Печь с кипящим слоем

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТОЗЬСТВУ Союз Сфветскни Сфцналнстнчееииа Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 090179(21) 2710492/22-02с присоединением заявки Мо(51)м. к . 27 В 15/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий72) Авторы изобретвни А.П. Баскаков, Н.Ф. Филипповский, А.А. Жарк В.В. Горелов, И.Л. Шитарев и Б.И. Крам Уральский орден политехнически 1) Заявитель свого Красного 3итут им, С.И. КирЬ 54) ПЕЧЬ С КИПЯШ 4 М Е ожня реду, у у печипечь дл талла в ежные к ой пере около г О чес Изобретение относится к печной технике и может быть использовано в 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 нагреватель 1 ную камеру с мелкозернистым материалом, гаэораспределительную решетку, настенные нагреватели и крышку 1,Ввиду сложной траектории движения 15 детали (подъем горизонтальное перемещение, опускание в зону охлаждения) на ее перенос из камеры нагрева в камеру охлаждения (водяная или масляная ванна, спреерное устройство и 2 О т.д,) затрачивается большое время. При этом неизбежно подхолаживание детали, в особенности тонких кромок, что зачастую ведет к браку. Кроме то-, го, в печах с выгрузкой деталей через 2 верх сложно использовать тепло уходящих газов, поскольку нельзя над слоем установить теплообменник, а подвижная крышка печи, уменьшающая потери тепла излучением от горячего 3 слоя в окружающую с сл ет конструкцию и работИзвестна также я нагрева и термообработки ме кипящем слое, содержащая см амеры, разделенные вертикальн городкой с переточной щелью аэораспределительной решетки 12 .В данной печи операции загрузки и выгрузки изделий осуществляются че" реэ загрузочные окна в стенках печи, Это позволяет уменьшить время переноса детали из камеры нагрева в охлади- тельное 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 води и даже пожар при использовании для охлаждения детали масла.Цель изобретения - повышение катва термообрабатываемых изделий за счет исключения возможности попадания охлаждающего агента в печь, 863977исключения утечки мелкозернистого материала иэ печи и снижение тепло- потерь с уходящими газами и излучением с поверхности 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 10 в 1,3 - 1,5 раз больше высоты слоя мелкозернистого материала.Загрузочная труба закреплена в 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 в нее подброшенных с поверхности слоя частиц, что ведет к утечке материала иэ печи. Увеличение высоты трубы свыше укаэанной нецелесообразно, так как ведет 25 к чрезмерному увеличению высоты всей печи, Верхний конец загрузочной трубы выполнен зауженным, причем диаметр трубы в месте сужения должен быть больше максимального поперечно- ЭО го размера помещаемой в печь детали, но меньше диаметра основания державки в которой крепится деталь. При открытом положении шибера надслоевые пространства обеих камер соединены, 35 давление в них одинаково, и по закону сообщающихся сосудов высота кипящего слоя в камерах будет одинаковой и меньше высоты загрузочной трубы. При закрытом же положении шибера эа счет того, что давление над слоем в камере вытеснения выше, чем в камере нагрева, часть материала перетекает из нее в камеру нагрева, и уровень слоя в последней поднимается, Чтобы уровень слоя в камере нагрева 45 был выше детали, установленной в загрузочной трубе, размеры печи должны удовлетворять соотношениюУнквдНо - 1 щ И), 5 О Г Ь +1 т - Н Оьт Д .г огде Р - площадь поперечного сеченщот ния камеры нагреваГ , - площадь поперечного сечения камеры вытеснения,Н - высота слоя в печи приооткрытом шибере;Ь - высота щели в вертикальЩной перегородке, разделяющей печь; 60высота загрузочной трубы;Ьд - высота детали.При такой конструк.,иии печи охлаждающее устройство можно расположить непосредственно под камерой нагрева. Нагретое изделие кратчайшимпутем по трубе подается в охладительтем самым снижается до минимума подхолаживание детали при транспортировке,полностью исключается возможностьпопадания охлаждающего агента в печь. Внадслоевом пространстве печи для использования тепла уходящих газов размещается воэдухоподогреватель.На чертеже изображена печь с кипящим слоем, общий, вид.Печь имеет две смежные камеры сослоем мелкозернистого материалакамеру нагрева 1 и камеру вытеснения 2, разделенные вертикальной перегородкой 3 со щелью около газораспределительной решетки, газораспределительную решетку 4, подрешеточную камеру 5, загрузочную трубуб с сужением на верхнем конце. Диаметр трубы выбирается таким образом, чтобы державка с деталью свободно проходила через нее, сужение наверхнем 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 большевысоты кипящего слоя при открытомположении шибера. Камера вытеснениягерметично закрыта крышкой 7, в крышке имеются окна для прохода газа,перекрываемое шибром 8. В надслоевом пространстве печи размещен змеевик воздухоподогревателя 9, кипящийслой обогревается настенным электронагревателем 10. Внутренние размерыпечи и размеры детали должны удовлетворять соотношению (1),Данная печь работает следующимобразом.Воздух через воздухоподогревательподается в подрешеточную камеру 5и через газораспределительную решетку 4 в печь. Расход воздуха принимается больше необходимого для начала псевдоожижения по всей площадипечи. При открытом положении шибера 8, т,е, когда надслоевое пространство камеры вытеснения 2 и камерынагрева 1 соединено и давление надслоем постоянно во всей печи, высота кипящего слоя одинакова в обеихкамерах и меньше высоты загрузочнойтрубы 6. Деталь, закрепленная в державке, помещается через трубу в печь,при этом, поскольку диаметр державки больше диаметра сужения на верхнем конце трубы, выходное отверстиегерметично перекрывается. Затем шибером 8 перекрывается окно для прохода газа в крышке 7. Давление в надслоевом пространстве камеры вытеснения вследствие этого возрастаети мелкозернистый материал под дейс: -вием перепада давления вытесняется через щель в вертикальной перегородке 3 в камеру нагрева. При выборе863977 Формула изобретения Заказ 7753/5 1 Подписно ВНИИ Гира 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 ратный переток материала из камеры нагрева. Уровень слоя во всей печи выравнивается и нагретая деталь через загрузочную трубу подается в охладительное устройство. 15Поскольку 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). За столь небольшой промежуток време-. ни переносимая деталь не успевает существенно остыть. Тем самым качество термообработки изделий повышается. В данной конструкции печи исключа- ЭО1ется возможность попадания охлаждаю(аей среды в печь, а также утечка материала из нее, Размещение в надслоевом пространстве печи воздухоподогревателя поэвопяет 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 внижней е . части, газораспределительную решетку, подрешеточную камеру,электронагреватели и воэдухоподогреватель, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения качества термообрабатываемых изделий засчет исключения подстуживания их иуменьшения утечки мелкозернистогоматериала, одна из смежных камерснабжена шибером, а другая - установленной в ее днище вертикальнойзагрузочной трубой с сужением наверхнем конце.2. Печь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я, тем, что высота загрузочной трубы от гаэораспределительнойрешетки в 1,3 - 1,5 раза больше высоты слоя мелкозернистого материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Баскаков А,П. Скоростной без"окислительный нагрев и термическаяобработка в кипящем слое. М Ме-таллургия, 1968, с. 166-178,"рис. 72,2. Авторское свидетельство СССР9 193559, кл. Р 27 В 15/00, 1966иал ППП Патент жгород, ул,Проектная,