Печь с кипящим слоем

Печь с кипящим слоем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ

Союз Севетскии

Сещиалистичееиия

Республик

Опубликовано 15,09.81i. Бюллетень Но 34

Дата опубликования описания 150981: (51)м. кл.з

27 В 15/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621 783 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ï. Баскаков, Н.Ф. Филипповский, А ° А. Жар

В.В. Горелов, И.Л. Шитарев и Б.И. Кра уральский ордена Трудового Красного 3 политехнический институт им. С.M. Кирб (71) Заявитель (54) ПЕЧЬ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Г.

Изобретение относится к печной технике и может быть использовано

s метизной промышленной для нагрева металлических изделий под термообработку.

Известна печь с кипящим слоем, предназначенная для нагрева лопаток, шатунов, шпинделей, инструмента и других видов металлоизделий под термообработку, содержащая нагревательную камеру с мелкозернистым материалом, газораспределительную решетку, настенные нагреватели и крышку jl).

Ввиду сложной траектории движения 15 детали (подъем горизонтальное перемещение, опускание в зону охлаждения), на ее перенос иэ камеры нагрева в камеру охлаждения (водяная или масляная ванна, спреерное устройство и 2Q т.д.) затрачивается большое время.

При этом неизбежно подхолаживание детали, s особенности тонких кромок, что зачастую ведет к браку. Кроме то-; го, в печах с выгрузкой деталей через 25 верх сложно использовать тепло уходящих газов, поскольку нельзя над слоем установить теплообменник, а подвижная крышка печи, уменьшающая потери тепла излучением от горячего 30 слоя в окружающую среду, усложняет конструкцию и работу печи.

Известна также печь для нагрева и термообработки металла в кипящем слое, содержащая смежные камеры, разделенные вертикальной перегородкой с переточной щелью около гаэораспределительной решетки (2 ).

В данной печи операции загрузки и выгрузки изделий осуществляются через загрузочные окна в стенках печи.

Это позволяет уменьшить время переноса детали из камеры нагрева в охладительное устройство, которое можно разместить напротив загрузочного окна. Однако, чтобы исключить вынос материала иэ печи через окно, необходимо уплотнительное устройство, что существенно усложняет печь. Кроме того,при близком разположении охладительного устройства к печи возможно попадание охлаждающего агента в печь, что может вызвать разбрызгивание слоя за счет резкого вскипания воды и даже пожар при использовании для охлаждения детали масла.

Цель изобретения — повышение качества термообрабатываемых изделий за счет исключения возможности попадания охлаждающего агента в печь, В63977 исключения утечки мелкозернистого материала иэ печи и снижение теплопотерь с уходящими газами и излучением с понерхности слоя.

Указанная цель достигается тем, что одна из смежных камер снабжена шибером, а другая снабжена установленной в ее днище вертикальной загрузочной трубой с сужением на верхнем конце.

При этом высота загрузочной трубы от газораспределительной решетки (Q в 1,3 - 1,5 раз больше высоты слоя мелкозернистого материала.

Загрузочная труба закреплена и газораспределительной решетке по центру камеры нагрева и проходит 15 насквозь через подрешеточную камеру печи, причем высота трубы от гаэораспределительной решетки в 1,3 — 1,5 раза болЬше высоты кипящего слоя при открытом положении шибера. При меньшей высоте загрузочной трубы возрастает вероятность попадания н нее подброшенных с поверхности слоя частиц, что ведет к утечке материала иэ печи.

Увеличение высоты трубы свыше укаэанной нецелесообразно, так как ведет 25 к черезмерному увеличению высоты всей печи. Верхний конец загрузочной трубы выполнен зауженным, причем диаметр трубы в месте сужения должен быть больше максимального поперечно- 0 го размера помещаемой в печь детали, но меньше диаметра основания держанки„ в которой крепится деталь. При открытом положении шибера надслоеные пространства обеих камер соединены, давление в них одинаково, и по закону сообщающихся сосудов высота кипящего слоя н камерах будет одинако- . вой и меньше высоты загрузочной трубы. При закрытом же положении шибера за счет того, что давление над слоем в камере вытеснения выше, чем в камере нагрева, часть материала перетекает из нее н камеру нагрева, и уровень слоя н последней поднимается.

Чтобы уровень слоя в камере нагрева был выше детали, установленной в загрузочной трубе, размеры печи должны удовлетворять соотношению где F — площадь поперечного сеченсп ния камеры нагрева,, Г,„ — площадь поперечного сечения камеры вытеснения, Н вЂ” высота слоя в печи при о открытом шибере;

h — высота щели н вертикальЩ ной перегородке, разделяющей печь; 60 высота загрузочной трубы;

1 д — высота детали.

При такой конструкциии печи охлаждающее устройство можно распо ложить непосредстве гно под камерой нагрева. Нагретое изделие кратчайшим путем по трубе подается н охладитель тем самым снижается до минимума подхолаживание детали при транспортировке,полностью исключается возможность попадания охлаждающего агента в печь. В надслоевом пространстве печи для использования тепла уходящих газов размещается воэдухоподогренатель.

На чертеже изображена печь с кипящим слоем, общий, нид.

Печь имеет две смежные камеры со слоем мелкозернистого материала камеру нагрева 1 и камеру вытеснения 2, разделенные вертикальной перегородкой 3 со щелью около газораспределительной решетки, газораспределительную решетку 4, подрешеточную камеру 5, загрузочную трубу

6 с сужением на верхнем конце. Диаметр трубы ныбирается таким образом, чтобы державка с деталью снободно проходила через нее, сужение на верхнем конце трубы выполнено больше диаметра максимального поперечного размера детали, но меньше диаметра основания державки. Высота загрузочной трубы от газораспределительной решетки в 1,3 — 1,5 раза больше высоты кипящего слоя при открытом положении шибера. Камера вытеснения герметично закрыта крышкой 7, и крышке имеются окна для прохода газа, перекрываемое шиб ром 8. В надслоевом пространстве печи размещен змеевик ноздухоподогревателя 9, кипящий слой обогревается настенным электронагревателем 10. Внутренние размеры печи и размеры детали должны удовлетворять соотношению (1) .

Данная печь работает следующим образом.

Воздух через воздухоподогреватель подается н подрешеточную камеру 5 и через газораспределительную решетку 4 в печь. Расход воздуха принимается больше необходимого для начала псевдоожижения по всей площади печи. При открытом положении шибера 8, т.е. когда надслоевое пространство камеры нытеснения 2 и камеры нагрева 1 соединено и давление над слоем постоянно во всей печи, высота кипящего слоя одинакова в обеих камерах и меньше высоты загрузочной трубы 6. Деталь, закрепленная н державке, помещается через трубу н печь, при этом, поскольку диаметр державки больше диаметра сужения на верхнем конце трубы, выходное отверстие герметично перекрывается. Затем шибером 8 перекрывается окно для прохода газа в крышке 7. Давление в надслоеном пространстве камеры вытеснения вследствие этого возрастает и мелкозернистый материал под дейс=вием перепада давления вытесняется через щель н вертикальной перегородке 3 в камеру нагрева. При выборе

863977

Формула изобретения размеров в нагревательной камере камеры вытеснения загрузочной трубы, высоты слоя материала согласно соотношению (1) количество вытесненного в камеру нагрева материала будет достаточно для полного погружения детали в кипящий слой. Деталь нагревается до температуры слоя, после чего вновь открывается окно для прохода газов из камеры вытеснения, давление газа в надслоевом пространстве камеры падает, что вызывает об- 1О ратный переток материала из камеры нагрева. Уровень слоя во всей печи выравнивается и нагретая деталь через загрузочную трубу подается в охладительное устройство. 15

Поскольку нагретое иэделие подается из печи в камеру охлаждения кратчайшим путем (при размещении последней напротив загрузочной трубы - непосредственно под печью) и по наиболее простой траектории, существенно уменьшается время переноса детали из камеры нагрева в охладительное устройство до 0,1 - 0,2 с (в существующих конструкциях перенос осуществляется эа несколько секунд).

3а столь небольшой промежуток време-. ни переносимая деталь не успевает существенно остыть. Тем самым качество термообработки изделий повышается.

В данной конструкции печи исключа1 ется возможность попадания охлаждающей среды в печь, а также утечка материала из нее. Размещение в надслоевом пространстве печи воздухоподогревателя поэв пяет подогревать газ, подаваемый в печь, эа счет тепл уходящих газов, а также излучения на воздухоподогреватель с поверхности слоя, тем самым снижаются теплопотери с уходящими газами и излучением с поверхности слоя. Воздухоподогреватель в надслоевом пространстве одновременно выполняет роль сепарационного устройства, что позволяет уменьшить высоту отстойной зоны печи.

1. Печь с кипящим слоем, содержащая смежные камеры, разделенные перегородкой с переточной щелью в нижней е части, газораспределительную решетку, подрешеточную камеру, электронагреватели и воэдухоподогреватель, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества термообрабатываемых изделий за счет исключения подстуживания их и уменьшения утечки мелкозернистого материала, одна из смежных камер снабжена шибером, а другая — установленной в ее днище вертикальной загрузочной трубой с сужением на верхнем конце.

2. Печь по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я, тем, что высота загрузочной трубы от гаэораспределительной решетки в 1,3 — 1,5 раза больше высоты слоя мелкозернистого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Баскаков А.П. Скоростной без" окислительный нагрев и термическая обработка в кипящем слое. М., Ме- таллургия, 1968, с. 166-178," рис. 72.

2. Авторское свидетельство СССР

М 193559, кл. F 27 B 15/00, 1966 °

БНИИПИ Заказ 7753/56

Гираж 661 Подписное Филиал ППП Патент

r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4