Устранение пыления в технологии полусухого прессования кирпича // Строительные материалы - TECHNOLOGY. 2006. № 7.
Авторы:
Шлегель И.Ф. - канд. техн. наук, генеральный директор,
Шаевич Г.Я.- исполнительный директор,
Нестеров В.Я. - начальник отдела пенобетона,
Макаров С.Г.- начальник комплексного отдела,
Гришин П.Г. - консультант Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО”ИНТА–СТРОЙ”, г.Омск)
Традиционно считается, что технология полусухого прессования имеет два основных недостатка:
-
низкую плотность прессовки и связанную с этим низкую прочность и морозостойкость кирпича;
-
высокое пылеобразование, снижающее экологичность производства.
Первый недостаток был устранен нами в проекте технологической линии ШЛ 300Б за счет применения одноручьевого пресса с усилием прессования 40,0 кН. [1]. Получаемые при этом марка кирпича не ниже 200 и морозостойкость свыше 25 циклов полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к облицовочному кирпичу [2].
Однако устранение пылеобразования потребовало скрупулезной конструкторской проработки всех машин глиноподготовки и систем транспорта.
Так, в агрегате подготовки сырья ШЛ 302Б для уплотнения сушильного барабана был разработан оригинальный узел, который гарантирует герметичность [3].
Дробилка ШЛ-314Б и стержневой смеситель ШЛ-313Б снабжены уплотнениями, выполненными по типу евроокон.
Однако вопрос герметизации транспортной системы оставался долгое время открытым по следующим причинам.
Во-первых, применение ленточных транспортеров вызывает постоянное «встряхивание» материала при прохождении роликов и, соответственно, пыление вдоль всего транспортера. Закрывать ленточные транспортеры весьма проблематично, а применение лент на склизах требует значительных приводных мощностей [4];
Во-вторых, применение вертикальных ковшовых элеваторов [5] требует тщательного уплотнения коробов, которое после нескольких ремонтов нарушается и в результате элеватор становится мощным источником пыления;
В-третьих, применение на многих действующих кирпичных заводах скребковых транспортеров связано с их частыми остановками, вызванными заклиниванием скребков. Заклинивание происходит из-за особых свойств пресс-порошка – его способности превращаться в твердое тело при сжатии.
На рис. 1 показан механизм заклинивания такого рода. Пресс-порошок 1 перемещается подвижным скребком 2 относительно неподвижного корпуса 3. При этом часть пресс-порошка 1 попадает в зазор 4 между подвижным скребком 2 и корпусом 3. В связи с износом края скребка 2 зазор имеет форму клина, расширенного при заходе и сужающегося на выходе. Таким образом, попавший в зазор материал при перемещении скребка 2 сжимается, превращаясь в твердое тело, прижатое к корпусу 3, образуется пробка 5 и происходит заклинивание скребка 2.
На предприятиях, где установлены скребковые транспортеры, приходится один – два раза в смену кувалдой отбивать глиняные пробки с бортов, а о герметичности при этом не может быть и речи.
В-четвертых, в силу указанных выше причин не могут быть использованы и шнековые транспортеры. Кроме заклинивания 1-ого рода в них наблюдается еще и заклинивание 2-ого рода (Рис. 2), связанное с тем, что шнек в корпусе имеет некоторый эксцентриситет, что приводит к образованию пробок в зоне меньшего зазора.
Рис. 1. Заклинивание 1-го рода. 1-пресс-порошок; 2-скребок; 3-корпус; 4-зазор; 5-пробка.
Рис. 2. Заклинивание 2-го рода. 1-пресс-порошок; 2-скребок; 3-корпус; 4-зазор; 5-пробка.
Нам известны попытки использовать шнеки на заводах полусухого прессования. Шнековые транспортеры приходилось выбрасывать после нескольких часов работы.
В-пятых, испытания различного вида «экзотических» транспортеров также не дали положительных результатов. Например, был опробован винтовой транспортер с установленной в нем пружиной вместо шнека. Наблюдалось быстрое нарастание пробки, и в дальнейшем пружина скручивалась – транспортер приходил в негодность.
В ходе многолетних поисков и экспериментов решение вопросов транспортировки пресс-порошка все-таки было найдено. Причем это решение оказалось настолько простым, что у нас сначала возникли сомнения в его работоспособности. Был изготовлен опытный образец (рис. 3) и на нем проведена серия экспериментов по подаче пресс-порошка в промышленных объемах. Как видно из фотографии это шнековый транспортер, отличающийся от обычного всего одной деталью – корпус его выполнен из толстостенной фторопластовой трубы, что позволило полностью исключить налипание пресс-порошка и заклинивание шнека. Фторопласт – это пока единственный материал из всех известных не обладающий адгезией глине.
Рис. 3. Конвейер винтовой
Для эксперимента использовалась фторопластовая труба с наружным диаметром 240 мм, толщиной стенки 7 мм. Диаметр шнека 220 мм, зазор 3 мм, шаг шнека 180 мм. При помощи частотно-регулируемого привода частота вращения шнека изменялась от 50 до 230 об/мин.
В ходе эксперимента выявлена работоспособность шнекового транспортера при установке его на различные углы наклона от 0° до 75° к горизонту, определена производительность на этих углах установки (Табл. 1).
|
Угол наклона β, град |
Расчетная производительность Q т/ч |
Полученная производительность Q т/ч |
|
0 |
22,2 |
70,3 |
|
45° |
8,9 |
37,2 |
|
75° |
5,8 |
12,0 |
Из таблицы 1 видна значительная разница между расчетной и фактически полученной производительностью. Это обусловлено тем, что в экспериментальном шнековом транспортере коэффициент заполнения необходимо принимать до 0,95, а не 0,3 как в существующих методиках расчета [6]. Также иным будет коэффициент, учитывающий угол наклона, например, для наклона в 45о этот коэффициент следует принимать 0,53 вместо 0,4 по известной методике.
Новая методика расчета с иным конструктивным исполнением шнекового транспортера – в замкнутом цилиндрическом объеме (труба) шнек может развивать закритические обороты, при этом силы гравитации теряют свою роль, а на первое место выходят центробежные силы, прижимающие материал к стенкам и за счет этого обеспечивающие его продольную транспортировку. При этом производительность пропорциональна частоте вращения шнека. В таблице 2 представлены данные, полученные для угла наклона 45о, которой видно, что на малых оборотах шнека центробежные силы работают еще не в полной мере, поэтому значения производительности лежат ниже линии прямой пропорциональности.
|
Частота вращения шнека η об/мин |
Частота тока f, гц |
Полученная производительность Q, т/ч |
|
58 |
20 |
9,2 |
|
115 |
40 |
32 |
|
144 |
50 |
40,3 |
|
173 |
60 |
48,1 |
|
230 |
80 |
64,2 |
При проведении эксперимента был обнаружен интересный эффект – после 3х – 4х кратного пропускания пресс-порошка по шнековому транспортеру (дина 2м) значительная часть его (40% - 60%) гранулируется подобно грануляции на стержневом смесителе. Механизм грануляции пресс-порошка подобен механизму образования пробки (Рис. 1, 2), только отсутствует налипание её на фторопластовые стенки транспортера. Если транспортная система подготовки пресс-порошка включает в себя несколько шнековых транспортеров и их общая длина более 8 м, вероятно, можно удалить из линии стержневой смеситель, основная задача которого состоит в грануляции пресс-порошка для его эффективного прессования. Это предложение будет проверено при запуске в этом году комплекса ШЛ 400.
Таким образом, экспериментально была установлена возможность транспортировки глиняного пресс-порошка шнековыми транспортерами новой конструкции практически с любыми углами наклона к горизонту, так как для заполнения высоких бункеров вполне достаточен угол наклона 75°.
Еще одним местом обильного пыления является тарельчатый дозатор, выдающий пресс-порошок из бункера. Однако и здесь шнековый транспортер решает вопрос герметизации. На рис. 4 показан узел выгрузки бункера, имеющего внизу коническую часть 1. Движение пресс-порошка 2 обеспечивают вращающиеся ворошители 3, а рассекатель 4 противодействует образованию сводов. Питающий шнек 5 выполнен с переменным шагом, что обеспечивает забор пресс-порошка по всей длине участка шнека, находящегося в бункере. Частотно-регулируемый привод обеспечивает различный по времени объем подаваемого из бункера пресс-порошка.
Рис. 4. Бункер с питателем. 1 - емкость; 2 - пресс-порошок; 3 - ворошители; 4 - рассекатель; 5 - шнек питающий.
Таким образом, при проектировании комплексов ШЛ 300Б и ШЛ 400 удалось решить вопрос полной герметизации линий подготовки пресс-порошка и полностью устранить пыление в технологическом процессе. Это открывает широкий простор для внедрения разработанных комплексов в практику производства кирпича полусухим способом.
Список литературы:
1. Шлегель И.Ф. Способ непрерывного полусухого прессования керамических изделий и устройство для его осуществления. Патент № 1838101. Опубликовано 30.08.1993. Бюл. №32
2. Шлегель И.Ф. Проблемы полусухого прессования кирпича.//Строительные материалы. 2005. № 2.
3. Шлегель И.Ф. Уплотнительное устройство вращающейся печи. Заявка № 2005106170/03 от 24.03.2005.
4. Шлегель И.Ф. Ленточный транспортер. Патент № 2214354. Опубликовано 20.10.2003. Бюл № 29
5. Шлегель И.Ф.,Гришин П.Г., Булгаков А.Н. Элеватор ковшовый ШЛ-319. //Строительные материалы. 2002. № 8
6. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. Москва. «Машиностроение». 1983
