжига.

Однако известны решения по использованию иных материалов. Так, авторы [8] предлагают готовый силикатный шликер заливать в гипсовые формы заданных размеров. Подсушенные отливки подсушивать и прокаливать в электрических печах сопротивления при избыточном давлении инертного газа.

Помимо туннельной печи вспенивание силикатных материалов можно осуществлять и в колпаковых печах, как, например, описано в патенте [9, 10], но в этом случае конструкция форм и перемещающих устройств значительно усложняется в сравнении с туннельными печами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению является печь, описанная в патенте [11]. Печь-утилизатор для изготовления теплоизоляционных блоков из вспененной стекломассы с температурными зонами вспенивания, резкого охлаждения, стабилизации и отжига. Материал перемещается в печи в загрузочных кассетах. Сама печь выполнена двухъярусной. Причем первый ярус используется для резкого нагрева сырьевого материала, при котором происходит вспенивание силикатной массы, ее резкое охлаждение и стабилизация. Формы проталкивают через канал с помощью гидроцилиндра. На выходе из канала первого яруса блоки пеностекла извлекают из форм, перегружают в кассеты. Кассеты через шлюзовые камеры проталкивают в отжиговый канал. Отжиговая зона выполнена в виде многозонового канала. Каждая зона снабжена независимой системой регулировки температурного режима, для чего каждая зона снабжена нагревателями и щелевыми задвижками в потолочной части.

Недостатками печи-прототипа являются недостаточная надежность работы системы перемещения материала внутри печи и длительность процесса получения блоков пеностекла в печи за счет операций: на выходе из канала первого яруса блоки пеностекла извлекают из форм, перегружают в кассеты. Кассеты через шлюзовые камеры проталкивают в отжиговый канал.

Задачей создания изобретения является разработка конструкции печи свободной от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков 1-го пункта формулы изобретения, общих с прототипом, таких как туннельная печь преимущественно для изготовления теплоизоляционных блоков из вспененной стекломассы с температурными зонами вспенивания, резкого охлаждения, стабилизации и отжига, выполненная в виде двухъярусного туннеля с установленными внутри нагревателями и тележками для перемещения форм, и отличительных, существенных признаков, таких как каждый ярус имеет зоны вспенивания, резкого охлаждения, стабилизации и отжига и регулировку мощности нагревателей как сверху, так и снизу каждой зоны, причем нижние нагреватели каждого яруса расположены в виде двух продольных рядов, между которыми расположена центральная направляющая для опоры тележек.

Конструктивные особенности центральной направляющей и тележек нашли отражение в пункте 2 формулы изобретения, а именно что центральная направляющая выполнена в виде швеллера, а каждая тележка снабжена дополнительными колесами, центральным установленным вертикально, и передним, установленным горизонтально, взаимодействующими с внутренней стороны с горизонтальной и боковыми вертикальными полками центральной направляющей, причем тележки соединены между собой штангами, зафиксированными в замках.

В пункте 3 формулы изобретения указан процесс перемещения тележек внутри печи, а именно перемещение тележек внутри печи осуществляют за счет вытягивания крайней тележки со стороны холодной зоны.

Технический результат, получаемый от вышеперечисленных признаков, - повышение надежности работы печи и увеличение производительности.

Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.

Использование существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез одного из ярусов печи; на фиг.2 - тележка вид сверху; на фиг.3 - тележка с замком и штангами.

Туннельная печь 1 (фиг.1) для изготовления теплоизоляционных блоков из вспененной стекломассы с температурными зонами вспенивания, резкого охлаждения, стабилизации и отжига выполнена в виде двухъярусного туннеля (второй ярус аналогичной конструкции на чертеже не показан), с установленными внутри нагревателями 2, 3 и тележками 4 для перемещения форм 5.

Каждый ярус имеет зоны вспенивания, резкого охлаждения, стабилизации и отжига и регулировку мощности нагревателей как сверху, так и снизу каждой зоны, причем нижние нагреватели 3 каждого яруса расположены в виде двух продольных рядов, между которыми расположена центральная направляющая 6 для опоры тележек 4.

Центральная направляющая 6 выполнена в виде швеллера, а каждая тележка 4 снабжена дополнительными колесами: центральным 7, установленным вертикально, и передним 8, установленным горизонтально, взаимодействующими с внутренней стороны с горизонтальной полкой и боковыми вертикальными полками центральной направляющей 6. Тележки 4 соединены между собой штангами 9, зафиксированными в замках 10. Перемещение тележек 4 внутри печи осуществляют за счет вытягивания крайней тележки со стороны холодной зоны.

Печь туннельного типа изготовлена из кирпича и теплоизоляционных материалов. Внутри печи проходит туннель, обогреваемый системой нижних 3 и верхних 2 электронагревателей. Внутри туннеля находятся тележки 4, опирающиеся на направляющие 6 (боковые и центральная) колесами 7 (четыре боковых и одно центральное). На тележки помещаются формы 8.

Помимо колес, расположенных в вертикальной плоскости 7, тележка имеет, по крайней мере, одно переднее колесо 8, расположенное в горизонтальной плоскости (фиг.2), которое располагается внутри центральной направляющей 6, выполненной в виде швеллера.

Между собой тележки соединены штангами 9, которые вставляются в замки 10, как показано на фиг.3.

Работа печи осуществляется следующим образом.

Материал, подвергаемый термообработке, помещается в формы 5, установленные на тележках 4. Согласно технологической схеме включается питание электронагревателей (на чертеже система питания и терморегулирования не показаны). Материал в формах проходит весь цикл обработки. На входе в туннель печи очередная тележка 4 помещается на боковые направляющие 6. Тележка соединяется с предыдущей посредством штанги 9, укладываемой горизонтально в замки 10 двух тележек. После этого на выходе из печи транспортный захват (не показан) закрепляется за крайнюю штангу 9 и вытягивает на себя весь поезд тележек на длину одной тележки. При этом на входе печи тележка перемещается внутрь туннеля, а на выходе тележка оказывается снаружи печи. Она отсоединяется от штанги, с нее снимаются формы 5.

Для исключения порожнего пробега тележек печь выполнена в виде двух независимых ярусов. Причем оба яруса совершенно идентичны по исполнению. Поэтому тележка, извлеченная из печи, перемещается к входу на другой ярус (опускается или поднимается) печи для подготовки к новому прохождению через печь. При протягивании тележек они опираются на колеса 7, а смещению в горизонтальной плоскости тележкам препятствуют колеса 8, движущиеся внутри центральной направляющей 6, выполненной в виде швеллера.

Предложенное техническое решение позволяет значительно повысить надежность работы транспортного механизма печи за счет того, что перемещение внутри печи осуществляется при воздействии сил разрыва, а не сжатия. Кроме того, печи для производства пеностекла предполагают резкий нагрев материала в начальный момент времени и дальнейшее постепенное охлаждение. В случае использования толкателя на входе в печь максимальные нагрузки на сжатие оказываются на входе в печь, что соответствует зоне максимальных температур. В предлагаемом варианте максимальные нагрузки несут тележки на выходе из печи, то есть в зоне с минимальными температурами.

Предложенное техническое решение испытано в полупромышленных масштабах и позволило добиться высокой надежности конструкции при увеличении производительности и одновременном высоком качестве получаемого продукта.

Литература

1. Краткая химическая энциклопедия // Советская энциклопедия. - М. - 1965. - Т.4. - С.1033-1034.

2. Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. Минск, Наука и техника, 1972, с.304.

3. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск, Наука и техника, 1975, с.248.

4. Авторское свидетельство СССР №654554, МКИ С03В 19/08. Устройство для изготовления пеностекла. Грабовский В.А., Миронов В.Л., Архипченко А.И., Смычук В.А. / Заявл. 09.10.1977. - Опубл. 30.03.1979.

5. Патент РФ №2198363, МКИ F27В 9/26. Печь для обжига пеностекольных плит. Оганесян Р.Б., Оганесян М.Р, Погосян А.А. / Заявл. 1.11.2000. - Опубл. 10.02.2003.

6. Patent US 4879159, I C1 B32B 17/00. Decorative foamed glass with dense glass surface layer and method of producing same. Furuuchi Toshiharu Publication date: 15.11.1994.

7. Патент РФ №2237031, МКИ С03С 11/00. Способ производства теплоизоляционного блочного пеностекла. Наумов В.И., Наумов Ю.И. / Заявл. 12.05.2003. - Опубл. 27.09.2004.

8. Авторское свидетельство СССР №617408, МКИ С03С 11/00. Пеностекло. Павлова Г.А., Монастырская Р.К. / Заявл. 17.04.1976. - Опубл. 30.07.1978. Бюл. №28.

9. Патент РФ №2121462, МКИ С03В 31/00. Установка для непрерывного изготовления декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята. Никитин А.И. / Заявл. 25.04.1994. - Опубл. 10.11.1998.

10. Патент РФ №2004507, МКИ С03В 31/00. Способ изготовления декоративно-облицовочных плит на основе стеклогранулята и установка для их непрерывного получения. Никитин А.И., Резник В.Ю. / Заявл. 02.06.1992. - Опубл. 10.11.1998.

11. Патент РФ №2146033, МКИ F27В 9/02. Туннельная печь-утилизатор. Волынский В.А., Ивахнюк В.А., Колчунов В.И, Кононыхин B.C., Мальцев А.Н., Новичков С.Г., Титоренко Ю.Д., Уваров В.А. / Заявл. 31.05.1999. - Опубл. 15.12.1993. Бюл. 45-46. - прототип.

Туннельная печь, преимущественно для изготовления теплоизоляционных блоков из вспененной стекломассы, в которой установлены тележки для перемещения форм, отличающаяся тем, что печь выполнена в виде двухъярусного туннеля, причем каждый ярус имеет зоны вспенивания, резкого охлаждения, стабилизации и отжига, регулировку мощности нагревателей как сверху, так и снизу каждой зоны, причем нижние нагреватели каждого яруса расположены в виде двух продольных рядов, между которыми расположена центральная направляющая для опоры тележек, которая выполнена в виде швеллера, а каждая тележка снабжена дополнительными колесами: центральным, установленным вертикально, и передним, установленным горизонтально, взаимодействующими с внутренней стороны с горизонтальной полкой и боковыми вертикальными полками центральной направляющей, причем тележки соединены между собой штангами, зафиксированными в замках.