Звено цепи литое

Полезная модель относится цепям стальным навесным для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу.

Технической задачей полезной модели является создание конструкции звена цепи стальной литой навесной с развитой поверхностью для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности, для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, применение которой при сохранении высоких значений коэффициента К приводит к повышению срока службы навесных цепей, то есть к снижению затрат на переоснащение ими обжиговых печей, а в конечном итоге - к снижению затрат на выпуск единицы продукции.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в обеспечении равномерности значений площадей поперечного сечения звена цепи с развитой поверхностью по длине его тела.

Сущность полезной модели состоит в том, что у звена цепи идущие по винтовым линиям гребешки выполнены фрагментарно с переменой направления вращения спиралей в точках их пересечения со средними линиями верхней, нижней и каждой из боковых сторон с образованием таким образом множества поперечно опоясывающих тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям гребешков, причем последние выполнены отстоящими друг от друга с шагом, обеспечивающим попадание в любое поперечное сечение звена цепи фрагментов двух соседних упомянутых последними гребешков, которые на по меньшей мере части внешней поверхности тела звена цепи выполнены с профилем большего диаметра, чем на внутренней, а также на внешней поверхности тела звена цепи выполнены с меньшим, чем на внутренней, углом между своими, идущими по разнонаправленным спиралям, фрагментами со значениями углов, лежащими в диапазоне 60°-90°.

Цепи со звеньями заявляемой конструкции могут быть изготовлены по известным технологиям литья, в том числе - по технологии ЛГМ, из любых марок стали с любыми применяемыми в современном производстве типоразмерами.

Таким образом, создана конструкция звена цепи, применение которой при сохранении высоких значений коэффициента К (~25-26 мм ²/г и выше для звена 25×120 овальной конфигурации при неизменной массе) приводит к повышению срока службы навесных цепей (примерно на 20-25%), то есть к снижению затрат на переоснащение ими обжиговых печей, а в конечном итоге - к снижению затрат на выпуск единицы продукции (клинкера).

Полезная модель относится цепям стальным навесным для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу.

Известны цепи стальные навесные для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, звенья которых представляют собой выполненные литьем или гибкой стального прутка с последующей сваркой встык тороидные тела круглой или овальной конфигурации, имеющие постоянное поперечное сечение в виде круга (см. сайты ведущих производителей этой продукции: в Российской федерации - ООО ЗЛЗ «Метапласт», г.Златоуст Челябинской обл., URL - , http:fromzlatoust.ru/catalog/chain.htm, на Украине - ЗАО «Артемовский машиностроительный завод «Вистек», г.Артемовск Донецкой обл., URL - http://www.vistek.com.ua, в Германии - ф. Kettenfabrik Unna GmbH & Co. KG, URL - http:/www.kettenfabrik-unna.de).

Известны также цепи, которые конструктивно при выполнении их из стали соответствующей марки литьем или гибкой стального прутка с последующей сваркой встык могут применяться в тепловых завесах вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, звенья которых представляют собой тороидные тела круглой или овальной конфигурации, имеющие как постоянное, так и переменное по длине тела звена цепи поперечное сечение в виде кругов, эллипсов, прямоугольников со скругленными углами и множества других форм (US 3796246, US 4110971, US 6895739, US 7389634), с дополнительными перемычками различных сечений (US 3864906, US 4498284, US 4627232), а также с двумя идентичными выступами, расположенными симметрично на серединах противоположных больших внутренних сторон тороидного тела звена цепи овальной конфигурации, ограниченных поверхностями усеченных квазиконусов с овальными основаниями, меньшие из которых обращены навстречу друг другу, вогнутыми образующими боковых поверхностей, эллипсоидными вершинами и высотами, лежащими в плоскости наибольшего продольного сечения тела звена цепи перпендикулярно к линии центров постоянных по длине тела звена цепи его круговых поперечных сечений, причем большие оси овальных оснований выступов лежат в той же плоскости, при этом упомянутые выступы предназначены для ограничения перемещений внутри данного звена других сцепленных с ним звеньев цепи с целью облегчения ее натяжения в процессе работы (US 2006/0053766).

Кроме того, известны цепи стальные литые навесные для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, звенья которых имеют развитую поверхность и представляют собой выполненные литьем круглые дискообразные тела с центральным круглым отверстием, на плоских боковых поверхностях которых выполнены выпуклости в виде лежащих радиально фрагментов усеченных конусов, каждая из которых расположена напротив промежутка между двумя выпуклостями на другой стороне звена цепи, а также цепи, составленные из звеньев с развитой поверхностью, представляющих собой литые цилиндрические кольца, по периметру середины внешней поверхности которых выполнен гребешок полукруглого профиля, имеющий зигзагообразные изгибы (см. статью «Метапласту» - 10 лет» в журнале «Цемент и его применение» 5 за 2009 г, стр.96,97, УДК 666 884).

Общим недостатком всех перечисленных конструкций звеньев, составляющих цепи, при их использовании в навесках для устройства тепловых завес вращающихся обжиговых печей для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу является небольшие значения коэффициента К - отношение площади поверхности звена к его массе, определяющего интенсивность процессов передачи тепла продуваемых сквозь печь газообразных продуктов сгорания топлива (газа, мазута) цепям в их вывешенном состоянии и последующей теплоотдачи ими в сырьевой шлам в погруженном после проворота печи в него состоянии для его прогрева, сушки, первичного комкования и последующего распада гранул, сопровождающих первые стадии физико-химических превращений исходных сырьевых материалов в клинкер: выгорание органических примесей, разложение глинистой составляющей и дегидратацию, на что требуется значительное, определяемое производительностью печи, количество тепла и, следовательно, ввиду малости коэффициента К, большой объем цепей по массе - до 175-200 тонн на одну печь при высоком расходе топлива. Кроме того, звенья цепей круглой конфигурации с развитой поверхностью, представленные ООО «ЗЛ3-Метапласт», обладают более низким сроком службы в условиях химико-термического износа равной интенсивности по нормали к любой поверхности по сравнению с традиционно применяемыми, изготовленными из той же марки стали, с одинаковыми массой и диаметром внутреннего отверстия в силу конструктивно обусловленной разницы в характерных размерах их поперечных сечений: толщина звена цепи в первом случае заведомо меньше диаметра звена цепи во втором.

Известны цепи стальные литые навесные для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, звенья которых овальной или круглой конфигурации, представляют собой тороидные тела круглого поперечного сечения и имеют значительно более развитую, чем в описанных выше случаях, поверхность и, следовательно, высокие значения коэффициента К за счет выполненных на ней выпуклостей в виде гребешков полукруглого профиля, расположенных продольно закольцовано по периметрам середин внешней, внутренней и обеих боковых сторон, кроме того идущим по по меньшей мере двум, опоясывающим тело звена цепи, спиралям левого и правого вращения, а также по линиям, дополнительно опоясывающим тело звена цепи по меньшей мере по части периметра его поперечного сечения, при этом взаимные пересечения поверхностей выполнены со скруглениями (патент РФ на полезную модель 107306 - прототип).

К недостаткам таких звеньев цепи следует отнести относительно невысокий срок их службы, что обусловлено тем, что на участках звена цепи в промежутках между выпуклостями, идущими по линиям, поперечно опоясывающим его тело, значения площади поперечного сечения существенно меньше, чем на других участках звена цепи. В условиях химико-термического износа равной интенсивности по нормали к любой точки поверхности звена цепи это приводит к тому, что на упомянутых участках звена цепи площадь поперечного сечения, уменьшаясь в процессе эксплуатации, в первоочередном порядке, то есть раньше, чем на других (а также по сравнению со звеньями цепи с неразвитой поверхностью), достигают минимально допустимого значения по критерию способности к сопротивлению звена цепи нагрузкам на растяжение и разрыв, являющемуся одним из основных факторов работоспособности звена цепи и цепи в целом, определяющим частоту замен цепей в обжиговых печах и, следовательно, финансовых затрат на эти цели.

Технической задачей полезной модели является создание конструкции звена цепи стальной литой навесной с развитой поверхностью для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности, для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, применение которой при сохранении высоких значений коэффициента К приводит к повышению срока службы навесных цепей, то есть к снижению затрат на переоснащение ими обжиговых печей, а в конечном итоге - к снижению затрат на выпуск единицы продукции.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в обеспечении равномерности значений площадей поперечного сечения звена цепи с развитой поверхностью по длине его тела.

Сущность полезной модели состоит в том, что у звена цепи стальной литой навесной овальной или круглой конфигурации для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, представляющего собой тороидное тело круглого поперечного сечения, имеющего развитую поверхность за счет выполненных на нем выпуклостей в виде гребешков полукруглого профиля постоянной высоты, в том числе по большей мере четырех, закольцованных продольно по средним линиям внешней, внутренней и боковых сторон, а также по меньшей мере двум, опоясывающим тело звена цепи по винтовым линиям по меньшей мере однозаходных спиралей левого и правого вращения, при этом взаимные пересечения поверхностей выполнены со скруглениями, а идущие по винтовым линиям гребешки выполнены фрагментарно с переменой направления вращения спиралей в точках их пересечения со средними линиями верхней, нижней и каждой из боковых сторон с образованием таким образом множества поперечно опоясывающих тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям гребешков, причем последние выполнены отстоящими друг от друга с шагом, обеспечивающим попадание в любое поперечное сечение звена цепи фрагментов двух соседних упомянутых последними гребешков, которые на по меньшей мере части внешней поверхности тела звена цепи выполнены с профилем большего диаметра, чем на внутренней, а также на внешней поверхности тела звена цепи выполнены с меньшим, чем на внутренней, углом между своими, идущими по разнонаправленным спиралям, фрагментами со значениями углов, лежащими в диапазоне 60°-90°.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены звенья цепи круглой и овальной конфигурации круглого поперечного сечения заявляемой конструкции: на Фиг.1 - фронтальный вид звена цепи круглой конфигурации круглого поперечного сечения, имеющего на своей поверхности выпуклости в виде гребешков полукруглого профиля, четыре из которых продольно закольцованы по средним линиям наружной, внутренней и каждой из боковых поверхностей, а другие - поперечно опоясывают тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям; на Фиг.2 - вид сверху на звено цепи, изображенное на Фиг.1; на Фиг.3 - аксонометрическая проекция звена цепи, изображенного на Фиг.1; на Фиг.4 - фронтальный вид звена цепи овальной конфигурации круглого поперечного сечения, имеющее на своей поверхности выпуклости в виде гребешков полукруглого профиля, четыре из которых продольно закольцованы по средним линиям наружной, внутренней и каждой из боковых поверхностей, а другие - поперечно опоясывают тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям; на Фиг.5 - вид сверху на звено цепи, изображенное на Фиг.4; на Фиг.6 - аксонометрическая проекция звена цепи, изображенного на Фиг.4; на Фиг.7 фронтальный вид звена цепи овальной конфигурации круглого поперечного сечения, имеющее на своей поверхности выпуклости в виде гребешков полукруглого профиля, четыре из которых продольно закольцованы по средним линиям наружной, внутренней и каждой из боковых поверхностей, а другие - поперечно опоясывают тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям, которые на внешней поверхности закругленной части тела звена цепи выполнены с профилем большего диаметра, чем на внутренней; на Фиг.8 - вид сверху на звено цепи, изображенное на Фиг.7; на Фиг.9 - аксонометрическая проекция звена цепи, изображенного на Фиг.7.

Звено цепи стальной литой навесной для тепловых завес вращающихся обжиговых печей круглой или овальной конфигурации представляет собой тороидное тело 1 круглого поперечного сечения, на поверхности которого выполнены выпуклости 2÷8 в виде гребешков полукруглого профиля постоянной высоты, четыре из которых 2, 3, 4 и 5 продольно закольцованы по периметрам наружной, внутренней и каждой из боковых поверхностей, а другие, состоящие из фрагментов 6, 7 и 8, поперечно опоясывают тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям, являющимся частями спиралей левого и правого вращения, при этом они выполнены отстоящими друг от друга с шагом, обеспечивающим попадание в любое поперечное сечение звена цепи фрагментов двух соседних упомянутых последними гребешков, что отчетливо видно на любом из представленных чертежей (см. Фиг.1÷9). Фрагменты гребешков 8, расположенные на по меньшей мере части внешней поверхности тела звена цепи (например, на закругленной части звена цепи овальной конфигурации, см. Фиг.7), могут быть выполнены с профилем большего диаметра, чем на внутренней. Фрагменты гребешков 6 или 8, расположенные на внешней поверхности тела звена цепи, могут быть выполнены с меньшим углом между своими элементами, идущими по разнонаправленным спиралям, чем угол между элементами гребешков 7, расположенными на внутренней поверхности тела звена цепи, при этом значения упомянутых углов (на чертежах не детализировано) лежат в диапазоне 60°-90°.

Цепи стальные навесные для тепловых завес вращающихся обжиговых печей овальной и круглой конфигураций со звеньями заявляемой конструкции могут быть изготовлены по известным технологиям - литьем в землю, литьем в формы с применением холоднотвердеющих смесей и другими методами литья по извлекаемым моделям, а также литьем по газифицируемым моделям (ЛГМ) из углеродистых (40ХЛ, 35ХГСЛ и др.) и жаропрочных (20Х27Н4СЛ, 35Х23Н7СЛ и др.) марок сталей для различных температурных зон печей. Такие цепи могут быть изготовлены с любыми, используемыми при производстве цемента, типоразмерами звеньев - от 19×100 до 28×120 овальной конфигурации и от 19×90 до 28×120 круглой конфигурации, где первое число в обозначении указывает диаметр тела звена цепи в мм, второе - наибольший размер внутреннего отверстия в мм, любой, используемой в навесках тепловых завес обжиговых печей, длины (количества звеньев в плети) - до 6 м (50 звеньев) и выше. Наибольшее применение имеют звенья цепей овальной и круглой конфигурации следующих типоразмеров: 25×120 и 25×100 соответственно, для которых значение коэффициента К - отношение площади поверхности звена к его массе, определяющий интенсивность процессов передачи тепла продуваемых сквозь печь газообразных продуктов сгорания топлива (газа, мазута) цепям в их вывешенном состоянии и последующей теплоотдачи ими в сырьевой шлам в погруженном после проворота печи в него состоянии, у звеньев цепи традиционной конструкции - без каких бы то ни было выпуклостей на их поверхности - как овальной, так и круглой конфигурации составляет ~ 20,5 мм ²/г, у звеньев цепи с развитой поверхностью конструкции прототипа с высотой выпуклостей 2,5 мм ~23-24 мм²/г. У звеньев цепи заявляемой конструкции со значениями диаметра тела звена цепи 21,4 мм, радиусом профиля всех выпуклостей 3 мм и диаметром описанной вокруг выпуклостей окружности 26,4 мм кроме того, что значение коэффициента К выше и равно ~25-26 мм ²/г, чему способствует выполнение на по меньшей мере части внешней поверхности тела звена цепи (например, на закругленной части звена цепи овальной конфигурации, см. Фиг.7) гребешков 8 с профилем большего диаметра, чем на внутренней, при одной и той же массе звена (~1420 г у звена цепи круглой конфигурации и ~1505 г - овальной конфигурации), значения площади поперечного сечения в любом месте не отличается в меньшую сторону от аналогичной площади звена цепи без каких бы то ни было выпуклостей (~490 мм²) более, чем на 4-5% в то время, как такое отличие у прототипа составляет 12-14%. Подобное соотношение значений коэффициента К и площадей поперечного сечения сохраняется и для остальных типоразмеров звеньев цепи. Гарантированное отсутствие значительных колебаний значений площади поперечного сечения у звеньев цепи заявляемой конструкции обусловлено тем, что поперечно опоясывающие тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям гребешки выполнены отстоящими друг от друга с шагом, обеспечивающим попадание в любое поперечное сечение звена цепи фрагментов двух соседних упомянутых гребешков. Этому также способствует выполнение фрагментов гребешков 6 или 8, расположенных на внешней поверхности тела звена цепи, с меньшим углом между своими элементами, идущими по разнонаправленным спиралям, чем между элементами гребешков 7, расположенными на внутренней поверхности тела звена цепи, со значениями упомянутых углов в диапазоне 60°-90°. Большие значения углов этого диапазона относятся к выпуклостям, расположенным на внутренней поверхности тела звена цепи, меньшие - на внешней поверхности, в противном случае на внутренних поверхностях у звена цепи круглой конфигурации и на закругленных участках звена цепи овальной конфигурации вследствие уменьшенных значений шага расположения гребешков (в сравнении с шагом их расположения по боковым и, тем более, внешней поверхностям), поперечно опоясывающих тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям, это привело бы к отсутствию внятных промежутков (впадин) между выпуклостями на теле звена цепи, что отрицательно сказалось бы на способности захвата звеном цепи определенного объема сырьевого шлама, ускоренно высыхающего при вывешивании цепи и осыпающегося вниз, становясь дополнительными центрами первичного комкования дегидратирующегося сырьевого шлама, что, в свою очередь, интенсифицирует процесс превращения сырьевого шлама в клинкер. Цепи, составленные из звеньев цепи заявляемой конструкции за счет обеспечения равномерности значений площадей поперечного сечения по длине их тел имеют определенно больший срок службы (примерно на 20-25% для овального звена цепи типоразмера 25×120), чем цепи, составленные из звеньев цепи конструкции прототипа, имеющих участки с изначально меньшими значениями площади поперечного сечения, чем на других. Это объясняется тем, что на упомянутых участках звена цепи площадь поперечного сечения, уменьшаясь в процессе эксплуатации, в первоочередном порядке, то есть раньше, чем на других (а также по сравнению со звеньями цепи с неразвитой поверхностью), достигают минимально допустимого значения по критерию способности к сопротивлению звена цепи нагрузкам на растяжение и разрыв, являющемуся одним из основных факторов работоспособности звена цепи и цепи в целом, определяющим частоту замен цепей в обжиговых печах и, следовательно, финансовых затрат на эти цели. Скругления в местах пересечения всех поверхностей звена цепи предлагаемой конструкции, так же, как и у прототипа, снижают литейные напряжения и повышает технологичность отливки. Радиуса скруглений при использовании технологии ЛГМ нецелесообразно выполнять большими, чем 2,5-3,0 мм.

Таким образом, создана конструкция звена цепи стальной литой навесной для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, в частности для изготовления клинкера в цементном производстве по мокрому способу, как круглой, так и овальной конфигурации, применение которой при сохранении высоких значений коэффициента К приводит к повышению срока службы навесных цепей, то есть к снижению затрат на переоснащение ими обжиговых печей, а в конечном итоге - к снижению затрат на выпуск единицы продукции (клинкера).

1. Звено цепи стальной литой навесной круглой или овальной конфигурации для тепловых завес вращающихся обжиговых печей, представляющее собой тороидное тело круглого поперечного сечения, имеющее развитую поверхность за счет выполненных на нем выпуклостей в виде гребешков полукруглого профиля постоянной высоты, в том числе по большей мере четырех, закольцованных продольно по средним линиям внешней, внутренней и боковых сторон, а также по меньшей мере двум, опоясывающим тело звена цепи по винтовым линиям по меньшей мере однозаходных спиралей левого и правого вращения, при этом взаимные пересечения поверхностей выполнены со скруглениями, отличающееся тем, что идущие по винтовым линиям гребешки выполнены фрагментарно с переменой направления вращения спиралей в точках их пересечения со средними линиями верхней, нижней и каждой из боковых сторон с образованием таким образом множества поперечно опоясывающих тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям гребешков, при этом последние выполнены отстоящими друг от друга с шагом, обеспечивающим попадание в любое поперечное сечение звена цепи фрагментов двух соседних упомянутых последними гребешков.

2. Звено цепи по п.1, отличающееся тем, что упомянутые гребешки, поперечно опоясывающие тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям, на по меньшей мере части внешней поверхности тела звена цепи выполнены с профилем большего диаметра, чем на внутренней.

3. Звено цепи по пп.1 и 2, отличающееся тем, что упомянутые гребешки, поперечно опоясывающие тело звена цепи по замкнутым зигзагообразным линиям, на внешней поверхности тела звена цепи выполнены с меньшим, чем на внутренней, углом между своими идущими по разнонаправленным спиралям фрагментами.

4. Звено цепи по п.3, отличающееся тем, что значения упомянутых углов лежат в диапазоне 60-90°.