Chức năng của vành đỡ (tyre) và con lăn (roller) ở lò quay

Thanh Sơn biên dịch, bản quyền thuộc baoduongcokhi.com

Mục đích của vành đỡ lò quay (tiếng anh là Kiln tyre hay ridding ring), và con lăn (roller) là để đỡ lò quay và cho phép nó quay với ma sát tối thiểu. 

Lò quay là một trong những máy quay công nghiệp lớn nhất, có lò quay trọng lượng vài nghìn tấn khi đầy tải. 

Lò quay nhà máy xi măng

Bất chấp những thách thức về kích thước và nhiệt độ cao, điển hình nhất là lò quay được đỡ quay trên các con lăn gần như không ma sát, năng lượng do bộ truyền động cung cấp gần như hoàn toàn để chống lại tải trọng lệch tâm của nguyên liệu có trong lò. 

Khi ngắt truyền động lò quay, lò sẽ "lăn ngược lại" và khi được tác động phanh, lò sẽ tiếp tục lắc lư như một con lắc trong mười hoặc mười lăm phút trước khi dừng lại. Điều kiện cơ học được tinh chỉnh này đòi hỏi thiết kế phức tạp của các bệ đỡ của lò quay.

Cấu tạo lò quay

Một thiết kế tiêu chuẩn đã phát triển trong ba thập kỷ đầu tiên của thế kỷ XX, cho phép sự gia tăng lớn về kích thước của các lò quay sau đó.

Vành đỡ lò quay (Rotary kiln tyre):

Bản thân vành đỡ quay thường là loại thép đúc đơn, được gia công theo các kích thước tròn chính xác và có kết cấu nhẵn bóng trên mọi bề mặt. Vành đỡ ban đầu đôi khi được sản xuất dưới dạng 2 nửa có thể dễ dàng lắp ráp và thay thế, nhưng loại vành đỡ này nhanh chóng bị không còn được sử dụng vì dẫn đến sự mài mòn nhanh chóng ở các khớp nối.

Trong thiết kế tiêu chuẩn, vành đỡ được gắn có độ lỏng (độ rơ) trên vỏ lò quay (kiln shell). Thông thường, vành đỡ sẽ mát hơn vỏ lò quay, và do đó một khe hở nhỏ cho phép sự giãn nở diễn ra. Khe hở thường được thiết kế bằng khoảng 0,2% đường kính vỏ ở nhiệt độ hoạt động bình thường. Thùng lò chịu lực đè xuống mặt bên trong của vành đỡ thông qua các tấm đỡ (chair pad) có bề mặt nhẵn cũng có các vấu giữ (lugs bracketing) chặn vành đỡ, ngăn không cho nó trượt theo phương dọc thân lò. Khoảng cách (gap) của các tấm đỡ cũng làm giảm lượng nhiệt truyền từ vỏ lò vào vành đỡ. Vành đỡ cần phải duy trì ở trạng thái tương đối mát vì một vật đúc lớn như vậy sẽ khó có thể tồn tại một sự chênh lệch nhiệt độ hướng tâm lớn trong suốt quá trình gia nhiệt cho lò quay. Một tác động khác của khoảng cách (gap) là vành đỡ sẽ dần dần xoay xung quanh lò quay, vành đỡ sẽ quay trọn 1 vòng với mỗi 500 vòng quay của lò quay. Đo tỷ lệ tiến động (rate of precession) là một cách sơ bộ và dễ dàng để đánh giá khe hở của vành đỡ với vỏ lò quay khi lò đang hoạt động. Những thay đổi nhỏ do độ mòn có thể được điều chỉnh bằng cách thêm miếng chêm (shim).

Con lăn đỡ lò quay (Roller):

Thiết kế cơ bản của con lăn ít thay đổi trong những năm qua. Các con lăn được lắp đặt trên một tấm đế lớn bằng gang hoặc bằng thép để cung cấp các lực ngang hướng vào trong các con lăn và phân bổ trọng lượng của lò quay trên trụ móng đỡ. 

Khoảng cách giữa các con lăn phải đủ nhỏ để ngăn các lực ngang lớn, nhưng đủ lớn để giữ cho lò ổn định về mặt hướng kính. Các con lăn được thiết kế để tạo một góc 60° ở tâm vành đỡ (xem ảnh), và điều này dường như luôn xảy ra. Cho phép điều chỉnh nhỏ để lò quay có thể được giữ đồng tâm (tức là giữ cho tâm của vành đỡ đồng tâm) khi có những thay đổi nhỏ, chẳng hạn như độ mòn của vành đỡ hoặc độ lún của trụ móng.

Mặt ngoài con lăn được làm rộng hơn so với mặt vành đỡ, chủ yếu để cho phép lò quay co lại trong quá trình ngừng hoạt động. Điều này đặt ra một vấn đề: nếu vành đỡ vẫn ở một vị trí so với con lăn, mài mòn hoặc biến dạng dẻo sẽ hình thành vết lõm trên mặt con lăn. Do đó, việc cố tình làm cho lò “ nổi - lơ lửng” “float” (tức là thường xuyên di chuyển đi lên (uphill) và đi xuống (downhill) qua các con lăn) là một thực tế bình thường để tránh mài mòn. Vì lò quay có độ dốc (thường là 1,5° đến 3,5°) nên nó có xu hướng trượt xuống phía chân dốc (slip downhill) tự nhiên khi quay. Ngay từ những lần đầu tiên, xu hướng này đã được bù đắp bằng cách tạo các con lăn mặt có rãnh cắt (cutting)– tạo đường xiên so với tâm trục của con lăn một góc rất nhỏ để có tác động như của vặn vít đi lên (uphill screw action) được truyền vào vành đỡ. Hành động này dựa trên ma sát giữa bề mặt vành đỡ và con lăn, và do đó người vận hành có thể làm cho lò di chuyển lên hoặc xuống bằng cách điều chỉnh lượng ma sát. Để phòng ngừa thêm để ngăn lò quay rơi ra khỏi các con lăn của nó, các con lăn đỡ dọc thân lò đặt ở 1 mặt bên của vành đỡ được sử dụng. Chúng thường được đặt trên con lăn gần bộ truyền động nhất, nơi cần hạn chế chuyển động nhất.

Dựa vào ma sát, việc tạo rãnh cắt trên các con lăn chắc chắn sẽ làm tăng tốc độ mài mòn, và sau khi trở thành thông lệ tiêu chuẩn trong nhiều năm, nó đã bị loại bỏ từ những năm 1950 trở đi để chuyển sang sử dụng các bộ đẩy cơ học (mechanical thrusters) để làm nổi lò. Chúng thường có dạng pittong thủy lực gắn với con lăn đỡ hướng dọc thân lò (thrust roller), được điều khiển tự động để truyền dao động dọc trục răng cưa đến vị trí của lò, với biên độ vài cm.

Con lăn đỡ hướng dọc thân lò (thrust roller) (ảnh minh họa)

Related Posts by Categories