Промышленная печь

 

Изобретение относится к промышленной печи, преимущественно к вакуумной многокамерной электропечи.Цель изобретения - расширение технологических возможнрстей за счет создания оптимальных условий охлаждения. Вакуумная печь содержит камеру нагрева и камеру охлаядения, в которой расположено охлаждающее устройство, вьшолненное в виде туннельного соплового короба с направляющими и установленными в них сменными щитками, вентиляторов, установленных на корпусе печи и соединенных с коробом, теплообменника. Для обработки различных видов деталей необходимы разные условия охлаждения. Поэтому за счет различных вариантов расположения щитков: с соплами и без сопл, и вариантов расположения сопл на щитке достигаются оптимальные условия охлаждения. 7.з.п. ф-лы, 18 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

С

Ф и AATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3836854/23-02 (22) 17.01.85 (31) P 3405244.5 (32) 15.02.84 (33) ЭЕ (46) 30.03.88. Бюл, В 12 (71) Айхелин ГйбХ (0Е) (72) Йоахим Вюннинг (РЕ)и Вильхельм

Нойбауер (AT) (53) 621.?83.2:621.785.08 (088.8) (56) Патент США Р 4171126, кл. С 21 D 1/бб, 1980. (54) ПРОМЬИПЛЕННАЯ ПЕЧЪ (57) Изобретение относится к промышленной печи, преимущественно к вакуумной многокамерной электропечи. Цель изобретения — расширение технологи09) (И) (51)4 F 27 В 9/12 F 27 D 7/04 ческих возможностей за счет создания оптимальных условий охлаждения.

Вакуумная печь содержит камеру нагрева и камеру охлаждения, в которой расположено охлаждающее устройство, выполненное в виде туннельного соплового короба с направляющими и установленными в них сменными щитками, вентиляторов, установленных на корпусе печи и соединенных с коробом, теплообменника. Для обработки различных видов деталей необходимы разные условия охлаждения. Поэтому за счет различных вариантов расположе ния щитков: с соплами и без сопл, и вариантов расположения сопл на щитке достигаются оптимальные условия охлаждения. 7.,з.п. ф-лы, 18 ил, 1386047

Изобретение относится к промышленным печам, в частности многокамерным вакуумным печам, и применяется для закалки стальных деталей чз инструментальных сталей, а также для охлаждения и других видов термообработки металлических деталей.

Цель изобретения — расширение тех-. нологических возможностей за .счет создания оптимальных условий охлаждения. ,На фиг.1 изображена вакуумная многокамерная печь, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; 15 на фиг. 3 — разрез Б»Б на фиг.1; на фиг.4 — разрез В-В на фиг.1; на фиг.511 — варианты расположения щитков в коробе; на фиг. 12-18 — варианты расположения сопл на щитке. 20

Вакуумная многокамерная печь содержит охлаждаемый водой корпус 1, н котором расположены последовательно охлаждающая камера 2, камера 3 нагрева и установленная под камерой 25

2 камера 4 охлаждения с охлаждающей средой — маслом. Корпус 1 имеет поворачивающиеся или сдвигаемые дверцы 5 и 6, Нагревательная камера 2 выполнена н виде стальной конструкцйи, облицованной многослойной изоляцией.из высококачественного керамического волокнистого материала и войлока, чистейшего графита с графитовыми нагревательными элементами 7, расположенными на своде и на боковых сторонах. Такое расположение графитовых нагревательных элементов 7 о6еспечинает быстрый и равномерный на- 40 грен. Подвод тока к графитовым нагревательным элементам 7 осуществляется

4 через контактные болты 8 нагревательных:элементов и соответственно контактный фланец 9 нагревательного эле- 45 мента.

В нагревательной камере выполнены подъемно-опускные направляющие транспортера 10. Торцовая стенка нагревательной камеры 3, прилегающая к охлаждающей камере 2, закрыта дверцей 11 нагревательной камеры, дверца имеет возможность горизонтального перемещения.

В передней части охлаждающей камеры 2 на корпусе 1 расположены три ра«55 диальных охлаждаемых кожуха 12 с установленными в них приводами 13 вентилятора 14. Охлаждающая камера 2, расположенная соосно с нагревательной камерой 3, содержит охлаждающее устройство, имеющее сопловый короб

15, выполненный туннелеобразным с Побразным поперечным сечением. Сопловый туннельный короб 16 имеет на открытых внутренних сторонах, обращенных к садке 16 боковые направляющие 17, в которых установлены с возможностью замены.по выбору сменные щитки 18. Сменные щитки могут быть выполнены н виде щитков 19 с соплами или сплошных щитков 20.

Сопловый короб 15 непосредственно соединен с корпусами трех вентиляторов 14, каждый из.которых содержит крыльчатку 21, насаженную на конец вала соответствующего привода 13.Перед всасывающим отверстием каждого вентилятора установлены сбоку по дна теплообменника 22, имеющие водоохлаждаемые подводящие и отводящие трубопроводы с газонаправляющими щитками каждый.

B данном варианте предусмотрены три вентилятора. Однако возможны иные варианты, например лишь два вентипятора или же всего один вентилятор, Камера 4 охлаждения содержит для равномерного перемещения охлаждающей среды гидравлический перемешинатель

23, устройство 24 для нагрева охлаждающей. среды и подъемно-опускную платформу 25. При выполнении вакуумной печи двухкамерной без закалки н масле камера 4 охлаждения исключается.

Вакуумная печь работает следующим образом.

При открытой дверце 5 вакуумной печи садку 16 автоматически подают в открытую нагревательную камеру 3.

Затем дверцу 11 нагревательной камеры и дверцу 5 закрывают и производят откачку. Затем в нагревательной камере 3 производят нагрев садки 16.

В конце нагрева вакуумную печь снова заполняют инертным газом при максимальном давлении 6 абс. б. Включают приводы 13 вентиляторов. Нагревательные элементы 7 отключаются и загружаемая садка 16 подается в охлалдающую камеру 2, где она. резко охлаждается охлаждающим газом.

Садку 16 с помощью подъемно-опускной платформы 25 можно приблизить н охлаждающей камере 2 к расположенно1386047 му сверху щитку 18 с соплами соплового короба 15.

При необходимости закалки садку

16 из нагревательной камеры 2 опус5 кают в масляную ванну с помощью подь. емно-опускной платформы 25. При необходимости перед масляной закалкой можно провести непродолжительное охлаждение с помощью инертного газа.

Сопловый короб 15 выполнен таким образом, что в нем возникают лишь небольшие скорости газа, которые с одной стороны вызывают лишь незначительные потери в потоке, а с другой стороны создают у сопл щитков 18 и 19 с соплами одинаковые условия напора, дающие одинаковые скорости истечения из сопл, Поскольку щитки выполнены сменными, можно создать разные условия резкого охлаждения в охлаждающей камере

2, которые можно согласовать с формой и составом каждой загружаемой садки

16. Это пояснено примерами на 25 фиг. 5-18.

Загружаемая садка 16 состоит из некоторого числа тонких цилиндрических инструментов 26, например спиральных сверл или фрез (фиг. 5). Для 30 обеспечения незначительного коробления при термообработке и закалке цилиндрические инструменты, загружают вертикально расположенными при равномерном распределении по площади основания загружаемой партии. Площадь основания загружаемой садки соответствует поверхности прямоугольного контура щитка 18 с соплами, представленного на фиг. 12.

Для равномерной и интенсивной га40 зовой закалки необходимо охлаждение сквозным потоком с помощью параллельного потока. Для этого в сонповый короб 15 над загружаемой садкой 16

45 вдвинут горизонтальный щиток 18 с соплами, в то время как по бокам загружаемой садки размещены сплошные щитки 20. Щиток 18 с соплами имеет сопловые отверстия 27 (фиг. 12), равномерно распределенные по всей ere) поверхности, которые обеспечивают равномерное и одновременное охлаждение всех инструментов 26..

Расстояние 28 сопловых отверстий

27 от загружаемой садки 16 сделано оптимальным за счет подъема с помощью подъемно-опускной платформы 25.

Для создания возможности полного использования передачи тепла на круглые холодные стенки охлаждающей камеры путем обработки загружаемой садки

16, состоящей всего из одного инструмента 29 в виде цилиндрического дорна, проиллюстрирована фиг. 6 и 13.

Так как дорн имеет сравнительно небольшую площадь набегающего потока, поэтому необходима концентрация потока охлаждающего газа для достижения максимальных скоростей охлаждения.

Это достигается либо путем уменьшения числа сопловых отверстич 27 при одновременном повышении скорости истечения из сопл, либо путем уменьшения шага 30 расположения сопл (фиг. 13) при количестве сопл, остающемся одинаковым.

В сопловый короб 15 над загружае-. мой садкой 16 вставлен щиток 19,имеющий форму желоба или короба с. соплами, имеющими выступающий во внутреннее пространство охлаждающей камеры 2 участок, в котором расположены сопловые отверстия 27 с неперфорированными участками по обеим сторонам.

Загружаемая садка 16 соетоит из тяжелого плотного инструмента, например цилиндрической матрицы (фиг. 9), имеющей незначительную проецирующую площадь набегания потока по сравнению с поверхностью основания загружаемой партии, которая (поверхность) в свою очередь задается прямоугольной формой контура щитка 18 с соплами (фиг. 14). Для наиболее эффективного охлаждения в сопповый короб 15 вставлены два сплошных щитка 20, а сверху садки — щиток 19 с соплами.

Схема расположения сопл верхнего щитка 18 с соплами,как это видно на фиг. 7, ограничена примерно ромбоидально, причем все сопловые отверстия 27 в свою очередь имеют одинаковый шаг

30 по высоте и по сторонам.

На фиг. 8 и 15 представлена загружаемая садка 16, состоящая из больmora количества цилиндрических штампов. В этом случае в сопловый короб

15 вставлены два сплошных щитка 20, в то время как над загружаемой садкой 16 предусмотрен щиток с соплами (фиг. 15).

Сопловые отверстия 27 в соответствии со штампами расположены соответственно прямоугольными группами, разделенными между собой газонепрони1386047 цаемыми промежуточными пространствами 3 1. Шаг 30 по сторонам и по высоте между соседними сопловыми отверстиями 27 по-прежнему одинаков, С помощью подъемно-опускной платформы 25 загружаемую садку 16 можно приблизить к щитку 18 с. соплами. Однако можно также резко охлаждать загружаемую садку 16 при увеличенном расстоянии до верхнего щитка 18 с соплами, как это показано штриховыми линиями.

Над загружаемой садкой 16, состоящей из двух пластинчатых деталей, например в виде формы для литья под

1 давлением, в сопловом коробе 15 расположен сплошной щиток 20 и по сторонам стоящих на ребре деталей установлены два щитка 19 с соплами, имеющие выступающий в охлаждающую камеру 2 патрубок (фиг. 9) для охлаждения интенсивным охлаждающим потоком, Во время выдержки в вакуумной печи пластинчатые детали находятся в нагревательной камере в вертикальном положении для недопущения коробления г в верхнем диапазоне температур. Сопловые отверстия 27 коробообразных щитков 19 с соплами приближены к боковой поверхности загружаемой садки при этом сопловые отверстия 27 (фиг. 16) расположены с одинаковым шагом 30 по высоте и по сторонам, чтобы обеспечить равномерность и одновременность охлаждения деталей.

При резком охлаждении всего одной пластинчатой детали, например в виде пресс-формы, в охлаждающей камере 2 (фиг. 10 и 17) расположены сверху сплошной щиток 20 и по большим сторо нам два боковые желобо- или коробо образные щитки 19 с соплами.

Сопловые отверстия 27, имеющие одинаковый шаг 30 по высоте и по сто ронам, сконцентрированы на окруженном газонепроницаемыми участками 32 прямоугольном участке, примерно соответствующем боковой поверхности за гружаемой партии. Благодаря обусловленному таким образом уменьшению количества сопловых отверстий 27 результируется повышение скорости истечения из сопл. Параллельный поток, подаваемый к обеим сторонам детали, гарантирует интенсивное охлаждение загружаемой садки без коробления.

15

25. друг с другом группах с прямоуголь30

40 пускается, чтобы щитки. 19 с соплами вместо части выступающей вовнутрь охлаждающей камеры 2 имели участок, выступающий наружу, в то время как в специальных случаях может быть выбра45 .но такое расположение, при котором на участке поверхности основания загружаемой партИи имеется щиток с соп50

Загружаемая садка 16, состоящая из инструментов, .для которых отсутствует необходимость в слишком высоких скоростях критического охлаждения и имеется возможность охлаждения параллельным потоком с учетом небольшой толщины их стенок. Для этого в сопловом коробе 15 (фиг. 11 и 18) над загружаемой садкой 16, состоящей из трех инструментов, расположен щиток

18 с соплами, в то время как по сторонам загружаемой садки 16 вставлены сплошные щитки 20, это исключает взаимное,столкновение потоков охлаждающего газа, направленных в противо положные стороны относительно друг друга, вблизи детали, так как это привело бы к значительному уменьшению скорости охлаждающего газа непосредственно у детали.

Сопловые отверстия (фиг. 11) в соответствии с тремя деталями сгруппированы в трех расположенных рядом ным ограничением, между которыми расположены газонепроницаемые участки 32.

Предусмотрен одинаковый диаметр для сопловых отверстий 27, расположенных в щитках 18 и 19 с соплами соответственно различным схемам расположения сопл. Однако в принципе является, естественно, также возможным варьирование диаметра сопловых отверстий 27 в соответствии е конкретными требованиями и использование вместо цилиндрических сопловых отверстий 27 сопловых отверстий другой формы, например в форме щелей.. Кроме того,долами, обеспечивающий омывание газом загружаемой садки 16 снизу.

Приводные двигатели вентиляторов могут быть выполнены регулируемыми для создания возможности выбора скорости охлаждающего газа в охлаждающей камере 2 в соответствии с требованиями. Максимальное давление охлаждающего газа составляет, как правило около 2 абс. б. При необходимости оно может быть и более высоким.

1386047

В предлагаемой промышленной печи в охлаждающей камере достигается интенсивность охлаждения, соответствующая интенсивности в обычных вакуум5 ных печах закалки газом под большим давлением. Преимуществом достигаемых низких давлений охлаждающего газа в предлагаемой печи является существенная экономия охлаждающего газа (в ча- 10 стности, азота) в ходе цикла термообработки, что соответственно означает большую экономию затрат. Кроме того, возможно создание в печи оптимальных условий охлаждения различных деталей.15

Формула изобретения

1. Промышленная печь, преимущественно многокамерная вакуумная печь для термообработки партии металлических изделий, содержащая корпус и установленные в нем камеру нагрева и камеру охлаждения с расположенным в ней охлаждающим устройством со сменными щитами с соплами, теплообменник, радиально размещенный на корпусе, вентилятор, направ- ляющие для перемещения изделий, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с 30 целью расширения технологических возможностей за счет создания оптималь- ных условий охлаждения, охлаждающее устройство выполнено в виде П-образного туннельного короба с закрепленными На его внутренних сторонах направляющими, в которых установлены щиты.

2. Печьпоп. 1, о тлича ю— щ а я с я тем, что сопла на щите выполнены с различным шагом и/или с различным диаметром.

3. Печь по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что по крайней мере, один из щитов с соплами выполнен вогнутым или выпуклым.

4. Печь по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что по крайней мере один из щитов, установленных в коробе, выполнен сплошным.

5. Печь по пп. 1-4, о т л и ч аю щ а я с я тем, что сопловой короб по крайней мере с трех сторон ограничен щитами с соплами, два из которых расположены друг против друга, а третий щит — между обоими другими щитами.

6. Печь по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что направляющие для перемещения изделий в камере охлаждения выполнены с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения.

7. Печь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена масляной ванной, расположенной под камерой охлаждения.

8. Печь по п. 1, отличаю— щ а я с я тем, что вентилятор размещен в передней части камеры охлаждения.

1386047

1386047

1386047

1386047

1 386047

1386047

1 386047

Щ/ 17

Составитель Н.Кузовкина

Редактор Ю.Середа Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 1427/58 Тираж 560 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4