2.2.3 Склад обладнання ділянок формування, сушки й випалу цегли
2.2.3.1 Загальна характеристика
Практично повсюдне застосування має традиційний метод так званої “м’якої” екструзій, відмінною рисою якого є вкладання свіжо сформованого сирцю для сушки у один шар із проміжками для проходу повітря на сушильні рамки або рейки й наступне перекладання сухого сирцю на вагонетки випалу у технологічні пакети.
Брус формують, як правило, на шнековому пресі. Інші конструкції пресів, описані в розділі 7.2, поки що не знайшли широкого розповсюдження. Далі брус ріжчиком розрізають на вироби потрібної довжини, розсувають сирці на відстань 10÷20 мм для забезпечення каналів проходу теплоносія між цеглинами при сушці й укладають на рамки або рейки. Треба мати на увазі, що відрізані поверхні значно краще віддають вологу, ніж поліровані поверхні бруса із закритими порами, тому саме потоки теплоносія крізь указані канали найефективніше сушать сирець. Найчастіше на рамку вкладають один ряд (стрічку) сирцю, хоч у деяких комплексах на рамки великого розміру вкладають в один шар цілий масив сирцю з декількох рядів.
Для транспортування завантажених свіжо сформованим сирцем рамок (або рейок) до сушарок і далі на розвантаження використовують дві системи.
Принцип дій першої системи заснований на використанні транспортного засобу у вигляді багатополичної вагонетки (далі - БПВ), що працює у комплекті з передаточним возиком і транспортує рамки від елеватора-накопичувача рамок із свіжо сформованим сирцем до сушарки і з неї – на аналогічний агрегат із висушеним сирцем. Така система є характерною для камерних сушарок періодичної дії, у яких рамки із сирцем на протязі сушки залишаються нерухомими, а параметри теплоносія змінюються у часі.
Друга система орієнтована на транспортування рамок на сушильних вагонетках, на полицях яких рамки знаходяться на протязі усього періоду сушки, що триває 2÷3 діб. Основним недоліком цієї системи є необхідність у значній кількості відносно дорогих вагонеток, парк яких досягає декількох сотень. Така схема більш характерна для тунельних сушарок безперервної дії, у яких рамки із сирцем рухаються вздовж тунелю відповідно прийнятому графіку. Іноді вагонетки великої ємності використовують й для камерних сушарок.
Вибір системи транспортування рамок із сирцем ґрунтується на виборі типу сушарок – тунельних чи камерних, й обумовлений властивостями сировини. Тунельні сушарки більш продуктивні, менш трудомісткі, але не дають змоги керувати режимом сушки у широких межах, тому у комплексах по виробництву високоякісної цегли зараз більш популярні камерні сушарки.
Принцип дій першої системи проілюстрований на рис.2.23.
Брус після преса 1 ріжеться на цеглини вибраного розміру, які вкладаються на рамки автоматом 2. Рамки транспортуються до накопичувача (елеватора) 3. Передаточний возик 4 зупиняється перед накопичувачем 3 так, щоб стикувались рейкові колії. БПВ з’їздить із возика 4, під’їздить до накопичувача 3, за рахунок підіймання своїх полиць знімає завантажені рамки з полиць накопичувача й повертається до возика. Далі возик транспортує БПВ до блока сушарок 5 і зупиняється напроти тієї сушарки, що завантажується. БПВ заїздить у камеру й розвантажує на полиці камери весь пакет рамок шляхом опускання своїх полиць. Порожня БПВ виїздить із камери на возик, який транспортує її до тієї камери, у якій цегла вже висохла і готова до розвантаження. БПВ заїздить у таку камеру, знімає пакет рамок із полиць сушарки на свої полиці й повертається до возика. Возик 4 транспортує БПВ до
накопичувача 6, на полиці якого БНВ розвантажує пакет рамок із висушеним сирцем й повертається до возика 4. Далі цикл повторюється.
Рамки із сухим сирцем від накопичувача 6 транспортують до садчика 7, який знімає цеглу з рамок і вкладає її на пічні вагонетки у такі пакети, які мають канали для проходу теплоносія й необхідну стійкість проти розвалювання при випалі, що супроводжується усадкою. Звільнені рамки конвеєром 14 повертаються до укладача 2.
Пічні вагонетки за допомогою ланцюгового штовхача 8 і передаточного візка 9 перевозять або до тунельної печі 10, або на рейковий шлях 13 накопичування вагонеток із цеглою, які чекають випалу. У піч вагонетку заштовхує гідроштовхач 11, переміщаючи увесь потяг вагонеток у печі на довжину вагонетки – на одну позицію ( іноді – на половину позиції). Під час пересування вагонеток на деяких печах подачу газу у пальники тимчасово припиняють для того, щоб не псувати зовнішній вигляд цегли продуктами горіння.
Після випалу вагонетки передаточним візком 9 транспортують або на рейковий шлях 13, або зразу до укладача 12, який розвантажує цеглу і вкладає її у транспортні пакети для відправки на склад готової продукції.
Схема на рис.2.23, як і інші приведені нижче схеми ділянок сушки та випалу, в основному характеризують склад обладнання для транспортування цегли. До складу означених ділянок входить також численне теплотехнічне обладнання, яке відіграє вирішальну роль в організації ефективного процесу сушки та випалу - пальники, топки, вентиляторне господарство, газоходи й різноманітна апаратура контролю й керування. Закономірності теплових процесів і рекомендації по призначенню ефективних режимів (температур, вологості, швидкості теплоносія) та графіків раціональної зміни основних параметрів впродовж сушки й випалу приведені у [43,68] разом із методиками вибору теплотехнічного обладнання. Відомості про сучасні тенденції розвитку обладнання ділянок сушки й випалу можна знайти в [39,66].
Далі обладнання ділянок розглянуто докладніше.
2.2.3.2 Обладнання ділянки формування сирцю
До складу ділянки входить прес, різальник й автомати для вкладання сирцю на рамки та рамок із сирцем – на транспортні засоби.
Преси. Загальна схема пресу для формування керамічних виробів методом екструзії приведена на рис.2.24.
Преси поділяються на без вакуумні (для виробництва повнотілої цегли) та вакуумні, які дозволяють формувати якісну лицьову високопорожнисту цеглу. Вакуумні преси складаються із одно- або двох-лопатевого змішувача та шнекового екструдера. Особливістю лопатевих змішувачів є наявність коротких шнеків на лопатевих валах, які встановлені на вході в вакуумкамеру. У вакуумного преса може бути один привод, загальний для змішувача та преса, або два індивідуальних. Для вакуумування шихти прес має вакуум-насос, як правило, водокільцевий. Докладніше конструкція пресів охарактеризована у розділі 7.4.1 “Шнекові преси». Кожна з десятка провідних світових фірм, що пропонують обладнання для виробництва керамічної цегли, випускає гаму пресів, розрахованих на будь-яку продуктивність, від 10 до 100 т/год. (3÷30 тис. штук цегли масою 3 кг) і на різний тиск у пресовій голівці – (2÷5) МПа. Основою розмірного ряду шнекових пресів є діаметр кінцевої частини шнеку на вході у пресову голівку – від 300 до 800 мм. Преси с продуктивністю, вищою 10÷12 тис. цеглин у годину, виконують із двома мундштуками.
Крім традиційного компонування із паралельними осями валів шнека і змішувача, яке показане на рис. 2.24, пропонують й кутове компонування, яке іноді покращує розміщення преса. Приклад різного компонування одного з пресів із діаметром шнека на виході – 450 мм, розрахованого на продуктивність 35÷100 т/год, з потужностями двигунів: преса – 360 кВт, змішувача – 250 кВт - проілюстрований на рис. 2.25. У табл.2.14 і 2.15, приведені основні характеристики пресів фірми Morando, розрахованих на високий тиск (напівжорстка та жорстка екструзія) і тиск до 2,5 МПа.
Рис. 2.25 – Компонування екструдера і змішувача з паралельними