Термическая печь для нагрева металлических изделий в контейнерах

 

Сущность изобретения: термическая печь содержит свод, боковые стены, выкатную подовую плиту, рабочая поверхность которой имеет вогнутый параболический профиль, контейнеры с изделиями, имеющие перфорированные днища и установленные на плите на подставках, газовые горелки, головки которых размещены в туннелях, проложенных в стене, дымоход и перегородку. Туннели наклонены к горизонтали таким образом, что их продольная ось симметрии проходит через полюс параболического профиля плиты. Продукты сгорания из туннелей поступают в каналы, образованные рабочей поверхностью плиты, днищами контейнеров и боковыми поверхностями подставок, откуда выходят в подсводовое пространство печи. Конструкция позволяет интенсифицировать теплообмен между топочными газами и нагреваемыми изделиями, температурный режим по высоте рабочего пространства контейнера и печи становится более равномерным. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для проведения термической обработки металлических изделий, и может найти применение в машиностроительных отраслях промышленности.

Известна термическая печь с выкатным подом, снабженным каналами для прохода продуктов [1] Печь содержит свод, боковые стены, выкатную подовую плиту с горизонтальной рабочей поверхностью и каналами для прохода продуктов сгорания, газовые горелки с головками, размещенными в горелочных туннелях, проложенных в боковых стенках печи так, что их продольные оси симметрии являются горизонталями, а выходные окна сопрягаются с граничными сечениями подовых каналов, контейнер для размещения нагреваемых изделий, устанавливаемый на подовой плите, дымоходы, выполненные в боковых стенах над подовой плитой. Выходные окна горелочных туннелей соседних подовых каналов размещены в противоположных боковых стенах печи. Продукты сгорания, полученные в результате сжигания газа в горелках, выходят из горелочных туннелей в подовые каналы, частично охлаждаются там и поступают в подсводовое пространство, а затем в нижнюю часть рабочего пространства печи и дымоходы, омывая при этом корпус контейнера и верхний ряд загруженных в него металлических изделий. Признаками термической печи, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются наличие выкатного пода и каналов для прохода продуктов сгорания, граничные сечения которых сопрягаются с выходными окнами горелочных туннелей.

Недостатками термической печи являются неравномерность нагрева изделий в контейнерах, большое время нагрева и, как следствие этого, значительный расход топлива, затрачиваемого в процессе нагрева изделий. Эти недостатки обусловлены тем, что в печи данной конструкции имеет место значительный температурный перепад по высоте рабочего пространства и поверхность непосредственного контакта греющего агента с нагреваемыми изделиями ограничена верхним слоем изделий, загруженных в контейнер, в результате чего теплообмен в рабочем пространстве контейнера осуществляется посредством теплопроводности между изделиями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является циркуляционная термическая печь с выкатным подом [2] Печь содержит свод, боковые стены, выкатную подовую плиту с горизонтальной рабочей поверхностью, газовые горелки, головки которых размещены в горелочных туннелях, проложенных в боковых стенах печи, контейнеры для загрузки металлических изделий, установленные на рабочей поверхности подовой плиты на подставках, дымоходы. Горелочные туннели выполнены в стенах следующим образом: туннели в одной боковой стене имеют горизонтальные продольные оси симметрии и проложены так, что их выходные окна сопрягаются с граничными сечениями каналов для прохода продуктов сгорания, образованными рабочей поверхностью подовой плиты, боковыми поверхностями подставок и днищами контейнеров, а в противоположной стене туннели проложены с подъемом к горизонтали и их выходные окна расположены в подсводовом пространстве печи. В горизонтальных горелочных туннелях предусмотрены дополнительные входные окна для поступления топочных газов из подсводового пространства. Продукты сгорания, образующиеся в результате сжигания газа в горелках, поступают в горелочные туннели. Из туннелей нижнего ряда газы выходят в каналы, а из туннелей верхнего ряда в подсводовое пространство печи. Часть охлажденных топочных газов из подсводового пространства вследствие инжектирующего действия газовых струй через дополнительные входные окна попадает в горизонтальные горелочные туннели, где смешивается с вновь поступающими в рабочее пространство печи продуктами сгорания, часть проникает в зазор между боковой стеной печи и стенкой корпуса контейнера, остальной газ отводится в дымоход. Выходящие из каналов продукты сгорания частично отводятся в дымоходы, частично в подсводовое пространство печи, где подмешивается к горячим газам, поступающим в рабочее пространство печи из выходных окон туннелей верхнего ряда. Таким образом, в рабочем пространстве печи осуществляется циркуляция продуктов сгорания.

Признаками циркуляционной термической печи с выкатным подом, совпадающими с существенными признаками изобретения, являются наличие выкатного пода, каналов для прохода продуктов сгорания, образованных рабочей поверхностью подовой плиты, боковыми поверхностями закрепленных на подовой плите подставок для контейнеров и днищами контейнеров, с граничными сечениями, сопрягающимися с выходными окнами горелочных туннелей, а также наличие циркуляции топочных газов в рабочем пространстве печи, обеспечиваемой использованием инжектирующего действия газовых струй.

Недостатком циркуляционной термической печи является неравномерность нагрева изделий в контейнерах, значительное время нагрева и большой расход топлива, затрачиваемого на нагрев изделий.

Недостатки обусловлены отсутствием непосредственного контакта греющего агента с нагреваемыми изделиями.

Цель изобретения повышение равномерности нагрева изделий, сокращение времени нагрева и экономия топлива.

Цель обеспечивается тем, что в термической печи предлагаемой конструкции за счет пропуска части топочных газов из подсводового пространства печи через контейнер осуществляется непосредственный контакт греющего агента с изделиями, вследствие чего теплообмен в рабочем пространстве контейнера происходит посредством теплоотдачи от газов к изделиям и теплопроводностью между ними, а также тем, что вследствие наличия циркуляции продуктов сгорания в пространстве печи и настильного движения газовых струй в нем температурное поле по высоте печи становится более равномерным и подовая плита имеет такую конфигурацию, что ее рабочая поверхность дополнительно концентрирует тепловое излучение на контейнере с изделиями.

Поставленная цель достигается тем, что в термической печи для нагрева металлических изделий в контейнерах с выкатным подом, каналами для прохода продуктов сгорания, образованными рабочей поверхностью подовой плиты, днищами контейнеров и боковыми поверхностями закрепленных на подовой плите подставок для контейнеров, газовыми горелками, головки которых размещены в горелочных туннелях, проложенных в боковой стене печи и имеющих выходные окна, сопрягающиеся с граничными сечениями каналов, дымоходом, рабочая поверхность подовой плиты имеет вогнутый параболический профиль, контейнеры снабжены перфорированными днищами, а горелочные туннели имеют такой наклон к горизонтали, что их продольная ось симметрии проходит через полюс параболического профиля подовой плиты.

На фиг. 1 представлена термическая печь, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный разрез.

Термическая печь содержит свод 1, опирающийся на боковые стены 2, выкатную подовую плиту 3, рабочая поверхность которой имеет вогнутый параболический профиль, контейнеры 4 для загрузки металлических изделий с перфорированными днищами 5, установленные на плите 3 на подставках 6, газовые горелки 7, головки которых размещены в туннелях 8, проложенных в стене 2, дымоход 9 и перегородку 10, разделяющую зоны входа и выхода продуктов сгорания в рабочем пространстве печи. Туннели 8 выполнены с наклоном к горизонтали так, что их продольные оси симметрии проходят через полюс параболического профиля рабочей поверхности подовой плиты 3, а выходные окна сопрягаются с граничными сечениями каналов 11 для прохода продуктов сгорания, образованными рабочей поверхностью плиты 3, днищами 5 контейнеров 4 и боковыми поверхностями подставок 6.

Термическая печь работает следующим образом.

Продукты сгорания, образующиеся в результате сжигания газа в горелках 7, поступают в рабочее пространство печи через туннели 8, после чего с высокой скоростью проходят по каналам 11 и выводят в подсводовое пространство. Наклон горелочных туннелей 8 к горизонтали и параболичность профиля рабочей поверхности плиты 3 обеспечивает настильное прохождение газовых струй в каналах и на выходе из них в нижней части рабочего пространства печи, что приводит к более равномерному нагреву поверхностей печного пространства, стенок контейнеров 4, а также снижает потери напора струй. Вследствие наличия перепада давления в подсводовом пространстве и каналах 11 часть топочных газов из подсводового пространства проходит через контейнеры 4, омывая при этом загруженные в них изделия, охлаждается и через перфорацию в днищах 5 возвращается обратно в каналы 11, где смешивается с вновь поступающими в них горячими продуктами сгорания. Оставшаяся часть газов из подсводового пространства отводится через дымоход 9. Перегородка 10 препятствует проникновению выходящих из туннелей 8 горячих газов в зону отвода охлажденных продуктов сгорания из печи. Вследствие этого интенсифицируется теплообмен в рабочем пространстве контейнера, поскольку он осуществляется как посредством теплоотдачи от газов к изделиям, так и теплопроводность между ними. Циркуляция газов в печном пространстве способствует выравниванию температурного поля по его высоте. Кроме того, теплообмен дополнительно усиливается в результате концентрации теплового излучения параболичной рабочей поверхностью подовой плиты на контейнере.

Таким образом, в термической печи предлагаемой конструкции достигается интенсификация теплообмена между греющим агентом и изделиями и, как следствие этого, повышается равномерность их нагрева, уменьшается время нагрева и сокращается расход топлива, затрачиваемого для осуществления процесса нагрева.

Формула изобретения

ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В КОНТЕЙНЕРАХ, содержащая выкатной под, подовую плиту, подставки под контейнеры, закрепленные на подовой плите, каналы для прохода продуктов сгорания, образованные рабочей поверхностью подовой плиты, днищами контейнеров и боковыми поверхностями подставок для контейнеров, газовые горелки, головки которых размещены в горелочных туннелях, выполненных в боковой стенке печи и имеющих выходные окна, сопряженные с торцами каналов, дымоход, отличающаяся тем, что рабочая поверхность подовой плиты выполнена в виде вогнутого параболического профиля, днища контейнеров выполнены перфорированными, а горелочные туннели выполнены с наклоном к горизонтали, при этом их продольная ось симметрии проходит через вершину параболического профиля подовой плиты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2