膨胀约束组件和相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月29日提交的题为“膨胀约束组件和相关方法(EXPANSIONCONSTRAINT ASSEMBLY AND RELATED METHODS)”的美国临时申请第62/798,058号的权益和优先权，其内容通过引用以其整体并入本文用于所有目的。

技术领域

本公开涉及工业处理设备，诸如回转窑和回转炉，并且更具体地涉及用于加强这种回转窑和回转炉的系统和方法。

背景技术

回转窑和回转炉可用于处理金属和/或其他材料的各种情形。在一个典型的示例中，废金属沉积到窑的一端中，在那里被加热以从金属表面移除异物。然后将得到的洁净金属从窑的相对端送出以供进一步处理。

在许多情形下，窑或炉包括旋转处理筒，以下称为“窑筒”。由于筒的局部加热，窑筒容易发生不对称膨胀。这种膨胀会导致窑筒失圆并抑制筒正确旋转。传统上，为了防止这种不对称膨胀，在筒的外部附接一个加强环。这种环通常会与局部环境进行热交换，因此将经受与该环旨在抑制的筒不同的温度(且因此可能经受不同的热膨胀量)。然而，如果环被设计和/或尺寸被设定为在加热发生之前与筒精确匹配，则产生的膨胀可能破坏环，导致筒损坏并需要更换环。相反，如果环被设计和/或尺寸被设定为在预期加热发生后与窑筒匹配，则当窑在设计点之外的温度下操作时，环将会松动或过紧。松动的环将趋于停留在窑筒上，并可能磨损进入窑筒的通道，这可能造成需要修理或更换窑筒。过紧的环可能导致环或窑筒的意外变形或破裂。

发明内容

术语实施方案和类似术语旨在广义地指代本公开和所附权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题，或限制所附权利要求的含义或范围。由本文覆盖的本公开的实施方案由所附权利要求而非本发明内容限定。本发明内容是本公开的各方面的高度概述，并介绍了一些概念，这些概念在下面的具体实施方式部分中进一步描述。本发明内容并不旨在确认所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在单独用于确定所要求保护的主题的范围。本主题应通过参考本公开的整个说明书、任何或所有附图以及每项权利要求的适当部分来理解。

本文中的某些示例涉及用于在用于处理工业材料(诸如金属或其他材料)的加强工业处理设备中使用的回转窑和回转炉(以下均称为回转窑)的系统和方法。下文中的工业处理设备可以指用于处理工业材料(诸如金属)的任何设备，所述工业材料在工业中使用或被开发用于工业。各种示例利用可以在回转窑系统中实施的自缓解加强环组件(其可以是本文进一步讨论的膨胀约束组件的示例)，该回转窑系统还可以包括窑筒和热源。热源或正在处理的工业材料内的热反应可能导致窑筒受热不均匀，从而导致不对称膨胀的倾向，如果不加以控制，则其可能导致窑筒失圆。然而，在窑筒外部的加强环组件的布置和子部件可有助于抑制窑筒不对称膨胀，例如，代而约束窑筒朝向对称膨胀。

例如，加强环组件可以包括外环(其可以是外部约束结构的示例)、内环(其可以是本文进一步讨论的环的示例)和以远离窑筒的径向方向成角度的取向跨越在内环和外环之间的支撑结构(其可以是本文进一步讨论的偏移角的示例)。内环可以紧密地附接到窑筒的外部，使得环与窑筒等温，从而致使窑筒和内环按比例膨胀。等温在本文中可以指温度相等或恒温。窑筒和内环的正常均匀加热将导致内环相对于外环膨胀。内环的任何局部差异加热和/或膨胀都可以使内环和外环之间的支撑结构作为响应处于显著的压缩或拉伸应力中，并将力从窑筒传递到外环。力从窑筒到外环的传递可以导致外环旋转，从而缓解许多或大部分产生的热致应力。外环的旋转可以在非常低的应力水平下吸收正常的均匀热膨胀，但在连接支撑结构中保持高压缩和拉伸应力，以抵抗局部径向膨胀或收缩，并抵抗窑筒的不对称膨胀。

在各种示例中，提供了一种回转窑系统。该系统可以包括：旋转器；加热系统；和可通过旋转器旋转的窑筒。窑筒可以与加热系统连通以将热量提供到窑筒中。窑筒可包括：中心轴线；窑筒外部表面；和颈圈。颈圈可与中心轴线轴向对准并接收窑筒的至少一部分。窑筒还可以包括横截面厚度，该横截面厚度可以被促使朝向窑筒的径向方向的可变膨胀并响应于窑筒内由加热系统和/或正在处理的工业材料的热作用或反应提供的热量引起的可变热分布。回转窑系统还可包括与中心轴线轴向对准并锚固到窑筒外部表面的膨胀约束组件。膨胀约束组件可以限制窑筒横截面厚度的可变膨胀。膨胀约束组件可包括外部约束结构和多个支撑结构。每个支撑结构可以在外部约束结构的内部和窑筒外部表面之间延伸。每个支撑结构还可以以远离外部约束结构的径向方向的偏移角进行布置。每个支撑结构还可以锚固到窑筒外部表面和外部约束结构。

在各种示例中，提供了一种用于窑结构的膨胀约束组件。该组件可包括外部约束结构、内部圆形结构和支撑结构。内部圆形结构可以从外部约束结构并在膨胀约束组件内径向向内设置。支撑环组件还可以包括多个支撑结构，这些支撑结构以远离外部约束结构的径向方向的偏移角进行布置。多个支架还可在外部约束结构和内部圆形结构之间延伸。多个支撑结构还可附接到外部约束结构和内部圆形结构。

在各种示例中，提供了一种用于工业处理设备的膨胀约束方法。该方法可以包括接收外部约束结构和在内部圆形结构的外表面上对准的多个支撑结构。外部约束结构可以围绕内部圆形结构的外侧定位。该方法还可以包括通过至少致使多个支撑结构中的至少一个的拉伸或压缩的增加或外部约束结构围绕内部圆形结构的中心轴线的旋转来抵抗内部圆形结构的不均匀膨胀。

其他目的和优点将从以下非限制性示例的具体实施方式中变得明显。

附图说明

说明书参考了以下附图，其中在不同附图中相同的附图标记的使用旨在示出相同或相似的部件。

图1是根据各种实施方案的具有膨胀约束组件的回转窑系统的透视图。

图2是根据各种实施方案的图1的回转窑系统的侧视图，其中窑轴线倾斜低于水平线。

图3是根据各种实施方案的图2的回转窑系统的一部分的横截面侧视图，其中叶片与窑筒和颈圈接合。

图4是根据各种实施方案的横截面前视图，示出了可以包括在膨胀约束组件中的部件，该膨胀约束组件可以结合到图1的回转窑系统中。

图5是根据各种实施方案的在相关的圆形结构的膨胀已经发生之前图4的膨胀约束组件的一部分的横截面前视图。

图6是根据各种实施方案的在相关的圆形结构的膨胀已经发生之后图4的膨胀约束组件的一部分的横截面前视图。

具体实施方式

在本文中使用的术语“发明”、“此发明”、“该发明”和“本发明”旨在广泛地指代该专利申请和所附权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题，或限制所附专利权利要求的含义或范围。此处具体描述了本发明的实施方案的主题以满足法定要求，但是该描述不一定旨在限制权利要求的范围。所要求保护的主题可以其他方式体现，可包括不同的元件或步骤，并且可结合其他现有或将来的技术一起使用。该描述不应被解释为暗示各个步骤或元件当中或之间的任何特定次序或布置，除了明确描述各个步骤的次序或元件的布置的情况。如本文所用，“一种”、“一个”和“该”的含义包括单数和复数指示物，除非上下文中另外明确指示。

图1描绘了具有用于处理工业材料的工业处理设备的材料处理系统101。本文中的工业处理设备可以指用于处理工业材料(诸如金属)的任何设备，所述工业材料在工业中使用或被开发用于工业。如图1所描绘的材料处理系统101包括窑筒111、颈圈121、旋转器131、旋转支撑件141和膨胀约束组件151；然而，材料处理系统101可以包括任何数量和种类的元件。

图1中的窑筒111被描绘为具有由壁122(图3中所示)限定的圆形形状。壁122能够承受在处理不同类型的工业材料时可能达到的高温。壁可包括但不限于各种矿石、水泥、铝、钢、钛或其他纯金属或合金金属。例如，壁122可以包括合适的耐火材料。壁122可以部分地限定窑筒外部表面112。壁122和/或窑筒外部表面112可对应于或包括壳体，该壳体包括铝、铁、钛或适于附接到耐火材料的任何材料。

如本文所用，术语“耐火材料”可包括相对抵抗熔融金属侵蚀和/或能够在预期使用的材料的高温下保持其强度的任何材料。此类材料可包括但不限于陶瓷材料(无机非金属固体和耐热玻璃)和非金属。合适材料的非限制性列表包括以下：铝的氧化物(氧化铝)、硅的氧化物(二氧化硅，特别是熔融二氧化硅)、镁的氧化物(氧化镁)、钙的氧化物(石灰)、锆的氧化物(氧化锆)、硼的氧化物(氧化硼)；金属碳化物、硼化物、氮化物、硅化物，诸如碳化硅，特别是氮化物粘结的碳化硅(SiC/Si3N4)、碳化硼、氮化硼；铝硅酸盐，例如硅酸铝钙；复合材料(例如氧化物和非氧化物的复合材料)；玻璃，包括可加工玻璃；其他材料；纤维绒或其混合物；碳或石墨；等。作为说明性示例，在某些情况下，耐火材料可以承受高达1200℃的温度(例如，这可能适于处理铝或铜，但不太可能是钢，因为钢往往在其他合适的耐火材料仍然可用的更高温度下处理)，尽管在一些其他情况下，可以选择适于处理铝及其合金的耐火材料以承受400℃至800℃的较低范围内的工作温度。

窑筒111可以对应于或包括管或具有适合旋转的形状的任何其他结构。窑筒111可具有第一部分113、第二部分115和跨越在第一部分113和第二部分115之间的中间部分117。这些部分可以对应于被连接以形成窑筒111的较短的筒并且可以由窑筒111的外侧上的线来表示，或者可以没有正式的名称。第一部分113可以对应于窑筒111的出料端，并且第二部分115可以对应于窑筒111的进料端。加热介质可以相对于材料流以顺流方向或逆流方向施加到窑筒上。窑筒111可以由某些尺寸限定，诸如长度、周长和半径。窑筒111可以具有任何合适的长度，诸如在10米和200米之间，任何合适的周长，诸如在3米和20米之间，以及任何合适的直径，诸如在1米和10米之间，尽管其他不同的尺寸单独地或者附加地或替代地组合可能是合适的。

窑筒111还可具有至少一个开口，该至少一个开口适于将金属接收到窑的内部。颈圈121可用于覆盖窑筒111中的部分或全部开口。颈圈121可以对应于或包括外壳结构。颈圈121可以位于沿着窑筒111的长度的位置处，包括在窑筒111的端部处。替代地，颈圈121的位置可以对应于或不对应于窑筒111中的开口。颈圈可以是例如位于窑筒111的端部处的端部结构，具有与窑筒111的圆形形状相匹配的圆形开口。

此外，材料处理系统101可以包括单个颈圈121或多个颈圈。例如，材料处理系统101可以具有在两端具有颈圈121的窑筒111，如图1中以示例的方式所描绘。

窑筒111可由任何合适的加热系统或系统的组合供应热量，包括但不限于气体供给燃烧器(未图示)。如图1中以示例的方式所描绘，热量(或燃料、空气和/或用于产生和/或输送热量的其他元素)可以经由导管123供给到窑筒111中以进行供应(例如，附接到颈圈121)，同时排放物可通过导管123排出以进行移除(例如，在另一个颈圈121中，诸如在窑筒111的相对端处)。替代地，供应和移除可以通过单个导管123(例如，经由细分为分离导管的管或可以循环以在供应模式和移除模式之间切换的管)来输送。可以使用用于供应和/或移除的任何数量的导管123(例如，包括经由多个导管供应和/或通过分离的多个导管排出排放物)，并且导管可以位于单个颈圈121或任何数量的颈圈121中。

加热系统可以将窑筒111的内部加热到用于工业材料处理的合适温度。例如，在回收情形中，窑筒111的内部可被充分加热以致使油漆或其他涂层被烧掉并从金属上去除以促进后续处理。与油漆去除和/或其他化学反应有关的放热或吸热反应可能以不可预测且有时为局部的方式增加或减少加热。加热可能导致窑筒111具有不均匀的热分布。例如，窑筒111还可以包括横截面厚度422(图7)，该横截面厚度可以被促使朝向窑筒111的径向方向上的可变膨胀并响应于由旋转器131的旋转和窑筒111内由加热系统或窑筒内的热反应提供的热量引起的可变热分布。此外，不均匀的热分布可导致第一部分113的局部区域(例如，热端)比第一部分113的主体或第二部分115的局部区域或主体(例如，冷端)以及中间部分117更热。替代地，窑筒111内的加热系统或热反应可导致窑筒111的两个部分比第三部分更热，或者两个或更多部分具有相同的温度。

窑筒111可通过旋转器131旋转。旋转窑筒111可以引起正在传送通过窑筒111的工业材料块的移动，例如，使工业材料块翻滚并使更多的表面积暴露于窑筒111内的热量和/或致使工业材料件沿窑筒111的长度向下推进。材料处理系统101可以包括单个旋转器131，如图1中所描绘，或者包括多个旋转器，例如，位于沿窑筒111的不同点处。

旋转器131在图1中通过示例的方式被描绘为包括马达133、筒齿轮135、马达齿轮137和链139。然而，旋转器131附加地或替代地可以包括适于旋转窑筒111的任何其他元件。例如，旋转器131可以使用磁铁来旋转窑筒111。马达133可以是燃气发动机、电动发动机或任何其他合适的发动机。筒齿轮135可固定到窑筒外部表面112并具有任合数量的合适的齿。可以使用任何类型的齿轮，其齿轮比允许马达133成功地旋转窑筒111。链139可以连接马达齿轮137和筒齿轮135，以允许马达133使窑筒111旋转，或者马达齿轮和筒齿轮可以彼此直接啮合。

窑筒111的旋转可通过旋转支撑件141来辅助。旋转支撑件141可以是轮、辊或用于通过减少窑筒111所经受的阻力量来促进窑筒111的旋转的任何其他结构。

旋转支撑件141可以包括轴承轮143和轮支撑表面145，如图1中所描绘，或任何其他合适的结构。轴承轮143可以在自由轴承上旋转或者可以通过提供旋转动力被驱动以辅助和/或替换旋转器131。轴承轮例如可以是橡胶轮或者其表面覆盖有摩擦改进物质以增加或减小牵引力的轮。轮支撑表面145可以对应于或包括窑筒外部表面112或者可以附接到窑筒外部表面112。

窑筒111可以响应于由加热系统或窑筒内的热反应引起的增加的内部温度而在径向方向上膨胀。加热系统或窑筒内的热反应可能导致窑筒111受热不均匀，导致朝向不对称膨胀的倾向，如果不加以控制，则其可能导致窑筒111失圆。例如，沿着窑筒111的圆周的一部分可能比沿着窑筒111的圆周的另一部分相对更热并且更容易膨胀，而所述另一部分可能相对更冷并且更容易发生较小的膨胀甚至收缩。下面更详细讨论的膨胀约束组件151可以放置在窑筒111的外部并通过任何合适的方式附接到窑筒外部表面112，例如，如图1所描绘。膨胀约束组件151可包括加强环组件或约束结构组件、对应于其或被其替代，诸如本文别处描述的那些组件。

膨胀约束组件151的布置和子部件可以帮助抑制窑筒111不对称地膨胀，例如，代而约束窑筒111朝向对称膨胀。在一些示例中，膨胀约束组件151可以放置在窑筒111内部并且附接到内表面而不是窑筒外部表面112。

材料处理系统101可以包括单个膨胀约束组件151或多个膨胀约束组件151。例如，如图1所描绘，材料处理系统101可包括位于沿窑筒111外部的不同点处的五个膨胀约束组件151。多个膨胀约束组件151也可以位于窑筒111内部，或者可以使用内部或外部膨胀约束组件151的组合。多个膨胀约束组件151可以具有相同的内部构造或者可以在构造上彼此不同。下文参考图4进一步讨论膨胀约束组件151的可能构造的各种选择。

材料处理系统101还可以包括进料系统(未图示)，其可以将未经处理的工业材料传送到材料处理系统101中并将经处理的工业材料传送出材料处理系统101。进料系统可以例如将工业材料传送到窑筒111的一端和/或从窑筒111的另一端送出。进料系统还可包括输送系统，以在工业材料处于窑筒111内部时对其进行传送。进料系统和/或输送系统可包括一系列移动或固定的板或铲斗、带、独立于窑筒或固定到窑筒内部的旋转或固定螺旋叶片、磁铁、或合适传送元件的组合，并可用于沿贯通材料处理系统101的全部或部分路径传送工业材料。

图2描绘了材料处理系统101的侧视图。如图2中所示，窑筒111可具有中心轴线119。中心轴线119可定位成穿过窑筒111的圆形横截面的中心。中心轴线119可以与地面平行、高于水平面成一定角度、或低于水平面成一定角度，如图2所描绘。中心轴线119可以是水平的或者高于水平面或低于水平面成角度。中心轴线119的角度可由窑筒111的一端被定位成高于窑筒111的另一端造成。例如，窑筒111可具有两个颈圈121，一个颈圈121位于窑筒111的第一端，且第二颈圈121位于窑筒111的第二端，其中一个颈圈121比另一个颈圈121处于更高的竖直位置。替代地，颈圈121可处于相同高度，例如，使中心轴线119水平。将中心轴线119以低于水平面的角度定位可以促进工业材料移动通过窑筒111。然而，当中心轴线119是水平的或高于水平面成角度时，工业材料也可以使用移动或固定的板或铲斗、带、独立于窑筒或固定到窑筒内部的固定或旋转螺旋叶片、磁铁、或之前讨论的任何其他合适的输送方式而移动通过窑筒111。

被加热或冷却的工业材料的存在可在该工业材料与窑筒接触处引起局部加热或冷却。如果被处理的工业材料在下部点114处与窑筒接触并在吸收热量，且工业材料不与上部点116接触，则上部点116可以加热到比下部点114更高的温度，这可以导致窑筒111预先有在上部点116处比在下部点114处膨胀得更多的倾向。在没有合适的膨胀约束组件151的情况下，上部点116和下部点114之间的膨胀差异会导致窑筒111的径向横截面的不对称膨胀。

材料处理系统101的旋转器131和旋转支撑件141可以与窑筒111类似地成角度、与窑筒111相反地成角度、或成允许它们与以一定角度定位的窑筒111正常工作的角度。

图3描绘了材料处理系统101的一部分的横截面。如图3所示，颈圈121可以包含叶片125和气闸127。叶片125可接合在窑筒外部表面112之间并附接到颈圈121的外部或内部。叶片125可用作围绕窑筒外部表面112的柔性密封件。叶片125可以允许窑筒111在可控的氧气气氛下操作并达到比没有叶片时更高的温度，例如，通过将窑筒111的端部与外部环境封离。叶片125可由硬化钢、不锈钢、橡胶或任何其他柔性材料制成，同时仍允许在窑筒111的外部和颈圈121之间形成密封。叶片可在与窑筒接触点处配备润滑或自润滑元件，以延长叶片的使用寿命。

颈圈121还可包含附加元件，其可用于将窑筒111与外部环境封离。如图3所描绘，可以并入气闸127或类似机构并允许工业材料进出窑筒111的端部，同时仍然保持窑筒111中的密封。气闸127可以包括交替打开和关闭的两组门，以防止环境空气进入窑筒111或热空气从窑筒111中逸出。例如，当工业材料通过输送系统从窑筒111移动到颈圈中时，颈圈121中、窑筒111端部处的第一组门可以打开以允许输送机构将工业材料移至暂存位置。然后可以关闭第一组门并且可以打开第二组门以允许输送机构将工业材料从暂存位置移动到外部环境。

如前所述，窑筒111中升高的温度会导致沿径向方向膨胀。膨胀约束组件151可以抑制或防止窑筒111不对称膨胀。可被包括在膨胀约束组件151中的各种元件关于图4进一步描述。

图4描绘了可用于抑制或防止不对称膨胀的膨胀约束组件151的示例的横截面前视图。所描述的膨胀约束组件151可以包含来自图1所示膨胀约束组件151的附加或替代元件。

膨胀约束组件151在图4中以示例的方式被描绘为包括外部约束结构411、内部圆形结构421和至少一个支撑结构组件431。图4的象限III中示出了膨胀约束组件151的示例，其中外部约束结构411通过支撑结构组件431与内部圆形结构421直接连接。在一些示例中，内部圆形结构421可以是窑筒111，例如，使得外部约束结构411可以对应于围绕窑筒111的外部设置的环、管或其他合适的结构。替代地，外部约束结构411可以是窑筒111，例如，使得内部圆形结构421可以对应于位于窑筒111内部的管、环或其他元件。在非限制性示例中，内部圆形结构421直径可为1米至5米并且由金属制成，但是可以附加地或替代地使用其他尺寸和/或材料。

膨胀约束组件151可包括一个或多个支撑结构组件431，其中一些或全部可附接到内部圆形结构421的外部。一个或多个支撑结构组件431可包括支架或韧性带、对应于其或被其替代。图4以示例的方式示出了十个支撑结构组件431，但是膨胀约束组件151可以包括任何数量的支撑结构组件431。一个或多个支撑结构组件431可位于窑筒111内、窑筒111外、或窑筒111内外两者的组合。

一个或多个支撑结构组件431中的每一个可以以远离径向方向的偏移角451从内部圆形结构421向外延伸。一个或多个支撑结构组件431可由金属或抗拉伸和/或抗压缩的其他材料制成。在非限制性示例中，支撑结构组件431可以由钢制成，可以具有1平方厘米至10平方厘米的横截面，并且可以跨越在1米至3米的内部圆形结构421和1.1米至3.1米的外部约束结构411之间。然而，一个或多个支撑结构组件431的材料和尺寸可根据膨胀约束组件151的操作参数和与其一起实施的相关部件而变化。

一个或多个支撑结构组件431可以包括基部433和韧性带435的附加元件。基部433可以包括支脚、对应于其或被其替代，并且可以对应于用于促进结合的任何合适的界面。例如，基部433可以由适于焊接的材料制成，诸如钢，然后可以将其焊接到内部圆形结构421的外部或外部约束结构411的内部。附加地或替代地，基部433可以对应于具有合适表面积的基部以促进螺栓连接或具有足够的粘合剂覆盖部以实现结合。

基部433和韧性带435可以使用可附接和可拆卸结构进行连接。例如，内螺纹或外螺纹可以并入在基部433中并且对应于韧性带435的外螺纹或内螺纹。具有螺纹连接可以允许韧性带被预加扭矩，在内部圆形结构421的加热和膨胀期间提供额外的自由度。基部433和韧性带435也可以使用U形夹附件(例如，并入到基部433或韧性带435中)和销进行连接。使用销和U形夹附件可以在内部圆形结构421的膨胀和收缩期间提供额外的自由度，克服可能发生在基部433和韧性带435之间的接头处的疲劳。

韧性带435可以与基部433成一体或附接到基部433以将外部约束结构411连接到内部圆形结构421。另外，韧性带435可以跨越在两个相应的基部433之间，如图4所图示。替代地，韧性带435可以连接到外部约束结构411和内部圆形结构421而不使用任何基部433。例如，尽管在一些情况下，膨胀约束组件151的部件可以是随后接合在一起以形成组件的离散零件，但是该组件整体或部分可以替代地形成为一体结构，诸如通过铸造、火焰切割或其他合适的技术。

在操作中，外部约束结构411可以响应于来自内部圆形结构421的大体对称的力分布而旋转。内部圆形结构421的不对称膨胀可以通过将力从内部圆形结构421传递到外部约束结构411而致使一个或多个支撑结构组件431发生反作用以抵消这种不对称膨胀。例如，图4示出了来自内部圆形结构421的均匀膨胀力作用在十个支撑结构组件431上，导致外部约束结构411沿顺时针方向旋转的示例。图7描绘了不对称加热和膨胀的示例状况，内部圆形结构421的位移、处于拉伸状态的支撑结构431T(由箭头471描绘)和处于压缩状态的支撑结构431C(由箭头473描绘)为了清楚而被夸大。

膨胀约束组件151可以另外包括环441。环441可以附接到内部圆形结构421或者可以替代地附接到外部约束结构411。作为示例，图4的象限II示出了附接到外部约束结构411的环441，并且图4的象限IV示出了附接到内部圆形结构421的环441。膨胀约束组件151可以替代地包含多个环441。例如，如图4的象限I所示，第一环441可以附接到内部圆形结构421并且第二环441可以附接到外部约束结构411。在各种示例中，支撑结构组件431可以通过一个或多个内环441附接到内部圆形结构421和/或外部约束结构411。在一些示例中，利用一个或多个内环441可以提供附加的抗膨胀约束和/或提供用于耦合异种材料的合适的过渡结构。附加地或替代地，在一些示例中，内环441中的至少一个可以对应于已经就位并且可以被改型以并入膨胀约束组件151中的环。

图5和图6描绘了图4的膨胀约束组件151的横截面前视图的一部分，分别示出了膨胀之前和之后的内部圆形结构421。图5示出：内部圆形结构421(实线为膨胀前，并且虚线为膨胀后)；支撑结构组件431的偏移角451；以及外部约束结构411上的参考点461。

图6示出：内部圆形结构421(虚线为膨胀前，并且实线为膨胀后)；偏移角451；和参考点461。在内部圆形结构421膨胀之前(例如，图5)，支撑结构组件431可以处于第一偏移角451并且参考点461可以处于第一位置。内部圆形结构421可以膨胀，例如，从图5中实线所示的位置移动到图6中实线所示的位置。内部圆形结构421的膨胀可以导致外部约束结构411旋转，例如，偏移角451从图5所示增加到图6所示，和/或将参考点461从图5所示的第一位置旋转到图6所示的第二位置。

如图7所描绘，如果内部圆形结构421的热分布是径向不对称的470，则相应的支撑结构组件431可以被迫使进入拉伸状态(由箭头471描绘)或压缩状态(由箭头473描绘)以抵抗由不对称的热分布驱动的局部膨胀位移力。膨胀位移力可以经由通过支撑结构组件431并沿着外部约束结构411的弧对力进行重定向来减轻。外部约束结构411可以相对于内部圆形结构421旋转以减轻重定向的膨胀位移力。重定向由膨胀位移引起的力可以防止内部圆形结构421的高应力以及屈服或断裂。

内部圆形结构421的不同膨胀在图5和图6中以示例的方式示出，但内部圆形结构421的变化程度和/或方向可以不同。例如，内部圆形结构421可以膨胀直到其几乎接触外部约束结构411或者以相同的速率膨胀使得外部约束结构411不旋转。此外，尽管图5、图6和图7已经就约束或分布膨胀方面进行了描述，但在一些示例中，相关联的元件可以替代地约束或分布收缩，诸如在内部圆形结构421的收缩受外部约束结构411约束的情况下至少部分地逆时针旋转和/或通过减小支撑结构组件431的角度451。

外部约束结构411的操作的示例在图5和图6中通过参考点461的相对移动和偏移角451的增加来示出。参考点461可以在0.1 mm和10 mm之间移动，但取决于膨胀约束组件151的操作，移动可以更小或更大。偏移角451可以例如从40度开始并增加到45度角。然而，偏移角451的其他变化范围和/或变化量可能是合适的。

在一些方面，根据以下示例中的一个或多个或者根据其要素的一些组合提供了一种装置、系统或方法。在一些方面，在这些示例中的一个或多个中描述的装置或系统的特征可以在其他示例中的一个中描述的方法内使用，反之亦然。

实例

实例1是用于处理金属或其他材料的工业处理设备的膨胀约束组件(其可单独或组合地包括任何后续实例的特征)，所述组件包括：外部约束结构；内部圆形结构，其从外部约束结构并在膨胀约束组件内径向向内设置；和多个支撑结构，其以远离外部约束结构的径向方向的偏移角进行布置，在外部约束结构与内部圆形结构之间延伸，并附接到外部约束结构和内部圆形结构。

实例2是实例1(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的组件，其还包括在外部约束结构内并设置在外部约束结构和内部圆形结构之间的至少一个环，其中多个支撑结构经由至少一个环附接。

实例3是实例2(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的组件，其中至少一个环包括第一环和第二环，其中第一环附接到内部圆形结构并且第二环附接到外部约束结构，并且其中多个支撑结构经由第一环和第二环附接。

实例4是实例1(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的组件，其中多个支撑结构中的至少一个的偏移角在1度和89度之间。

实例5是实例1(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的组件，其中多个支撑结构中的至少一个的横截面为至少1平方厘米。

实例6是实例1(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的组件，其中多个支撑结构中的至少一个包括：基部，其被配置为附接到内部圆形结构；和韧性带，其附接到基部。

实例7是回转窑系统(其可单独或组合地包括任何先前或后续实例的特征)，其包括：旋转器；加热系统；窑筒，其可由旋转器旋转，所述窑筒与加热系统连通以向窑筒内提供热量，所述窑筒包括：中心轴线；窑筒外部表面；横截面厚度，其被促使朝向窑筒的径向方向上的可变膨胀并响应于窑筒内由正在处理的材料的热作用或反应或由加热系统提供的热量产生的可变热分布；颈圈，其与中心轴线轴向对准并接收窑筒的至少一部分；以及膨胀约束组件，其与中心轴线轴向对准并从窑筒径向向外设置，所述膨胀约束组件被配置为限制窑筒的横截面厚度的可变膨胀，所述膨胀约束组件包括：外部约束结构；和多个支撑结构，每个支撑结构在外部约束结构的内部和窑筒外部表面之间延伸，每个支撑结构以远离外部约束结构的径向方向的偏移角布置，并且每个支撑结构都锚固到窑筒外部表面和外部约束结构。

实例8是实例7(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中颈圈还包括：多个叶片，其附接到颈圈并与窑筒外部表面接合。

实例9是实例7(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中窑筒还包括在第一端处的第一部分，在第二端处的第二部分，以及第一部分和第二部分之间的中间部分。

实例10是实例9(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中颈圈是与窑筒的第一部分接合的第一颈圈；并且回转窑系统还包括与窑筒的不同部分接合的第二颈圈。

实例11是实例7(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中中心轴线成一定角度使得窑筒的第一端被竖直定位高于窑筒的第二端。

实例12是实例7(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中膨胀约束组件还包括与窑筒轴向对准并锚固到窑筒外部表面的环，其中多个支撑结构与外部约束结构和内环接合。

实例13是实例7(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中：膨胀约束组件是第一膨胀约束组件；并且窑筒还包括围绕窑筒延伸的第二膨胀约束组件。

实例14是实例7(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中窑筒的可变膨胀导致多个支持结构中的至少一个的偏移角增加。

实例15是实例14(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的回转窑系统，其中多个支撑结构中的至少一个的偏移角的增加导致外部约束结构围绕窑筒的中心轴线旋转。

实例16是用于处理金属或其他材料的工业处理设备的膨胀约束方法(其可单独或组合地包括任何先前或后续实例的特征)，所述方法包括：在工业处理设备的内部圆形结构的外表面上接收外部约束结构和多个支撑结构；以及通过至少致使多个支撑结构中的至少一个的拉伸或压缩的增加或引起外部约束结构围绕内部圆形结构的中心轴线旋转来抵抗内部圆形结构的不均匀膨胀。

实例17是实例16(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的方法，其还包括致使远离多个支撑结构中的至少一个的外部约束结构的径向方向的偏移角由于抵抗内部圆形结构的不均匀膨胀而变化。

实例18是实例17(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的方法，其中致使多个支撑结构中的至少一个的偏移角的变化还致使外部约束结构旋转。

实例19是实例16(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的方法，其中多个支撑结构中的至少一个经历拉伸增加并且多个支撑结构中的至少另一个经历压缩增加。

实例20是实例16(或者单独或组合地任何其他先前或后续实例)的方法，其中不均匀膨胀是由内部圆形结构内部的温度升高或降低引起的。

以上叙述的所有专利、出版物和摘要通过引用以其整体并入本文。对实施方案的前述描述(包括示出的实施方案)仅出于说明和描述的目的而呈现，而不旨在穷举或限于所公开的精确形式。对于本领域技术人员而言，其多种修改、变动和用途将是显而易见的。