КОЛЬЦЕВАЯ КОНВЕЙЕРНАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ "ПРЭТТИ" Российский патент 1999 года по МПК F27B13/00 F27B9/16 

Настоящее изобретение относится к области нагревательного термического оборудования и может быть использовано для нагрева при термической обработке широкой номенклатуры заготовок и деталей.

В настоящее время в машиностроении используются очень широкая номенклатура заготовок, деталей и узлов, подвергающихся различным видам термической обработки. Это соответствующим образом предопределяет большой перечень существующего нагревательного термического оборудования (см. М.А. Тылкин. "Справочник термиста ремонтной службы", М., Металлургия, 1981, с. 370-382), различающихся по конструктивным особенностям (камерные нагревательные со стационарным и выдвижным подом, шахтные, муфельные, очковые, тигельные, печи-ванны и др.), по источнику тепловой энергии (электрические, газовые, мазутные, на твердом топливе), по температуре (низкотемпературные, среднетемпературные, высокотемпературные), по технологическим признакам (универсальные для отжига, нормализации, завалки и высокого отпуска; цементационные и для азотирования, печи специального назначения для однотипных деталей).

Выбор вида оборудования определяется номенклатурой изделий, технологическими требованиями, экономической эффективностью, экологической чистотой и санитарными условиями труда.

В цехах машиностроительного производства наиболее широко применяются универсальные камерные электрические печи сопротивления со стационарным подом, а также специализированные печи.

Известна печь с выдвижным подом (см. а.с. N 200106, МКИ F 27 B 3/06, опубл. 23.12.85 г.), содержащая футерованный каркас, заслонку, направляющую пода, выполненную в виде цепи с направляющими звездочками и шарнирно соединенную с приводом.

Недостатком печей с выдвижным подом является возможность использования их преимущественно для отжига крупногабаритных деталей и не допускает использования ее для закалки, т.к. после нагрева под закалку до высокой температуры ≈ 850-950^oC и выдвижения пода из под свода печи, интенсивное теплоизлучение не позволяет произвести грузозахватные работы для переноса нагретых деталей в закалочную среду.

Известна также специализированная толкательная печь (см. Л.А. Михайлов и др. Повышение технологических возможностей промышленной толкательной печи газовой цементации, МиТОМ, 1989, N 4, с. 55 - 58), содержащая металлический корпус, внутреннюю футеровку из огнеупорного кирпича, литые из жаропрочного сплава направляющие и поддоны для загрузки деталей, механизм толкания поддонов и систему газогорелочных устройств для нагрева.

Недостатком такой печи является ее узкая специализация и возможность использования преимущественно для химико-термической обработки, большой расход тепловой энергии на нагрев технологических поддонов, сравнимых по массе с полезной загрузкой. Кроме того, газовый нагрев вызывает необходимость дополнительных затрат на обеспечение специальных требований санитарной и экологической безопасности производства.

Известна нагревательная печь непрерывного действия с циркулирующими тележками (см. заявку Японии N 60-24290, МКИ F 27 B 9/26; C 21 D 1/00; B 21 J 17/00, опубл. 15.06.85 г.), содержащая внутреннюю перегородку вытянутую вдоль печи в центре (по ширине печи) соединяющую оба торца печи, при этом несколько тележек взаимно связанных друг с другом перемещаются по кольцу, а загрузочное окно находится с одной стороны в боковой продольной стенке печи; в другой боковой продольной выполнено окно для выталкивания, расположенное напротив загрузочного.

Недостатком такой печи является наличие большого количества подвижных элементов (тележки) работающих при высоких температурах, большие тепловые потери уносимые с оснасткой при разгрузке, а также возможность термообработки ограниченной номенклатуры деталей, определяемых размерами тележек, и практическая невозможность термической обработки тонкостенных и листовых заготовок типа баллонов высокого давления.

Известна карусельная электропечь (см. а.с. СССР N 658386, МКИ F 27 B 13/06; 9/16; опубл. 26.04.79) содержащая металлический корпус, камеру нагрева с кольцевым подом, закрепленным на платформе с приводом поворота, трубчатые опоры, установленные на полу, при этом она снабжена водоохлаждаемым экраном, расположенным между подом и платформой.

Недостатком такой печи ее конструктивная сложность, необходимость полной разборки свода печи при ремонтных работах по замене электронагревателей, сложность посадки и выдачи деталей.

Известна также карусельная печь электросопротивления (см. Миткалинный В. И. , Кривандин В. А. и др. Металлургические печи. Атлас. М., Металлургия, 1987, с. 274-275), содержащая металлический корпус, камеру нагрева со стационарным сводом, электронагревателями на боковых стенках, приводной под для загрузки холодных и выгрузки нагретых деталей. Этой печи также присущи описанные выше недостатки.

В качестве ближайшего прототипа выбрана кольцевая печь для термической обработки (см. а. с. СССР N 681309, МКИ F 27 B 13/00, опубл. 30.08.79 г.), содержащая металлический корпус, футерованные камеру со стационарным сводом и приводным подом.

Прототипу также присущи недостатки аналогов - закрытый стационарный свод, затрудняющий проведение ремонтных работ и вызывающий необходимость полной разборки свода, тяжелая вращающаяся подина, сложность использования стационарной оснастки, предназначенной для установки на подине, сложность механизации загрузки и выгрузки при глубокорасположенной в камере подины.

Целью настоящего изобретения является создание кольцевой конвейерной электрической печи, лишенной перечисленных выше недостатков и обеспечивающей эффективный и экономный нагрев заготовок различной формы, включая тонкостенные листовые заготовки типа баллонов высокого давления, возможность механизации и снижение ручного труда, улучшение санитарных условий труда обслуживающего персонала.

Указанная цель достигается тем, что кольцевая нагревательная камера печи выполнена воедино с подиной и со съемным составным сводом в виде многослойного экрана с легковесной засыпной теплоизоляцией, при этом в центре подины расположен сквозной кольцевой паз для ввода в камеру поводковых стержней от кольцевого конвейера, расположенного под подом печи, а для посадки - выдачи изделий единый открытый "стол-порог", отделенный от кольцевой нагревательной камеры синхронно открывающимися заслонками.

Автору неизвестны технические решения с указанными в формуле изобретения признаками, направленными на достижение той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения объекте, поэтому предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показано устройство кольцевой конвейерной электропечи "ПРЭТТИ".

Фиг. 1. Кольцевая конвейерная электропечь "ПРЭТТИ" (поперечный вертикальный разрез): 1 - сварной корпус; 2 - стойка вертикальная наружная; 3 - стойка вертикальная внутренняя; 6 - балка горизонтальная верхняя; 7 - кожух наружный; 8 - кожух внутренний; 9 - футеровка наружной стенки; 10 и 11 - площадки опорные горизонтальные; 14 - нагреватели электросопротивления; 15 - контактные выводы; 16 - экран многослойный (свод); 17 - стержни скрепляющие; 18 - ушки для установки (съема) свода; 19 - кольцо (погон) нижнее; 20 - шаровая опора; 21 - кольцо (погон) нижнее; 22 - рычаг, 23 - поводок стрежневой; 24 - штучное нагреваемое изделие; 25 - оснастка-поддон; 26 - мелкие изделия; 27 - приводной механизм; 28 - передающее устройство привода; 29 - уплотнение; 30 - косынки.

Фиг. 2. Кольцевая конвейерная электропечь "ПРЭТТИ" (горизонтальный разрез - вырыв): 4 - балка горизонтальная нижняя; 5 - балка горизонтальная верхняя; 12 - футеровка внутренней стенки; 13 - сквозной паз ввода поводковых стержней конвейера; 31 - заслонка окна выдачи из печи нагретого изделия; 32 - заслонка окна посадки холодного изделия в печь; 33 - рабочая площадка "стоп-порог" посадки-выдачи деталей; 34 - позиция холодной детали при посадке на нагрев; 35 - первая позиция холодной детали, посаженной в печь; 36 - нагретая деталь, вышедшая из печи на охлаждение.

Кольцевая конвейерная электропечь "ПРЭТТИ" содержит сварной корпус 1 на основании которого установлены вертикальные наружные 2 и вертикальные внутренние 3 стойки, подкрепленные косынками 30 и жестко связанные поясами горизонтальных нижних 4, средних 5 и верхних 6 балок, а внутрь корпуса установлены цилиндрические обечайки наружного 7 и внутреннего 8 кожухов, при этом на горизонтальных опорных площадках 10 и 11 выложены футеровка наружной 9 и внутренней 12 стенок печи, а в подине печи сформирован сквозной паз 13 для ввода в рабочее пространство стержневых поводков 23 конвейера, причем на внутренних стенках футеровки установлены нагреватели электросопротивления 14 с контактными выводами 15 для подключения к системе электропитания и регулирования, а свод печи выполнен в виде съемных кольцевых сегментов-секций многослойных экранов 16, соединенных скрепляющими стержнями 17 и ушком 18 для установки (съема) свода. Кроме того, на горизонтальные средние балки 5 установлено погонное устройство кольцевого конвейера, состоящее из нижнего кольца 19, шаровой опоры 20 и верхнего кольца 21, на котором закреплены рычаги 22 с поводковыми стержнями 23, приводимые от приводного механизма 27 через передающее устройство 28, а исключение подсоса холодного воздуха в рабочее пространство достигается волокнистым уплотнителем 29. В центральной части кольцевого рабочего пространства печи образована заслонками 31 и 32 рабочая площадка "стол-порог" 33 для посадки-выдачи деталей, ширина которой обеспечивает одновременное размещение обрабатываемых деталей (24 или 25-26) в двух позициях - позиции 34 холодной детали при посадке на нагрев и позиции 36 нагретой детали, вышедшей из печи на охлаждение.

Кольцевая конвейерная электропечь "ПРЭТТИ" работает следующим образом.

Включается система нагревателей электросопротивления 14-15 и печь разогревается до температуры, определенной технологическим процессом термической обработки, затем обрабатываемое изделие устанавливается на столе 33 в позицию 34, открываются сихронизированные заслонки 31 и 32, включается приводной механизм 27 и через передающее устройство привода 28 изделие задвигается перемещается в позицию 35 и заслонки 31 и 32 закрываются, а в положение позиции 34 устанавливается следующее изделие. По истечении периода времени, определяемого установленной технологией, заслонки 31 и 32 вновь синхронно открываются и новая деталь из позиции 34 на загрузочном столе 33 перемещается в позицию 35 в печи. Цикл загрузки печи с заданным ритмом продолжается до полного ее заполнения, когда первая ее деталь займет позицию 24, после чего каждый последующий цикл перемещения конвейера будет выдавать из печи нагретую деталь из позиции 24 в позицию 36. Нагретая деталь 36 снимается с конвейера (23, 25-26) и помещается в охлаждающую среду (воздух, масло, вода и др.) и на ее месте устанавливается следующая деталь (продолжительность периода действий по съему и перемещению нагретой детали 36 в охлаждающую среду и установки новой детали в позицию 34 равна продолжительности двух периодов режима движения конвейера).

В зависимости от конфигурации и массы нагреваемого изделия - единичное 24 (например, заготовка баллона высокого давления) или мелкие изделия 26, на поводок 23 устанавливается технологическая оснастка 25 соответствующей конфигурации и вместимости.

В случае выхода из строя нагревателей электросопротивления 14-15 для замены их снимаются элементы многослойного экрана свода печи 16.

Таким образом, предлагаемая кольцевая конвейерная электропечь "ПРЭТТИ" обеспечивает:
- повышение интенсификации процесса нагрева при одновременном снижении удельного расхода электроэнергии;
- расширение возможностей механизации процессов термической обработки и снижение затрат ручного труда;
- возможность нагрева деталей широкой номенклатуры;
- повышение ремонтоспособности печи;
- улучшение санитарных условий производственных процессов термической обработки деталей и ремонта печи.

На основании вышеизложенного предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта и обладает критерием "положительный эффект".

Использование предлагаемого технического решения не требует дополнительного переоборудования предприятий.

Первое промышленное опробование предлагаемого технического решения - кольцевой конвейерной печи "ПРЭТТИ" - проведено во II квартале 1997 г. на заводе АО "ТОМЕЗ" (г. Тосно).

Настоящее изобретение относится к нагревательному термическому оборудованию и может быть использовано для нагрева при термической обработке широкой номенклатуры заготовок и деталей. Кольцевая конвейерная электропечь "ПРЭТТИ" содержит металлический сварной корпус, кольцевую камеру нагрева с электронагревателями сопротивления на боковых стенках, свод, подину, раздельные окна для загрузки и выгрузки деталей с заслонками и приводное устройство, при этом кольцевая камера нагрева выполнена воедино с подиной, в центре которой расположен сквозной кольцевой паз для ввода в камеру поводковых стержней от кольцевого конвейера, расположенного под подом печи, свод печи выполнен в виде съемного составного многослойного экрана с дополнительным покрытием легковесной засыпной теплоизоляцией. Техническим результатом является обеспечение эффективного и экономичного нагрева заготовок различной формы, возможность механизации и снижение ручного труда, улучшение санитарных условий труда. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. )

1. Кольцевая конвейерная электропечь для нагрева деталей при термической обработке, содержащая металлический сварной корпус, кольцевую камеру нагрева с электронагревателями сопротивления на боковых стенках, свод, подину, раздельные окна для загрузки и выгрузки с заслонками и приводное устройство, отличающаяся тем, что кольцевая камера нагрева выполнена воедино с подиной, в центральной части которой расположен сквозной кольцевой паз для ввода в камеру нагрева поводковых стержней от кольцевого конвейера, расположенного под подом печи, а свод печи выполнен в виде съемного составного многослойного экрана. 2. Электропечь по п. 1, отличающаяся тем, что свод печи дополнительно покрыт легковесной засыпной термоизоляцией.