RU2043457C1

RU2043457C1 - Heater for viscous material

Info

Publication number: RU2043457C1
Authority: RU
Inventors: Виктор Андреевич Самуйлов; Владимир Дмитриевич Портнягин
Original assignee: Виктор Андреевич Самуйлов; Владимир Дмитриевич Портнягин
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: building materials processing. SUBSTANCE: device has a body with heating housing. Driven worm-type booster located in the body is made in the form of concentric bands being rotary in opposite directions. Outer band makes contact with body surface, internal one does with pivot surface. Drive sprocket is installed on another end lid coaxial to hollow pivot. Coolant inlet pipe branch is located in the hollow pivot. Pivot cavity is communicated with heating housing through coolant outlet pipe branch. EFFECT: high efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к приготовлению строительных материалов перед их употреблением, в частности к устройствам для нагрева битумных материалов с помощью теплоносителя. The invention relates to the preparation of building materials before their use, in particular to devices for heating bituminous materials using a coolant.

Известно устройство, содержащее корпус с рубашкой обогрева, входным и выходным патрубками для материала и торцовыми крышками, размещенную в корпусе и закрепленную одним концом на одной из торцовых крышек неподвижную полую ось с патрубками подвода и отвода теплоносителя, приводной шнековый побудитель, кромки которого контактируют с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оси, и привод со звездочкой [1] Недостатком этого устройства является недостаточная циркуляция (перемешивание) нагреваемого материала. Кроме того имеются технологические трудности: центрирование шнекового побудителя одновременно по внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности полой оси требует увеличения точности изготовления и, следовательно, увеличения стоимости изготовления; крепление оси в торцовых крышках требует устройствам компенсатора теплового расширения, что также увеличивает стоимость изготовления и снижает надежность нагревателя. A device is known that comprises a housing with a heating jacket, inlet and outlet nozzles for material and end caps, a fixed hollow axis with inlet and outlet pipes of the heat carrier, a screw screw drive, the edges of which contact with the internal the surface of the housing and the outer surface of the axis, and the drive with an asterisk [1] The disadvantage of this device is the insufficient circulation (mixing) of the heated material. In addition, there are technological difficulties: centering the screw driver simultaneously along the inner surface of the housing and the outer surface of the hollow axis requires an increase in manufacturing accuracy and, consequently, an increase in the manufacturing cost; fixing the axis in the end caps requires thermal expansion compensator devices, which also increases the manufacturing cost and reduces the reliability of the heater.

Изобретение направлено на повышение надежности, снижение стоимости изготовления и повышение производи- тельности. The invention is aimed at improving reliability, reducing manufacturing costs and increasing productivity.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в нагревателе вязкого материала, содержащем корпус с рубашкой обогрева, входным и выходным патрубками для материала и торцовыми крышками, размещенную в корпусе и закрепленную одним концом на одной из торцовых крышек неподвижную ось с патрубками подвода и отвода теплоносителя, приводной шнековый побудитель, кромки которого контактируют с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оси, привод со звездочкой, шнековый побудитель выполнен в виде концентрично расположенных ленточек с возможностью вращения в противоположные стороны, причем наружная ленточка контактирует с поверхностью корпуса, внутренняя с поверхностью оси, а звездочка привода смонтирована на другой торцовой крышке соосно полой оси, при этом в последней расположен патрубок подвода теплоносителя, а ее полость сообщена посредством патрубка отвода теплоносителя с рубашкой обогрева. The solution to this problem is achieved by the fact that in the heater of a viscous material containing a housing with a heating jacket, inlet and outlet nozzles for the material and end caps, the fixed axis is located in the housing and fixed at one end on one of the end caps with the inlet and outlet pipes of the coolant, the drive a screw auger, the edges of which are in contact with the inner surface of the housing and the outer surface of the axis, the drive with an asterisk, the screw auger is made in the form of concentric tapes glasses with the ability to rotate in opposite directions, with the outer ribbon in contact with the surface of the housing, inner with the surface of the axis, and the drive sprocket mounted on the other end cover coaxially with the hollow axis, while in the latter there is a coolant supply pipe, and its cavity is communicated through a coolant drain pipe with a heating jacket.

На фиг. 1 изображен нагревателя вязкого материала, общий вид; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 узел 1 на фиг.1 (вариант 1); на фиг.4 узел I на фиг.1 (вариант 2). In FIG. 1 shows a viscous material heater, general view; figure 2 section along aa in figure 1; in Fig.3 node 1 in Fig.1 (option 1); in Fig.4 node I in Fig.1 (option 2).

Нагреватель вязкого материала содержит обогреваемый корпус 1 с торцовыми крышками 2 и 3, полую обогреваемую ось 4, шнековый побудитель 5, кинематически связанный с приводной (ведомой) звездочкой 6 привода 7, и систему управления 8. Корпус 1 может содержать одну, две и более секций, каждая из которых включает фланец 9 и 10, обогреваемую обечайку 11. К фланцу 9 первой секции крепится крышка 2, а к фланцу 10 фланец 9 второй секции, если нагреватель имеет две секции, или крышка 3, если нагреватель имеет одну секцию. Каждая секция корпуса 1 имеет рубашку обогрева, выполненную из обечайки 11, обечайки рубашки 12 и ребер 13, разделяющих рубашку на ряд последовательно соединенных между собой полостей 14, 15 и т.д. The viscous material heater contains a heated housing 1 with end caps 2 and 3, a hollow heated axis 4, a screw drive 5, kinematically connected to the drive (driven) sprocket 6 of the drive 7, and a control system 8. The housing 1 may contain one, two or more sections each of which includes a flange 9 and 10, a heated shell 11. A cover 2 is attached to the flange 9 of the first section, and a flange 9 of the second section to the flange 10, if the heater has two sections, or cover 3, if the heater has one section. Each section of the housing 1 has a heating jacket made of a shell 11, a shell of a shirt 12 and ribs 13 dividing the shirt into a series of cavities 14, 15, etc., connected in series.

В крышке 2 жестко консольно закреплена полая обогреваемая ось 4, внутри которой установлен входной патрубок 16 подачи теплоносителя. Полая ось 4 имеет выходной патрубок 17, соединенный трубопроводом 18 с входным патрубком 19 полости 14 первой секции. Полость 14 соединяется с полостью 15 через отверстие 20. Шнековый побудитель 5 выполнен двухленточным: из наружной ленточки 21 и внутренней 22. Каждая из ленточек может быть выполнена секционной, количество секций определяется длиной нагревателя (производительностью). Наружная ленточка 21 включает собственно саму ленточку, выполненную с определенным шагом, ось-связку 23 и торцевые диски 24 и 25. Ленточка 21 первой секции со стороны входного патрубка битума 26 может иметь больший шаг, чем ленточка 21 второй секции. In the lid 2, a hollow heated axis 4 is rigidly fixed cantilever, inside of which an inlet pipe 16 for supplying the coolant is installed. The hollow axis 4 has an outlet pipe 17 connected by a pipe 18 to the inlet pipe 19 of the cavity 14 of the first section. The cavity 14 is connected to the cavity 15 through the hole 20. The screw driver 5 is made of two-tape: from the outer tape 21 and the inner 22. Each of the tapes can be made sectional, the number of sections is determined by the length of the heater (performance). The outer ribbon 21 includes the actual ribbon, made with a certain step, the axis of the bundle 23 and the end discs 24 and 25. The ribbon 21 of the first section from the input pipe bitumen 26 may have a larger pitch than the ribbon 21 of the second section.

Торцовый диск 24 первой секции, например имеет кулачки 27, входящие в зацепление с соответствующими пазами 28 приводной звездочки 6. Торцовый диск 25 первой секции имеет паз 29, в который входит соответствующий кулачок 30 диска 24 второй секции. Внутренняя ленточка 22 включает собственно саму ленточку, например, с направлением навивки в направлении противоположном направлению ленточки 21, ось-связку 31 и торцовые диски 32 и 33. Секции внутренней ленточки могут иметь одинаковый или различный шаг. The end disk 24 of the first section, for example, has cams 27 engaged with the corresponding grooves 28 of the drive sprocket 6. The end disk 25 of the first section has a groove 29, which includes the corresponding cam 30 of the disk 24 of the second section. The inner ribbon 22 includes the ribbon itself, for example, with the direction of winding in the opposite direction to the ribbon 21, the pivot axis 31 and the end discs 32 and 33. The sections of the inner ribbon can have the same or different pitch.

Торцовый диск 32 первой секции внутренней ленточки 22 имеет, например, кулачки 34, входящие в зацепление с соответствующими пазами 28 приводной звездочки 6. Торцовый диск 33 первой секции имеет паз 35, в который входит соответствующий кулачок 36 диска 32 второй секции. Наружная ленточка 21 опирается и вращается по внутренней поверхности обечайки 11, а внутренняя ленточка 22 опирается и вращается по наружной поверхности полой оси 44. The end disk 32 of the first section of the inner ribbon 22 has, for example, cams 34 engaged with the corresponding grooves 28 of the drive sprocket 6. The end disk 33 of the first section has a groove 35, which includes the corresponding cam 36 of the disk 32 of the second section. The outer ribbon 21 rests and rotates on the inner surface of the shell 11, and the inner ribbon 22 rests and rotates on the outer surface of the hollow axis 44.

Привод 7 включает двигатель 37, редуктор 38 с ведущей звездочкой 39, с предохранительной муфтой 40 и приводную звездочку 6. Звездочка 6 установлена с возможностью вращения на цапфе 41 торцовой крышки 3. Система управления 8 включает блок управления (на чертеже не показан), датчик 42 уровня битума в нагревателе, датчик температуры 43 и исполнительные механизмы (на чертеже не показаны) трехходовых кранов 44 и 45. Нагреватель имеет паровой клапан 46, сапун 47 и термоизоляцию 48. The drive 7 includes a motor 37, a gearbox 38 with a drive sprocket 39, with a safety clutch 40 and a drive sprocket 6. The sprocket 6 is mounted for rotation on the axle 41 of the end cover 3. The control system 8 includes a control unit (not shown), the sensor 42 the bitumen level in the heater, the temperature sensor 43 and actuators (not shown) of three-way valves 44 and 45. The heater has a steam valve 46, a breather 47 and thermal insulation 48.

Шнековый побудитель 5 может иметь и иной привод (фиг.4). Для обеспечения более интенсивного перемещения (перемещения) нагреваемого битумного материала производительность наружней 21 большего диаметра и внутренней 22 меньшего диаметра ленточек должна быть равной. Для обеспечения этого частота вращения ленточки 22 должна быть больше частоты вращения ленточки 21. Это достигается, например, тем, что на цапфе 41 крышки 3 закрепляется неподвижно солнечная шестерня 49, входящая в зацепление с сателлитом 50, закрепленным осью 51 на диске 32 внутренней ленточки 22. Сателлит 50 входит в зацепление с коронной шестерней 52, выполненной заодно со звездочкой 6. Screw auger 5 may have another drive (figure 4). To ensure a more intensive movement (movement) of the heated bitumen material, the performance of the outer 21 larger diameter and inner 22 smaller diameter ribbons should be equal. To ensure this, the frequency of rotation of the ribbon 22 should be greater than the frequency of rotation of the ribbon 21. This is achieved, for example, by the fact that the sun gear 49 is fixed on the pin 41 of the cover 3, which engages with the satellite 50 fixed by the axis 51 on the disk 32 of the inner ribbon 22 The satellite 50 is engaged with the ring gear 52, made integral with the sprocket 6.

Нагреватель вязкого материала работает следующим образом. The viscous material heater operates as follows.

От системы 53 нагрева и подачи теплоносителя теплоноситель по трубопроводу 54 подается к входному патрубку 16 подачи теплоносителя, поступает во внутреннюю полость полой оси 4 и через патрубок 17 и трубопровод 18 подается в полость 14, через отверстие 20 в полость 15 и т.д. протекает по всей обогревающей рубашке и выходит через патрубок 55 и трубопровод 56 возвращается в систему 53. From the heating system and the coolant supply 53, the coolant is supplied through a pipe 54 to the inlet pipe 16 of the coolant supply, enters the internal cavity of the hollow axis 4 and through the pipe 17 and the pipe 18 is fed into the cavity 14, through the hole 20 into the cavity 15, etc. flows through the entire heating jacket and exits through the pipe 55 and the pipe 56 returns to the system 53.

Во внутреннюю полость прогретого корпуса 1 через патрубок 26 и трехходовый кран 44 из битумохранилища подают битум при температуре 80-90^оС и одновременно включают привод 7, приводящий во вращение шнековый побудитель 5, наружная ленточка которого перемещает битумный материал от входного патрубка 26 к выходному патрубку 57, а внутренняя ленточка 22 возвращает битум к входному патрубку 26, создавая циркуляцию битума внутри нагревателя. Битумный материал нагревается за счет подводимого тепла от стенок обечайки 11, полой оси 4 и торцовых поверхностей ленточек 21 и 22 шнекового побудителя 5.In the internal cavity of the housing 1 through the heated nozzle 26 and the three-way valve 44 is fed from bitumohranilischa bitumen at a temperature of 80-90 ^{° C} and at the same time include drive 7 for rotating booster screw 5, the outer ribbon which moves the bituminous material from the inlet 26 to the outlet conduit 57, and the inner ribbon 22 returns the bitumen to the inlet pipe 26, creating a circulation of bitumen inside the heater. The bitumen material is heated due to heat supplied from the walls of the shell 11, the hollow axis 4 and the end surfaces of the ribbons 21 and 22 of the screw inducer 5.

Специфические свойства битумного материала таковы, что при его контакте с нагревающей поверхностью на последней образуется ламинарный пограничный слой большой толщины. Этот слой увеличивает термическое сопротивление теплопередающих поверхностей, что ведет к увеличению энергоемкости процесса, продолжительности нагрева и падению производительности. The specific properties of the bitumen material are such that when it comes in contact with the heating surface, a laminar boundary layer of large thickness forms on the latter. This layer increases the thermal resistance of heat transferring surfaces, which leads to an increase in the energy consumption of the process, duration of heating, and a drop in productivity.

При вращении шнекового побудителя его контактирующие с поверхностями нагрева кромки непрерывно смещают нагреваемый и соприкасающийся с теплопередающими поверхностями материал, освобождая место, на которое поступает более холодный. Таким образом интенсифицируется массообмен. Кроме того различное направление навивки ленточек 21 и 22 или различное направление их вращение образует интенсивное перемешивание (циркуляцию) материала внутри нагревателя, что так же ведет к интенсификации процесса нагрева. When the screw auger rotates, its edges in contact with the heating surfaces continuously displace the material heated and in contact with the heat transfer surfaces, freeing up space for which the cooler enters. Thus, mass transfer is intensified. In addition, the different direction of winding the ribbons 21 and 22 or the different direction of their rotation forms intensive mixing (circulation) of the material inside the heater, which also leads to an intensification of the heating process.

Чтобы производительность ленточек 21 и 22 по перемешиванию (перемещению) битумного материала была одинаковой, второй вариант их привода работает следующий образом: коронная шестерня 52 приводит во вращение сателлит 50, который обкатываясь по шестерне 49 приводит во вращение через диск 32 внутреннюю ленточку 22 с большей частотой вращения, увеличивая интенсивность перемешивания материала. Если в битумном материале имеется влага, то образующиеся пары через газоход 58 и клапан 46 удаляются в атмосферу. При нагреве материала до рабочих температур, например, 150^оС, которая контролируется с помощью датчика температуры 43, материал через выходной патрубок 57 насосом 59 через трехходовой кран 45 по трубопроводу 60 подается на производство. Уровень битумного материала в нагревателе контролируется посредством датчика уровня 42. Если уровень материала превышает допустимый система управления 8 переключает трехходовой кран 44 и избыток битума возвращается в битумохранилище. Если нагреватель запускают в работу при заполнении остывшим битумным материалом корпусе 1, то нагреватель работает следующим образом.So that the performance of the ribbons 21 and 22 for mixing (moving) the bitumen material is the same, the second version of their drive works as follows: the ring gear 52 rotates the satellite 50, which, rolling around the gear 49, rotates the inner ribbon 22 with a higher frequency through the disk 32 rotation, increasing the intensity of mixing of the material. If there is moisture in the bitumen material, the vapors generated through the gas duct 58 and valve 46 are removed to the atmosphere. Upon heating the material to a working temperature, e.g., ^about 150 C, which is controlled by a temperature sensor 43, the material through the outlet 57 via the pump 59 the three-way valve 45 through line 60 is fed to manufacture. The level of bitumen material in the heater is monitored by a level sensor 42. If the level of the material exceeds the permissible control system 8 switches the three-way valve 44 and the excess bitumen is returned to the bitumen storage. If the heater is put into operation when the case 1 is filled with cooled bituminous material, the heater operates as follows.

Нагревают описанным выше способом корпус 1, полую ось 4 и шнековый побудитель 5. Нагретый до подвижного состояния битум стекает к выходному патрубку 57 и насосом 59 через трехходовой кран 45, трубопровод 61 и патрубок 62 подается к входному патрубку 26. По мере разогрева битума включают привод 7. Если сопротивление битума вращению шнековой насадке больше допустимого, то срабатывает предохранительная муфта 40. The housing 1, the hollow axis 4 and the screw driver 5 are heated as described above. The bitumen heated to a mobile state flows to the outlet pipe 57 and the pump 59 through a three-way valve 45, the pipe 61 and the pipe 62 are supplied to the input pipe 26. As the bitumen is heated, the drive is turned on 7. If the resistance of the bitumen to the rotation of the screw nozzle is more than acceptable, then the safety clutch 40 is activated.

Преимущество предлагаемого нагревателя вязкого материала пеpед известными решениями заключается в том, что он обеспечивает более интенсивный массообмен за счет принудительной циркуляции материала внутри нагревателя и большую производительность. Кроме того, предлагаемый нагреватель имеет меньшую энергоемкость на привод побудителя за счет уменьшения суммарной площади шнекового побудителя и выполнения его ленточным. The advantage of the proposed viscous material heater over known solutions is that it provides more intensive mass transfer due to forced circulation of the material inside the heater and greater productivity. In addition, the proposed heater has a lower energy consumption per drive of the inducer by reducing the total area of the screw inducer and performing it by tape.

Стоимость изготовления предлагаемого нагревателя меньше, чем прототипа, т. к. требуется меньшая точность обработки внутренней поверхности корпуса и полой оси. The cost of manufacturing the proposed heater is less than the prototype, because less accuracy is required for processing the inner surface of the housing and the hollow axis.

Предлагаемый нагреватель имеет более высокую надежность, так как не требует установки компенсатора теплового расширения в отличии от прототипа. The proposed heater has higher reliability, since it does not require the installation of a thermal expansion compensator, in contrast to the prototype.

Claims

HEATER OF VISCOUS MATERIAL, comprising a housing with a heating jacket, inlet and outlet nozzles for material and end caps, a fixed axis located in the housing and secured at one end on one of the end caps by a coolant inlet and outlet pipes, a drive screw drive, the edges of which contact with the internal the surface of the housing and the outer surface of the axis, the drive with an asterisk, characterized in that the screw auger is made in the form of concentric ribbons with the possibility of rotation in the opposite direction and the outer ribbon is in contact with the surface of the axis, and the drive sprocket is mounted on the other end cover coaxially with the hollow axis, while the latter has a coolant supply pipe, and its cavity is communicated through a coolant drain pipe with a heating jacket.