Шахтная электропечь сопротивления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 Р 27 О 11/02 ИЗОБРЕ лед йи ерм льхнол еско(57) Сущность изобрропечь содержит кор етения; шахтная электпус (К) 1 с двухслойной футеровкой (Ф), нагревательные элементы (НЭ) 5 с выводами, расположенными по винтовой линии с переменным шагом навивки по зонам по высоте К 1 на внутреннем слое Ф, Наружный слой Ф выполнен из базальтовой ваты, а внутренний слой Ф - из набора огнеупорных шамотноволокнистых плит трапецеидального сечения, образуя шестигранное рабочее пространство, одни из выводов выполнены в виде Г-образных стяжек, размещенных в Ф в месте стыковки плит и закрепленных в днище К 1. Соотношение высот зон расположения НЭ равно 1:(1,8- 2,0):(0,8 - 1,0), а шага навивки НЭ в зонах - 1:(1,1 - 1,3);(0,9 - 1,1). 4 ил., 1 табл,футеровкой и установленные по высоте кор 15 20 25 45 50 55 Изобретение относится к электропечам для термической обработки материалов и применяется в металлургии, машиностроении, авиастроении, автомобилестроении и других отраслях народного хозяйства.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шахтная электропечь, содержащая корпус с многослойной пуса и закрепленные на внутреннем слое футеровки электронагревательные элементы с выводами.Эта электропечь с наименьшими размерами рабочего пространства из выпускаемых в стране,Недостатками прототипа являются относительно большие габариты, недостаточная равномерность распределения температур по высоте рабочего пространства и малые межремонтные сроки работы.Целью изобретения является повышение срока службы, повышение качества обработки путем обеспечения равномерности распределения температуры по высоте при уменьшении габаритов печи.Указанная цель достигается тем, что в шахтной электропечи для индивидуальной трудовой деятельности, содержащей корпус с многослойной футеровкой и установленные по высоте корпуса и закрепленные на внутреннем слое футеровки электронагревательные элементы с выводами, наружный слой футеровки выполнен из базальтовой ваты, а внутренний слой - из набора огнеупорных шамотноволокнистых плит, образующих шестигранное рабочее пространство, нагревательные элементы с переменным шагом расположены по винтовой линии навивки по зонам, при этом отношения высот зон равно 1;(1,8 - 2,0):(0,8 - 1,0), а шага в этих зонах - 1;(1,1 - 1,3):(0,9 - 1,1). Один из выводов нагревательных элементов выполнен в виде Г-образных стяжек,установленных в футеровке в местах стыка плит и закрепленных в днище с возможностью разъема и радиального перемещения, при этом соотношение диаметров Г-образных стяжек и отверстий в днище под стяжки равно 1:(2-3),На фиг, 1 изображен продольный разрез электропечи; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг, 1; на фиг, 3 и 4 - продольный разрез выводов нагревательных элементов,Малогабаритная шахтная электропечь состоит из футерованных корпуса 1 и крышки 2, причем футеровка стенок корпуса выполнена в наружном теплоизоляционном слое из базальтовой ваты 3 и во внутреннем огнеупорном слое шамотноволокнистыми 30 35 40 плитами трапецеидального сечения 4, которые образуют шестигранное рабочее пространство.На внутренней поверхности плит 4 по трехзаходной винтовой линии размещены три спиральных электронагревательных элемента 5, каждый из которых имеет три участка по длине спирали с различным шагом витков, В свою очередь, размещенные по винтовой линии нагревательные элементы 5 образуют три участка по высоте рабочего пространства Ь, Ьг и пз, длины которых снизу вверх соотносятся как 1:(1,8-2):(0,8- 1,0), а соотношения шага витков. спиралей на этих участках, соответственно, составляют 1:(1,1 - 1,3):(0,9 - 1,1).Каждый нагревательный элемент 5 (фиг,3) имеет по два вывода б и 7, закрепленных в днище корпуса 1 с помощью конического изолятора 8 (фиг.1) и гайки 9.Причем вывод 7 выполнен в виде Г-образной стяжки, установленной в месте стыка плит 4 и проходящей по всей высоте футеровки, а его фиксация осуществляется, кроме изолятора 8 и гайки 9, еще и шайбой 10 (фиг.4), перекрывающей отверстие в днище,Отверстие 11 в подовой плите футеровки для прохода Г-образного вывода - стяжки 7 выполнено с диаметром, в 2 - 3 раза превышающим диаметр вывода 7, т.е, б 1: б 2 = 1:(2 - 3), а отверстие в днище, соответствующее отверстию 11, выполнено овальным.Устройство работает следующим образом.Нагреваемая садка помещается в рабочее пространство электропечи и закрывается крышкой 2. В зависимости от требуемого уровня температуры нагрева садки или тепловой мощности подается питание на один, два или три спиральных электронагревательных элемента 5, которые, будучи расположенными по винтовой линии, образуют три участка й 1, Ь 2 и пз по высоте рабочего пространства с различным шагом спиралей на этих участках (соотношение длин участков и шагов спиралей на них указано выше),При этом тепловая мощность на участках Ь, Ьг и йз выделяется таким образом, что позволяет в значительной степени устранить эффект геометрической неравномерности температуры и компенсировать тепловые потери через неплотности между корпусом 1 и крышкой 2 и тем самым добиться более высокой, чем в прототипе, равномерности температуры по высоте рабочего пространства электропечи,При образовании между шамотноволокнистыми футеровочными плитами 4 зазоров, которые возникают в процессе эксплуатации из-за свойства материала плит, ослабляют крепление (изолятор 8 и гайку 9)вывода 7 и перемещают его в отверстии 11по направлению к центру вместе с плитами 54 и шайбой 10, одновременно уплотняя илипри необходимости добавляя базальтовуювату 3. При этом устраняется зазор междуплитами 4, что предотвращает быстрый выход из строя теплоизоляционного слоя футеровки из базальтовой ваты 3 и, кроме тогоуменьшает тепловые потери через футеровку и увеличивает срок службы, т,е. межремонтные циклы, уменьшаются габаритыпечи, 15Для подтверждения справедливостиприведенных числовых интервалов былипроведены эксперименты на стенде. Конструктивное исполнение экспериментальногостенда полностью соответствовало рисункам, приведенным на фиг. 1,2,и описанию,приведенному выше. Диаметр рабочегопространства составляет 270 мь а его высота - 300 мм.Методика проведения экспериментов 25заключалась в варьировании соотношенийдлин участков электронагревателей, шаговвитков спирали на этих участках, а такжедиаметров вывода и отверстия в днищеэлектропечи. 30Равномерность распределения температур по высоте рабочего пространства определялась с помощью микропроцессорногопрецизионного регулятора температуры типа "Протерм - 100" с цифровой индикацией, 35Точность показаний регулятора составляла 0,1 С,Результаты экспериментов в виде примеров сведены в таблицу.Как следует из таблицы, прае омерность 40всех приведенных интервалов подтверждеНд ПОЛНОСТЬЮ.Преимуществами данной шахтной электропечи являются: улучшение на порядок45 равномерности распределения температур по высоте рабочего пространства по сравнению с прототипом;уменьшение габаритов(диаметр и высота) рабочего пространства по сравнению с прототипом в 2 раза;увеличение межремонтных сроков работы по сравнению с прототипом в 2 раза;возможность использования для индивидуальной трудовой деятельности и, в частности, для обжига керамики;возможность достижения более высокой температуры (1100 С) по сравнению с прототипом (1000 С),Формула изобретения Шахтная электропечь сопротивления, содержащая корпус с многослойной футеровкой и закрепленные по высоте на внутреннем слое футеровки нагревательные элементы с выводами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения срока службы. повышения качества обработки путем обеспечения равномерности распределения температуры по высоте при уменьшении габаритов печи, наружный слой футеровки выполнен из базальтовой ваты, а внутренний - из набора огнеупорных шамотноволокнистых плит трапецеидального сечения, образующих шестигранное рабочее пространство, нагревательные элементы расположены по винтовой линии с переменным шагом навивки по зонам, при этом отношение высот зон равно 1:(1,8-2,0):(0,8-1,0), а шага в этих зонах - 1:(1,1 - 1,3):(0,9 - 1,1), одни из выводов нагревательных элементов выполнены в виде Г- образных стяжек, установленных в футеровке в месте стыковки плит и закрепленных в днище с возможностью разъема и радиального перемещения, причем соотношение диаметров Г-образных стяжек и отверстий в днище под стяжки равно 1:(2-3),.10 Фо са оФх ао и х х х Ф Фсх Ф г 3 э 1 1 Ф Ф С СФ П 3 Е 0 Ф х-а Ц ЪФ ххи Ю Ф Ф т ха 1 1 1 11 1 1 1 1 1 4 Ч Ч ФО ЧЭ Ч 4 4 Ч ФО Ч Ч Ч Ч ЧЭ Ч ЧВ Л ФФ В ВФ В В Воо ооооооооооооооо 1 1 1 мм ммммммммммммммм В В ФВ ао о о о о о о о о о о о о а о 1 1 1 0,0 ФО О О ФО ФО,О,О Ф.О Ч,О О ФО ФО О ВО 1 в ав в в ал л лвВ 1 ооооооооооооооо1 1 лллллллллл лллллл СЧ СЧ С 4 СЧ СЧ С 4 Ч СЧ С 4 С 4 С 4 СЧ СЧ СЧ Е 4 СЧ СЧл л Фо о о о о о о о с о о о о а о 1 1 1 1Ф 1 сО ХЦ Оо Ф 1-оа оо с а Ф Пх х 1 Ф Ф 1 а1 11 д1 1 Б ца х1 Ф ФЕ,аП Ц 1а оаФ С1 Х 1ЕОх Фа уФ оО ОПФ 1а1 л л воооооооо о а а оо о а оо 1 1 1 10 с 1аОЕс 1 1 11 о о ааааа оаоо оооо о о о о о о о о о о о о о о о ЧЧЧ ОЧЦЧЧЧФОЧЭВОЧЭ ОЧЭ м мммммм мммммммм 1 1 с 1- Ф Х Ф ФФ УОСОФ хгас с а а а ооа с о ооо оаа СЧ СЧ Е 4 СЧ СЧ СЧ С 4 сч Л 3 ЛЛЛ 1 ЛЛЛ 1Л ооо оаа о о с а о о ГЧ Ч с 4 СЧ С 4 С 4 ЛГЛ 11 ГЛ 1 1 1 с10 с аогХсч та Ва- С 3 С 4 + + Н 43 + СЭ С о сч сч сЧ+ +1Д111.111а11 Щ1 Хс1 ааааа ааааа ааВ Ф ВЛСЧ сч с 4 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ Сч СЧ м а а а а а а а а цэФФВ СЧ С 4 СЧ С 4 СЧ СЧ С 4 Ч Са а а С 4 С 3 С 4 11а1 Ф3 301.1о1 Ф1 ФСЕ ц Ф уд а о о а о О о а о а о а а а а о авв в влл во а а О о а о О о о О о а О а о о с о с Оааоа ВасчВОЭ а аа Ваг аЧЭ аа йО о О а а О а а о а о а а а а а а ФФвв вв Ф аСГ Г Ф-Г С.П -.с СГ 3 Э с Г Д-Х Х Г ааааа Ва а 31Ф л 1 с о с а в л аао с а а а а О о а а а а о ав л ла лв ВСЧСООО С Ф В В 111 31Оао ацО аа 1аС 4 СЧ С 4 М Е 4 1.с е аааааи ацэа ааааа О е 4 ила аааФ аФФВ С 4 С 4 СЧ СЧ СЧ С 4 С 4 С 4 Сч С 4 Е 4 Г 4 С 4 С 4 М СЧ С 4 С 4 а ац С 4 е 4 сч 1 Ф0Х Х 1 с 41-ПеЕ1 Х Хл 1 аФ Е ааоаааоаа эоо ааааа с о О о а О а л о сФФ С" М СЭ М М СП СЧ ЕЭ М соооо О аа.эо В Ф аВ м мсч ммлМММ м м с еэеэ еь еэ 1ааацФВФ Фсч ГЧГЧе 4 1 1- Ф 1 ФФ ЭЭЛл. аааааааВлС 4 С 4 СЧ С 4 С 4 СЧ Е 4 а аГ" СО 1 Ф1 бЕ 1 1 4 Ел Ф Ф1сЕ Гмцщ Э О л 31Ф ФО Ф О О О ФОС Са О ллг аФО ло 0 лг о о л л о о о о о о о о о ч ээ о л лллл.л 1 Г а ф ".а,ццФ 3 ФФХ 1 ЭХХ оаоааооо ооо ооаоооо о;о аааааааа ааа ааааааа ам о ОФЭ а П - х х х Ф С Сщ хэ о Л 1 оооооооо аоо ооаоооа о Ф.О ОЭ ф СО ф Ф ф ф ЭЭ .0 ф цЭ 0 Ф Ф СО ф 4 ф Е оа оо СОФЮФ Ц ФЭО 4 М.Э а Ч 1 СО 03 О СЧ М-а ЦФ,О 1 Со сч СЧ СЧ Ч Ч СЧ С 4 СЧ СЧМ М М М М М М М Фл М Мл лаооооооаоао 0 ФО ВО ч ч О;0 О О О ФОлооаооааоооо л.лллллллллСЧ Ч СЧ СЧ СЧ С 4 Е 4 СЧ СЧ СЧ СЧВ В В ФоаоаоооаООО оооаооаоооа о а о о о а о о с а о Ч ООФОЧФОЧЭФОЧЭ ОЧЭ М М М М с М М М М М М ааааааааааа н +1 + +11788421 ставитель С,Васильевхред М,Моргентал Корректор И.Шма акто 69 Тираж Подписное ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аказ инат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 зд ьскии стве ои