Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для производства гипса применяется гипсовый камень, добываемый в карьерах, который в процессе производства проходит стадии дробления, помола и сушки в шахтных или ролико-маятниковых мельницах. Далее измельченный и подсушенный двуводный гипсовый порошок, пройдя сепа­рацию, поступает в так называемые гипсоварочные котлы, в которых частично дегидратируется, превращаясь в готовый (полуводный) гипс.

Для варки гипсового порошка применяются два типа гипсоварочных котлов: периодического или непрерывного действия.

§ 2. ГИПСОВАРОЧНЫЕ КОТЛЫ

На фиг. 143 показан гипсоварочный котел периодического действия. Гипсоварочный котел состоит из сварного цилиндрического корпуса 1 со сфе­рическим днищем 2. Котел омывается снаружи потоком горячих газов. Для увеличения поверхности нагрева через корпус котла пропущены четыре жаровые трубы 3. Для перемешивания гипса в процессе его варки служит мешалка, состоящая из вертикального вала 4 и перемешивающих лопастей 5.

Одна лопасть установлена между жаровыми трубами, а другая закреплена на нижнем конце вертикального вала. К нижней лопасти подвешены цепи (волокуши), которые, наряду с перемешиванием материала, обеспечивают также и очистку днища. Мешалка приводится в действие от электродвига­теля 6, через редуктор 7 и коническую зубчатую передачу 8. Сырой гипс загружается в котел при помощи двух шнеков 9 с индивидуальными приво­дами 10. Для отвода водяных паров служит патрубок 11, предусмотренный в верхней крышке котла. Готовый гипс выпускается из котла через патру­бок, снабженный шибером 12. Котел опирается на три чугунные стойки 13.

Гипсоварочный котел обмуровывается кирпичной кладкой, нижняя часть которой образует камеру — топку, а верхняя — систему газоходов. Обму­ровка снаружи защищена сварным стальным кожухом 14.

Гипсоварочные котлы периодического действия изготовляются емкостью 4 и 15,2 л«3 при рабочей емкости соответственно 3 и 14 м3. Температура варки гипса 120—170°. Продолжительность цикла варки от 60 до 120 мин. Мощность электродвигателя: для котла рабочей емкостью 3 м3 — 4,5 квт, а для котла емкостью 14 м3 — 20 квт.

Институтом Гипростройматериалы сконструирован гипсоварочный котел непрерывного действия, представленный на фиг. 144. Котел в настоящее время проходит доводку. Емкость котла 4,4 м3 (рабочая). Производитель­ность 5—6 т/час.

Гипсоварочный котел состоит из цилиндрического корпуса / со сфериче­ским днищем 2, собранным из чугунных элементов, уплотненных асбестовой массой. Основной обогрев производится через дно и боковую поверхность котла. Для увеличения поверхности обогрева внутри котла подвешивается на металлической раме рубашка 3, являющаяся одновременно кожухом - трубой для шнека 4.

Перемешивание гипса в процессе варки осуществляется четырьмя лопа­стями 5, насаженными на нижнем конце вертикального вала 6. Вертикаль­ный вал 6 проходит внутри пустотелого вала 7, на котором закреплен двух - заходный перемешивающий шнек 4. Вращение вала 6 лопастной мешалки осуществляется от электродвигателя 8 мощностью 7 квт через редуктор 9 и коническую зубчатую передачу, заключенную в корпусе редуктора 10. Привод во вращение шнека 4 обеспечивается от электродвигателя И мощ­ностью 10 квт через коническую зубчатую передачу, находящуюся в нижней части редуктора 10.

Рабочий процесс в основном сводится к следующему. Сырой гипсовый порошок из бункера подается шнеком-дозатором 12 в котел. Питание котла регулируется в зависимости от температуры гипса, выходящего из котла. Регулирование осуществляется следующим образом. Привод шнека во вра­щение обеспечивается от электродвигателя через цепной вариатор, снабжен­ный исполнительным механизмом типа ПР1, который включается в работу автоматически от термопары, установленной на выходе гипса из котла. Если температура выходящего гипса понижается, то подача сырого гипса в котел автоматически уменьшается.

В процессе варки гипсовая масса интенсивно перемешивается как четы­рехлопастной мешалкой, так и вертикальным шнеком. Лопасти 5 в средней своей части снабжены направляющими лопатками, которые обеспечивают направление массы в нижнюю коническую часть трубы шнека 4 и создание подпора, необходимого для захвата шнеком массы и подъема ее. Поднятая шнеком гипсовая масса пересыпается через верхний обрез трубы и вновь поступает в котел.

Вследствие указанного обеспечивается интенсивная циркуляция порошка и его перемешивание.

В процессе варки сырого гипсового порошка происходит частичная дегид­ратация его; при этом обезвоженный гипс, как имеющий меньший удельный вес, вытесняется из нижней зоны поступающим в котел сырым гипсовым порошком, непрерывно подаваемым шнеком-дозатором 12. При установив­шемся процессе сваренный гипсовый порошок, поднимаясь, доходит до окна, имеющегося в боковой стенке котла, и самотеком поступает сначала в отвод­ную течку 13, а затем в бункер томления гипса.

Если температура гипса в верхней части котла будет ниже 150° С, то шнек - дозатор автоматически уменьшит количество подаваемого сырого гипса.

Производительность вертикального шнека определяется по формуле

Q = ЄОІЛрпу т/час, (430)

где У — объем массы, необходимый для заполнения одного витка шнека, в м3;

Ф — коэффициент фактического заполнения; ф = 0,5-4-0,8; п — число оборотов в минуту вала шнека; п = 180 об/мин; у—насыпной вес транспортируемого порошка (у0 = 1,15 т/м?', учи­тывая, что в процессе транспортирования происходит уплотнение массы примерно на 20%, принимаем у = 1,38 т/м3);

V = Fs, (431)

где F — полезное сечение витка шнека в м2;

s — расстояние между двумя соседними витками (шаг витка); s = - 0,15 м;

F ------n{.D2~-d2)-, (432)

где D — наружный диаметр лопастей шнека; D = 0,48 м;

d — наружный диаметр трубы лопастей шнека (ступица); d = 0,14 м. Окончательно получаем

Q = 60 я{°2- —А= 249 т/час. (433)

Мощность электродвигателя вертикального шнека расходуется на подъем груза, преодоление сопротивлений трения гипса о лопасти и трубу, преодоле­ние сопротивлений в передаче.

Мощность, расходуемая на подъем гипсового порошка, определится по формуле

Nt= ~7- квт, (434)

где Q — вес порошка, перемещаемого за 1 час; Q — 249 т/час;

Н — высота подъема; Н — 1,55 м;

249-1,55 ,

1 = —зсГ— ~ ’ квт"

Мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений трения гипсового порошка о стенки трубы, определится исходя из следующего.

При вращении шнека под действием центробежных сил гипсовый порошок прижимается к внутренней поверхности трубы с силой, равной

Р ---- m<a2Rcp, (435)

где т — масса порошка, находящегося в трубе; со — угловая скорость;

Rcp — средний радиус шнека;

т = — =-~-^ (436)

здесь G — вес порошка, находящегося в трубе; g —■ ускорение силы тяжести; h — высота трубы; h = 1,55 м-,

п (D2 — й2) <pvh. _ _

m - Tg • (437)

При принятых выше значениях D, d, ф и у получим

т — 0,0234 кг сек2/м; (438)

(о = = 18,7 секг1;

= ^ = 0,155 м.

Подставляя полученные значения т, со и Rcp в формулу (435), получим

Р = 0,0234-18,72-0,155 = 1,268 т. (439)

Примечание. При подсчете объема порошка, находящегося в трубе, объемом лопа­стей пренебрегаем из-за его малой величины.

Сила трения Т, препятствующая подъему гипсового порошка, будет равна

Т = Pf, (440)

где / — коэффициент трения сырого гипсового порошка о трубу. Прибли­женно величину / можно принять равной 0,25.

Тогда

Т = 1,268-0,25 = 0,317 m = 317 кг.

Мощность, потребная для преодоления сопротивлений трения, будет равна

Nn - = Ш квш' (441)

где v — скорость вертикального перемещения порошка в м/сек',

sn 0,15-180 r лс і

v = —■ = 0,45 м/сек.

60 60

Таким образом,

Д7 317-0,45 , .

N2 — —[Q2— = 1.4 кет.

Суммарная мощность на валу шнека будет равна

Ncm= N'±N*-, (442)

сум Чшн

здесь г[шн — коэффициент полезного действия шнека;

Т|“я tg(a + e)’

где а •— угол подъема винтовои линии; q — угол трения;

tg« = - J^-^ = 0’298; о»16°30';

здесь h — шаг шнека, равный 0,3 м.

Величина угла трения определится из условия

tg Q = f. (444)

При / = 0,25, получим q = 14°. Следовательно,

0,298 „ п

Чшн— 0>589 —0,5.

Подставляя значение гшн в формулу (442), получим

.. 1,05 +1,4 . п

NcyM = —= 4,9 кет.

Мощность на валу электродвигателя будет равна

Nde = ^ ^ = 9,35 кет, (445)

где k — коэффициент запаса мощности, учитывающий перегрузку двига­теля в момент пуска; поскольку работа при этом производится в неблагоприятных условиях, принимаем величину k = 1,7; г] — к. п. д. передачи, равный 0,9.

Мощность установленного электродвигателя равна 10 кет.