HU217704B - Poligon bélésű forgókemence - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya anyagfeldolgozó kemence. A találmányi kemence ahossztengelye körül forgathatóan, valamint a vízszintes helyzetbőleldönthetően van kialakítva, oly módon, hogy a kemence egyik végénbetáplált anyag a feldolgozás során végighalad a kemence mentén.Emellett a kemencének belső fallal rendelkező köpenye (120), továbbá abelső fal teljes hossza mentén belül elhelyezett, a belső falhozilleszkedő bélése (105) van. A találmány értelmében a bélés (105) ateljes hossza mentén sokszög keresztmetszetű alakzat formájában öntvevan. A találmány tárgya még eljárás anyagok feldolgozására. Az eljárássorán a feldolgozandó anyagból egy adagot a találmány szerintikemencébe, az abban elhelyezett bélésre (105) juttatnak. Egyben aköpenyt hossztengelye körül forgatják, miközben az elegyet a kemencéntörténő áthaladás során feldolgozzák. ŕ

Description

A találmány általánosan kemencékre, különösen forgókemencékre vonatkozik, amelynek sokszögű bélése van, cement, mész és egyéb ásványi anyagok pirotechnikai feldolgozásához.

A cement, mész és egyéb ásványi anyagok tűzi feldolgozásához használatos hagyományos forgókemencék szokásosan tűzálló anyagokkal vagy téglákkal vannak bélelve, ami védi a forgókemence köpenyét hőtől és kopástól. Általában ék alakúan keskenyedő téglákat helyeznek el gyűrűszerűén a kemence acélköpenyének kerülete mentén. Amellett, hogy óvják az acélköpenyt, a tűzálló téglák csökkentik a hőveszteséget is az acélköpenyen keresztül.

Sajnos, a hagyományos forgókemencék hőhatásfoka a jelenlegi tűzállóbélés-konstrukcióval még mindig nem elég jó, ami megengedhetetlenül magas tüzelőanyag-költségeket eredményez. Bár az I. típusú cementklinker előállításához például elméletileg 420 kcal/kg hőmennyiség szükséges, a tipikus száraz és nedves feldolgozókemencék sokkal több energiát fogyasztanak, megközelítően 1100 kcal/kg (38% hőhatásfok), illetve 1300 kcal/kg (32% hőhatásfok) értékben. Hasonlóan a mészégető kemencék hőhatásfoka is jellemzően 40% körül van. Ez az alacsony hőhatásfok a nagy sugárzási veszteségből adódik, azon túlmenően, hogy hőveszteséget okoz a füstgázokban, és magában a feldolgozott termékben elvont hőmennyiség is.

Többek között ismert a DE 544 206 számú szabadalmi iratból egy olyan forgatható kemence, amelynek bélése a köpeny egy szakaszán sokszög keresztmetszetű. Ez a konstrukció javított termikus hatásfokot mutat fel az ismert kör keresztmetszetű kemencékhez képest, de a sokszögű kialakítást csak a köpeny egy szakaszán javasolja.

Szintén olyan kemencét ismertet az FR 391.698 számú szabadalmi irat, amelynek a bélése átmenetet képez a sokszög alakú és a kör alakú bélés között. Az egyenes oldalakat azokkal összemérhető hosszúságú ívelt szakaszok kötik össze. Ráadásul a bélés hosszirányban csavarvonalat követ, továbbá ez utóbbi bélés kialakítása bonyolult és költséges, ugyanakkor nem bizonyult kielégítőnek.

A találmány összefoglalása

Olyan kemencét találtam fel, amely javítja a hőhatásfokot, és felülkerekedik az eddigi módszerek hiányosságain. A jelen találmány szerinti kemence különösen jó hőhatásfokot biztosít, és emellett nincs káros hatással a kemence átmenőteljesítményére.

A találmány értelmében a fenti célokat olyan anyagfeldolgozó kemencével érjük el, amely hossztengelye körül forgathatóan, valamint a vízszintes helyzetből eldönthetően van kialakítva, oly módon, hogy a kemence egyik végén betáplált anyag a feldolgozás során végighalad a kemence mentén, továbbá amely kemencének belső fallal rendelkező köpenye, továbbá a belső fal teljes hossza mentén belül elhelyezett, a belső falhoz illeszkedő bélése van. A találmány értelmében a találmány szerinti kemencebélés a teljes hossza mentén lényegében sokszög keresztmetszetű alakzat formájában öntve van.

Emellett a találmány tárgya a találmány szerinti kemencét alkalmazó eljárás. Pontosabban, a találmány tárgya olyan eljárás anyagok feldolgozására, amely során a feldolgozandó anyagból egy adagot a találmány szerinti kemencébe, az abban elhelyezett bélésre juttatunk; és a köpenyt hossztengelye körül forgatjuk, miközben az elegyet az áthaladás során feldolgozzuk.

A találmány szerinti kemencéket olyan anyagok feldolgozásához használjuk, mint például a cement, mész és egyéb ásványi anyagok, valamint egyéb anyagokhoz, mint amilyen a facellulóz. A sokszögű bélés legalább a hőhatásfokot, vagy a hőátadást javítja a magas hőmérsékletű gázok és a kemencében feldolgozott elegy vagy anyag között. A gáz hőtartalmának ez a hatékony hasznosítása több tényezőnek tulajdonítható, melyek hatására a nagy mennyiségű elegy gyorsabban van kitéve mind a magas hőmérsékletű gázok, mind a bélés hatásának. E különféle tényezők közé tartozik a fokozott átforgatás, a megnövekedett tartózkodási idő, a csökkentett mértékű töltőanyag, és a felületi hatások megnövekedése.

Egyik előnyös kivitelezésében a sokszögű bélés megfelelő hőálló és kopásálló tűzálló vagy kerámiai anyagnak a köpeny belső falára történő öntésével alakítható ki oly módon, hogy a hossztengelye irányában nézve a bélés sokszög keresztmetszetű. Jellemzően kettőöt, különféle alakú téglára van szükség a sokszög N oldala mindegyikének a felépítéséhez, ahol N értéke jellemzően 3 és 12 között van. Más megoldásban a sokszög oldalainak mindegyike egymás után ráönthető a köpeny belső falára.

A rajzok rövid ismertetése

A találmány további részleteit lehet megismerni elolvasva az alábbi leírást a mellékelt rajzokkal összefüggésben, ahol a(z):

1. ábra a jelen találmány szerinti, sokszög keresztmetszetű béléssel ellátott forgókemence oldalnézeti képe;

2. ábra a jelen találmány szerinti forgókemence keresztmetszeti képe, amely a hőátadás összetevőit írja le;

3-5. ábrák a 2. ábra szerinti kemence különféle béléskonstrukcióinak részleges robbantott ábrái;

6. ábra egy hatszögletes keresztmetszetű kemence keresztmetszeti képe, ami azt szemlélteti, hogy milyen mértékben van kitéve abban az elegy a bélés és a gázok felületi hatásának;

7. ábra a korábbi gyakorlatnak megfelelő hengeres keresztmetszetű kemence keresztmetszeti képe, amely azt szemlélteti, hogy abban milyen mértékben van kitéve az elegy a bélés és a gázok felületi hatásának;

8. ábra egy 10 oldalú sokszög keresztmetszetű bélés keresztmetszeti képe az 1. példa szerinti kemencéhez; és a

9. és 10. ábra a 8. ábra szerinti béléskonstrukcióhoz felhasznált A, illetve B téglák nézeti képe.

A találmány részletes leírása

Utalva az 1. és 2. ábrára, a találmány alapelveinek megfelelő 100 forgókemence látható. A 100 forgókemencének van egy 105 bélése, amely a hossztengely irá2

HU 217 704 Β nyából nézve egy nyitott feldolgozóteret határol, amely általánosságban sokszög keresztmetszetű, amint az a 2. ábrán látható. A. 105 bélésnek van egy 110 feldolgozófelülete, amint ezt a 2. ábra mutatja, amire a feldolgozandó 115 elegy hullik és amelyen mozog, miközben a 100 forgókemence forog.

Ennek az elrendezésnek a megvalósításához van kialakítva a 105 bélés a kemence 120 köpenyének belső falán belül. A 105 bélés olyan anyagból készül, amely elegendő mértékben ellenálló azzal a környezettel szemben, amelynek ki lesz téve. Cementégető kemencéhez a bélés anyaga előnyösen egy kopásálló és hőálló önthető kerámiai vagy téglaanyag. Amint az 1. ábrán látható, a kemence 120 köpenye a 125-127 vezetőgyűrűkkel vagy abroncsokkal van alátámasztva, amelyek a 130-132 acélgörgőkkel kapcsolódnak. A 130-132 acélgörgők egy acélkeretre támaszkodnak. A 100 forgókemence úgy van elhelyezve, hogy a 120 köpeny 135 ürítővége a 140 etetővégénél annyival van alacsonyabb szinten, hogy a feldolgozott anyag a köpeny 135 ürítővége felé haladjon. Ha szükséges, egy 145 rugalmas tömítés csatlakoztatható előnyösen a köpeny 140 etetővégéhez úgy, hogy annak legalább egy részét fedje. Megfelelő anyagú 150 beömlőcsatorna csatlakoztatható a 145 rugalmas tömítéshez egy 155 csőoldattal. Egy kis lyuk a 145 rugalmas tömítés közepén lehetővé teszi, hogy a 155 csőtoldat vége kissé benyúljon a 100 forgókemence 140 etetővégébe a feldolgozandó anyag, mint cement vagy mész betáplálásához a kemence tűzi feldolgozó zónájába. Az elegy vagy anyag feldolgozását követően áthalad a kemencén annak 135 ürítővégéhez.

Működés közben a 100 forgókemencét egy motorból és egy fordulatszám-csökkentő, áttételből álló hajtómű (nincs ábrázolva) hajtja, amely a kis 160 fogaskerékhez és a fő 65 fogaskerékhez csatlakozik az 1. ábra szerint. A forgókemencék működése és a tüzelés módja a szakmában jól ismert, ezért itt azzal nem foglalkozunk. A forgókemencék működésének és a tüzelés módjának részletes leírása azonban megtalálható például az 4,200,469 és 4,344,596 számú U. S. szabadalmi leírásokban, amelyek tartalmát legalább olyan mértékben ismertnek tekintjük, amilyen mértékben az a találmány szempontjainak megértéséhez szükséges.

Az egyik megvalósításában a bélés kialakítható egy sorozat téglából, amelyek a köpeny belső falára vannak fektetve oly módon, hogy a kívánt sokszögű alakzat álljon elő. A téglák előnyösen ék alakúan elkeskenyednek, és úgy vannak fektetve, hogy habarcs vagy kötőanyag nélkül is megtartják a kívánt alakzatot. Lehet használni habarcsot is a köpeny és a téglák közötti hézagok vagy egyenetlenségek, szintkülönbségek kitöltéséhez. Lehet továbbá a téglákat habarccsal egymáshoz kötni egységesebb szerkezet kialakítása céljából, amire szükség lehet bizonyos alkalmazási területeken, például tűzi eljárással feldolgozható, koptatóhatású anyagok gyors adagolással járó, nagy sebességű feldolgozása esetén, vagy olyan kemencéknél, amelyekkel mechanikai problémák vannak.

Magasabb hőmérsékletű alkalmazási területeken választható a 170 tégláknak a 3. ábra szerinti elhelyezése, egy 175 kerámiai rostos paplanrétegre lerakva, amely hőszigetelő hatásával csökkenti a 120 köpenyen keresztül fellépő hőveszteséget.

Egy másik megvalósításban a 105 bélés kialakítható szemcsés tűzálló anyagból, amely vízzel összekeverve cementszerű anyagot képez, ami a 120 köpeny belső falára önthető vagy lőhető. A kívánt alakzat formák és megfelelő távtartók alkalmazásával valósítható meg, amelyek meghatározzák azt a térfogatot, amelyet ki kell tölteni vagy önteni a tűzálló anyaggal. A találmánynak ezek a kiviteli alakjai a 4. és 5. ábrán láthatók.

Önthető tűzálló anyagok használata esetén a V alakú 180 horgonyokkal van rögzítve a köpeny falához, amelyek általában ponthegesztéssel köthetők a köpenyfalhoz a tűzálló anyag beépítése előtt. Ezek a 180 horgonyok előre meghatározott elrendezésben erősíthetők a köpenyfalra, magasságuk az alkalmazni kívánt tűzállóanyag-vastagság /2-¾ része. Az ilyen horgonyok sokféle változata és választéka, valamint az adott beépítésnek megfelelő anyag, forma és konstrukció a szakmában jól ismert.

Magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz a 185 tűzálló anyag önthető 175 kerámiai rostos paplanból készülő 190 hőszigetelő rétegre, amely a horgonyok között és azok körül helyezkedik el a 120 köpeny hőszigetelése céljából, a 4. ábra szerint. Hasonló eredmény érhető el ehelyett kétféle tűzálló anyag felhasználásával, amint az 5. ábra mutatja. Először egy könnyű önthető anyagból álló 195 tűzálló réteget visznek fel a 120 köpeny belső falára. Miután ez megkötött, a 195 réteget egy nagyobb hőállóságú, jobban kopásálló 200 tűzálló anyaggal vonják be. A különféle kopásállóságú anyagoknak ilyen kombinálása a szakmában jól ismert, például megömlött fémek feldolgozásához. A sokszögű 105 bélés kialakítható úgy is, hogy az alkalmas tűzálló anyagot előre kiöntik olyan formába, amelynek az alja a köpeny hengeres falának megfelelően van kialakítva. A forma készülhet acélból, hogy könnyebb legyen az acélköpenyhez erősíteni. Miután a tűzálló anyagot kiöntötték a formába, a forma behelyezhető a 120 köpenybe, és csavarokkal vagy hegesztéssel rögzíthető. Lehet használni továbbá öntött alakzatok, alakos téglák és/vagy habarcs vagy kötőanyag kombinációit a 105 bélés kívánt sokszög alakjának megvalósításához.

A bélés sokszög alakjának elnyeréséhez a 170 téglák hagyományos módszerekkel vannak sokszögletű mintában a köpeny belsejéhez erősítve, például boltíves vagy ékeléses módszerrel, habarccsal vagy anélkül. Különféle alakos téglák használhatók az N oldalú sokszög keresztmetszet egy-egy oldalának kialakításához, előnyösen 2 és 6 közötti darabszámot használva. Mindegyik téglának van két szemben álló felülete, melyek egyike, a lényegében sík, 205 felület sugárirányban befelé, a 100 forgókemence tűzi feldolgozózónája felé irányul, a másik, enyhén ívelt felület a 120 köpeny fala felé irányul, és ahhoz illeszkedően van kialakítva. Ezek a tűzálló téglák ki vannak ékelve egymáshoz a köpeny kerülete mentén, és befelé terjedve a kívánt sokszögű keresztmetszetet, a pirotechnikai feldolgozózóna körvonalát határolják.

HU 217 704 Β

A téglák száma és alakja vagy az öntött bélés a kemence nagyságától, a bélés vastagságától és a sokszög oldalainak számától függően változó lehet. 3-12 oldalra, előnyösen 6-12 oldalra van szükség a jó hőhatásfok eléréséhez, a kemence átmérőjétől függően. 12 vagy ennél kevesebb oldal alkalmazása a szomszédos oldalak között 150 fokos vagy ennél kisebb szöget eredményez. Ezzel elérhetők az alábbiakban leírt előnyök.

Várható továbbá, hogy a sokszög keresztmetszet egyes oldalai találkoznak, csekély folytonossági hiány, vagy sík, illetve görbe átmeneti szakasz keletkezhet az oldalak szélénél, a téglák hibásan illeszkedő elhelyezkedése miatt. Ez a rosszul illeszkedő csatlakozás is kitölthető habarccsal, ha szükséges, a kívánt alakzat eléréséhez. A kitöredezés és elmozdulás csökkentéséhez vagy minimalizálásához a 170 téglákat a belső öv vagy „forró homlokfelület” mentén a 10. ábra B alakzata szerint lehet lesarkítani.

A szakmában eddig használatos kemencék előhevítő, kalcináló (pörkölő) és szinterelő (zsugorító) zónáiban az anyagnak átadott hő 90%-a a gázok hősugárzása és hőátadás útján történik, és a fennmaradó 10% tulajdonítható a hőátadásnak a bélésről az anyagba, az átforgatás eredményeként.

Sajnos az alkalmazott tipikus elegyek anyagai, úgymint a cement, mész, dolomit és hasonlók, inkább hőszigetelő, mint hővezető tulajdonságúak. így, bár az elegy anyagának egy vékony felületi rétege felhevíthető a feldolgozásnak megfelelő hőmérsékletre, ha a réteg nem lesz gyorsan újra felhevítve, az eredetileg elnyelt hő visszasugárzódik, és átadódik vissza a gázba.

A jelen találmány szerinti kemence sokszögű bélést alkalmaz a hőhatásfok, vagyis a magas hőmérsékletű gázok és az elegy vagy feldolgozott anyag közötti hőátadás javításához. A gáz hőtartalmának ez a tökéletesebb és hatékony hasznosítása azt eredményezi, hogy alacsonyabb lesz a kilépő hőmérséklet és kisebb lesz a gáz hővesztesége. Még pontosabban, felfedeztük, hogy a sokszögű béléskonstrukció alkalmazásával nagyobb adag elegy felszíne gyorsabban tehető ki a magas hőmérsékletű gázok hatásának. A fokozottabb hőátadás különféle tényezők együttes hatásával érhető el. Ezek a tényezők a fokozott átforgatás, a megnövekedett tartózkodási idő, a töltési fok csökkenése és a megnövekedett felületi kölcsönhatás.

A sokszögű bélés alkalmazása előnyösen sokkal jobb feltételeket nyújt a hőátadáshoz, mint a hengeres béléskonstrukció alkalmazása. A jelen találmány szerinti 100 forgókemencének ezt az előnyét példázza a hőátadás mechanizmusának vizsgálata a felfedezett forgókemence belsejében.

A forgókemencében a klinker égetéséhez szükséges hőt magas hőmérsékletű gázok szolgáltatják, amelyek például égési folyamat során keletkeznek. Ezek a gázok szén-dioxidot, vízgőzt és kálium-klorid-gőzt tartalmaznak, Ahhoz azonban, hogy a klinker felé hőátadás jöjjön létre, a két anyag, jelen esetben például a gázok és a klinker között hőmérsékleti gradiensnek, hőfokkülönbségnek kell lenni. A gázból t idő alatt átadódó Q hőmennyiség a hőátadás általános egyenletéből adódik:

Q=a(Tg-Tm)Ft ahol „a” a hőátadási együttható; „Tg” a gáz hőmérséklete; „Tm” az anyag hőmérséklete; és „F” az anyagnak a gázok hatásának kitett felülete.

Megfelelően megválasztva a Tg-Tm hőfokkülönbséget, szabályozni lehet az anyagnak átadódó Q hőmennyiséget. Kedvező viszonyok között az eddigi szakmai gyakorlatban a nagyobb hőátadás eléréséhez növelték a hőmérsékleti gradienst. Emiatt azonban magasabb lett a kilépő gáz hőmérséklete, ha a nagyobb mértékű hőátadás eléréséhez növelték a gáz hőmérsékletét, ráadásul nagyobb lett a hőveszteség a kilépő gáz hősugárzása miatt is.

A hőátadást a találmány szerinti 100 forgókemencében általánosságban a fenti általános hőátadási egyenlet írja le, és legalább négy összetevőt foglal magában a 2. ábra szerint, de nem korlátozódik kizárólag azokra:

- hőátadás sugárzás útján a gázokból az anyagba (trg);

- hőátadás konvekció útján a gázok és az anyag között (tcg);

- hőátadás sugárzás útján a bélés és az anyag között (tri);

- Hőátadás konvekció útján a bélésből az anyagba (tel).

Kiderült, hogy sokszögű bélés alkalmazása a vártnál kedvezőbb mértékben növeli a hőátadás fenti négy különféle összetevőjét a feldolgozandó elegyet illetően. Egyebek között csökken az az idő, ameddig az elegynek egy bizonyos részecskéje a felszínen marad, miután hőt vett fel a gázokból, vagyis jobb lesz az átforgatás, és előnyösen javul a hőátadás, mivel általában kevesebb hő adódik vissza a bélésnek és a gázoknak. Emellett megnő az elegy tartózkodási ideje a kemencében; növekszik az elegy felületét érő hatás; és csökken a töltési fok a kemencén belül. Az alábbiak szerint e tényezők együttes hatására növekszik a hőátadás a kemencén belül anélkül, hogy az átmenőteljesítmény csökkenne.

A hőhatásfok javulásának egyik tényezője a megnövekedett tartózkodási idő. A tartózkodási idő az az idő, amely állandósult állapotban szükséges ahhoz, hogy az elegy anyagának egy adott részecskéje elérje a kemence alsó részét vagy végét. A T tartózkodási idő általában a kemence 1 hosszától, az N fordulatszámtól, a kemence D átmérőjétől és az S lejtéstől függ:

T=kL/NDS

Azonfelül a k állandó a kemence keresztmetszeti felületétől és az elegy jellemző tulajdonságaitól függ.

A tartózkodási idő laboratóriumi viszonyok között mérhető egy olyan módszerrel, amelynek során meghatározott mennyiségű homokot adagolnak a kemencébe. Meghatározott idő elteltével azután mérik az elegy mennyiségét, ami a kemence ürítő végét elérte.

Hengeres és sokszögű keresztmetszetű kemencék összehasonlítása egyenértékű átmérő és az összes többi paraméter azonossága mellett azt mutatja, hogy a sokszögű bélés 4-5%-kal növeli az elegy tartózkodási idejét a sokszög keresztmetszetű kemencékben. Ez a nagyobb tartózkodási idő teszi lehetővé, hogy a magas hő4

HU 217 704 Β mérsékletű gázok több hőt adjanak át az elegynek adott tengelyirányú hosszméret mellett a kemencén belül.

A hőhatásfok javításának további tényezője a töltési fok csökkenése. A kemence töltési foka abban az értelemben, ahogy itt használjuk, az elegy keresztmetszeti területének és a kemence keresztmetszeti területének arányát jelenti állandósult állapotban. A pirotechnikai feldolgozás során, miközben az elegy végighalad a kemencén, veszít a tömegéből és a térfogatából, így a töltési fok zónáról zónára változó. A kemence etetővégén például nagy a töltési fok, de a kalcinálózónában azután csökken a szén-dioxid és vízgőz kiűzésével. Az égetőzóna közelében a töltési fok növekszik, mivel bevonati réteg képződik.

Külön előnye a sokszögű bevonat használatának az, hogy sokszög keresztmetszetnél kisebb a töltési fok, ami az elegy felé jobb hőátadást tesz lehetővé, mivel az elegy felszíni felületének nagyobb százaléka tehető ki a gáz hatásának, a kemence keresztmetszeti felületéhez arányítva.

Gyakorlati kísérletek eredményei például azt mutatják, hogy egy hatszögletű kemence méretarányos modelljénél a töltési fok 4% körüli, szemben egy egyenértékű átmérőjű kör keresztmetszetű kemence 6,9% értékével. Meg kell jegyezni, hogy a hatszög keresztmetszetű kemencénél a mérések az elfordulás különféle helyzeteiben történtek, és az átlagos töltési fok számítással van meghatározva.

A jelen találmány szerinti forgókemence olyan konstrukciójú, hogy abban a termikus hatásfokot együttesen az növeli, hogy nagyobb mennyiségű elegyet gyorsabban tesz ki magas hőmérsékletű gázok hatásának. A hőátadás fokozásához a gázok és a bélés hatásának kitett felszíni felület ténylegesen nagyobb a sokszög keresztmetszetű kemencében, mint a kör keresztmetszetű kemencékben. Ez a nagyobb szabad felszíni terület nagyobb mértékű hőátadást tesz lehetővé sugárzás és hővezetés útján a bélésből az elegy felé, és nagyobb hőátadást enged meg sugárzás útján a gázokból az elegy felé.

Utalva a 6. ábrára, egy hatszög keresztmetszetű kemence mérethű modelljénél, melynek átmérője 15,4 cm, az elegyből 7,5 cm (L) van kitéve a magas hőmérsékletű gázoknak, és 9 cm (21) van kitéve a bélésből sugárzó hő hatásának.

Egy egyenértékű átmérőjű kör keresztmetszetű kemence méretarányos modelljénél, amint a 7. ábra szemlélteti, csak mintegy 8 cm (L) van kitéve a gázoknak, és körülbelül 8,32 cm (1) van közvetlenül kitéve a bélésnek, vagyis összesen 22%-kal kisebb felszíni terület a hatszög keresztmetszetű kemencével összehasonlítva. Könnyen belátható, hogy a hőátadási viszonyok, akár a hősugárzást, akár a hővezetést tekintjük, sokkal kedvezőbbek a hatszög keresztmetszetű kemencében, és általánosan a sokszög keresztmetszetű kemencékben, mint a hengeres keresztmetszetű kemencében, mivel az elegynek nagyobb szabad felülete van kitéve a gázok és a bélés hatásának.

Fontos tényező még a nagyobb hőhatásfok elérésében az anyag erőteljesebb diszpergálásának vagy keverésének megvalósítása, miközben az végighalad a kemencén. A szakmában hagyományosan tűzálló anyagból készült emelőbütykök alkalmazását tanítják az anyag keveréséhez, mivel azok átbuktatják az anyagot önmagán; ezáltal az anyagnak újabb felülete lesz kitéve a gázok és a forró bélés hatásának. A kerámiai vagy tűzálló anyagú emelőbütykök azonban kitöredeznek és lecsorbulnak, a fémből készültek pedig oxidálódnak és kifáradnak, így elveszítik hatékonyságukat.

A feltalált sokszögű béléskonstrukció tökéletesebbé teszi a forgókemence buktatóhatását, ami viszont lehetővé teszi, hogy az anyag rövidebb ideig érintkezzen a béléssel, így a többi részecske utánhevítésére gyorsabban kerül sor. Ez a konstrukció az anyag vagy elegy keverésével kifejezetten akadályozza az anyag csúszását anélkül, hogy lényegesen felemelné azt.

Egy kísérlet során megfigyelték kromithomok (fekete) és üveghomok (fehér) 500 grammnyi 50%-os keverékének a mozgását a 6. és 7. ábra szerinti sokszögű, illetve hengeres keresztmetszetű kemencékben. Ezeket az elegyeket kifejezetten azért választották, mivel a színük elütő, és a térfogatsűrűségük különböző, így vizuálisan jól megfigyelhető az esetleges szétválasztódás a kemencén belül.

A hengeres keresztmetszetű kemencében az elegy vagy anyag cikcakkban halad, vagyis felemelkedik és lehullik a bélés mentén anélkül, hogy átbukna, egy perc alatt megközelítően 70-szer. A sokszögű kemencében azonban megfigyelhető volt, hogy az anyag egy perc alatt körülbelül 16-szor átbukott, átfordult. Ráadásul megfigyelhető volt, hogy míg a hengeres keresztmetszetű kemencében volt anyagszétválasztódás, a sokszög keresztmetszetű kemencében ilyen nem fordult elő. Ez a fokozott átforgatás vagy keverés folytán az anyagnak nagyobb százalékában egyenletesebb lesz a hőeloszlás.

Megemlítjük, hogy az ipari méretű kemencékben a sokszögű bélés általában a kalcinálózónában legalább 9 métert (30 láb), a kemence ürítővégén pedig legalább 6 métert (20 láb) fed. Azonfelül ilyen méretű kemencéknél körülbelül 6-12 oldalra van szükség a termikus hatásfok javításához.

Példák

Jelen találmányt előnyös béléskonstrukciók két, nem korlátozó szándékú példájával szemléltetjük.

1. példa

Egy 3 méter (10 láb) átmérőjű kemence belső fala szigetelés céljából Ά” (6,35 mm) Lytherm 1535 GC (Lydall Co.) kerámiai rostos papírréteggel van ellátva. Egy réteg Zed Mullite (Zedmark, Inc.) sajtolt és égetett alumínium-oxid-tégla van fektetve a paplanra a tízoldalú sokszög kialakításához. Amint a 8. ábrán látható, a téglák kialakítása és konstrukciója olyan, hogy illeszkedjen a köpenyhez, és azon elhelyezve sokszögű bélést képezzen. Tízoldalú sokszög előállításához mindegyik oldal 4 tömbből rakható össze (két készlet két különböző keskenyedő tömbből, a feltüntetett ABBA sorrendben). A 9. és 10. ábrán bemutatott A és B tömbök mindegyikének körülbelül 10 cm (4 inch) körüli a vastagsága. A téglákat mechanikailag a lejtős szélük tartja meg a kívánt

HU 217 704 Β helyzetben, és akadályozza meg, hogy elmozduljanak a köpenytől annak forgása közben. Az utolsó beépítendő tömb becsúsztatva a nyílásba az egész sokszögkonstrukciót megköti. Ahol szükséges, levegőn kötő szárazhabarcs használható a téglák közötti, vagy a téglák és a köpeny közötti egyenetlenségek kitöltésére. Az első téglasort befejezve körben a köpeny kerülete mentén, további téglasorok beépítése következik a bélés befejezéséig.

2. példa

Egy 3,6 m (12 láb) átmérőjű kemence belső fala számos szabványos, 310 típusú rozsdamentes acél „V” horgonnyal van ellátva, meghatározott sakktáblaszerű elrendezésben. A horgonyok kialakítása és elrendezése olyan, hogy a köpenytől a bélés teljes vastagságának megközelítően % részéig terjedjenek. Fa formákat használtak az 1. példával lényegében azonos méretű tízoldalú sokszögalakzatba öntött bélés körvonalának előállításához. A formák a sokszög egy oldalának megfelelő területet fognak körül a kívánt, de legfeljebb 5 méter (16,4 láb) hosszban, nehogy felboruljon a kemence egyensúlya szerelés közben. Először egy réteg Hyal-Lite 30 (Zedmark, Inc.) hőszigetelő tűzálló anyagot vittek fel a burkolatra, körülbelül a teljes bélés fele vastagságában. A kerámiai zagy öntéséhez vibrátorrudakat használtak. Miután ez az anyag megkötött, a bélés hátralevő részét helyezték a formákba, Zedal Cast 60 LC (Zedmark, Inc.) anyag felhasználásával. Ismét vibrátorrudakat használtak a kerámiai zagy megfelelő, légbuborékoktól mentes elhelyezkedése érdekében. Ezután hagyták megkötni a második réteget. A szakaszokban elkészült kész öntött kerámiai bélés keresztmetszeti kialakítása lényegében azonos az 1. példa szerinti ABBA téglákéval. Ez az eljárás ismétlődik az első oldal teljes hossza mentén, majd a sokszög többi oldalán, amíg a teljes bélés el nem készül.

Nyilvánvaló, hogy a szakmában járatosak számára adódnak azok a különféle egyéb módosítások, amelyek nem térnek el jelen találmány körétől és szellemétől. Készülhet például a bélés döngölt alakítható tűzálló anyagból, vagy forma nélkül a helyére belőtt tűzálló anyagból. Nem szándékunk tehát az alábbiakban előterjesztett szabadalmi igénypontokat az itt közölt leírásra korlátozni, hanem inkább úgy értelmezni az igénypontokat, hogy azok a jelen találmányban rejlő szabadalomképes újdonság minden jellemzőjére kiteljedjenek, beleértve az összes jellemző tulajdonságot, amit a szakmában járatosak, akikre a jelen találmány vonatkozik, egyenértékűnek tekintenek.

Claims (17)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Anyagfeldolgozó kemence, amely hossztengelye körül forgathatóan, valamint a vízszintes helyzetből eldönthetően van kialakítva, oly módon, hogy a kemence egyik végén betáplált anyag a feldolgozás során végighalad a kemence mentén, továbbá amely kemencének belső fallal rendelkező köpenye, továbbá a belső fal teljes hossza mentén belül elhelyezett, a belső falhoz illeszkedő, teljes hossza mentén lényegében sokszög keresztmetszetű bélése van, azzal jellemezve, hogy a bélés (105) sokszög keresztmetszetű alakzat formájában öntve van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy alátámasztó szerkezete, különösen vezetőgyűrűje (125-127) és az alátámasztó szerkezeten a kemencét forgathatóan hordozó eszköze, különösen fogaskereke (160, 165) van.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy a köpeny (120) első végével, különösen etetővégével (140) együtt működő, egy adag feldolgozandó anyagot a forgókemencébe (100) tápláló adagolóeszköze; továbbá a köpenyt (120) forgató eszköze, különösen fogaskereke (160, 165) van; valamint a köpeny (120) második végén, különösen ürítő végén (135) kialakított, az elegynek a forgókemencéből (100) való kilépését lehetővé tevő kimenőnyílása van; továbbá a lényegében sokszög keresztmetszetű bélésnek (105) N oldala van.
4. 4. A 3. igénypont szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy N értéke 3 és 12 között van, úgyhogy a sokszög keresztmetszet két szomszédos oldala közötti szög 150 fok vagy annál kisebb.
5. 5. Az 1 -4. igénypontok bármelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy meghatározott minta szerint elrendezett, a belső falhoz erősített, az öntött bélést (105) a falhoz rögzítő horgonyokkal (180) van ellátva.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy a bélésnek (105) a fallal szomszédos első tűzálló rétege (195), és az első tűzálló rétegen (195) tűzálló anyagból (200) készült második rétege van.
7. 7. A 6. igénypont szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy az első tűzálló réteg (195) hővezetési együtthatója alacsonyabb, mint a második réteg hővezetési együtthatója.
8. 8. A 6. igénypont szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy a második réteg az első tűzálló rétegnél (195) hő- és kopásállóbb.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy további hőszigetelő réteg (190) helyezkedik el a fal és az öntött bélés (105) között.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy a köpeny (120) etetővége (140) úgy van elhelyezve az ürítővégéhez (135) viszonyítva, hogy az elegy az ürítővég (135) felé haladjon a köpeny (120) forgatása közben.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bánmelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy a sokszögű bélés (105) oldalait hibásan illeszkedő, egyenes vagy görbe átmenet köti össze.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy hengeres köpenye (120) van.

    HU 217 704 Β
13. 13. Az 1-4., 6., 7., 8. és 9. igénypontok bármelyike szerinti kemence, azzal jellemezve, hogy a belső falon belül csatlakozóan elhelyezett bélés (105) lényegében N oldalú, sokszög keresztmetszetű nyitott feldolgozózónát képező, öntött kerámia vagy 5 tűzálló anyagból van kialakítva; továbbá előre meghatározott minta szerint a falhoz rögzített, a bélést (105) a falhoz rögzítő horgonyokkal (180) van ellátva.
14. 14. Eljárás anyagok feldolgozására, azzal jellemez- 10 ve, hogy feldolgozandó anyagból egy adagot az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti kemencébe, az abban elhelyezett bélésre juttatunk; és a köpenyt hossztengelye körül forgatjuk, miközben az elegyet az áthaladás során feldolgozzuk. 15
15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kemencét forgatva az elegy legalább egy részét a kemencében uralkodó környezet hatásának ismétlődően kitesszük.
16. 16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a sokszög keresztmetszetű alakzat formájában kiképezett feldolgozózónát forgatva az elegy legalább egy részét a feldolgozózónában uralkodó környezet hatásának ismétlődően kitesszük.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a feldolgozózóna által határolt környezetbe magas hőmérsékletű gázt juttatunk, és a sokszögletű feldolgozózóna határát a gáznak és a feldolgozandó anyagnak ellenálló anyagból képezzük ki.