RU201148U1 - Electric oven with vibrating hearth - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электрической печи для получения вермикулита. Печь содержит раму с направляющими, горизонтально установленную на раме вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом и цилиндрическими пружинами, установленными с одной ее стороны и роликами, расположенными в направляющих рамы, закрепленный на вибрационной подовой платформе противень, установленную на раме термокрышку с электрическими нагревателями, зафиксированными на термокрышке крепежными головками, и упругий элемент, закрепленный с другой стороны вибрационной подовой платформы. Цилиндрические пружины снабжены винтами для регулирования заданного исходного положения платформы, рама выполнена с упором, упругий элемент выполнен в виде регулировочной пластины, связанной с упором рамы винтом, при этом печь снабжена дополнительным упругим элементом, размещенным между торцом платформы и регулировочной пластиной, который выполнен в виде сплюснутого кольца, имеющего начальный размер, выполненный с возможностью изменения его винтом регулировочной пластины. Технический результат заключается в упрощении конструкции для повышения надежности. 6 ил.The utility model relates to an electric furnace for vermiculite production. The oven contains a frame with guides, a vibrating hearth platform horizontally mounted on the frame with an eccentric drive and coil springs installed on one side of it and rollers located in the frame guides, a baking sheet fixed on the vibrating hearth platform, a thermal cover mounted on the frame with electric heaters fixed on thermal cover with fixing heads, and an elastic element fixed on the other side of the vibrating hearth platform. The cylindrical springs are equipped with screws for adjusting the predetermined initial position of the platform, the frame is made with a stop, the elastic element is made in the form of an adjusting plate connected with the frame stop by a screw, while the furnace is equipped with an additional elastic element located between the end of the platform and the adjusting plate, which is made in the form a flattened ring having an initial size made with the possibility of changing it by a screw of the adjusting plate. The technical result is to simplify the design to improve reliability. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительных материалов, а именно к технологическому оборудованию для получения вспученного вермикулита из вермикулитовых концентратов.The utility model relates to the field of building materials, namely, to technological equipment for obtaining expanded vermiculite from vermiculite concentrates.

Известна электрическая печь для обжига вермикулита (RU № 169366, МПК F27B 9/06, С04B 20/06, опубликовано 15.03.2017), содержащая противни с крепежными головками и крышками, электрические нагреватели, размещенные под крышками и закрепленные на крепежных головках; противни выполнены в виде наклонно установленных на телах качения подвижных относительно электрических нагревателей оснований, снабженных приводным валом с эксцентриками и толкателем.Known electric furnace for firing vermiculite (RU No. 169366, IPC F27B 9/06, C04B 20/06, published 03/15/2017), containing baking sheets with fastening heads and lids, electric heaters placed under the lids and fixed on the fastening heads; baking sheets are made in the form of bases inclinedly installed on the rolling bodies, movable relative to electric heaters, equipped with a drive shaft with eccentrics and a pusher.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противни, крепежные головки, крышки, электрические нагреватели, размещенные под крышками и закрепленные на крепежных головках, при этом противни выполнены в виде подвижных оснований, установлены на телах качения и снабжены толкатели и эксцентриковым приводным валом. Common features with the claimed utility model are baking trays, mounting heads, covers, electric heaters placed under the covers and fixed on the mounting heads, while the baking trays are made in the form of movable bases, mounted on rolling elements and equipped with pushers and an eccentric drive shaft.

Указанная печь обладает следующим недостатком. Эксцентриковый приводной вал возбуждает гармонические колебания каждого подвижного основания с противнями в режиме резонанса или близкого к резонансному.This oven has the following disadvantage. The eccentric drive shaft generates harmonic oscillations of each movable base with trays in resonance or near resonance mode.

При этом вибротранспортирование вермикулита по поверхности противней в тепловом поле, создаваемом электрическими нагревателями, происходит за счет их наклона к горизонту. Но при наклонном положении противней в пространстве между противнем и крышкой возникает интенсивное движение воздуха снизу вверх, обусловленное перепадом температур. Поток воздуха охлаждает электрические нагреватели и движущийся навстречу вермикулит и через конвективный теплообмен отводит от них значительную часть тепловой энергии, а это неизбежно снижает энергоэффективность печи и увеличивает потери тепловой и, следовательно, электрической энергии.In this case, the vibratory transportation of vermiculite along the surface of baking sheets in a thermal field created by electric heaters occurs due to their inclination to the horizon. But with an inclined position of the baking sheets in the space between the baking sheet and the lid, there is an intense air movement from the bottom up, due to the temperature difference. The air flow cools the electric heaters and vermiculite moving towards them and removes a significant part of the thermal energy from them through convective heat exchange, and this inevitably reduces the energy efficiency of the furnace and increases the losses of thermal and, consequently, electrical energy.

Известна также электрическая печь с вибрационной подовой платформой (RU № 166554, МПК F 27 В 9/06, опубликовано 27.11.2016). Она содержит противень из огнеупорного материала (жаростойкой стали), электрические нагреватели и термокрышку, вибрационную подовую платформу и крепежные головки для электрических нагревателей. При этом вибрационная подовая платформа выполнена горизонтальной, имеет эксцентриковый привод, цилиндрические и конические пружины, установленные с противоположных сторон платформы; платформа содержит ролики, размещенные в направляющих рамы, противень установлен на платформе, а термокрышка установлена на раме над противнем. Кроме того, рассматриваемая печь имеет систему натяжения электрических нагревателей с помощью подвесных грузиков.An electric furnace with a vibrating hearth platform is also known (RU No. 166554, IPC F 27 B 9/06, published on November 27, 2016). It contains a baking sheet made of refractory material (heat-resistant steel), electric heaters and a thermal cover, a vibrating tray and fixing heads for electric heaters. The vibrating hearth platform is horizontal, has an eccentric drive, cylindrical and conical springs installed on opposite sides of the platform; the platform contains rollers placed in the frame guides, the baking sheet is installed on the platform, and the thermal cover is installed on the frame above the baking sheet. In addition, the furnace under consideration has a system for tensioning electric heaters using suspension weights.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются противень из жаростойкой стали, электрические нагреватели, термокрышка, крепежные головки для закрепления электрических нагревателей; горизонтально расположенное подвижное основание в виде вибрационной подовой платформы, эксцентриковый привод, цилиндрические пружины, установленные с одной из сторон платформы, которая содержит ролики, размещенные в направляющих рамы, противень установлен на платформе, а термокрышка над противнем.Common features with the claimed utility model are a baking sheet made of heat-resistant steel, electric heaters, a thermal cover, mounting heads for fixing electric heaters; a horizontally located movable base in the form of a vibrating hearth platform, an eccentric drive, coil springs installed on one side of the platform, which contains rollers placed in the frame guides, a baking sheet is installed on the platform, and a thermal cover above the baking sheet.

Указанная печь обладает следующим недостатком. Эксцентриковый привод возбуждает колебания вибрационной подовой платформы с противнем, расположенным горизонтально. Благодаря установке конических пружин с одной стороны при горизонтальном положении колебания должны быть не симметричными и создавать односторонний вибротранспортный эффект (Бауман И. И, Быховский В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высш. школа», 1977, стр. 74). Но при испытаниях такой платформы с противнем, установленными горизонтально, из-за не ярко выраженного вибротранспортного эффекта движения вермикулита по поверхности противня не происходило. И лишь при наклоне в 18°–19° к горизонту, движение вермикулита возникло, стало устойчивым и ярко выраженным однонаправленным потоком вниз под уклон. Увеличение жесткости конических пружин и их количества ни к чему не привело, поэтому работа рассматриваемой печи возможна только при наклонном положении противня и подовой платформы. Но при наклонном положении в пространстве между противнем и термокрышкой возникает значительное движение воздуха снизу вверх, обусловленное перепадом температур. Поток воздуха охлаждает электрические нагреватели, движущийся навстречу вермикулит и сам противень, и из-за конвективного теплообмена значительная часть тепловой энергии теряется безвозвратно, а это неизбежно снижает энергоэффективность печи, увеличивая энергоемкость процесса обжига вермикулита.This oven has the following disadvantage. An eccentric drive vibrates a vibrating baking tray with a horizontal baking sheet. Due to the installation of conical springs on one side in a horizontal position, the vibrations should not be symmetrical and create a one-sided vibratory transport effect (Bauman I. I, Bykhovsky V. A. Vibration machines and processes in construction. M., "Higher school", 1977, p. . 74). But when testing such a platform with a baking sheet installed horizontally, due to the not pronounced vibration transport effect, the movement of vermiculite along the surface of the baking sheet did not occur. And only at an inclination of 18 ° –19 ° to the horizon, the movement of vermiculite arose, became a stable and pronounced unidirectional flow down the slope. The increase in the stiffness of the conical springs and their number did not lead to anything, therefore, the operation of the oven in question is possible only when the baking sheet and the hearth platform are tilted. But with an inclined position in the space between the baking sheet and the thermal cover, there is a significant movement of air from the bottom up, due to the temperature difference. The air flow cools the electric heaters, the vermiculite moving towards the vermiculite and the baking sheet itself, and due to convective heat exchange, a significant part of the thermal energy is lost irretrievably, and this inevitably reduces the energy efficiency of the furnace, increasing the energy consumption of the vermiculite firing process.

За прототип принята электрическая печь с вибрационной подовой платформой (RU № 186746, МПК F27B 9/08, F27B 0/08 опубликовано 31.01.2019), содержащая раму с направляющими, горизонтально установленную на раме вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом с установленными с одной ее стороны цилиндрическими пружинами и с роликами, расположенными в направляющих рамы, установленный на вибрационной подовой платформе противень, установленную на раме термокрышку с электрическими нагревателями с крепежными головками, расположенными на термокрышке, при этом она снабжена упругим элементом, закрепленным с другой стороны вибрационной подовой платформы и содержащим корпус, в котором установлены ролики с эксцентрично смещенными осями, и упругие пластины, расположенные в контакте с роликами упомянутой платформы и жестко закрепленные на раме посредством резьбового соединения.An electric furnace with a vibrating hearth platform (RU No. 186746, IPC F27B 9/08, F27B 0/08 published on 31.01.2019) was adopted as a prototype, containing a frame with guides, a vibrating hearth platform with an eccentric drive installed on the frame horizontally sides with cylindrical springs and with rollers located in the frame guides, a baking sheet mounted on a vibrating hearth platform, a thermal cover installed on the frame with electric heaters with fixing heads located on the thermal cover, while it is equipped with an elastic element fixed on the other side of the vibrating hearth platform and containing a housing in which rollers with eccentrically displaced axes are installed, and elastic plates located in contact with the rollers of the said platform and rigidly fixed to the frame by means of a threaded connection.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются рама с направляющими, горизонтально установленная на раме вибрационная подовая платформа с эксцентриковым приводом и установленными с одной ее стороны цилиндрическими пружинами и роликами, расположенными в направляющих рамы, установленный на вибрационной подовой платформе противень, установленная на раме термокрышка с электрическими нагревателями и крепежными головками, расположенными на термокрышке и упругий элемент, закрепленный с противоположной стороны вибрационной подовой платформы. Common features with the claimed utility model are a frame with guides, a vibrating hearth platform horizontally mounted on the frame with an eccentric drive and cylindrical springs and rollers installed on one side of it, located in the frame guides, a baking sheet installed on a vibrating hearth platform, a thermal cover with electric heaters and fixing heads located on the thermal cover and an elastic element fixed on the opposite side of the vibrating hearth platform.

Печь, принятая за прототип и содержащая описанный упругий элемент, имеет недостаток, заключающийся в значительной сложности конструкции упругого элемента, за счет которого достигается вибротранспортный эффект. При работе печи эксцентриковый привод возбуждает не симметричные колебания вибрационной подовой платформы с противнем. Благодаря установке упругого элемента с одной стороны платформы при горизонтальном ее положении, создаются не симметричные колебания и ярко выраженный односторонний вибротранспортный эффект (Бауман И. И, Быховский В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высш. школа», 1977, стр. 74). В отличие от рассмотренных выше аналогов, в прототипе при горизонтальном положении противней не возникает потока воздуха, который мог бы охлаждать электрические нагреватели и движущийся по противню вспучивающийся вермикулит. Тем не менее, использование упругих элементов, содержащих корпуса с роликами с эксцентрично смещенными осями и упругими пластинами, усложняет конструкцию вибрационной подовой платформы и печи в целом, при том, что такой же результат может быть достигнут более простыми средствами. Более сложная конструкция приводит и к удорожанию печи, и к снижению ее надежности.The furnace, taken as a prototype and containing the described elastic element, has the disadvantage of a significant complexity in the design of the elastic element, due to which the vibration transport effect is achieved. During oven operation, the eccentric drive excites non-symmetrical vibrations of the vibrating hearth platform with a baking sheet. Thanks to the installation of an elastic element on one side of the platform with its horizontal position, non-symmetrical vibrations and a pronounced one-sided vibration transport effect are created (Bauman I. I, Bykhovsky V. A. Vibration machines and processes in construction. M., "Higher school", 1977, p. 74). In contrast to the analogs discussed above, in the prototype with the horizontal position of the trays, there is no air flow that could cool the electric heaters and the intumescent vermiculite moving along the tray. Nevertheless, the use of elastic elements containing bodies with rollers with eccentrically offset axes and elastic plates complicates the design of the vibrating hearth platform and the furnace as a whole, while the same result can be achieved by simpler means. A more complex design leads both to an increase in the cost of the furnace and to a decrease in its reliability.

Заявляемая полезная модель при том же результате позволяет значительно упростить конструкцию печи с вибрационной подовой платформой. The claimed utility model, with the same result, makes it possible to significantly simplify the design of a furnace with a vibrating hearth platform.

Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции и, как следствие, в повышении ее надежности и уменьшении стоимости.The technical result of the utility model is to simplify the design and, as a consequence, to increase its reliability and reduce the cost.

Указанный технический результат достигается тем, что электрическая печь с вибрационной подовой платформой, содержащая раму с направляющими, горизонтально установленную на раме вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом и цилиндрическими пружинами, установленными с одной ее стороны и роликами, расположенными в направляющих рамы, закрепленный на вибрационной подовой платформе противень, установленную на раме термокрышку с электрическими нагревателями и крепежными головками, расположенными на термокрышке, содержит дополнительный упругий элемент, закрепленный с другой стороны вибрационной подовой платформы между торцом платформы и регулировочной пластиной, связанной с упором рамы винтом, выполненный из рессорно-пружинной стали в виде сплюснутого до некоторого начального размера кольца, изменяемого упомянутыми регулировочной пластиной с винтом, при этом цилиндрические пружины также снабжены винтами для регулирования заданного исходного положения платформы.The specified technical result is achieved in that an electric furnace with a vibrating hearth platform, containing a frame with guides, horizontally mounted on the frame, a vibrating hearth platform with an eccentric drive and cylindrical springs installed on one side of it and rollers located in the guides of the frame, fixed on the vibrating hearth platform, a baking sheet installed on a frame, a thermal cover with electric heaters and fixing heads located on the thermal cover, contains an additional elastic element fixed on the other side of the vibrating hearth platform between the end of the platform and an adjusting plate connected to the frame stop with a screw, made of spring-spring steel in the form of a ring flattened to a certain initial size, changed by the said adjusting plate with a screw, while the coil springs are also equipped with screws for adjusting the predetermined initial position of the platform.

Установка дополнительного упругого элемента с другой относительно цилиндрических пружин стороны позволяет создать несимметричные колебания вибрационной подовой платформы вместе с противнем, причем такие, что при движении платформы вправо на величину х, начальный размер сплюснутого кольца уменьшается, его жесткость из-за уменьшения радиуса кривизны возрастает, что вызывает увеличение силы упругости со стороны дополнительного упругого элемента по степенной зависимости, а при ее движении влево на величину х, начальный размер сплюснутого кольца увеличивается, его жесткость из-за увеличения радиуса кривизны снижается и это вызывает уменьшение силы упругости со стороны упомянутого упругого элемента. Таким образом формируется ярко выраженная нелинейная зависимость силы упругости дополнительного упругого элемента от перемещения вибрационной подовой платформы х и возникает переменная жесткость упругого элемента. The installation of an additional elastic element on the other side relative to the cylindrical springs makes it possible to create asymmetric vibrations of the vibrating hearth platform together with the baking sheet, and such that when the platform moves to the right by an amount x, the initial size of the flattened ring decreases, its rigidity increases due to a decrease in the radius of curvature, which causes an increase in the elastic force from the side of the additional elastic element according to a power-law dependence, and when it moves to the left by an amount x, the initial size of the flattened ring increases, its rigidity decreases due to an increase in the radius of curvature and this causes a decrease in the elastic force from the side of the mentioned elastic element. Thus, a pronounced nonlinear dependence of the elastic force of the additional elastic element on the movement of the vibrating hearth platform x is formed and a variable stiffness of the elastic element arises.

Как и любая другая колебательная система, имеющая упругий элемент со степенной зависимостью силы упругости от его деформации, расположенный с одной стороны, платформа с противнем обладает, так называемой, «мягкой» амплитудно-частотной характеристикой – АЧХ с наклоном влево (Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. школа. – 1977. – с. 255). Поэтому в резонансном режиме возникают ярко выраженные несимметричные колебания, при которых создается односторонний вибротранспортный эффект (Бауман И.И., Быховский В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высш. школа», 1977, стр. 74) и вспучиваемый вермикулит движется по противню со стороны загрузки вертикулитового концентрата в стороны выхода вспученного готового продукта.Like any other oscillatory system that has an elastic element with a power-law dependence of the elastic force on its deformation, located on one side, the platform with a baking sheet has a so-called "soft" amplitude-frequency characteristic - frequency response with a slope to the left (Bauman V.A. , Bykhovsky I.I., Vibration machines and processes in construction. M .: Higher school. - 1977. - p. 255). Therefore, in the resonant mode, pronounced asymmetric oscillations arise, in which a one-sided vibration transport effect is created (Bauman I.I., Bykhovsky V.A. Vibration machines and processes in construction. M., "Higher school", 1977, p. 74) and the expanded vermiculite moves along the baking sheet from the side of loading verticulite concentrate to the side of the outlet of the expanded finished product.

Благодаря регулировочным пластинам, связанным через винт с упором рамы, обеспечивается регулирование начального размера сплюснутого кольца, что позволяет изменить начальное значение его жесткости, а следовательно и начальное значение собственной частоты колебаний системы «платформа и пружины с упругим элементом», что в конечном итоге обеспечивает возможность изменять положение резонансного пика АЧХ относительно оси частот и управлять (совместно с эксцентриковым приводом) частотой колебаний вибрационной подовой платформы. При этом винты цилиндрических пружин позволяют после изменения начального размера сплюснутого кольца установить платформу в исходное положение.Thanks to the adjusting plates, connected through a screw with the frame stop, the initial size of the flattened ring is regulated, which makes it possible to change the initial value of its stiffness, and hence the initial value of the natural vibration frequency of the system "platform and springs with an elastic element", which ultimately provides the possibility change the position of the resonance peak of the frequency response relative to the frequency axis and control (together with the eccentric drive) the vibration frequency of the vibrating hearth platform. In this case, the screws of the coil springs allow, after changing the initial size of the flattened ring, to set the platform to its original position.

Таким образом, установка дополнительного упругого элемента между торцом вибрационной подовой платформы и регулировочной пластиной, позволяет создавать вибротранспортирование вермикулита в пространстве обжига между противнем и крышкой при горизонтальном положении печи, при этом устройство дополнительного упругого элемента отличается предельной простотой конструкции по сравнению с упругим элементом прототипа.Thus, the installation of an additional elastic element between the end of the vibrating hearth platform and the adjusting plate makes it possible to create vibration transportation of vermiculite in the firing space between the baking sheet and the lid when the furnace is in a horizontal position, while the device of the additional elastic element is characterized by extreme simplicity of design in comparison with the elastic element of the prototype.

Отличительными признаками заявляемой полезной модели является упругий элемент, закрепленный с другой стороны вибрационной подовой платформы, содержащий корпус с установленными в нем роликами, выполненными с эксцентрично смещенными осями, на раме печи установлен узел, жестко удерживающий упругие пластины, находящиеся в контакте с роликами. Distinctive features of the claimed utility model is an elastic element fixed on the other side of the vibrating hearth platform, containing a body with rollers installed in it, made with eccentrically offset axes, a unit is installed on the furnace frame that rigidly holds elastic plates in contact with the rollers.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed utility model meets the “novelty” condition of patentability.

На фиг. 1 показана электрическая печь с вибрационной подовой плат-формой.FIG. 1 shows an electric oven with a vibrating hearth plate.

На фиг. 2 показан фрагмент сплюснутого кольца, как расчетная схема кривого бруса.FIG. 2 shows a fragment of a flattened ring as a design diagram of a curved bar.

На фиг. 3. показана схема к расчету и построению упругой характеристики сплюснутого кольца упругого элемента FIG. 3. shows a diagram for calculating and constructing the elastic characteristics of a flattened ring of an elastic element

На фиг. 4 показан график зависимости силы упругости сплюснутого кольца от его абсолютной деформации.FIG. 4 shows a graph of the dependence of the elastic force of a flattened ring on its absolute deformation.

На фиг. 5 показана «мягкая» амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) платформы с противнем электрической печи.FIG. 5 shows the "soft" amplitude-frequency characteristic (AFC) of a platform with a baking sheet of an electric oven.

На фиг. 6 показаны несимметричные колебания подовой платформы печи. FIG. 6 shows the asymmetric vibrations of the furnace bottom platform.

Электрическая печь с вибрационной подовой платформой, показанная на фиг. 1, содержит противень 1 из жаростойкой стали, электрические нагреватели 2, термокрышку 3, вибрационную подовую платформу 4 (далее платформа) с эксцентриковым приводом, содержащим эксцентрик 5, плунжер 6, размещенный в цилиндре и пружину 7. Цилиндрические пружины 8 установлены с левой стороны платформы 4, снабженной роликами 9, размещенными в направляющих 10 рамы 11. Термокрышка 3 установлена на раме 11 над противнем 1, а крепежные головки 12 зафиксированы на термокрышке 3 через диэлектрические прокладки (на фиг. 1 не показаны) и имеют зажимы в виде пластин 13 с помощью которых, резьбовым соединением электрические нагреватели 2 закреплены на нижней стороне термокрышки 3. Кроме того, электрические нагреватели 2 удерживаются в горизонтальном положении за счет фиксаторов 14, закрепленных на термокоышке 3 через диэлектрические прокладки, и установленных вдоль каждого электрического нагревателя 2 с заданным шагом.The electric vibrating hearth furnace shown in FIG. 1, contains a baking sheet 1 made of heat-resistant steel, electric heaters 2, a thermal cover 3, a vibrating hearth platform 4 (hereinafter referred to as a platform) with an eccentric drive containing an eccentric 5, a plunger 6 located in a cylinder and a spring 7. Cylindrical springs 8 are installed on the left side of the platform 4, equipped with rollers 9 located in the guides 10 of the frame 11. The thermal cover 3 is installed on the frame 11 above the baking sheet 1, and the fastening heads 12 are fixed on the thermal cover 3 through dielectric spacers (not shown in Fig. 1) and have clamps in the form of plates 13 c by means of which, by a threaded connection, electric heaters 2 are fixed on the underside of the thermal cover 3. In addition, the electric heaters 2 are held in a horizontal position by the retainers 14 fixed to the thermal box 3 through dielectric spacers and installed along each electric heater 2 with a predetermined pitch.

С правой стороны платформы 4 установлен упругий элемент 15, выполненный из рессорно-пружинной стали в виде сплюснутого до некоторого начального размера кольца и закрепленный с другой стороны вибрационной подовой платформы 4 между торцом платформы и регулировочной пластиной 16, связанной с упором рамы 17 винтом 18. Цилиндрические пружины 8 также снабжены винтами 19 для регулирования заданного исходного положения платформы 4.On the right side of the platform 4, an elastic element 15 is installed, made of spring-spring steel in the form of a ring flattened to a certain initial size and fixed on the other side of the vibrating hearth platform 4 between the end of the platform and the adjusting plate 16 connected to the frame stop 17 by a screw 18. Cylindrical the springs 8 are also equipped with screws 19 to adjust the predetermined initial position of the platform 4.

Электрическая печь с вибрационной подовой платформой работает следующим образом, фиг. 1. Электрические нагреватели 2 подключают к сети и прогревают рабочее пространство между противнем 1 и нижней поверхностью термокрышки 3. После прогрева включают привод эксцентрика 5 (на фиг. 1 не показан), который задает возвратно-поступательное движение плунжеру 6 сжимающего-разжимающего пружину 7 с угловой частотой возбуждения щ (рад/с), благодаря чему возбуждаются колебания х платформы 4 с противнем 1, закрепленным на ней, и находящимся на нем вермикулитовым концентратом, подаваемым по лотку (сырье). Платформа совершает колебания, перекатываясь своими роликами 9 по направляющим 10 рамы 11. The electric vibrating hearth furnace operates as follows, FIG. 1. Electric heaters 2 are connected to the mains and warm up the working space between the baking sheet 1 and the lower surface of the thermal cover 3. After heating, the eccentric drive 5 (not shown in Fig. 1) is turned on, which sets the reciprocating movement of the plunger 6 of the compression-decompression spring 7 s the angular frequency of excitation u (rad / s), due to which the oscillations x of the platform 4 with the baking sheet 1 fixed on it and the vermiculite concentrate on it, fed through the tray (raw material), are excited. The platform vibrates, rolling with its rollers 9 along the guides 10 of the frame 11.

Суммарная жесткость пружин 7 и 8, жесткость упругого элемента 15 и масса платформы 4 с противнем 1 определяют собственную частоту ее колебаний щ₀ (рад/с). При вращении эксцентрика 5 с частотой щ, равной частоте собственных колебаний щ₀, платформа 4 с противнем 1 вводятся в резонанс. The total stiffness of the springs 7 and 8, the stiffness of the elastic element 15 and the mass of the platform 4 with the baking sheet 1 determine the natural frequency of its oscillations u ₀ (rad / s). When the eccentric 5 rotates with the frequency u, equal to the natural frequency u ₀ , the platform 4 with the baking sheet 1 are brought into resonance.

С правой стороны платформы 4 закреплен упругий элемент 15, выполненный из рессорно-пружинной стали в виде сплюснутого до некоторого начального размера кольца и закрепленный с другой (правой) стороны платформы 4, который обладает ярко выраженной зависимостью силы упругости от перемещения х подовой платформы 4.On the right side of the platform 4, an elastic element 15 is fixed, made of spring-spring steel in the form of a ring flattened to a certain initial size and fixed on the other (right) side of the platform 4, which has a pronounced dependence of the elastic force on the movement x of the bottom platform 4.

Изображения на фиг. 2 и 3 это схемы к расчету сплюснутого кольца (кривого бруса [http://soprotmat.ru/kriv.htm]) и к построению упругой характеристики упругого элемента 15.The images in FIG. 2 and 3 are schemes for calculating an oblate ring (curved bar [http://soprotmat.ru/kriv.htm]) and for constructing the elastic characteristics of an elastic element 15.

Расчет горизонтального перемещения т. а производится по формуле:The calculation of the horizontal displacement is made according to the formula:

(1)

(one)

где д – горизонтальное перемещение сечения кривого бруса в т. а (м), фиг. 2, F – сила упругости, действующая в т. а (Н), с – радиус кривизны бруса (м), зависящий от положения т. а, Е – модуль упругости материала кривого бруса (сплюснутого кольца) кольца (Па), I – момент инерции сечения относительно центральной оси, параллельной нейтральной линии (м⁴). where d is the horizontal displacement of the section of the curved bar at point a (m), Fig. 2, F is the elastic force acting at point a (N), c is the radius of curvature of the bar (m), depending on the position of the point a, E is the modulus of elasticity of the material of the curved bar (flattened ring) of the ring (Pa), I - moment of inertia of the section about the central axis parallel to the neutral line (m ⁴ ).

Из формулы (1) можно получить зависимость силы упругости F от горизонтального перемещения д сечения кривого бруса (фиг. 2) в т. а:From formula (1) it is possible to obtain the dependence of the elastic force F on the horizontal displacement d of the section of the curved bar (Fig. 2), including:

При деформировании исходного круглого кольца, фиг. 3, до сплюснутого состояния силу упругости F надо определять по формуле:When deforming the original circular ring, FIG. 3, before the flattened state, the elastic force F must be determined by the formula:

(2)

(2)

так как на сжатие работают два кривых бруса (два фрагмента сплюснутого кольца), фиг. 2.since two curved beams (two fragments of a flattened ring) work for compression, Fig. 2.

Если учесть, фиг. 3, что:Considering FIG. 3 that:

д = 2R – 2 с,d = 2R - 2 s,

где R – радиус исходного кольца, то:where R is the radius of the original ring, then:

Тогда формула (2) примет следующий вид:Then formula (2) will take the following form:

(3)

(3)

По формуле (3) строим зависимость силы упругости F сплюснутого кольца упругого элемента подовой платформы от задаваемой абсолютной деформации д, показанную на фиг. 4.Using formula (3), we construct the dependence of the elastic force F of the flattened ring of the elastic element of the hearth platform on the specified absolute deformation d, shown in Fig. 4.

При построении указанной зависимости были заданы следующие значения: R = 10 см, Е = 2,1·10⁶ кгс/см², I = 0,0162 см⁴, при этом момент инерции сечения определялся по формуле:When constructing this dependence, the following values were set: R = 10 cm, E = 2.1 10 ⁶ kgf / cm ² , I = 0.0162 cm ⁴ , while the moment of inertia of the section was determined by the formula:

где b – ширина сечения сплюснутого кольца (6 см), h – толщина сечения сплюснутого кольца (0,3 см).where b is the width of the section of the flattened ring (6 cm), h is the thickness of the section of the flattened ring (0.3 cm).

График, показанный на фиг. 4 отражает зависимость силы упругости сплюснутого кольца упругого элемента 15 платформы 4 (фиг. 1), выполненного из рессорно-пружинной стали, от его (кольца) абсолютной деформации д. The graph shown in FIG. 4 reflects the dependence of the elastic force of the flattened ring of the elastic element 15 of the platform 4 (Fig. 1), made of spring steel, on its (ring) absolute deformation d.

Очевидно, что представленная зависимость является существенно нелинейной, поэтому, когда при движении платформы 4 вправо (фиг. 1 и 3), увеличивается смещение х, то это приводит к непропорционально бульшему (степенному) увеличению силы упругости F. Такое же смещении х платформы 4 вправо в случае, если бы вместо упругого элемента 15 в виде сплюснутого кольца стояла простая цилиндрическая пружина, привело бы к пропорциональному и намного меньшему увеличении силы упругости F. Obviously, the presented dependence is significantly nonlinear, therefore, when, when the platform 4 moves to the right (Figs. 1 and 3), the displacement x increases, this leads to a disproportionately larger (power-law) increase in the elastic force F. The same displacement x of the platform 4 to the right if instead of an elastic element 15 in the form of a flattened ring there was a simple cylindrical spring, it would lead to a proportional and much smaller increase in the elastic force F.

Учитывая, что с правой стороны платформы 4 закреплен упругий элемент 15 с ярко выраженной нелинейной зависимостью силы упругости от перемещения х вибрационной подовой платформы 4, возникают ее ярко выраженные несимметричные колебания.Considering that an elastic element 15 with a pronounced nonlinear dependence of the elastic force on the movement x of the vibrating bottom platform 4 is fixed on the right side of the platform 4, its pronounced asymmetric vibrations arise.

Таким образом, из-за ярко выраженной нелинейной зависимости силы упругости F от перемещения х платформы 4 формируется переменная жесткость упругого элемента 15, возрастающая по мере увеличения х при ее движении вправо.Thus, due to the pronounced nonlinear dependence of the elastic force F on the movement x of the platform 4, a variable stiffness of the elastic element 15 is formed, increasing as x increases as it moves to the right.

При вращении эксцентрика 5 с угловой частотой щ, равной частоте собственных колебаний щ₀, платформа 4 с противнем 1 вводится в резонанс и совершает несимметричные колебания, формирующиеся за счет переменной жесткости упругого элемента 15. Любая колебательная система, имеющая упругий элемент с указанной выше зависимостью F = f (д), расположенный с одной стороны (в данном случае справа) обладает, так называемой «мягкой» амплитудно-частотной характеристикой – АЧХ (Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. школа. – 1977. – с. 255) и имеющей вид, показанный на фиг. 5. When the eccentric 5 rotates with an angular frequency of u, equal to the frequency of natural vibrations u ₀ , the platform 4 with a baking sheet 1 is brought into resonance and performs asymmetric vibrations, which are formed due to the variable stiffness of the elastic element 15. Any oscillatory system that has an elastic element with the above dependence F = f (d), located on one side (in this case on the right) has a so-called "soft" amplitude-frequency characteristic - AFC (VA Bauman, II Bykhovsky Vibration machines and processes in construction. M. : Higher school. - 1977. - p. 255) and having the form shown in Fig. 5.

Вход в резонансный режим происходит в точке а в момент, когда частота возбуждения щ станет равной собственной частоте колебаний платформы 4 щ₀. В этот момент платформа 4 будет совершать колебания с амплитудой, соответствующей точке А на амплитудно-частотной характеристике. После входа в резонанс можно изменять амплитуду резонансных колебаний за счет расстройки частоты вращения эксцентрика 5 (частоты возбуждения щ) с собственной частотой щ₀. При этом амплитуда колебаний А платформы 4 будет определяться положением точек б, в, А, г и других на АЧХ, показанной на фиг. 6. The entry into the resonance mode occurs at point a at the moment when the excitation frequency u becomes equal to the natural oscillation frequency of the platform 4 u ₀ . At this moment, platform 4 will oscillate with an amplitude corresponding to point A on the amplitude-frequency characteristic. After entering the resonance, you can change the amplitude of the resonant oscillations due to the detuning of the rotation frequency of the eccentric 5 (excitation frequency u) with the natural frequency u ₀ . In this case, the amplitude of oscillations A of the platform 4 will be determined by the position of points b, c, A, d and others on the frequency response shown in Fig. 6.

График виброперемещения х для платформы 4 с противнем 1, находящихся в резонансе и имеющих односторонний упругий элемент в виде сплюснутого кольца только с правой стороны, будет имеет вид, показанный на фиг. 6.The graph of vibration displacement x for platform 4 with baking sheet 1, being in resonance and having a one-sided elastic element in the form of a flattened ring only on the right side, will have the form shown in Fig. 6.

Очевидно, что это несимметричные колебания, при которых, как известно, создается односторонний вибротранспортный эффект (Бауман И.И., Быховский В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высш. школа», 1977, стр. 74). Они характеризуются тем, что максимальное абсолютное ускорение, направленное вправо не равно максимальному абсолютному ускорению, направленному влево. Если максимум ускорения Obviously, these are asymmetric vibrations, in which, as is known, a one-sided vibration transport effect is created (Bauman I.I., Bykhovsky V.A. Vibration machines and processes in construction. M., "Higher school", 1977, p. 74 ). They are characterized in that the maximum absolute acceleration to the right is not equal to the maximum absolute acceleration to the left. If the maximum acceleration

Вправо

больше (как в данном случае), чем максимум ускорения влевоTo the right

more (as in this case) than the maximum acceleration to the left

,

,

и при этом будет выполняться условиеand the condition

> fG / m>

,

> fG / m>

,

где f – коэффициент трения вермикулита по металлической поверхности противня 1, m – масса вермикулитовой частицы (кг) и G – вес вермикулитовой частицы (Н), то частица и весь поток вермикулитовых зерен будет двигаться вправо без отрыва от поверхности противня 1, при этом движение будет иметь однонаправленный пульсирующий характер. where f is the coefficient of friction of vermiculite on the metal surface of baking sheet 1, m is the mass of the vermiculite particle (kg) and G is the weight of the vermiculite particle (H), then the particle and the entire flow of vermiculite grains will move to the right without separation from the surface of baking sheet 1, while the movement will have a unidirectional pulsating character.

Вспучивающийся вермикулит, за счет несимметричных колебаний платформы движется слева направо и из печи выходит готовый вспученный продукт. Expanding vermiculite, due to asymmetric oscillations of the platform, moves from left to right and the finished expanded product comes out of the oven.

Изменяя частоту возбуждения щ эксцентриком 5 после начала резонансных колебаний в пределах от точки б до точки г, можно управлять виброперемещением х, амплитудой виброскорости щА и амплитудой виброускорения щ²А платформы 4, обеспечивая изменение средней скорости движения вермикулита по противню 1 и управление временем обжига.By changing the excitation frequency u eccentric 5 after the onset of resonant oscillations in the range from point b to point d, you can control vibration displacement x, amplitude of vibration velocity uA and amplitude of vibration acceleration u²And platforms 4, providing a change in the average speed of movement of vermiculite on a baking sheet 1 and control of the firing time.

Так вибротранспортирование обжигаемого вермикулита в пространстве обжига между противнем 1 и крышкой 3 теперь достигается при горизонтальном положении печи, поэтому не возникает потока воздуха, который мог бы охлаждать электрические нагреватели 2 и движущийся по противню 1 вспучивающийся вермикулит, а сложный по устройству упругий элемент из корпуса с роликами с эксцентрично смещенными осями и упругими пластинами, устраняется на простой – в виде сплюснутого кольца, что позволяет значительно упростить конструкцию печи с вибрационной подовой платформой. So vibratory transportation of fired vermiculite in the firing space between the baking sheet 1 and the lid 3 is now achieved with a horizontal position of the furnace, so there is no air flow that could cool the electric heaters 2 and the intumescent vermiculite moving along the baking sheet 1, but a complex elastic element from the body with rollers with eccentrically displaced axes and elastic plates, is eliminated for a simple one - in the form of a flattened ring, which greatly simplifies the design of the furnace with a vibrating hearth platform.

Так достигается технический результат полезной модели, заключающийся в упрощении конструкции, приводящей к повышению ее надежности и уменьшению стоимости.This is how the technical result of the utility model is achieved, which consists in simplifying the design, leading to an increase in its reliability and a decrease in cost.

Claims (1)

Электрическая печь для получения вермикулита, содержащая раму с направляющими, горизонтально установленную на раме вибрационную подовую платформу с эксцентриковым приводом и цилиндрическими пружинами, установленными с одной ее стороны, и роликами, расположенными в направляющих рамы, закрепленный на вибрационной подовой платформе противень, установленную на раме термокрышку с электрическими нагревателями, зафиксированными на термокрышке крепежными головками, и упругий элемент, закрепленный с другой стороны вибрационной подовой платформы, отличающаяся тем, что цилиндрические пружины снабжены винтами для регулирования заданного исходного положения подовой платформы, рама выполнена с упором, упругий элемент выполнен в виде регулировочной пластины, связанной с упором рамы винтом, при этом печь снабжена дополнительным упругим элементом, размещенным между торцом подовой платформы и регулировочной пластиной, который выполнен в виде сплюснутого кольца, имеющего начальный размер, выполненный с возможностью изменения его винтом регулировочной пластины.An electric oven for vermiculite production, containing a frame with guides, a vibrating hearth platform horizontally installed on the frame with an eccentric drive and cylindrical springs installed on one side of it, and rollers located in the frame guides, a baking sheet mounted on a vibrating hearth platform, installed on the frame thermal cover with electric heaters fixed on the thermal cover with mounting heads, and an elastic element fixed on the other side of the vibrating hearth platform, characterized in that the cylindrical springs are equipped with screws to adjust the preset initial position of the hearth platform, the frame is made with a stop, the elastic element is made in the form of an adjusting plate connected to the frame stop with a screw, while the furnace is equipped with an additional elastic element located between the end of the hearth platform and the adjusting plate, which is made in the form of a flattened ring having an initial size made with Possibility to change it with the adjusting plate screw.

Images