Способ факельного воздушно-струйного нагрева изделий и устройство для его реализации (варианты)

Изобретение относится к теплотехнике. Устройство для нагрева изделия содержит цилиндрический корпус с кольцевой торцевой стенкой и установленные концентрично ему с образованием полостей цилиндрическую рабочую камеру и промежуточную трубу с распределенными по их поверхности отверстиями. Устройство снабжено патрубками подвода газа, воздуха и отвода дыма. На выходе из рабочей камеры коаксиально ей установлен цилиндрический экран, выходной конец которого закреплен на кольцевой торцевой стенке корпуса. На входном конце цилиндрического экрана в рабочей камере установлен перфорированный кольцевой диск. В корпусе на цилиндрическом экране между кольцевой стенкой корпуса и перфорированным диском размещен промежуточный диск с образованием между ним и торцевой стенкой корпуса кольцевой полости, а между ним и перфорированным диском - камеры смешения. В кольцевой полости коаксиально цилиндрическому экрану установлена кольцевая перегородка с образованием между ней и стенкой цилиндрического экрана газовой камеры и между ней и стенкой корпуса - воздушной камеры. Выходной конец патрубка подвода газа подсоединен к газовой камере. Патрубок подвода воздуха смонтирован на корпусе со стороны входа в рабочую камеру и его выходной конец сообщен с полостью, образованной стенкой камеры и промежуточной трубой. В промежуточном диске выполнены отверстия для сообщения полости между корпусом и промежуточной трубой с воздушной камерой, а воздушной камеры и газовой камеры с камерой смешения. Устройство может быть снабжено по меньшей мере одним дополнительным корпусом и дополнительными цилиндрической рабочей камерой и промежуточной трубой. Способ нагрева изделия в рабочей камере устройства основан на воздействии на поверхность нагреваемого изделия факелами от воспламенения газовоздушной смеси, подаваемой вдоль поверхности изделия. Факелы разворачивают перпендикулярно поверхности изделия. Изобретение позволяет обеспечить равномерный скоростной нагрев изделия. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов.

Известен способ нагрева изделия, основанный на воздействии на поверхность изделия в рабочей камере корпуса устройства факелами от воспламенения газовоздушной смеси из камеры смешения газа и воздуха вдоль поверхности нагреваемого изделия при повороте упомянутых факелов перпендикулярно поверхности нагреваемого изделия (Авт. свид. СССР № 368460, В 27 В 9/12, 1973).

В известном способе подготовленная газовоздушная смесь подается перпендикулярно поверхности нагреваемого изделия в виде системы струй.

Воспламенение газовоздушной смеси осуществляется с помощью запального устройства. В рабочей камере происходит интенсивное сгорание струй газовоздушной смеси. В результате осуществляется нагрев изделия под воздействием струй высокотемпературных продуктов сгорания.

Недостатком известного способа является неравномерный нагрев поверхности изделия, который может привести к точечному перегреву, приводящему к изменению структуры материала нагреваемого изделия и его деформации.

Вызвано это тем, что факел, образованный стехиометрической газовоздушной струей, направляется перпендикулярно поверхности изделия, обладая высоким импульсом и температурой, создает на поверхности изделия точечные очаги перегрева. Данная последовательность действий также не обеспечивает создание равномерного скоростного нагрева изделий.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание способа равномерного скоростного нагрева изделий.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе нагрева изделий в рабочей камере путем воздействия на него струями высокотемпературных продуктов сгорания перпендикулярно поверхности нагреваемого изделия по всей длине рабочей камеры подают воздух в виде струй, а вдоль поверхности нагреваемого изделия подают теплоноситель в виде системы факелов.

Известно также устройство для нагрева изделий, содержащее цилиндрический корпус, установленные концентрично ему цилиндрическую рабочую камеру и промежуточную трубу с распределенными по ее поверхности отверстиями (см. SU № 1491894 А1, 07.07.1989 г.).

Недостатком известной конструкции является неравномерный нагрев поверхности изделия по указанным выше причинам.

Техническим результатом заявленного изобретения в части устройства является создание устройства, обеспечивающего равномерный скоростной нагрев изделий.

Указанный технический результат (по первому варианту) достигается за счет того, что в устройстве для нагрева изделий, содержащем цилиндрический корпус, установленные концентрично ему цилиндрическую рабочую камеру и промежуточную трубу с распределенным по их поверхности отверстиями, оно снабжено патрубками подвода газа, воздуха и отвода дыма, на выходе их рабочей камеры коаксиально ей установлен цилиндрический экран, один из концов которого - выходной закреплен на кольцевой торцевой стенке корпуса, на противоположном - входном конце цилиндрического экрана в рабочей камере установлен перфорированный кольцевой диск, в корпусе на цилиндрическом экране между кольцевой торцевой стенкой корпуса и перфорированным диском размещен промежуточный диск с образованием между ним и торцевой стенкой корпуса кольцевой полости и между ним и перфорированным диском - камеры смешения, в кольцевой полости коаксиально цилиндрическому экрану установлена кольцевая перегородка с образованием между ней и стенкой цилиндрического экрана газовой камеры и между ней и стенкой корпуса - воздушной камеры, при этом выходной конец патрубка подвода газа подсоединен к газовой камере, патрубок подвода воздуха смонтирован на корпусе со стороны входа в рабочую камеру и его выходной конец сообщен с полостью, образованной стенкой камеры и промежуточной трубой, а промежуточный диск имеет отверстия для сообщения полости между стенкой корпуса и промежуточной трубой с воздушной камерой и воздушной камеры и газовой камеры с камерой смешения.

Указанный технический результат (по второму варианту) достигается за счет того, что в устройстве для нагрева изделий, содержащем по меньшей мере два сообщенных между собой переходным тамбуром цилиндрических корпуса, в каждом из которых концентрично корпусу установлены цилиндрическая рабочая камера и промежуточная труба с распределенными по их поверхности отверстиями, на выходе из рабочей камеры коаксиально, установлен цилиндрический экран, один из концов которого - выходной закреплен на кольцевой торцевой стенке корпуса на противоположном - входном конце цилиндрического экрана в рабочей камере установлен перфорированный кольцевой диск, в корпусе на цилиндрическом экране между кольцевой торцевой стенкой корпуса и перфорированным диском помещен промежуточный диск с образованием между ним и торцевой стенкой корпуса кольцевой полости и между ним и перфорированным диском камеры смешения, в кольцевой полости и между ним и перфорированным диском камеры смешения, в кольцевой полости коаксиально цилиндрическому экрану установлена кольцевая перегородка с образованием между ней и стенкой цилиндрического экране сообщенной с источником газа газовой камеры и между ней и стенкой корпуса - воздушной камеры, промежуточный диск имеет отверстия для сообщения связанной с источником воздуха полости между стенкой корпуса и промежуточной трубой с воздушной камерой и воздушной камеры и газовой камеры с камерой смешения.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг.1 - общий вид устройства (по первому варианту); на фиг.2 - общий вид устройства (по второму варианту).

Способ проиллюстрирован при описании работы устройства, реализующего заявленный способ.

Устройства для нагрева изделий (по одному из вариантов) содержит цилиндрический корпус 1, установленные концентрично ему цилиндрическую рабочую камеру 2 и промежуточную трубу 3 с распределенными по их поверхности отверстиями соответственно 4 и 5.

Устройство снабжено патрубками 6, 7, 8 соответственно подвода газа, воздуха и отвода дыма.

На выходе из рабочей камеры 2 коаксиально ей установлен цилиндрический экран 9, один из концов которого - выходной (относительно движения нагреваемого изделия в рабочей камере) закреплен на кольцевой торцевой стенке 10 корпуса 1.

На противоположном - входном конце цилиндрического экрана 9 в рабочей камере 2 установлен перфорированный кольцевой диск 11.

В корпусе 1 на цилиндрическом экране 9 между кольцевой торцевой стенкой 10 корпуса 1 и перфорированным диском 11 размещен промежуточный диск 12 с образованием между ним и торцевой стенкой 10 корпуса 1 кольцевой полости 13 и между ним и перфорированным диском 11 камеры 14 смешения.

В кольцевой полости 13 коаксиально цилиндрическому экрану 9 установлена кольцевая перегородка 15 с образованным между ней и стенкой цилиндрического экрана 9 и газовой камеры 16 и между ней и стенкой корпуса 1 воздушной камеры 17.

Выходной конец патрубка 6 подвода газа подсоединен к газовой камере 16. Патрубок 7 подвода воздуха смонтирован на корпусе 1 со стороны входа в рабочую камеру, его выходной конец сообщен с полостью 18, образованной стенкой корпуса 1 и промежуточной трубой 3.

Между трубой 3 и рабочей камерой 2 образован кольцевой зазор 19. Промежуточный диск 12 имеет отверстия 20 для сообщения полости 18 с воздушной камерой 17 и отверстия 21, 22 для сообщения соответственно воздушной камеры 17 с камерой 14 смешения и газовой камеры 16 с камерой 14 смешения.

Отверстия 23 перфорированного диска 11 выполнены в виде сопел и обеспечивают сообщение камеры 14 смешения с рабочей камерой 2.

В рабочей камере 2 установлены запальники 24 и электрод 25.

Устройство работает следующим образом.

Воздух через патрубок 7 поступает в полость 18, где разделяется на два потока - первичный, который через отверстия 20, 21 поступает в камеру 14 смешения, и вторичный, который через отверстия 5 поступает в кольцевой зазор 19.

Далее часть вторичного потока в виде струй через отверстия 4 поступает в рабочую камеру 2, а оставшаяся часть в камеру 14 смешения.

Газ через патрубок 6 подают в газовую камеру 16 и далее через отверстия 22 - в камеру 14 смешения, где смешивается с воздухом.

Газовоздушная смесь через отверстия 23 поступает в рабочую камеру 2, воспламеняется в виде системы факелов запальником 24 и контролируется электродом 25.

Нагреваемое изделие поступает в камеру 2, где подвергается атакующему воздействию факелов, вытекающих из сопловых отверстий 23.

Избыточное количество газа, вытекающего из отверстия 23, смешивается с воздухом из отверстий 4 и также сгорает в виде множества факелов. Этим достигается высокая интенсивность и равномерность нагрева.

Устройство для нагрев изделий (по второму варианту) содержит по меньшей мере два сообщенных между собой переходным тамбуром 26 цилиндрических корпуса 1, конструкция каждого из которых раскрыта при описании конструкции устройства по первому варианту.

Данное устройства позволяет обеспечить наряду с равномерностью нагрева повышение производительности.

В предлагаемом устройстве факелы распространяются вдоль поверхности изделия.

Воздушные струи, проходя сквозь толщу факела, эжектируют продукты горения, интенсифицируют процесс горения, разворачивают факел перпендикулярно поверхности нагреваемого изделия, образуя на его поверхности равномерный скоростной поток продуктов горения, исключающий локальный перегрев и позволяющий образовать на поверхности изделия требуемую среду (окисленную, малоокислительную, безокислительную, восстановительную) в зависимости от факела (кинетический, диффузионный, диффузионно-кинетический) и воздушных струй (их распределение, скорости, диаметра).

1. Устройство для нагрева изделия, содержащее цилиндрический корпус с кольцевой торцевой стенкой и установленные концентрично ему с образованием полостей цилиндрическую рабочую камеру и промежуточную трубу с распределенными по их поверхности отверстиями, отличающееся тем, что оно снабжено патрубками подвода газа, воздуха и отвода дыма, на выходе из рабочей камеры коаксиально ей установлен цилиндрический экран, выходной конец которого закреплен на кольцевой торцевой стенке корпуса, а на входном конце цилиндрического экрана в рабочей камере установлен перфорированный кольцевой диск, в корпусе на цилиндрическом экране между кольцевой стенкой корпуса и перфорированным диском размещен промежуточный диск с образованием между ним и торцевой стенкой корпуса кольцевой полости, а между ним и перфорированным диском - камеры смешения, в кольцевой полости коаксиально цилиндрическому экрану установлена кольцевая перегородка с образованием между ней и стенкой цилиндрического экрана газовой камеры и между ней и стенкой корпуса - воздушной камеры, при этом выходной конец патрубка подвода газа подсоединен к газовой камере, патрубок подвода воздуха смонтирован на корпусе со стороны входа в рабочую камеру и его выходной конец сообщен с полостью, образованной стенкой камеры и промежуточной трубой, а в промежуточном диске выполнены отверстия для сообщения полости между корпусом и промежуточной трубой с воздушной камерой, а воздушной камеры и газовой камеры с камерой смешения.

2. Устройство для нагрева изделия, содержащее цилиндрический корпус с кольцевой торцевой стенкой и установленные концентрично ему с образованием полостей цилиндрическую рабочую камеру и промежуточную трубу с распределенными по их поверхности отверстиями, отличающееся тем, что оно снабжено источниками газа и воздуха, по меньшей мере одним дополнительным корпусом и дополнительными цилиндрической рабочей камерой и промежуточной трубой, при этом на выходе из каждой рабочей камеры коаксиально ей установлен цилиндрический экран, выходной конец которого закреплен на кольцевой торцевой стенке корпуса, а на входном конце цилиндрического экрана в рабочей камере установлен перфорированный кольцевой диск, в каждом корпусе на цилиндрическом экране между кольцевой торцевой стенкой корпуса и перфорированным диском размещен промежуточный диск с образованием между ним и торцевой стенкой корпуса кольцевой полости, а между ним и перфорированным диском - камеры смешения, в каждой кольцевой полости коаксиально цилиндрическому экрану установлена кольцевая перегородка с образованием между ней и стенкой цилиндрического экрана газовой камеры, сообщенной с источником газа, а между ней и корпусом - воздушной камеры, в каждом промежуточном диске выполнены отверстия для сообщения с источником воздуха полости между корпусом и промежуточной трубой с воздушной камерой, а воздушной камеры и газовой камеры с камерой смешения, при этом цилиндрические корпуса сообщены между собой переходным тамбуром.

3. Способ нагрева изделия в рабочей камере путем воздействия на поверхность нагреваемого изделия факелами от воспламенения газовоздушной смеси, подаваемой вдоль поверхности изделия, при этом факелы разворачивают перпендикулярно поверхности изделия, отличающийся тем, что нагрев изделия осуществляют в рабочей камере устройства по п.1 или 2.