CZ20231U1 - Chladicí Šnekový dopravník pro chlazení sypkých a lepivých materiálů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká chladicího šnekového dopravníku určeného pro transport a chlazení velmi horkých materiálů, např. popílku a jiných produktů spalování v energetickém a těžkém průmyslu, jakož i pro chlazení jiných horkých a sypkých nebo lepivých materiálů v chemických, plastikářských a potravinářských provozech.

Dosavadní stav techniky

Pro chlazení velmi horkých materiálů a jejich transport např. ze spalovacích zařízení se využívají chladicí šnekové dopravníky, tzn. dopravníky u kterých je šnekovnice přivařena k vnitřní hřídeli, io a hřídel je otočně uložena v ložiskách v čelech ve válcovém plášti. Hřídel je poháněna elektromotorem s převodovkou. Dopravník je dále opatřen zařízením pro přívod horkého materiálu, a výsypkou pro odvod chlazeného materiálu. Chladicí šnekové dopravníky jsou používány v horizontálním uspořádání, a chlazení je řešeno pomocí vnitřního chladiče uspořádaného v ose šnekovnice, kdy tímto chladičem je samotná vnitřní hřídel, takže chladicí médium (voda, nemrznou15 cí směs, popř. jiný chladicí roztok) ochlazuje zevnitř vnitřní hřídel šnekovnice a od ní se ochlazuje transportovaný materiál. V jiném provedení chladicí médium ochlazuje i samotnou šnekovnici, která je provedena jako dvouplášťová, případně se ochlazuje i vnější plášť dopravníku. Řešení šnekových chladicích dopravníků se šnekovnicí upevněnou k chlazené vnitřní hřídeli jsou známa např. z patentových přihlášek US 2008 121 497 a JP 2000 327 126. Z jiné zveřejněné pa20 tentové přihlášky JP 81 66 116 je známo řešení šnekového chladicího dopravníku se šnekovnicí vytvarovanou z trubek protékaných chladicím médiem, přičemž šnekovnice je také přivařena k vnitřní hřídeli.

Nevýhoda výše popsaných známých řešení spočívá v tom, že přívod a odvod chladicího média do otáčející se chlazené vnitřní hřídele je konstrukčně i provozně velmi náročný, a musí být řešen pomocí speciálních otočných rozvaděčů, které jsou z hlediska těsnění poruchové a náročné na údržbu a častou výměnu ucpávek a těsnění.

Další nevýhodu představují svařované spoje dvouplášťové šnekovnice a svařované spoje šnekovnice s vnitřní hřídelí. Při teplotách vstupního chlazeného materiálu až 800 °C dochází ve svarech z důvodu tepelné roztažnosti k velkému pnutí, a náchylnosti k praskání svarů, takže výroba šne30 kovnic a vnitřních hřídelí je náročná na přesnost, technologické výpočty a volbu materiálu i svařovací technologie, což se odráží ve velmi vysoké ceně těchto svařovaných konstrukcí.

Úkolem technického řešení je vytvořit chladicí šnekový dopravník, který by odstraňoval výše uvedené nedostatky a byl by výrobně i provozně jednodušší, levnější a spolehlivější.

Podstata technického řešení

Tento úkol je vyřešen vytvořením chladicího Šnekového dopravníku podle technického řešení. Chladicí Šnekový dopravník podle technického řešení sestává známým způsobem z pláště, ve kterém je otočně uspořádána šnekovnice, ze zařízení pro přívod horkého materiálu, z výsypky pro odvod ochlazeného materiálu, a alespoň z vnitřního chladiče uspořádaného v ose pláště.

Podstata chladicího šnekového dopravníku podle technického řešení spočívá v tom, že šnekovnicí tvoří bezosá spirála, a vnitrní chladič tvoří uzavřené chladicí těleso, uspořádané ve vnitřním prostoru bezosé spirály alespoň v části její délky, přičemž bezosá spirála je otočná kolem chladicího tělesa.'

Toto konstrukční řešení odstraňuje obě hlavní nevýhody dosud známých chladicích šnekových dopravníků. Chladicí těleso není spojeno s otočným pohybem šnekovnice, a přívod a odvod chla45 dicího média do chladicího tělesa lze proto řešit velmi jednoduchým způsobem běžnými Sroubeními bez nutnosti speciálních rozvaděčů, ucpávek a těsnění, což snižuje výrobní náklady a zvyšuje spolehlivost zařízení. Bezosá spirála nemusí být chlazená ani dvouplášťová, protože otočný

-1 CZ 20231 UI pohyb horkého materiálu kolem celého obvodu chladicího tělesa zvyšuje efektivitu chlazení. Bezosá spirála je vyrobena z jednoho kusu materiálu, což je podstatně levnější, a navíc neobsahuje vůbec žádné svary, které by mohly praskat, poněvadž nemusí být spojena s žádnou vnitřní hřídelí, takže tepelné namáhání se omezuje jen na vlastní tepelnou roztažnost bezosé spirály, která je ovšem v plášti uložena s dostatečnou vůlí.

Uzavřené chladicí těleso nacházející se ve vnitřním prostoru otočné bezosé spirály má předem definovanou délku, která v závislosti na délce dopravníku a teplotě a druhu chlazeného materiálu nemusí mít stejnou délku jako bezosá spirála,ale může být kratší. V prostoru, kam chladicí těleso nezasahuje, pak dochází k homogenizaci teploty ochlazovaného materiálu.

Ve výhodném provedení chladicího šnekového dopravníku je chladicí těleso pevně spojeno s čelem pláště v oblasti vstupu horkého materiálu do chladicího šnekového materiálu, a bezosá spirála je otočně upevněna k protilehlému čelu pláště v oblasti výsypky. Pokud je chladicí těleso kratší než bezosá spirála, pak v tomto provedení dochází k intenzivnímu chlazení horkého materiálu ihned po jeho vstupu do dopravníku, a k homogenizaci teploty dochází v oblasti před vý15 sypkou, kde se ochlazený materiál promísí a tím se vyrovná jeho výstupní teplota.

V dalším výhodném provedení chladicího šnekového dopravníku je chladicí těleso tvořeno dvouplášťovou trubkou, přičemž meziplášťový prostor je propojen s přívodem chladicího média a vnitřní prostor je propojen s odvodem ohřátého média.

V tomto provedení dochází k intenzivní výměně chladicího média po celém obvodu chladícího tělesa, a k dobrému přestupu tepla z horkého materiálu na bezosé spirále do válcového chladicího tělesa. Pro zvýšení účinnosti chladicího tělesa je výhodné, když v meziplášťovém prostoru je uspořádána spirálovitá přepážka chladicího tělesa, která mění laminámí proudění uvnitř meziplášťového prostoru na proudění turbulentní (dochází k rotačnímu pohybu chladicího média).

Ve zvláště výhodném provedení chladicího Šnekového dopravníku jsou plášť, bezosá spirála a chladicí těleso uspořádány vertikálně, výsypka je na horním konci pláště a zařízení pro přívod horkého materiálu je na spodním konci pláště.

Toto uspořádání má několik podstatných výhod, především tu, že horký materiál je unášen na závitech bezosé spirály směrem vzhůru rovnoměrně po celém obvodu bezosé spirály a rovnoměrně se ochlazuje při rotaci kolem stojícího vertikálního chladicího tělesa, chladicí médium uvnitř chladicího tělesa se postupně ohřívá a stoupá směrem vzhůru, takže se zintenzivňuje jeho proudění a zlepšuje se přenos tepla, a v horní části bezosé spirály může probíhat homogenizace (vyrovnání) teploty ochlazovaného materiálu, který je zde unášen na závitech bezosé spirály směrem k výsypce. V neposlední řadě, toto vertikální uspořádání umožňuje skládat sériové soustavy chladicích šnekových dopravníků, kde materiál z výsypky prvého dopravníku je přiváděn na vstup druhého dopravníku atd.

V dalším výhodném provedení chladicího šnekového dopravníku je zařízení pro přívod horkého materiálu tvořeno dávkovacím dopravníkem zaústěným do pláště šnekového chladicího dopravníku. Dávkovači dopravník může s výhodou tvořit také bezosý spirálový dopravník nebo bezosý spirálový dopravník s vnitřní trubkou, jehož průměr je menší než průměr chladicího šnekového dopravníku. Pokud je chladicí šnekový dopravník uspořádán vertikálně, je dávkovači dopravník uspořádán horizontálně a je zaústěn do spodní části chladicího šnekového dopravníku.

Dávkovači dopravník kromě vlastního přívodu horkého materiálu slouží i k regulaci chlazení. Množství horkého materiálu přiváděného do chladicího šnekového dopravníku je regulováno rychlostí dávkovacího dopravníku a výsledná výstupní teplota ochlazeného materiálu je závislá na vzájemném poměru rychlosti otáčení dávkovacího dopravníku a chladicího dopravníku. Vzhledem k tomu, že chladicí dopravník má větší průměr než dávkovači dopravník, dochází k velmi účinnému chlazení horkého materiálu z důvodu jeho delší prodlevy v ochlazované oblasti. S výhodou může být jako dávkovači dopravník použit i bezosý spirálový dopravník s vnitrní trubkou, kde vnitřní trubka slouží k omezení přísunu materiálu nebo ke zpevnění bezosé spirály, podle druhu chlazeného materiálu.

-2CZ 20231 Ul

V dalším výhodném provedení chladicího šnekového dopravníku je plášť je tvořen vnitřním pláštěm, který je alespoň v části délky pláště obklopen vnějším pláštěm, přičemž vnitřní plášť a vnější plášť jsou spolu navzájem spojeny, a uzavřeným prostorem mezi vnitřním pláštěm a vnějším pláštěm prochází chladicí médium. Přívod chladicího média do pláště je ve spodní části pláště a odvod ohřátého média z pláště je v horní části pláště.

Chlazení pláště pomáhá při chlazení velmi horkých materiálů nebo tam, kde potřeba materiál zchladit na požadovanou výstupní teplotu v jediném chladicím šnekovém dopravníku. Mezi vnějším pláštěm a vnitřním pláštěm je s výhodou uspořádána spirálovitá přepážka pláště, která mění laminámí proudění chladicího média v plášti na proudění turbulentní, a zlepšuje tak účinnost io vnějšího chlazení.

Výhody chladicího šnekového dopravníku podle technického řešení spočívají především v tom, že chladicí médium prochází výlučně statickými díly, takže není potřeba řešit jejich složité utěsnění, a v částech přicházejících do přímého kontaktu s velmi horkým materiálem nejsou žádné extrémně namáhané svary náchylné k praskání. Chladicí šnekový dopravník podle technického řešení j e výrobně i provozně j ednoduchý, levný a spolehlivý.

Přehled obrázku na výkrese

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresu, na němž obr. 1 představuje vertikální schematický řez chladicím šnekovým dopravníkem.

Příklady provedení technického řešeni

Chladicí šnekový dopravník 1 znázorněný na obr, 1 je tvořen válcovým pláštěm 2, který je uspořádán vertikálně, a v něm je otočně uspořádána svislá bezosá spirála 5, upevněná k hornímu čelu T_ pláště 2 a spojená s prvním elektropohonem 22. V horní části pláště 2 je výsypka 4 pro odvod neznázorněného ochlazeného materiálu, který je vynášen bezosou spirálou 5 směrem vzhůru. Ve spodní části pláště 2 je do pláště 2 zaústěno zařízení 3 pro přívod horkého materiálu, např. popíl25 ku z nezobrazeného spalovacího zařízení. Zařízení 3 pro přívod horkého materiálu tvoří horizontálně uspořádaný dávkovači dopravník 19, v daném příkladu provedení jde o bezosý spirálový dopravník s vnitřní trubkou 20, která je přivařena ve vnitřním prostoru bezosé spirály a slouží k omezení přísunu materiálu nebo ke zpevnění bezosé spirály, podle druhu materiálu. K pohonu dávkovacího dopravníku 19 slouží druhý elektropohon 23. Dávkovači dopravník 19 je zaústěn do spodní části pláště 2, kolmo na svislou bezosou spirálu 5.

Ve spodní části pláště 2 je ke spodnímu čelu 7 pláště 2 upevněno uzavřené chladicí těleso 6, které je svisle uspořádáno ve vnitřním prostoru bezosé spirály 5, která se kolem uzavřeného chladicího tělesa 6 volně otáčí. Uzavřené chladicí těleso 6 na obr. 1 zasahuje zhruba do poloviny délky bezosé spirály 5, ale jeho konkrétní délka závisí na délce konkrétního pláště 2 a na konkrétních chla35 dicích poměrech včetně druhu a teploty ochlazovaného materiálu. Chladicí těleso 6 tvoří svařená dvouplášťová trubka, ve které je vytvořen meziplášťový prostor 8 a vnitřní prostor JT. V meziplášťovém prostoru 8, který je propojen s přívodem 9 chladicího média 10, je přivařena spirálovitá přepážka 21 chladicího tělesa 6, která způsobuje šroubovitý pohyb chladicího média 10 v meziplášťovém prostoru 8 směrem vzhůru, čímž vzniká turbulentní proudění zlepšující parametry přenosu tepla. Meziplášťový prostor 8 je v horní části chladicího tělesa 6 propojen s vnitřním prostorem J_L, takže vzniká přepad, kterým ohřáté médium 13 prochází vnitřním prostorem Π. k odvodu 12 ohřátého média 13 k opětovnému ochlazení nebo do odpadu.

Pro dosažení vyššího chladicího účinku a zmenšení zástavbové výšky chladicího šnekového dopravníku i je plášť 2 proveden také jako dvouplኝový vnější chladič. K vnitřnímu plášti 15 je v části jeho délky přesahující chladicí těleso 6 přivařen vnější plášť 14, a uzavřeným prostorem mezi vnitřním pláštěm 15 a vnějším pláštěm 14 prochází chladicí médium JO, jehož pohyb zdola nahoru je usměrňován spirálovitou přepážkou 18 pláště 2, která vyvolává šroubovitý pohyb a turbulentní proudění chladicího média 10. Přívod 16 chladicího média JO do pláště 2 je ve spodní

-3CZ 20231 Ul části pláště 2, odvod 17 ohřátého média 13 je v homí části pláště 2, odkud je ohřáté médium 13 vedeno k opětovnému ochlazení nebo do odpadu.

Jednotlivé funkční Části chladicího šnekového dopravníku i jsou vyrobeny z oceli tř. 11, pokud jde o dopravník určený pro chlazení materiálů o nižších teplotách, zatímco pro chlazení materiálů vyšších teplot a pro použití v potravinářském průmyslu se používá vysoce legovaná ocel tř. 17,

Chladicí šnekový dopravník 1 může být vyroben i v jiném prostorovém a konstrukčním uspořádání, než jak je znázorněno na obr. 1, zejména mohou být plášť 2, bezosá spirála 5 a uzavřené chladicí těleso 6 uspořádány horizontálně.

Chladicí šnekový dopravník 1 pracuje tak, že horký materiál je přiváděn do násypky 24 dávkovalo čího dopravníku 19. a je posunován do spodní části pláště 2 na bezosou spirálu 5 otáčející se kolem uzavřeného chladicího tělesa 6 a uvnitř ochlazovaného pláště 2, Bezosá spirála 5 unáší horký materiál směrem vzhůru, materiál se postupně ochlazuje, v horní části pláště 2 se jeho teplota homogenizuje, a výsypkou 4 odchází ochlazený materiál k dalšímu zpracování, případně do dalšího nezobrazeného šnekového chladicího dopravníku.

Průmyslová využitelnost

Chladicí šnekový dopravník je možno využít např. v energetice a v těžkém průmyslu jako např. ve slévárnách, hutích a vysokých pecích k chlazení strusky, popele a popílku, a dále v chemických, plastikářských a potravinářských provozech pro chlazení horkých sypkých a lepivých materiálů.

Claims (12)

1. 20 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Chladicí šnekový dopravník pro chlazení sypkých a lepivých materiálů, zahrnující Šnekovnici otočně uspořádanou v plášti (2), zařízení (3) pro přívod horkého materiálu, výsypku (4) pro odvod ochlazeného materiálu, a vnitřní chladič uspořádaný v ose pláště (2), vyznačující se tím, že Šnekovnici tvoří bezosá spirála (5), a vnitřní chladič tvoří uzavřené chladicí těleso

   25 (6), uspořádané ve vnitřním prostoru bezosé spirály (5) alespoň v části její délky, přičemž bezosá spirála (5) je otočná kolem chladicího tělesa (6),
2. 2. Chladicí šnekový dopravník podle nároku 1, vyznačující se tím, že chladicí těleso (6) je pevně spojeno s čelem (7) pláště (2) v oblasti vstupu horkého materiálu do pláště (2) a bezosá spirála (5) je otočně upevněna k protilehlému čelu (7') pláště (2) v oblasti výsypky (4).

   30
3. 3. Chladicí šnekový dopravník podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že chladicí těleso (6) je tvořeno dvouplášťovou trubkou, přičemž meziplášťový prostor (8) je propojen s přívodem (9) chladicího média (10) a vnitřní prostor (11) je propojen s odvodem (12) ohřátého média (13).
4. 4. Chladicí šnekový dopravník podle nároku 3, vyznačující se tím, že v mezi 35 plášťovém prostoru (8) je uspořádána spirálovitá přepážka (21) chladicího tělesa (6).
5. 5, Chladicí šnekový dopravník podle alespoň jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že plášť (2), bezosá spirála (5) a chladicí těleso (
6. 6) jsou uspořádány vertikálně, výsypka (4) je na horním konci pláště (2) a zařízení (3) pro přívod horkého materiálu je na spodním konci pláště (2).

   40 6. Chladicí šnekový dopravník podle alespoň jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že zařízení (3) pro přívod horkého materiálu tvoří dávkovači dopravník (19) zaústěný do pláště (2) chladicího šnekového dopravníku (1),

   -4CZ 20231 Ul
7. 7. Chladicí šnekový dopravník podle nároku 6, vyznačující se tím, že dávkovači dopravník (19) tvoří bezosý spirálový dopravník nebo bezosý spirálový dopravník s vnitřní trubkou (20), přičemž průměr dávkovacího dopravníku (19) je menší než průměr pláště (2).
8. 8. Chladicí šnekový dopravník podle nároku 5 a alespoň jednoho z nároků 6a 7, vy z n a 5 č u j í c í se t í m , že dávkovači dopravník (19) je uspořádán horizontálně.
9. 9. Chladicí šnekový dopravník podle alespoň jednoho z nároků laž8, vyznačující se tím, že plášť (2) je tvořen vnitřním pláštěm (15), který je alespoň v části délky pláště (2) obklopen vnějším pláštěm (14), přičemž vnitřní plášť (15) a vnější plášť (14) jsou spolu navzájem spojeny, a uzavřeným prostorem mezi vnitřním pláštěm (15) a vnějším pláštěm (14) prochází io chladicí médium (10).
10. 10. Chladicí šnekový dopravník podle nároků 5 až 9, vyznačující se tím, že přívod (16) chladicího média (10) do pláště (2) je ve spodní části pláště (2) a odvod (17) ohřátého média (13) z pláště (2) je v horní části pláště (2).
11. 11. Chladicí šnekový dopravník podle nároku 10, vyznačující se tím, že mezi
12. 15 vnějším pláštěm (14) a vnitřním pláštěm (15) je uspořádána spirálovitá přepážka (18) pláště (2).