Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7296
(13) U
(46) 2011.06.30
(51) МПК (2009)
F 27B 7/00
(54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ
(21) Номер заявки: u 20100670
(22) 2010.07.28
(31) 2009129863 (32) 2009.08.03 (33) RU
(71) Заявитель: Общество с ограничен-
ной ответственностью производ-
ственно-коммерческая фирма
"ГЛОБУС" (RU)
(72) Авторы: Леляев Алексей Викторович;
Белобородов Александр Владимиро-
вич; Тюкавин Владимир Леонидович;
Брагин Виктор Александрович (RU)
(73) Патентообладатель: Общество с огра-
ниченной ответственностью производ-
ственно-коммерческая фирма "ГЛО-
БУС" (RU)
(57)
1. Уплотнительное устройство вращающейся печи, содержащее корпус кольцевой
формы и множество подпружиненных элементов, отличающееся тем, что установлено на
неподвижной части печи, на корпусе радиально расположены кронштейны, на которых
шарнирно установлены двуплечие рычаги, на одном конце которых шарнирно на осях
установлены пластины, а на другом имеется крючок для механической связи с пружиной,
при этом другим концом пружины установлены на кронштейне, пластины снабжены, по
крайней мере, одним выступом и пазом прямоугольной формы, ответными друг другу и
контактирующими соответственно с пазом и выступом соседних пластин, и антифрикци-
онной накладкой, размещенной на стороне, обращенной к уплотняемой поверхности.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рабочая поверхность антифрикционной
накладки выполнена по радиусу, равному радиусу уплотняемой поверхности вращающей-
ся части печи.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что периферийная часть каждой пластины
снабжена вертикально ориентированным ребром с, по крайней мере, одним выступом и
пазом прямоугольной формы, ответными друг другу.
Фиг. 3
BY7296U2011.06.30

2. BY 7296 U 2011.06.30
2
(56)
1. Патент СССР 314054, МПК F 27B 7/24, 1971.
2. Патент СССР 365540, МПК F 27B 7/24, 1973.
3. Патент СССР 1534266, МПК F 27B 7/24, 1990.
4. Патент СССР 1820159, МПК F 27B 7/24, 1993.
5. Патент Японии 7159041, МПК F 27B 7/24, F 27B 7/20, 1995.
6. Патент WO 2004/031626, МПК F 16J 15/16, F 27B 7/24, 2004.
7. Патент Великобритании 872346, МПК C 04C, F 06, 1959.
8. Патент Франции 1240400, МПК F 27B 7/24, F 27B 7/20, 1960.
9. Патент США 3012765, МПК F 27В 7/24, F 27B 7/20, 1961.
Полезная модель относится к строительной, химической, металлургической и другим
отраслям промышленности, где применяются агрегаты (вращающиеся печи, сушилки и
т.п.) с вращающимся барабаном, и может быть использована для уплотнения зазора между
вращающейся и неподвижной частями этого оборудования.
Известно уплотнительное устройство, например, вращающейся печи, содержащее об-
хватывающую корпус печи неподвижную уплотняющую шайбу, состоящую из отдельных
секций, прижимаемых пружинами, при этом секции шайбы, выполненные с уступом и со-
единенные внахлестку, снабжены опорными катками, а на стенке неподвижной камеры
закреплено кольцо трения, контактирующая с шайбой часть которого выполнена оваль-
ной. Секции шайбы снабжены эластичными прокладками со стороны корпуса. Пружины
установлены под углом к корпусу печи и жестко закреплены на опорах посредством вин-
товой нарезки [1].
Недостатками известной конструкции являются, во-первых, отсутствие раздельной ре-
гулировки усилия прижима торцевого и радиального уплотнений, а во-вторых, эластич-
ные прокладки не обеспечивают надежного радиального уплотнения при значительном
радиальном биении корпуса печи. Это снижает степень герметичности уплотнения,
уменьшая надежность и эффективность уплотнения.
Известно устройство для уплотнения концов вращающейся печи, содержащее прижа-
тые друг к другу вращающееся кольцо, закрепленное на корпусе печи, и уплотнительное
кольцо, смонтированное на неподвижной камере с возможностью свободного перемеще-
ния вдоль оси печи, при этом одно из колец снабжено подпружиненными роликами, кон-
тактирующими с другим кольцом [2].
Однако при больших линейных перемещениях известное устройство должно иметь
большие геометрические размеры, при этом при радиальном биении (перемещении)
уплотнение не обеспечивается. Это указывает на ограниченные функциональные свойства
известного устройства.
Известно устройство для уплотнения зазора между загрузочным концом вращающей-
ся печи и неподвижной камерой, содержащее уплотнительные кольца, одно из которых
выполнено из отдельных секторов, установленных с возможностью осевого перемещения
на неподвижной обечайке неподвижной камеры, с прижимными устройствами в виде
стержней с пружинами, при этом оно снабжено сменными пластинами, установленными
на неподвижной обечайке и входящими внутрь вращающейся печи, секторы уплотнитель-
ного кольца неподвижной камеры внахлест соединены друг с другом и установлены на
уровне расположения торцовых пластин загрузочного конца вращающейся печи, при этом
один стержень прижимного устройства каждого сектора соединен с ним посредством
шарнира с обеспечением вращения относительно оси, направленной по нормали к по-
верхности неподвижной обечайки, а другой стержень установлен с образованием точечно-
го контакта с сектором [3].

3. BY 7296 U 2011.06.30
3
Недостатками известной конструкции являются недостаточная надежность уплотне-
ния и ограниченные функциональные возможности. При значительном осевом перемеще-
нии конца печи значительно меняется усилие прижима пластин, для устранения этого
потребуются пружины большой длины. При этом при недостаточном усилии пружины
возникнет зазор, что приведет к уменьшению надежности уплотнения. Кроме того, из-
вестная конструкция не обеспечивает уплотнения при радиальных смещениях печи.
Известно устройство для уплотнения зазора между вращающейся печью и неподвиж-
ной камерой, содержащее уплотнительное кольцо, соединенное с неподвижной камерой
при помощи шпоночных соединений, при этом шпонки выполнены в виде призматиче-
ских выступов на наружной торцевой поверхности уплотнительного кольца, а торец непо-
движной камеры выполнен с вилкообразными упорами с пазами для выступов шпонок [4].
Недостатками известного устройства являются отсутствие уплотнения между пласти-
нами и неравномерное усилие прижатия пластин. Это приводит к снижению степени гер-
метичности уплотнения, уменьшая его надежность и эффективность.
Известно также уплотнительное устройство, обеспечивающее изоляцию при нетерми-
ческих деформациях и предотвращающее износ, разрушение и снижающее шум, напри-
мер, в процессе вибрации. Устройство содержит корпус в виде кольца, установленный на
подвижную часть печи. Периферийная часть кольца содержит площадку, ориентирован-
ную соосно подвижной части печи. На неподвижную часть печи также установлено коль-
цо, которое снабжено множеством шарниров с тремя лапками, одной из которых он
жестко закреплен с кольцом на неподвижной части печи. Другая лапка снабжена гибкой
пластиной, контактирующей с площадкой на кольце уплотнения на подвижной части пе-
чи, а третья лапка подпружинена относительно кольца на неподвижной части печи [5].
Однако известной конструкции также присуще недостаточно надежное уплотнение.
Во-первых, это обусловлено тем, что после значительного радиального расширения пла-
стины, обеспечивающие герметизацию, могут деформироваться и не вернуться в первона-
чальное состояние, что впоследствии не обеспечит должного уплотнения. Во-вторых, при
значительных линейных перемещениях конструктивные элементы уплотнения, в частно-
сти пластины, лапки шарнира, могут сместиться друг относительно друга, что также при-
ведет к возможному возникновению зазора и снижению эффективности уплотнения.
Известно уплотнительное устройство для больших вращающихся цилиндров, содер-
жащее множество L-образных элементов, каждый из которых контактирует с вращающи-
мися цилиндрами. При этом каждый L-образный элемент пересекается с другим L-
образным элементом. Через отверстие в плоской вертикально ориентированной стороне
L-образные элементы стянуты гибким элементом, например тросом, образуя единый кар-
кас [6].
Недостатком известного уплотнительного устройства является то, что механизм при-
жима с помощью троса не обеспечивает равномерного усилия на каждом сегменте уплот-
нения - L-образном элементе, что ухудшает уплотняющие характеристики известной
конструкции, уменьшая надежность и эффективность уплотнения. Кроме того, при значи-
тельном линейном перемещении уплотняемых цилиндров друг относительно друга значи-
тельно возрастают габариты и масса уплотняющих L-образных элементов, что
ограничивает применение известной конструкции при относительно небольших возмож-
ных перемещениях уплотняемых частей.
Наиболее близким техническим решением является известное уплотнительное
устройство печи, предназначенной для производства цемента, содержащей вращающуюся
и неподвижную части, при этом уплотнительное устройство между ними кольцевой фор-
мы, установлено на подвижной части, причем уплотнение содержит корпус, имеющий
изогнутый профиль, периферийная часть которого упруго контактирует с чередующимися
подпружиненными рычажными элементами в виде скоб, причем скобы между собой со-
единены также посредством пружин. При линейном расширении периферийная часть

4. BY 7296 U 2011.06.30
4
корпуса уплотнения, благодаря зазору между ним и неподвижной частью печи, проходит
через кольцо подпружиненных скоб, при этом лапки скобы в силу наличия вертикально
ориентированных пружин, через которые проходит спинка скобы, контактируют с по-
верхностью корпуса, исключая зазор и проникновение воздуха внутрь печи [7, 8, 9].
Известной конструкции присуще недостаточно надежное уплотнение. При ослаблении
с течением времени пружин, которыми снабжена каждая скоба, усилие, с которым скоба
подпружинивает кольцевой корпус уплотнения, может также ослабнуть. Скобы, находя-
щиеся в нижней части уплотнения, под действием силы тяжести продолжат плотно кон-
тактировать с кольцевым корпусом, однако скобы в верхней части, также под действием
силы тяжести, преодолевая усилие пружины, могут недостаточно плотно контактировать с
кольцевым корпусом, допуская зазор между частями печи. Известная конструкция также
имеет функциональное ограничение, выражающееся в том, что не может быть использо-
вана на печах, допускающих значительные линейные перемещения подвижных частей.
Применение известной конструкции ограничено перемещением, сопоставимым с первич-
ным зазором между вертикально ориентированными частями кольцевого корпуса и непо-
движной частью печи. В противном случае при больших перемещениях конструктивные
элементы уплотнения могут быть деформированы и выйдут из строя. Кроме того, корпус
уплотнения устанавливается на вращающуюся часть печи, что исключает визуальный
осмотр уплотнения в процессе работы печи и негативно влияет на предотвращение воз-
никновения внештатных ситуаций.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является со-
здание конструкции, обеспечивающей надежное уплотнение вращающейся и неподвиж-
ной частей печи и допускающей значительные линейное и радиальное биения
(расширения) вращающейся части.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, являет-
ся создание лабиринтного уплотнения между элементами уплотнения, возможность пере-
мещения уплотнения по вращающейся части печи и снижение силы трения между
элементами уплотнения и вращающейся частью печи, неизменность усилия, прикладыва-
емого со стороны печи на элементы уплотнения при линейном расширении, исключение
деформации конструктивных элементов уплотнительного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что уплотнительное устройство
вращающейся печи, содержащее корпус кольцевой формы и множество подпружиненных
элементов, согласно полезной модели, установлено на неподвижной части печи, на корпу-
се радиально расположены кронштейны, на которых шарнирно установлены двуплечие
рычаги, на одном конце которых шарнирно на осях установлены пластины, а на другом
имеется крючок для механической связи с пружиной, при этом другим концом пружины
установлены на кронштейне, пластины снабжены, по крайней мере, одним выступом и
пазом прямоугольной формы, ответными друг другу и контактирующими соответственно
с пазом и выступом соседних пластин, и антифрикционной накладкой, размещенной на
стороне, обращенной к уплотняемой поверхности.
Рабочая поверхность антифрикционной накладки выполнена по радиусу, равному ра-
диусу уплотняемой поверхности вращающейся части печи.
Периферийная часть каждой пластины снабжена вертикально ориентированным реб-
ром с, по крайней мере, одним выступом и пазом прямоугольной формы, ответными друг
другу.
Размещение уплотнительного устройства на неподвижной части печи позволит в про-
цессе работы (вращения печи) оставаться ему неподвижным относительно оси вращения
печи. Таким образом, уплотнение будет доступно визуальному контролю, что исключит
возникновение внештатной ситуации, а также исключит воздействие на уплотнительное
устройство сил, возникающих при вращении. При этом при линейном перемещении вра-
щающейся части уплотнительное устройство будет целиком надвигаться на вращающую-

5. BY 7296 U 2011.06.30
5
ся часть, не испытывая дополнительного чрезмерного усилия на конструктивные элемен-
ты, например пластины. В этом случае величина линейного перемещения не ограничива-
ется конструктивными особенностями уплотнительного устройства, а зависит только от
конструкции печи в целом.
Механически связанные конструктивные элементы уплотнительного устройства, а
именно подпружиненные рычаги, установленные на кронштейнах корпуса, уплотнитель-
ные пластины, а также установленные между ними связи, например, посредством пружи-
ны, обеспечивают надежное и плотное уплотнение по контуру вращающейся части печи,
исключая, например, проникновение воздуха внутрь уплотнения. В этом случае, напри-
мер, при радиальном расширении, пластина стремится выйти из своего первоначального
состояния, отгибая рычаг. Конец рычага, связанный с пружиной, двигается по часовой
стрелке, однако под действием пружины другой конец рычага путем приложения усилия к
пластине стремится вернуть ее в первоначальное состояние, обеспечивая уплотнение.
Пластины в первичном состоянии контактируют друг с другом, например, по всему
профилю пазов и ответных им выступов. При радиальном расширении (биении) выступ
одной из пластин стремится выйти из паза другой пластины. Однако за счет прямоуголь-
ной формы выступа и паза остается контакт между сторонами выступа и паза, соосными
самой пластине, и, таким образом, контакт между профилями пластин не прерывается, со-
храняя лабиринтное уплотнение, образованное между уплотнительными пластинами,
независимо от величины и силы такого радиального биения.
Вместе с тем, для большего повышения надежности уплотнения периферийную часть
каждой пластины целесообразно снабдить вертикально ориентированным ребром с, по
крайней мере, одним выступом и пазом прямоугольной формы, ответными друг другу.
При этом ребра, как и пластины, будут контактировать друг с другом по профилю этих
пазов и выступов.
Антифрикционные накладки на пластинах нивелируют силу трения, возникающую
между вращающейся частью печи и уплотнительными накладками. В противном случае
вращающаяся часть печи может провернуть за собой уплотнительное устройство, сорвав
его с неподвижной части и нарушив тем самым, уплотнение. Для дополнительного ниве-
лирования трения рабочую поверхность антифрикционной накладки целесообразно выпол-
нять по радиусу, равному радиусу уплотняемой поверхности вращающейся части печи.
При этом в процессе работы исключается деформация конструктивных элементов
уплотнительного устройства, например прижимной пластины (в отличие от аналога) или
контура уплотнительного кольца (в отличие от прототипа). Таким образом, исключается
потенциальная возможность "запоминания" материалом деформируемой формы и возникно-
вения зазора в уплотняемых местах после снятия усилия со стороны вращающейся печи.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 представлено
уплотнительное устройство вращающейся печи, общий вид в ракурсе 3/4; на фиг. 2 -
уплотнительное устройство вращающейся печи, вид сверху; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 в
увеличенном масштабе; на фиг. 4 - узел II на фиг. 2 в увеличенном масштабе; на фиг. 5 -
контактирующие между собой пластины в увеличенном масштабе.
Позиции на фигурах обозначают следующее: 1 - корпус уплотнительного устройства;
2 - кронштейн; 3 - оси в кронштейнах 2; 4 - двуплечий рычаг; 5 - пружина; 6 - регулиро-
вочная цепь; 7 - пластина; 8 - выступ на пластине 7; 9 - паз на пластине 7; 10 и 11 - планки,
закрывающие пластины 7; 12 - антифрикционная накладка на пластине 7; 13 - ребро на
периферийной части пластины 7.
Уплотнительное устройство вращающейся печи, устанавливаемое на неподвижной ча-
сти вращающейся печи, содержит корпус 1 кольцевой формы и множество подпружинен-
ных элементов, установленных на нем (фиг. 1).

6. BY 7296 U 2011.06.30
6
На корпусе 1 радиально расположены кронштейны 2 с отверстиями. К кронштейнам 2
через оси 3 в вертикально ориентированных отверстиях шарнирно установлены двуплечие
рычаги 4 (фиг. 2 и 3).
На одном конце рычага 4 имеется крючок для механической связи с пружиной 5,
например, через регулировочную цепь 6. При этом другим концом пружины 5 установле-
ны в одном из отверстий на кронштейне 2.
На другом конце каждого рычага 4 шарнирно на осях установлены уплотнительные
пластины 7 (фиг. 3 и 4).
Пластины 7 также снабжены, по крайней мере, одним выступом 8 и пазом 9 прямо-
угольной формы, ответными друг другу (фиг. 5). Выступы 8 и пазы 9 размещают на сто-
ронах пластины 7, параллельных друг другу и продольной оси вращающей части печи.
При этом соседние пластины 7 контактируют друг с другом именно через стороны, на ко-
торых расположены вышеуказанные выступы 8 и пазы 9. Таким образом, выступ 8 на од-
ной пластине 7 при установке уплотнения входит в соответствующий паз 9 соседней с ней
пластины 7, образуя лабиринтное уплотнение.
Контур контакта соседних пластин 7 для улучшения изоляции целесообразно закры-
вать с двух сторон планками 10 и 11 (фиг. 4).
Кроме того, на стороне пластины 7, обращенной к уплотняемой поверхности, разме-
щена антифрикционная накладка 12 с контуром, повторяющим контур пластины 7, из ма-
териала с высокой износоустойчивостью, работоспособного при температуре не ниже
температуры контактной поверхности печи. Рабочая поверхность антифрикционной
накладки 12 может быть выполнена по радиусу, равному радиусу уплотняемой поверхно-
сти вращающейся части печи (фиг. 3).
Периферийная часть каждой пластины 7 снабжена вертикально ориентированным
ребром 13 с, по крайней мере, одним выступом и пазом прямоугольной формы, ответными
друг другу. При этом ребра 13 пластин 7 контактируют друг с другом по такому же прин-
ципу, как и пластины 7. Выступ на одном из ребер 13 входит в паз, расположенный на со-
седнем с ним ребре 13 (фиг. 3 и 4).
Уплотнительное устройство вращающейся печи работает следующим образом.
Корпус 1 кольцевой формы уплотнительного устройства с уплотняющими элементами
устанавливается на неподвижную часть вращающейся печи.
Посредством выбора длин пружин 5 и, при необходимости, регулировочной цепи 6
обеспечивают регулировку необходимого усилия прижима уплотнительных пластин 7 че-
рез рычаги 4 посредством контакта антифрикционных накладок 12 с поверхностью вра-
щающейся части печи.
При вращении печи происходят линейное и радиальное перемещения (биения) вра-
щающейся части печи.
При линейном перемещении вращающаяся часть смещается относительно неподвиж-
ной части печи, на которой установлено уплотнительное устройство. При этом уплотни-
тельное устройство просто перемещается по поверхности вращающейся части печи.
Причем в процессе перемещения уплотняющие элементы, а именно пластины 7 или рыча-
ги 4, не испытывают дополнительного увеличивающегося усилия со стороны вращающей-
ся печи, которое может привести к их деформации. Такое перемещение также возможно
вследствие контакта уплотнительного устройства через антифрикционные накладки 12,
позволяющие компенсировать силу трения, возникающую при смещении, и предотвра-
щающие срыв уплотнительного устройства в момент вращения и/или биения.
При радиальном смещении или линейном смещении по расширяющейся в диаметре
части печи происходит следующее.
Пластины 7 стремятся выйти из своего первоначального состояния, расширяя диаметр
образовавшегося уплотнения. При этом отгибается рычаг 4. Конец рычага 4, связанный с
пружиной 5, двигается по часовой стрелке. Однако под действием пружины, установлен-

7. BY 7296 U 2011.06.30
7
ной в осях 3 в кронштейне 2, это усилие компенсируется, и другой конец рычага 4 путем
приложения усилия к пластине 7 стремится вернуть ее в первоначальное состояние, обес-
печивая уплотнение.
В момент движения рычага 4 пластины 7 отходят друг от друга. Однако за счет пря-
моугольной формы выступа 8 и паза 9 сохраняется контакт между сторонами выступа 8 и
паза 9, соосными самой пластине 7. Контакт нарушается только между сторонами, парал-
лельными оси вращения печи. Таким образом, контакт между профилями пластин 7 не
прерывается, сохраняя лабиринтное уплотнение, образованное между уплотнительными
пластинами 7. Благодаря этому, а также планкам 10 и 11, ребрам 13 на периферийной ча-
сти пластины 7 с пазами и выступами аналогичной прямоугольной формы обеспечивается
надежная изоляция внутреннего пространства печи.
В процессе работы исключается деформация конструктивных элементов уплотнитель-
ного устройства, что исключает, в свою очередь, возникновение зазора в уплотняемых ме-
стах после снятия усилия со стороны вращающейся печи. При этом предложенное
уплотнительное устройство допускает при вращении печи значительные радиальное и ли-
нейное (торцевое) перемещения (биения) вращающейся части печи, что позволяет исполь-
зовать предложенное устройство как на разгрузочном, так и на загрузочном концах печи.
Фиг. 1
Фиг. 2

8. BY 7296 U 2011.06.30
8
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.