Шахтная печь для химико-термической обработки

 

Изобретение относится к печам для химико-термической обработки металлов. Печь содержит установленное на крышке устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения их по высоте реторты, которое состоит из двух вертикальных соосных труб (Т) 5 и 6. Т 6, меньшая по диаметру, частично заходит в Т 5, имеет заглушенный верхний конец и два диаметрально расположенные продольные щелевые отверстия, сужающиеся в направлении внутренней поверхности Т 6. Соотношение диаметров Т 5 и 6 равно 3 1. Насыщающий газ через Т 5 попадает в щелевые отверстия Т 6. Из-за разности диаметров Т 5 и 6 и конструкции щелей создается турбулентный вихревой поток, достигающий дна реторты, откуда отработанный газ отводится через газоотводную Т. 3 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для химико-термической обработки металлов.

Известна шахтная печь для химико-термической обработки металлов и сплавов [1] содержащая нагревательную камеру с ретортой, крышку и установленное на ней устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения их по высоте реторты в виде вентилятора, корпус которого выполнен с центральным отверстием для всасывания циркулирующего газа и снабжен сегментным отростком для ввода через него печной атмосферы, а реторта снабжена сегментной перегородкой.

Однако указанное размещение сегмент- ного отростка и сегментной перегородки не обеспечивает эффективной циркуляции насыщающего газа из-за несимметричности завихренного потока.

Печной вентилятор часто выходит из строя из-за наличия в своей конструкции вращающихся элементов (приводной вал, крыльчатка и др.), которые под действием печной атмосферы и высоких температур покрываются окалиной и заклинивают.

Наиболее близкой к предлагаемой является шахтная печь для химико-термической обработки, содержащая нагревательную камеру с ретортой, крышку и установленное на ней устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения их по высоте реторты [2] В этой печи устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения по высоте реторты представляет собой вентилятор, корпус которого состоит из полукольцевых обечаек, установленных на направляющем кольце, образующих между собой окна и охватывающих крыльчатку с зазором. Вентилятор содержит вал, снабженный приводом вращения.

Конструкция вентилятора ликвидирует несимметричность вихревого потока и тем самым обеспечивает эффективную циркуляцию насыщающего газа.

Однако данный вентилятор также содержит вращающиеся части (крыльчатка, приводной вал, подшипники), которые под действием высокой температуры и печной атмосферы покрываются окалиной и заклинивают, перестают вращаться. В результате вентилятор часто выходит из строя. В процессе его замены в печи не обеспечивается необходимая для техпроцесса циркуляция насыщающего газа, что приводит к нарушению в данный момент технического процесса химико-термической обработки. Поэтому в данной печи процесс обработки деталей нестабилен, т.е. печь недостаточно надежная в эксплуатации.

Кроме того, наличие в составе вентилятора большого количества конструктивных элементов, вала, снабженного приводом вращения, крыльчатки, направляющего кольца, полуобечайки и др. усложняет конструкцию вентилятора и конструкцию самой печи.

В этом недостаток известной шахтной печи для химико-термической обработки.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности печи и упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в печи устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения их по высоте реторты состоит из двух вертикальных соосных труб, меньшая по диаметру из которых частично заходит в другую трубу и выполнена с заглушенным верхним концом и двумя диаметрально расположенными продольными щелевыми отверстиями, сужающимися в направлении внутренней поверхности, при этом соотношение диаметров соосных труб равно 1: 3.

Выполнение устройства для создания вихревых потоков газа в виде двух вертикальных соосных труб, меньшая по диаметру из которых частично заходит в другую трубу, имеет заглушенный верхний конец и два диаметрально расположенные щелевые отверстия, исключает из конструкции вращающиеся части, имеющиеся у вентилятора, из-за которых вентилятор часто выходит из строя, в результате чего в печи не обеспечивается стабильный техпроцесс.

Предлагаемое устройство значительно реже выходит из строя в процессе работы и тем самым стабилизирует технологический процесс, происходящий в печи, т.е. повышает эксплуатационную надежность печи.

Два диаметрально расположенные щелевые отверстия при заглушенном верхнем конце трубы необходимы для создания вихревого движения потоков насыщающего газа. При одном щелевом отверстии вихревой поток будет недостаточно интенсивным. Выполнение трех-четырех отверстий на небольшом (до 40 мм) диаметре трубы 6 нецелесообразно. Каждое сужающееся в направлении внутренней поверхности трубы продольное щелевое отверстие придает потоку газа необходимую скорость (и направление).

Для оптимальной скорости потоков газа соотношение диаметров труб должно быть 1: 3. При соотношении 1:2 скорость вихревых потоков уменьшается, а при соотношении 1:4 уменьшается количество насыщающего газа, поступающего в реторту печи. В обоих случаях это не обеспечивает оптимальный технологический процесс термообработки.

Одновременно указанное устройство значительно проще по конструкции по сравнению с вентилятором в печи-прототипе, так как состоит всего лишь из двух соосных труб, в то время как вентилятор содержит большее количество конструктивных элементов, в том числе обязательно приводов, в частности электродвигатель. Упрощение конструкции устройства для создания вихревых потоков ведет к упрощению конструкции всей печи.

Таким образом предлагаемая шахтная печь для химико-термической обработки более надежна в эксплуатации и более проста по конструкции.

В известных технических решениях отсутствуют признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого объекта.

На фиг.1 показана шахтная печь для химико-термической обработки; на фиг. 2 узел I на фиг.1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2.

Печь содержит нагревательную камеру 1, в которой установлена жаропрочная реторта 2. Сверху реторта 2 закрывается крышкой 3. Через крышку 3 проходит подающая труба 4, к которой жестко прикреплено устройство для создания вихревых потоков газа, представляющее собой сварную конструкцию из соосных труб 5 и 6. Труба 6 заходит в трубу 5 на 2/3 своей длины и имеет заглушенный верхний конец. Соотношение диаметров труб 5 и 6 соответственно равно 3:1. Труба 6 выполнена с двумя щелевыми отверстиями 7 на участке захода этой трубы в трубу 5. Отверстия 7 сужаются в направлении внутренней поверхности трубы 6. Через крышку 3 проходит газоотводная донная труба 8. Ее диаметр равен диаметру трубы 6.

Печь работает следующим образом.

При подаче насыщающего газа в печь газ через подающую трубу 4 и трубу 5 в крышке 3 попадает в щелевые отверстия 7 трубы 6. Из-за разности диаметров трубы 5 и трубы 6 создается турбулентный вихревой поток, который поступает в реторту 2 нагревательной камеры 1. Газовый завихренный поток направляется вниз вдоль стенок реторты 2 и между обрабатываемыми деталями и достигает дна реторты. Со дна через газоотводную трубу 8 газ отводится за счет разности давлений атмосферного и постоянного избыточного давления газа в реторте 2 и конструкции продольных щелевых отверстий, сужающихся к внутренней поверхности трубы 6.

Предложенное конструктивное исполнение устройства для создания вихревых потоков газа при сохранении производительности печи и интенсификации циркуляции насыщающих газов исключает необходимость целого узла (вентилятора), что упрощает конструкцию печи, повышает эксплуатационную надежность печи, а также сокращает расходы электроэнергии и численность обслуживающего печь персонала.

Формула изобретения

ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, содержащая нагревательную камеру с ретортой, крышку и установленное на ней устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения их по высоте реторы, отличающаяся тем, что устройство для создания вихревых потоков газа и равномерного распределения их по высоте реторты выполнено в виде двух вертикальных соосных труб разного диаметра, при этом труба с меньшим диаметром частично заходит в другую трубу и выполнена с заглушенным верхним концом и двумя диаметрально расположенными продольными щелевыми отверстиями, сужающимися в направлении к внутренней ее поверхности, причем соотношение диаметров труб 3 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3