CN108709421B - 一种高温辊道窑辊子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高温辊道窑设备领域，具体涉及一种高温辊道窑辊子装置，包括辊子机构与冷却机构；辊子机构包括从内到外依次设置的内衬管、第一耐火层、隔热层、第二耐火层以及工作面；冷却机构包括喷水管、挡水环、挡水板以及集水槽；喷水管沿内衬管的中轴线上，喷水管的管壁上设有若干个倾斜设置的出水口，出水口的出水方向与内衬管的轴线方向呈5‑85°的夹角，并且出水口的出水方向朝向第二安装部侧；挡水环设于内衬管中，并位于管体与第一安装部的交接处；挡水板呈螺旋状布沿管体的轴线方向布设；集水槽设于内衬管的第二安装部的端头处，用于盛接喷水管喷出的水。其能防止辊子过热失效。

Description

一种高温辊道窑辊子装置
技术领域
本发明属于高温辊道窑设备领域，具体涉及一种高温辊道窑辊子装置。
背景技术
在高温辊道窑中，炉膛底部设有许多横向转动的辊子，带动其上面的进窑物料不断均匀地向前移动。由于物料在加热过程中连续不断地向前移动，与辊子无固定的接触点，因此物料加热均匀，变形小。此外，由于辊子始终在炉内，且这种炉窑一般工作宽度较宽，辊子长度通常在2000至3000毫米，所以辊子常常因高温发生弯曲变形。
传统的辊道窑辊子是根据炉膛的温度来选择不同型号的辊子，当炉温在300℃以下，可用无缝钢管作辊筒；600℃以下用316L或304等耐热不锈钢；1200℃以内使用刚玉瓷管；1200℃以上用再结晶碳化硅管作辊道。并且在一些特殊环境下会采用带水冷轴头的空腹辊，来降低辊子的温度，防止辊子过热失效；但其同时会降低炉内的温度。当选用耐热不锈钢管做辊子，辊子结构受高温影响会发生变形，导致炉窑内的工件运行不平稳。在辊道特定位置的工件会因为辊子变形，运动较其他位置的工件更快。使得辊道窑炉门开合时间过长，破坏炉窑中的气氛环境。
发明内容
本发明提供一种高温辊道窑辊子装置，其既能保持高温辊道窑内的温度又能避免内衬管温度过高，故其能防止辊子过热失效。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种高温辊道窑辊子装置，包括辊子机构与冷却机构；辊子机构包括从内到外依次设置的内衬管、第一耐火层、隔热层、第二耐火层以及工作面；其中，内衬管包括管体、分设于内衬管两端的第一安装部与第二安装部；第一安装部处设有安装通孔；第一耐火层完全覆盖内衬管的表面；隔热层的一端与内衬管第一安装部的端头平齐、另一端与管体临近第二安装部的端头平齐；第二耐火层与隔热层平齐，并完全覆盖隔热层；工作面覆盖于第二耐火层上，并对应于管体段；冷却机构包括喷水管、挡水环、导水板以及集水槽；喷水管沿内衬管的中轴线上，喷水管的管壁上设有若干个倾斜设置的出水口，出水口的出水方向与内衬管的轴线方向呈5-85°的夹角，并且出水口的出水方向朝向第二安装部侧；挡水环设于内衬管中，并位于管体与第一安装部的交接处；导水板呈螺旋状布沿管体的轴线方向布设；集水槽设于内衬管的第二安装部的端头处，用于盛接喷水管喷出的水。
优选地，隔热层表面设有至少一个沿内衬管轴向方向布置的凸起；工作面在与第二耐火层接触的面设有与凸起相匹配的凹槽；凸起与凹槽间隙配合，第二耐火层能填充于凸起与凹槽的间隙中。
优选地，凸起的横截面呈半圆形。
优选地，还包括传动机构，传动机构包括第一联轴器、第二联轴器、主支撑轴承、辅助支撑轴承以及支撑架；主支撑轴承设于高温辊道窑一侧壁的外壁，第一安装部穿过高温辊道窑的该侧壁后连接于第一联轴器，第一联轴器被第一支撑轴承支撑；第二安装部穿过高温辊道窑的另一侧壁后连接于第二联轴器；支撑架设于高温辊道窑另一侧壁的外壁，辅助支撑轴承安装于支撑架上，第二联轴器被辅助支撑轴承支撑。
优选地，第一联轴器上设有销孔，第一安装部与第一联轴器通过销固定连接安装通孔与销孔实现相对固定。
优选地，隔热层的材料为刚玉；第一耐火层与第二耐火层均采用硅酸钙与硅酸铝纤维按任意质量比混合的复合材料。
优选地，喷水管为铜管材质。
优选地，出水口的出水方向与内衬管的轴线方向呈35-65°的夹角。
优选地，工作面为耐热钢材质。
有益效果
(1)本申请对于控制辊子在高温炉窑中的变形具有良好效果，使得工件在炉窑中具有相同的运动速度，降低炉门开合时间，减少炉窑中能量损耗；
(2)本发明专利独特的棍子结构，可以减少炉窑中的温度通过辊子向外界扩散，也保证了辊子同外部的连接的销轴、轴承工作在合适的温度，延长其工作寿命；
(3)辊子水冷散热系统(冷却机构)，能有效的控制辊子的温度。同时将逸出的热量能通过冷却水循环再利用，即集水槽中热水的能力能进行再利用；
(4)独特的喷水结构能强迫空气在内衬内部沿着单一方向运动，增强辊子散热冷却；
(5)选用耐热钢作为工作面，保证了工件工艺要求，且耐热钢工作面容易更换，相对于整个辊子的更换有较好的经济性，实际上延长了辊子的工作寿命。
综上，本申请在辊子本体上增加了隔热层且在棍子上加入了结构更优的冷却机构，使得辊子内衬的温度远远小于炉窑的温度。由于耐热钢内衬的厚度是耐热钢工作面的数倍，且耐热钢工作面厚度相对较薄，所以辊子的主要变形由耐热钢内衬决定。耐热钢内衬由于温升较小，所以辊子在炉膛中的变形将得到有效控制。另外，这种新型辊子结构减少了炉膛中热量的流失，流失的少量热量也能通过辊子冷却系统进行回收利用。从而大大降低能源消耗，也增加辊子的外连接件使用寿命。
附图说明
图1为本申请涉及的一种高温辊道窑辊子装置角度一下结构示意图。
图2为本申请涉及的一种高温辊道窑辊子装置角度二下结构示意图。
图3为本申请涉及的辊子机构的剖视图。
图4为本申请涉及的辊子机构截面图。
图5为本申请涉及的辊子机构隔热层结构示意图。
图6为本申请涉及喷水管喷水方向示意图。
图7为本申请涉及喷水管出水口结构示意图。
图8为本申请涉及挡水环与导水板的结构示意图。
图中：1、内衬管；2、第一耐火层；3、隔热层；4、第二耐火层；5、工作面；6、挡水环；7、导水板；8、喷水管；9、出水方向；10、凸起；11、第一联轴器；12、高温辊道窑的一侧壁；13、高温辊道窑的另一侧壁；14、支撑架；15、第二联轴器；16、出水口；21、辅助支撑轴承；22、销；31、集水槽；41、主支撑轴承。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图3-5所示，一种高温辊道窑辊子装置，包括辊子机构与冷却机构；辊子机构包括从内到外依次设置的内衬管1、第一耐火层2、隔热层3、第二耐火层4以及工作面5；本实施例中，隔热层3的材料为刚玉；第一耐火层2与第二耐火层4均采用硅酸钙与硅酸铝纤维按任意质量比混合的复合材料；工作面5为耐热钢材质。
其中，内衬管1包括管体、分设于内衬管1两端的第一安装部与第二安装部；第一安装部处设有安装通孔；第一耐火层2完全覆盖内衬管1的表面；隔热层3的一端与内衬管1第一安装部的端头平齐、另一端与管体临近第二安装部的端头平齐；第二耐火层4与隔热层3平齐，并完全覆盖隔热层3；工作面5覆盖于第二耐火层4上，并对应于管体段；工作面5的长度由高温辊道窑的工作环境的宽度决定。详细地，本实施例适用于安装在高温辊道窑上。本申请采用开放式的结构是由于辊子机构长度较长，内衬管1的长度对温度变化较为明显，能释放内衬管1在轴向的变形量，方式辊子弯曲变形。辊子机构只有耐热钢工作面5暴露在炉窑中，与工件接触传送工件。根据高温辊道窑的一侧壁12与高温辊道窑的另一侧壁13的厚度设计辊子机构耐热层的长度，在辊子机构第二安装部的第一耐火层2与内衬管1的端面平齐，通过耐火柔性材料(第一耐火层2)来密封内衬管1与高温辊道窑的一侧壁12与高温辊道窑的另一侧壁13的间距，防止炉窑内热量和工艺气体外泄。
冷却机构包括喷水管8、挡水环6、导水板以及集水槽31；喷水管8沿内衬管1的中轴线上，喷水管8的管壁上设有若干个倾斜设置的出水口16，出水口16的出水方向与内衬管1的轴线方向呈5-85°的夹角，优选地，出水口16的出水方向9与内衬管1的轴线方向呈35-65°的夹角，本实施例中出水口16的倾斜角度保证出水方向与内衬管1的轴线方向呈45°，并且出水口16的出水方向朝向第二安装部侧，详细的如图6-7所示；挡水环6设于内衬管1中，并位于管体与第一安装部的交接处；导水板呈螺旋状布沿管体的轴线方向布设，并且其螺旋方向能保证水流沿第二安装部方向流出；集水槽31设于内衬管1的第二安装部的端头处，用于盛接喷水管8喷出的水。本实施例中，喷水管8为铜管材质。
详细地，本实施例的高温辊道窑辊子主要包括依次设置的耐热钢内衬(即内衬管1)、耐高温隔热层3(包括依次设置的第一耐火层2、隔热层3与第二耐火层4)、耐热钢工作面5(工作面5)三个部分组成。在内衬管1的内部设有挡水环6和导水板7，如图8所示，导水板7的旋向是根据辊子机构实际转动方向来确定的，保证水流沿第二安装部方向流出。固定在外部支架(现有技术的任何能实现该功能的支架，因不是本申请主要发明点，故省略)上的喷水管8从辊子自由端(内衬管1第二安装部端)伸入内衬管1内部，通过向内衬管1内部喷射细小水柱达到降温的目的。由于耐热钢内衬管1与耐热钢工作面5之间有耐高温隔热层3分隔，而且有冷却机构对内衬管1进行散热，使得耐热钢内衬管1的温度远远小于高温辊道窑内的温度，降低了辊子机构受高温环境影响造成力学性能变化而导致弯曲变形，并且减少高温辊道窑热量通过辊子机构向外损失。其次，本申请特殊的辊子机构使得工作面5易于更换，且工作面5材料相对便宜易得，延长了辊子机构实际寿命，具有更好的经济性。
如图1所示，本实施例中，冷却机构主要包括喷水管8、集水槽31、挡水环6和导水板7；其中喷水管8、挡水环6和导水板7在内衬管1内部形成水循环利用系统三个部分组成。固定在内衬管1内部的挡水环6和导水板7，由于独特的辊子机构的安装方式，在辊子的动力输入端(内衬管1的第一安装部端)一旦有水进入，会破坏连接结构，设置到挡水环6则让冷却水无法进入辊子的动力输入端(即内衬管1的第一安装部端)。导水板7能充分利用辊子自身(辊子机构)的旋转将高温的水迅速从内衬腹腔排出到集水槽31内，然后进一步对热水进行工件预热等再利用。喷水管8安装在外部支架上，从辊子自由端(内衬管1的第二安装部端)伸入辊子腹中(内衬管1中)，喷水管8上喷嘴为斜向喷出，具体见图7。其优势在于：1、进一步防止冷却水进入主动端；2、细小的水柱能节约用水的同时带走更多的热量；3，独特的出水口16方向强迫内衬管1中空气流动的方向，促进辊子机构散热。
为了防止隔热层3与工作面5打滑，隔热层3表面设有至少一个沿内衬管1轴向方向布置的凸起10；工作面5在与第二耐火层4接触的面设有与凸起10相匹配的凹槽；凸起10与凹槽间隙配合，第二耐火层4能填充于凸起10与凹槽的间隙中；本实施例中，凸起10的横截面呈半圆形。
如图1-2所示，还包括传动机构，传动机构包括第一联轴器11、第二联轴器15、主支撑轴41承、辅助支撑轴承21以及支撑架14；主支撑轴41承设于高温辊道窑一侧壁的外壁，第一安装部穿过高温辊道窑的该侧壁后连接于第一联轴器11，第一联轴器11被第一支撑轴承支撑；第二安装部穿过高温辊道窑的另一侧壁13后连接于第二联轴器15；支撑架14设于高温辊道窑另一侧壁的外壁，辅助支撑轴承21安装于支撑架14上，第二联轴器15被辅助支撑轴承21支撑。
内衬管1的支撑方式为一端通过销22连接在第一联轴器11上，作为动力的输入端，连接于外部动力机构(动力机构非本申请的发明点，可采用任何可以带动第一联轴器11与内衬管1转动的电机或其他动力装置)。这样能有效避免因为支撑件温度上升发生微小变形从而影响辊子运转的平顺性。内衬管1另一端为自由端(即第二安装部端)，有辅助支撑轴承21进行支撑。
优选地，第一联轴器11上设有销孔，第一安装部与第一联轴器11通过销22固定连接安装通孔与销孔实现相对固定。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，包括辊子机构与冷却机构；辊子机构包括从内到外依次设置的内衬管、第一耐火层、隔热层、第二耐火层以及工作面；其中，内衬管包括管体、分设于内衬管两端的第一安装部与第二安装部；第一安装部处设有安装通孔；第一耐火层完全覆盖内衬管的表面；隔热层的一端与内衬管第一安装部的端头平齐、另一端与管体临近第二安装部的端头平齐；第二耐火层与隔热层平齐，并完全覆盖隔热层；工作面覆盖于第二耐火层上，并对应于管体段；冷却机构包括喷水管、挡水环、导水板以及集水槽；喷水管沿内衬管的中轴线上，喷水管的管壁上设有若干个倾斜设置的出水口，出水口的出水方向与内衬管的轴线方向呈5- 85°的夹角，并且出水口的出水方向朝向第二安装部侧；挡水环设于内衬管中，并位于管体与第一安装部的交接处；导水板呈螺旋状布沿管体的轴线方向布设；集水槽设于内衬管的第二安装部的端头处，用于盛接喷水管喷出的水。
2.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，隔热层表面设有至少一个沿内衬管轴向方向布置的凸起；工作面在与第二耐火层接触的面设有与凸起相匹配的凹槽；凸起与凹槽间隙配合，第二耐火层能填充于凸起与凹槽的间隙中。
3.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，凸起的横截面呈半圆形。
4.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，还包括传动机构，传动机构包括第一联轴器、第二联轴器、主支撑轴承、辅助支撑轴承以及支撑架；主支撑轴承设于高温辊道窑一侧壁的外壁，第一安装部穿过高温辊道窑的该侧壁后连接于第一联轴器，第一联轴器被第一支撑轴承支撑；第二安装部穿过高温辊道窑的另一侧壁后连接于第二联轴器；支撑架设于高温辊道窑另一侧壁的外壁，辅助支撑轴承安装于支撑架上，第二联轴器被辅助支撑轴承支撑。
5.据权利要求4所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，第一联轴器上设有销孔，第一安装部与第一联轴器通过销固定连接安装通孔与销孔实现相对固定。
6.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，隔热层的材料为刚玉；第一耐火层与第二耐火层均采用硅酸钙与硅酸铝纤维按任意质量比混合的复合材料。
7.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，喷水管为铜管材质。
8.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，出水口的出水方向与内衬管的轴线方向呈35-65°的夹角。
9.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子装置，其特征在于，工作面为耐热钢材质。
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