ПЕРЕРАБОТКА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В. МАШИНАХ БАРАБАННОГО ТИПА

КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН БАРАБАННОГО ТИНА

Прежде чем приступить к классификации машин барабанного типа, рассмотрим общую схему этих машин, выделив функциональные системы (рис. 1.1), характерные для любой машины [1].

10 9

1. Корпус. Это основная несущая конструкция машины, закрепленная на фупдаменте или установ­ленная другим способом. Корпус представляет собой цилиндрический барабан 2 (рис. 1.1). Барабан снабжен бандажами 10, передающими нагрузку от веса барабана, заполненного материалом, на ролики опорной 3 и опорно-упорной станции 7. На опорно-упорной станции имеются устройства, например упорные ролики, для предотвращения осевого перемещения барабана. Число опорных и опорно­упорных станций зависит, в основном, от размеров барабана.

2. Устройства для подачи и отвода основных и вспомогательных материалов. В машинах барабан­ного типа обычно используются две камеры для загрузки 1 и выгрузки 8 материала (рис. 1.1), а также для подвода и отвода газа. В грануляторах и реакторах имеются также устройства для подачи связующей жидкости, газообразных и жидких агентов. Иногда вместо камер устанавливают так называемые головки [20], представляющие собой подвижные камеры, прижимаемые к барабану. Места соединений вра­щающегося барабана с неподвижными камерами или головками уплотняются специальными устройст­вами.

3. Исполнительные механизмы. Рабочие органы этих механизмов выполняют необходимые для реализации заданного технологического процесса кинематические и силовые функции, производя по­лезную работу. Применительно к машинам барабанного типа роль исполнительных механизмов играют различные внутренние устройства (лопасти, шнеки и т. д.).

4. Привод машины, включающий двигатели и передаточные механизмы. Чаще всего барабан при­водится во вращение от электродвигателя 4 через редуктор 5, шестерню <5, сидящую на выходном валу редуктора, и венцовое колесо 9, которое укреплено на барабане 2 (см. рис. 1.1). Электродвигатель, ре­дуктор и шестерня образуют приводную станцию. Барабан может также приводиться во вращение с по­мощью цепной передачи, фрикционной и т. д.

5. Система обогрева или охлаждения рабочих зон машин. Эта система может представлять собой узлы подачи и отвода газообразного теплоносителя, а при кондуктивном обогреве - камеры, установ­ленные с наружной стороны барабана 2, нагревательные плиты, смонтированные внутри барабана, и т. д.

6. Система контроля технологических параметров и управления машиной Чаще всего в качестве контролируемых и варьируемых параметров используют температуры материала и газа, давление газа.

7. Система и устройства для смазки. В машинах барабанного типа они установлены в приводе, опорных и опорно-упорных станциях.

Машины барабанного типа обычно классифицируют по виду реализуемых технологических про­цессов, конструктивным особенностям, непрерывности или периодичности работы, способу тепло - и массопереноса [ 1 ]. В технической литературе машины барабанного типа обычно рассматриваются как один из типов оборудования, применяемый в конкретной отрасли промышленности, или как устройство для реализации определенного процесса, например гранулирования. Такой узкий подход к машинам ба­рабанного типа не позволил создать единую классификацию, которая необходима для разработки об­щих методик их расчета и могла быть использована для синтеза новых конструкций, например, методом морфологического ящика.

Представляется целесообразным использовать следующую классификацию машин барабанного ти­па [20].

1. По наличию внутренних устройств барабана и угловой скорости его вращения [1]: медленно вращающиеся барабаны без внутренних устройств (вращающиеся печи, охладительные барабаны и т. д.), быстро вращающиеся барабаны без внутренних устройств (грануляторы, смесители и т. д.); мед­ленно вращающиеся барабаны с внутренними устройствами (сушилки, грануляторы-сушилки, дозаторы ИТ. Д.)

2. По виду внутренних устройств: жестко соединенные с барабаном (лопасти, секторы, штыри и т. д.), подвижно соединенные с барабаном (лопасти, ковши, цепи и т. д.), неподвижные, не соединенные с барабаном (плиты, скребки и т. д.), подвижные, не соединенные с барабаном (роторные лопатки, шнеки и т. д.), подвижная насадка (шары, кресты, стержни и т. д.).

3. По схеме движения материала и по числу барабанов: одноходовые и многоходовые.

4. По приводу: с зубчатой, цепной, фрикционной, ременной передачей, с фрикционной через опор­ные ролики.

5. По конструкции узлов загрузки и выгрузки: с камерами, с откатными головками.

6. По числу опорных станций: двухопорные и многоопорные.

7. По способу крепления упорных роликов: с неподвижным упорным роликом, с подвижным упор­ным роликом и неподвижным гидроцилиндром, с подвижными упорными роликами и гидроцилиндром с закрепленным штоком.

8. По числу опорных роликов: с одинарными опорными роликами, с двойными опорными ролика­ми.

9. По способу крепления венцового колеса к барабану: жесткое крепление, крепление тангенциаль­ными пружинами, крепление аксиальными пружинами.

10. По способу крепления бандажа: свободно надетый бандаж, крепление бандажа на башмаках, же­сткое крепление бандажа к барабану.

11. По направлению движения сыпучего материала и обрабатывающего жидкого или газообразного агента: прямоточные, противоточные, с поперечной подачей обрабатывающего агента, комбинирован­ные.

12. По типу установки: стационарные и передвижные.

13. По технологическому назначению: печи, сушилки, охладители, грануляторы, смесители, клас­сификаторы, экстракторы, химические реакторы, биотермические барабаны, питатели, дозаторы.

14. По агрегатному состоянию обрабатывающих агентов:

твердое + твердое, твердое + жидкое, твердое + газообразное,
твердое + жидкое + газообразное.

Следует отметить, что приведенная классификация не является детальной, поскольку, например, для внутренних устройств, жестко соединенных с барабаном, известны десятки различных конструк­ций, учитывающих специфику реализуемого в барабане процесса.

Если принять первые двенадцать признаков за оси морфологического ящика, можно получить мил­лионы вариантов сочетаний различных элементов. Реально полезное количество анализируемых вари­антов, конечно, значительно меньше. Прежде чем анализировать сочетания узлов, раскрываемых мор­фологическим ящиком, необходимо в зависимости от заданных конкретных условий сократить до ми­нимума количество анализируемых узлов тождественного назначения, т. е. относящихся к одной оси, и тогда число вариантов можно сократить до нескольких сотен, а в отдельных случаях до десятков.

Последние два признака классификации не учитываются, поскольку не содержат новых конструк­тивных признаков, а лишь конкретизируют выбор узлов машины в целом с учетом процесса, реализуе­мого в барабане, и агрегатного состояния обрабатывающих агентов. Именно эти признаки позволяют существенно сократить количество рассматриваемых вариантов. Морфологический анализ может при­вести к созданию новых рациональных конструкций, и это не противоречит задачам унификации по двум причинам. Во-первых, унификация дает наибольший эффект, когда в ее основу заложены наибо­лее прогрессивные варианты решения, а чтобы их найти, необходимо проанализировать все известные множества решений. Во-вторых, учитывая разнообразие процессов, реализуемых в барабанах, целесо­образной является не только унификация машины в целом, но и унификация отдельных элементов кон­струкций, например опорных станций, что позволит у барабанов разного технологического назначения использовать одни и те же опорные станции. Высшим уровнем унификации в этом смысле является мо­дульная конструкция машины барабанного типа.