УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 1994 года по МПК C21D1/44 F27D11/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях, имеющих цеха и участки с электротермическим оборудованием, преимущественно для термообработки материалов в соляных ваннах или в печах с псевдоожиженным слоем мелкодисперсных частиц.

Известна печь электросопротивления (заявка N 63-3237, Япония), в которой устройства подвода электричества проходят в печь через воздухоохлаждаемые втулки, предназначенные для защиты от перегрева входных участков электродов. При контакте электродов с шихтой или электропроводной средой печи неизбежно будут возникать места преимущественного электрического разряда между электродом и средой, приводящие к эрозии и разрушению электродов.

Известна установка с электротермическим кипящим слоем (авт. св. N 423861, кл. F 27 B 15/14, 1974), содержащая токоподводящие электроды, которые для защиты от электроэрозии помещены в стеновые ниши, в которых оседает электропроводная среда печи. Со временем эти осевшие частицы уплотняются и под воздействием высоких температур спекаются с электродом, что неизбежно приводит к очагам преимущественного прохода электротока и выгоранию электродов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для подвода электрической энергии (патент N 1360596 СССР, кл. F 27 D 11/04), содержащее электрод удлиненной формы, установленный в стенке емкости и находящийся в контакте с электропроводной средой одним своим концом, а наружный его конец помещен в подводящую втулку, соединенную со средствами охлаждения жидкостью и зажимом источника тока. Недостатком известного устройства является неподвижность электрода, вызывающая неравномерность электросопротивления по поверхности контакта электрод-среда и, как следствие, неизотермичность электрода и его перегрев, обгорание в местах преимущественного прохода тока.

Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение срока эксплуатации электрода и равномерности тепловыделения по его поверхности.

Указанная цель достигается тем, что согласно предлагаемому устройству для подвода электрической энергии в электротермическую печь с электропроводящей средой, которое содержит электрод удлиненной формы, один конец которого помещен внутри печи, а другой вне ее, и соединен с зажимом источника тока, его наружный конец скреплен с механизмом вращения электрода вокруг его оси, а его зажим выполнен с возможностью скольжения вокруг наружного конца.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом (патент СССР N 1360596) показывает, что общими признаками в устройствах является наличие удлиненных электродов, находящихся внутренними концами в электропроводной среде, а наружные концы соединены с зажимами источника тока. Новыми признаками в заявляемом изобретении является то, что зажим источника тока выполнен с возможностью скольжения вокруг электрода, а также то, что устройство снабжено механизмом вращения электрода вокруг его оси. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области технически позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерия "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на котором представлено вертикальное поперечное сечение соляной ванны 1, в которой вертикально размещены устройства 2 для подвода электроэнергии. В корпусе 1 ванны, наполненном электропроводной средой 2, вертикально размещены электроды 3. Верхняя, наружная часть электродов выполнена с зажимами 4 электрического тока, установленных с возможностью скольжения вокруг электрода, а также снабжена механизмом 5 вращения электрода вокруг его вертикальной оси.

Устройство работает следующим образом.

Включают механизм 5 вращения и приводят электроды 3 в движение вокруг вертикальной оси, затем подают на зажимы 4 электрическое напряжение. Из-за влияния высоты столба среды 2, в нижней части неизбежно уменьшение электросопротивления и протекание увеличенного (по сравнению с верхними слоями среды 2) тока, вызывающего перегрев электродов, повышенное налипание - осаждение на них частиц среды, преимущественно со внутренних, обращенных друг к другу сторон электродов. Вращение последних приводит к равномерной смене контактирующих поверхностей и к перемешиванию, шевелению, поверхностных пограничных слоев среды 2. Таким образом разрушаются застойные зоны, исключается лавинообразное нарастание односторонних, встречных "сосулек".

На фиг. 2 представлен другой пример реализации предлагаемого устройства для электротермического псевдоожиженного слоя. На фиг. 2 приведен горизонтальный разрез реактора для проведения высокотемпературных технологических процессов. В корпусе 1 в псевдоожиженном состоянии находятся электропроводные мелкодисперсные частицы 2, омывающие своим хаотичным движением внутреннюю часть электродов 3. Наружная часть электродов находится в скользящих зажимах 4 источника тока и скреплена с механизмом вращения 5. Для предотвращения высыпания, утечки частиц 2 слоя из внутреннего объема в горизонтальных посадочных окнах помещены спиралеобразные втулки 6, жестко скрепленные с электродами 3. При вращении электродов 3 вокруг их горизонтальной оси под действием механизма вращения 5 происходит постоянное сбрасывание оседающих на верхней горизонтальной поверхности электродов 3 частиц 2 слоя. При неподвижных электродах 3 эта "шапка" частиц приводит к локальным перегревам электродов (за счет уплотнения частиц), к налипанию и спеканию частиц 2 с электродом. При вращении устройства подвода электрической энергии, состоящего из электрода 3, зажима 4 и механизма вращения 5, происходит устранение застойных зон, которое выравнивает температуру электродов 3 и слоя частиц 2. Исключение перегревов повышает срок эксплуатации устройства ввода.

Спиралевидные втулки 4 в посадочных окнах камеры при вращении своими выступами сбрасывают внутрь камеры попадающие в окна частицы 2.

Использование предлагаемого устройства для подвода электрической энергии в соляных ваннах позволит значительно увеличить срок службы электродов, а также самой ванны в целом, так как исключается осаждение и налипание компонентов солей, приводящее к нарушению фиксированных температур плавления. Таким образом повышается стабильность характеристик ванны с течением времени. (56) Авторское свидетельство СССР N 423861, кл. F 27 B 15/14, 1974.
Патент СССР N 1360596, кл. F 27 D 11/04, H 05 B 7/12, 1984.

Использование: изотермические печи, преимущественно соляные ванны. Сущность изобретения: устройство для подвода электрической энергии содержит удлиненный электрод 3, источник тока и зажим 4 источника тока. Устройство снабжено механизмом 5 вращения электрода 3 вокруг его продольной оси, а зажим 4 выполнен с возможностью скольжения вокруг электрода. При этом, при горизонтальном размещении электрода он выполнен со спиралевидной втулкой на его конце. Вращение электрода способствует разрушению застойных зон в соляных ваннах и предотвращает налипание частиц среды на электрод, что увеличивает срок их эксплуатации. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ в электротермическую печь с электропроводящей средой, содержащее удлиненный электрод и источник тока с зажимом для электрода, отличающееся тем, что, с целью повышения срока эксплуатации, оно снабжено механизмом вращения электрода вокруг его продольной оси, а зажим выполнен с возможностью скольжения вокруг электрода. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрод размещен горизонтально и выполнен со спиралевидной втулкой на его конце.