Печь скоростного нагрева длинномерных изделий

(56) АвторКф 368460,5/23 нструкость. ф-ль л. ческои геиспользованоностроительовой Изобретение лас реде перед ей, и може лургическо носится к теплотех т быт й, ма аци в ме ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ПЕЧЬ СКОРОСТНОГО НАГРЕВА ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относите.я к теплотехнике. Делью изобр тения являетсяповышение скорости нагрева, снижение энергозатрат и повышение качества нагрева изделия, Печь скоростногнагрева длинномерных изделий содержит корпус с патрубком подачи газовоздушной смеси, рабочую камеру ввиде цилиндра с равномерно распределенными отверстиями, коаксиально которому расположен дополнительныйцилиндр, разделяющий внутреннии обълечи на две камеры: распределительную камеру, образованную зазороммежду корпусом и дополнительным цилиндром, и камеру подогрева, образованную зазором между дополнительнымцилиндром и цилиндром рабочей канике, например к устроиствам длянагрева металлических иэделий в гамеры. Рабочая камера снабжена форкамерой, выполненной соосно с ней ипримыкающей к ней со стороны загрузки (подача нагреваемых изделий).Диаметр форкамеры равен диаметру рабочей камеры, а ее длина составляет1-5 диаметров рабочей камеры. Ширинакамеры подогрева равна (0,1-0,2)Р,где 1) - диаметр цилиндра рабочейкамеры, Ширина распределительной камеры рассчитывается исходя из количества поступающей газовоэдущнойсмеси, длины рабочей камеры и диаметра отверстий дополнительного цилиндра. Отверстия равномерно размещеныпо поверхности цилиндров. Суммарнаяплощадь отверстий цилиндра рабочейкамеры составляет 0,01-0,03 ее поверхности, Диаметр отверстии дополнитепьного цилиндра равен (0,0250,05)1). Диаметр отверстий ципиндрарабочей камеры - (0,015-0,025)Р. Отверстия цилиндра рабочей камеры располагают рядами в шахматном порядкеи относительно отверстий дополнительного цилиндра также в шахматном порядке. Применение изобретения позволяет повысить скорость нагрева на257, улучшить качество нагреваемыхизделий, снизить удельный расходтоплива на 20 М, упростить коцию печи, повысить ее надежицой промгшпецности и н ряде другихоб 1 а, тей народного хозяйства.Пелью изобретения является повышенин скорости нагрева, снижение 5энергозатрат и повышение качастванагрева иэделий,Па фиг. 1 схематически изображенапечь скоростного нагрева длинномерных иэделий, продольный разрез; на 10фиг. 2 - развертка рабочей камеры.Печь скоростного нагрева длинномерных изделий содержит корпус 1 сиатрубком 2 подачи газовоздушнойсмеси, установленную коццентрично 15ему рабочую камеру, выполненную в ниде цилиндра 3 с равномерно распределенными по его поверхности отверстиями, и дополнительный цилиндр 4,установленный коаксиальцо цилиндру 203, который разделяет внутренний объемпечи, ограниченный корпусом 1 и цилиндром 3 рабочей камеры, на двекамеры; распределительную камеру 5,образованную зазором между корпусом 251 и дополнительным цилиндром 4, икамеру 6 подогрева, образованную зазором между дополнительным цилиндром4 и цилиндром 3 рабочей камеры, Дополнительный цилиндр выполнен с равномерно распределенными ио его поверхности отверстиями,Рабочая камера снабжена форкамерой 7, выполненной с.оосно с ней ипримыкаюшей к ней со стороны загрузки (подачи нагреваемых изделий).Диаметр форкамеры 7 равен диаметрурабочей камеры, а ее длина составляет 1-5 ее диаметров, Ширина камеры6 подогрева между цилиндрами 3 и 4 40равна (0,1-0,2)Р, где Р - диаметрцилиндра рабочей камеры, мм. Ширинараспределительной камеры 5 междукорпусом 1 и дополнительным цилиндром4 рассчитывается исходя из количества поступающей газовоздушной смеси,длины рабочей камеры и диаметра сопловых отверстий дополнительного цилиндра 4. Сопловые отверстия равномерно размещены по поверхности ци 50линдров. Суммарная площадь сопловыхотверстий цилиндра 3 рабочей камерысоставляет 0,01-0,03 ее поверхности,диаметр сопловых отверстий дополнительного цилиндра 4 ранен (0,0250,05)0, цилиндра 3 рабочей камеры(0,015-0,025)0, количество соплоныхотверстий в одном поперечном рядуцилиндра 3 рабочей камеры равно(0,07-0,1)П. Соплоные отверстия каждого пос:едующего поперечного ряда цилиндра 3 рабочей камеры смещены относительцо соплоных отверстий еепредыдущего ряда на величину, равнуюотношениюП к количеству сопловыхотнерстий цилиндра 3 рабочей камеры.Соплоные отверстия дополнительногоцилиндра 4 предпочтительно располагать в шахматном порядке относительносоплоных отверстий цилиндра 3 рабочей камеры, что способствует болееинтенсивному подогреву газовоздушнойсмеси, поступающей в камеру 6 подогрева. В этом случае сопловые отверстия дополнительного цилиндра 4смещены аналогично соплоным отверстиям цилиндра 3 рабочей камеры.Печь работает следующим образом.По центральной оси рабочей камерытранспортирующим устройством - толкателем, рольгангом (це показано) передвигается длинномерное (длина изделия больше длины рабочего пространства печи) изделие, например труба,штанга круглого сечения. Изделиенагревается горячим теплоносителем,получаемым при сжигании газовоэдушнай смеси, подаваемой через сопловыеотверстия цилиндра 3 рабочей камерысо скоростью истечения 70-100 м/с.Предварительно подготовленная газовоэдушная смесь поступает в распределительную камеру 5, откуда равномерно подается через сопловые отверстия дополнительного цилиндра 4 в виде системы струй, оси которых перпендикулярны поверхности цилиндра 3 рабочй камеры. В результате контактас цилиндром 3 рабочей камеры находящаяся в камере 6 газоноэдушная смесьподогревается, а затем поступает через соиловые отверстия цилиндра 3 нрабочую камеру также в виде системыс груй,Первичное воспламенение газоноз -душной смеси осуществляется с помощью запального устройства (например, от электрическсп о разряда илипилотной горелки), размещенного состороны выгрузки так, чтобы искровой разряд или пламя пилотной горелки попадали в объем рабочей камеры..Запуск печи возможен как в загруженном состоянии, так и без иэлелий врабочей камере,В рабочей камере происходит интенсивное сгорание сформированныхЯО 50 сопловы теерстияхтру.1 и)едвари тельцо и догрс т й в камере 6 гдзовоздушной смеси. В результате осу - ществляется нагрев изделия под воз 5 ;еиствием струй выокот емпердтурньгх продуктов с. орания.Эффективность ;сдогревд газоноздушной смеси зависит с т скорости ис течения струи, поступающей . цилиндру 3 рдбочей камеры и от взаимного расположения струй. Опытами установлено, что п;и скорости исте. - чения газивоздушной смеси через сопловые отверстия доолнительного ци линдра 4 выше 20 м/с теплоотдача увеличинается в меньшей мерс, чем растут энергозатрдты на прео,опцие гидрдв- ЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ 1,ЭОВОЗД;Ш- ного тракта уст )с)йствд. 1 з этих со И 2 с ображений суммарная ;:сщддь соповых отверстий дополни:еього цилиндра 4 составляет 0)01-Г,РЗ ее п нер цости, Умецьшние площади оловых - верстий (Р, О 1 лонер) с т и ;иицдра приводит 5; г еышс.цью э ерго:здт Гдт цд ПРЕОДОЕЦЕЕ ГИДРаВЛИЧЕГКОГО гОПРО- тин.ения движению гмеси ч: рустройства, а ее уне,; сНЬ)е ) 0,03 поверхности цилцц,)рд приводит к сццжс.нию темпе")д т;ры ь;1: э ;1 смеси вниду умен.шгния скорости струи и,к следств 1, к умс-ц шсню скоростиг евд изтльь.еИдеетр соппоеЕ,х оВс:р тий дополс, нытелього ци.шндрдранец (0,025- ) сг0 Ьс 5 ) 0 ЧТО О цре;1 С ЛЯЕ Т 11 Х КЛИЕ СТВОт,е, в.димеое р,споцге;ень с груй. При ;величнии дидмерт с., поныхтверстий дополнитецьцс)го цилиндраГ ; 0,05) происходит сижецце тс;Нн рдтуры гОдо ревд гдзовозд дно 1 с меси ввиду повышения цердвцомс;1 ости тс гтлоотддчи, д при е о уменьшении (0,025 Г) тплоотд; з также гциждет 45 ся внид" н.димцого перекрытия соседних струй.Экс:ерьмс цтдль,ц у: генодено, что для указанных зцд сций диамстров соплоеых отверстий д полнит ьного цилиндра 4 ширь цд .Нмс ры по;Огревд б (между целье.кь,"11)обетцечВающая цаиболе Ьую темп 0,)уру попс)грена е азоноздушойи"ги, рвна (Г,1 0,2)Г), При зндчециь ьеььГыць -.0,1 Г) температурд г; Гр, сиждется вви 55 ду цеполцаго рдцтьья струи, характеризуемого цд:цисм .Ьк нд ывдемого ГЕОТЕНЦИЕ 1 ЛЬНОГС;1,Т.С. ЦПОЛНОГО НГебра ььог 11 ьь 51 цотц 1 а: е цоь эцс Г)1 ии. ЬЕ,1 ЕЦИЯ ГД .СР):ЬДЬЬ ОЬ Г 1И В КИ -цетческую эцегь)кс т струи, а цр; зцдчцц, О,Г) т мне).тура Ц ОГРЕ Е Л ТД Кж УКС Ц Е,ЬЬДЕ ТС Л ВВИУ резко о мс ц,шец)я гкорог ги струи,Гкорость агре гд илья зависит от темцердтурь и ск рость; продуктов с Г Г)дия РтдРььх ГгГ) ч 1 х струй гдзсзо.гущиой смеси цд .Го понерхност;1, д тдкке От еьздемеогэ рдсполо жЕЦИЯ СТР)с И. )КС ПС РИМЕНтад ЦО УСтац,)В.енс) ) что еанбо.еь)Я скоГ)ость нагрева дос ти дс тся при рдг по. ожеыь сс пловы.; отверс тии пд цонерхнос, ти цилиндра 3 в виде равномерно рас ределенцьп по ее длине рядов, ледщих в плсгк стях, прцендикуляр- ЦЫХ ЕЕ ЦРОДОЛЬЦОЙ ОГИ.Ел и е т р г с) пл о В ых;) ть с Г) с т ий цилиндра 3 рабочей кдмсГк Выполняется ганнем (0,015-0,025. При диаметре сопдоных Отрс.тиЙ Еилиндрд рабочей камеры с. О, 015) увелииьантея вероятность их засорения и возрастает гид; днлическо сопротнл ние цилиндрд 3 рабо ей камеры, что увеличиваеТ эцсргоздтр, ты для обеспс чения подачи це цебхо 11 мОГР коес.твд0)ЬОЭДЕС 1Г ( 1 УР .1 ОЗДУХО ду 1 ,. Вмест 5 вен г, Ят рд), При диас тГ) сопло 1; гтгс.р.т,этогг ци- .И.р; .- (005)Г . ж тс теплос)тддчаьу;мецьшция скорости игтсецця гдзово к,уг О 1 с:меси и по 1 еп,Ьетс 5 с цдс.цос г: цр, пик; )всния (прог кока) и.дмеи е кгр; 6 по;Огрева пчи.В каждом попречном ря;:; должно быть (0,07 - 0,01)Г :с)1)Огх тверстий, равномерно рдгпрелецц .: ) периметру поперечного г чция, )очсй кдмр .При умеьшееИ 1 к,личствд соплоных отвгрстиВ одном попр ц м ряду с (0,07)Г) и увеличенц г,1; между рядами скорость ндгрс, Изделия пдда т Ввиду неранцомерц стц геге)подвода при величи к 1:цчс-ствд соплоеых отвеГ)стцй В :ном попс речном ряду; (0,1)Г) и уме.ьеНи шдг д между рядами резко сциждтся т п.оной ЕПг вниу перекрытия гогедцьх поступающих струй.гля обеспечения р;1 мс р 1 гти теплоподвода к ц 1 ерхногт Нд ров;1 емого изделия с уч том его ец1 ного поступательного дижсцияд ь осипечи сопловые отверстия каждого пос- ледующего ряда цилиндра 3 рабочей камеры смещены относительно сопловых отверстий ее предыдущего ряда на расстояние, равное отношению 7 Р к количеству сопловых отверстий цилиндра 3 рабочей камеры, В этом случае достигается наиболее равномерное воздействие горящих Факелов на поверхность иэделия при проходе его через рабочую камеру лечи.1Длина Форкамеры 7 составляет 1-5 диаметров рабочей камеры, Такая конструкция позволяет перераспределить 1количество продуктов сгорания, удаляемых через открытые торцы печи так, что большая их часть проходит через входной торец печи. Таким образом, уменьшается нежелательное снижение теплоотдачи от горячих струй к изделию за счет сносящего потока удаляемых продуктов сгорания на выходе иэ печи.1Указанное распределение продуктов сгорания между. открытыми торцами устройства объясняется их различными гидравлическими сопротивлениями, которые определяются профилем скорости газового потока на выходе из печи, Заметное влияние длины форкамеры 7 на повышение скорости нагрева сказывается .лишь лри длине форкамеры, равной диаметру рабочей камеры. Увеличение длины Форкамеры ) 50 не приводит к повышению скорости нагрева, а наоборот, снижает ее и увеличивает габариты печи. Наличие форкамеры 7 повьшлэет тепловой КПД печи, так как с.пужит своеобразной камерой предварительного подогрева изделий перед поступлением их в рабочую камеру интенсивного нагрева.Применение изобретения обеспечивает повышение скорости цагрена на 25 Х, улучшает качество и снижает удельный расход топлива на 207,1 О 15 20 с зазором относительно него, при этом ширина зазора составляет (0,1 - 0,2) диаметра рабочего цилиндра, осц отверстий цилиндров направлены перпендикулярно продольной осц печи, причем суммарная площадь цх отверстий составляет (0,01-0,03) ее цоверхности, а диаметр отверстий равен (0,015-0,025) диаметра цилиндра рабочей камеры, дйаметр отверстий дополнительнога цилиндра раве.н (0,025- 0,05) диаметра цилиндра рабочей камеры, отверстия цилиндра рабочей камеры распределены по ее длцне рядами в шахматном порядке.2, Печь ло п. 1, о т л ц ч а ю щ а я с я тем, что оца снабжена форкамерой, расположенной соосно рабочей камерой и прцмыкающец к нц со стороны загрузки, причем лцаметр форкамеры равен диам тру рабо гей к- меры, а ее длина составляет 1 - 5 дца-. м трон рабочей камеры. 30 35 40 45 Формула изобретения1. Печь скоростного нагрева длинномерных изделий, содержащая корпус, установленную концентрцчно ему рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра с равномерно распределенными по его поверхности отверстиями, патрубок подачи газовозд;шной смеси, транспортирующее устройство, о т л и ч а ю щ а я с я тем, чяо, с целью повышения скорости нагрева, снижения энергозатрат и повышения качества нагрева изделцй, она снабжена дополнительным цилиндром с равномерно распределенными по его поверхности отверстиями, размещенным коаксцально цилиндру рабочсц камеры1491894 иг. Составитель И.Коротковадактор В.Петраш Техред А.Кравчук Корректор пле аказ НИИПИ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. рина, 1 830/28 Тираж 530Государственного комитета п113035, Москва, ЖПодписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Раушская наб., д. 4/5