УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2000 года по МПК F27B5/04 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для газостатической обработки порошковых и литых заготовок, может найти применение в машиностроении, а также в производстве керамических материалов. Известно устройство для горячей газостатической обработки с системой быстрого охлаждения (патент США N 4344333, кл. F 27 B 5/04, от 14.09.1982 г.). Устройство включает водоохлаждаемый контейнер с верхней и нижней пробками, теплоизолирующий колпак печи газостата, герметично закрепленный на нижней пробке и снабженный отверстием в его сводовой части, а также систему вентиляции внутреннего пространства печи, включающую вентилятор и клапаны, размещенные в теле нижней пробки.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, связанная с размещением вентилятора в пробке и относительно невысокая охлаждающая способность системы вентиляции, обусловленная размерами поверхности теплоотвода, составляющей лишь меньшую часть общей поверхности газового тракта.

Известно также устройство для газостатической обработки, включающее контейнер, нижнюю, промежуточную и верхнюю пробки с каналами для подачи воды, газоохладитель в виде диска со спиральными газовыми каналами, который пристыкован к торцу верхней пробки, теплозащитный колпак электрической печи с управляемыми клапанами в нижней части и отверстием в верхней (сводовой)части, которое газоходом сообщено с каналами газоохладителя (отчет по НИР шифр 34000122-84861528 (507-58), н/з 5084-638 "Разработка предложений по совершенствованию конструкции газостатов с целью расширения их технологических возможностей и повышения производительности". - M.: ВНИИМЕТМАШ, 1986, с. 19) - прототип.

Недостатком известной конструкции является низкая теплоотводящая способность газоохладителя, отвод тепла которого обеспечивается только за счет контактирования с охлаждаемой торцевой стенкой верхней пробки.

Предлагается устройство для газостатической обработки, которое включает контейнер, нижнюю, промежуточную и верхнюю пробки с каналами для подачи воды, нижние и верхние манжеты уплотнения внутреннего пространства контейнера, газоохладитель с проточной частью в виде системы сквозных газовых каналов, пристыкованный к нижнему торцу верхней пробки, теплозащитный колпак электропечи с управляемыми клапанами в нижней части и отверстием в верхней части, сообщенным посредством газохода с проточной частью охладителя, причем газоохладитель выполнен с размещенными в промежутках между сквозными газовыми каналами тупиковыми каналами с внутренними коаксиальными трубками, которые все вместе сообщены с каналами верхней пробки для подачи воды, верхние манжеты уплотнения размещены на боковой поверхности газоохладителя в промежутке между его стыком с верхней пробкой и проточной частью.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что газоохладитель выполнен с размещенными в промежутках между сквозными газовыми каналами тупиковыми каналами с внутренними коаксиальными трубками, которые все вместе сообщены с каналами верхней пробки для подачи воды, верхние манжеты уплотнения размещены на боковой поверхности газоохладителя в промежутке между его стыком с верхней пробкой и проточной частью.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение теплоотводящей способности газоохладителя, обеспечивая тем самым сокращение длительности рабочего цикла газостата и как следствие повышение производительности.

Устройство позволяет обеспечить интенсивную работу газоохладителя, в котором достигается в 5 раз и более большая поверхность охлаждения газа за счет разветвленной многоярусной системы газовых каналов проточной части. Кроме того, непосредственное охлаждение водой самого газоохладителя через систему тупиковых каналов с коаксиальными трубками существенно повышает коэффициент теплопередачи между газом и водой в газоохладителе, что также увеличивает его теплоотводящую способность, тем самым сокращая длительность рабочего цикла газостата, и как следствие повышает производительность.

Размещением уплотнительной манжеты на боковой поверхности газоохладителя в промежутке между стыком его с пробкой и проточной частью обеспечиваются наиболее благоприятные условия стыковки газоохладителя с пробкой за счет разгрузки стыка от воздействия высокого давления со стороны внутреннего пространства газостата и удаления уплотнительной манжеты от проточной части газоохладителя, предохраняя ее тем самым от воздействия повышенной температуры, неблагоприятно влияющей на ее стойкость.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - поперечное сечение.

Устройство включает контейнер 1 с верхней водоохлаждаемой пробкой 2, промежуточной 3 и нижнeй 4, которые уплотнены манжетами 5, 6 и 7 и образуют внутреннюю полость высокого давления с размещенным в ней теплоизолирующим колпаком 8 печи 9, смонтированным на опорном кольце 10, опирающемся на промежуточную пробку 3.

К нижнему ряду верхней пробки 2 пристыкован газоохладитель 11, снабженный проточной частью с газовыми каналами 12, в промежутках между которыми выполнены тупиковые каналы 13 с коаксиальными трубками 14, которые вместе сообщены с каналами водоохлаждения 15 верхней пробки 2. Уплотнительная манжета 5 размещена на боковой поверхности газоохладителя 11 в промежутке между его стыком с пробкой 2 и каналами 12 проточной части. Колпак 8 в сводовой части выполнен с отверстием 16, которое газоходом 17 сообщено с проточной частью газоохладителя 11. В опорном кольце 10, герметично уплотненном относительно пробки 3 и колпака 8, размещены клапаны 18, сообщающие полости за и под колпаком 8.

Устройство работает следующим образом. На нижнюю пробку 4 в положении, когда она находится вне контейнера 1 (пробка опущена на нижнюю отметку) загружают садку заготовок 19, и затем вводят ее в полость колпака 8 перемещением пробки 4 в пространство контейнера 1, фиксируют с помощью рамы (на фиг. 1 не показана) положение пробок 2, 3 и 4 в контейнере. В полость контейнера 1 закачивают газ (например, аргон) и создают в нем предварительное давление. Включают печь 9 на разогрев и подъем температуры и давления в ее рабочем пространстве до достижения требуемого уровня этих величин и обеспечивают выдержку садки заготовок 19 при этих параметрах заданное время. По окончании выдержки печь 9 отключают, переводят устройство на режим охлаждения, при котором обеспечивают управляемое снижение температуры и давления в рабочем пространстве печи 9. Для этого в каналы охлаждения 15 пробки 2 подают максимально высокий расход охлаждающей воды и открывают клапаны 18 на опорном кольце 10, которые в период разогрева садки герметично закрыты. При этом вода из нижних каналов 15 поступает в тупиковые каналы 13 по кольцевому зазору между стенкой канала 13 и коаксиальными трубками 14 в направлении сверху вниз, и по внутренней полости трубок 14 отводится в верхние каналы 15 на сброс. По газоходу 17 из рабочего пространства печи 9 горячий газ под действием гидростатического напора холодного столба газа в зазоре между стенкой контейнера 1 и наружной стеной колпака 8 вытесняется в газовые каналы 12 проточной части газоохладителя 11, где передает свое тепло (через стенку) охлаждающей воде, циркулирующей в каналах 13, и охлажденным поступает в зазор между печью и контейнером, замещая в нем газ, вытесненный через клапаны 18 в рабочее пространство печи 9. Таким образом, при открытии клапанов 19 в полости контейнера 1 устанавливается циркуляционное движение газа по описанному выше контуру, при котором обеспечивается непрерывное охлаждение газа в газоохладителе 11 и через этот процесс отвод тепла из рабочего пространства печи и от садки.

Предлагаемое изобретение обеспечивает подачу охлаждающей воды непосредственно в тело охладителя газа, увеличивает поверхность теплообмена газоохладителя и как следствие повышает охлаждающую способность в 5-6 раз, позволяющую сократить длительность рабочего цикла на 20-25%, повышая производительность на 15-20%.

Использование: изобретение относится к металлургии и может быть использовано для газостатической обработки порошковых и литых заготовок и в машиностроении. Сущность: устройство для газостатической обработки, включающее контейнер, нижнюю, промежуточную и верхнюю пробки с каналами для подачи воды, нижние и верхние манжеты уплотнения внутреннего пространства контейнера, газоохладитель с проточной частью в виде системы сквозных газовых каналов, пристыкованный к нижнему торцу верхней пробки, теплозащитный клапан электропечи с управляемыми клапанами в нижней части и отверстием в верхней части, сообщенным газоходом с проточной частью охладителя. Газоохладитель выполнен с размещенными в промежутках между сквозными газовыми каналами тупиковыми каналами с внутренними коаксиальными трубками, которые все вместе сообщены с каналами верхней пробки для подачи воды, верхние манжеты размещены на боковой поверхности газоохладителя в промежутке между его стыком с верхней пробкой и проточной частью. Устройство позволяет увеличить поверхность теплообмена газоохладителя и как следствие повысить охлаждающую способность, сокращающую длительность рабочего цикла, повышая производительность. 2 ил.

Устройство для газостатической обработки, включающее контейнер, нижнюю, промежуточную и верхнюю пробки с каналами для подачи воды, нижние и верхние манжеты уплотнения внутреннего пространства контейнера, газоохладитель с проточной частью в виде системы сквозных газовых каналов, пристыкованный к нижнему торцу верхней пробки, теплозащитный колпак электропечи с управляемыми клапанами в нижней части и отверстием в верхней части, сообщенным газоходом с проточной частью охладителя, отличающееся тем, что газоохладитель выполнен с размещенными в промежутках между сквозными газовыми каналами тупиковыми каналами с внутренними коаксиальными трубками, которые все вместе сообщены с каналами верхней пробки для подачи воды, верхние манжеты размещены на боковой поверхности водоохладителя в промежутке между его стыком с верхней пробкой и проточной частью.