МУФЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2002 года по МПК F27B5/16 F27B7/36 

Область техники
Изобретение относится к устройствам для термообработки материалов, не допускающим контакта с теплоносителем, например, для обжига порошкообразных материалов с температурой обжига до 1500^oС, и может быть использовано в химическом машиностроении для получения катализаторов.

Уровень техники
Наиболее близким аналогом настоящему изобретения по технической сущности и достигаемому результату муфельная печь, содержащая вращающийся барабан, размещенный в нем керамический муфель, выполненный с рабочей камерой и с каналами для теплоносителя, расположенными по периферии и снабженными поперечными перфорированными перегородками, расположенными по длине каналов, причем последние заполнены инертным сыпучим материалом (SU, 1610211 А1, МПК⁶ F 27 В 5/16, опубл. 30.11.90).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности получения температурных зон выдержки достаточной протяженности для реализации требуемого технологического регламента и, как следствие, снижение качества обжигаемого материала.

Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка конструкции муфельной печи, обладающей широкими техническими возможностями, обеспечивающими компенсацию теплопотерь в стенках рабочей камеры печи при движении теплоносителя и направленное изменение термического сопротивления стенок в поперечном направлении по длине печи для получения температурной зоны выдержки, и, как следствие, экономии топлива.

Для достижения указанного технического результата при решении поставленной задачи в известной муфельной печи, содержащей вращающийся барабан, размещенный в нем керамический муфель, выполненный с рабочей камерой и с каналами для теплоносителя, расположенными по периферии и снабженными поперечными перфорированными перегородками, расположенными по длине каналов, причем последние заполнены инертным сыпучим материалом, стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, выполнены из материала с различной теплопроводностью по длине рабочей камеры.

Возможны и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы:
- отношение коэффициента теплопроводности материала стенки рабочей камеры начала и конца муфельной печи было бы равно 1,1-10;
- стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, были бы выполнены из материала с различной теплопроводностью по длине рабочей камеры, увеличивающейся в направлении движения теплоносителя;
- стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, были бы выполнены из материала с различной теплопроводностью в радиальном направлении рабочей камеры и увеличивающейся по ее длине в направлении движения теплоносителя;
- стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, были бы выполнены из материала с различной теплопроводностью по длине и в радиальном направлении рабочей камеры, увеличивающейся в направлении движения теплоносителя.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата. А именно, применение материала стенок муфельной печи с различной теплопроводностью позволяет обеспечить компенсацию теплопотерь в стенках рабочей камеры печи при движении теплоносителя и направленное изменение термического сопротивления стенок в поперечном направлении по длине печи. В результате в рабочей камере печи создается перепад температур между началом и концом печи. При обратной зависимости термического сопротивления стенок рабочей камеры по длине печи достигается возможность получения температурных зон выдержки за счет вариации величиной теплопроводности, что также приводит к компенсации теплопотерь на участке полость канала - стенка канала - полость камеры.

На чертеже изображен продольный разрез муфельной печи.

Печь содержит наклонный вращающийся барабан 1 с размещенным в нем муфелем 2, выполненным, например из огнеупорного материала, имеющим каналы 3 для прохода теплоносителя, например, газа.

Внутри каждого из каналов 3 размещены поперечные перфорированные перегородки 4. Пространство каналов 3 между перегородками 4 частично заполнено сыпучим материалов 5. Стенки 6 муфеля 2 образуют рабочую камеру 7 печи, в которую помещают обрабатываемый материал 8.

Пример реализации изобретения
Обрабатываемый материал 8, например, известняк - СаСО₃, загружают в рабочую камеру 7. При вращении барабана 1 совместно с муфелем 2 обрабатываемый материал 8 продвигается внутри муфеля 2, воспринимая при этом тепло от внутренней стенки 6 муфеля 2, за счет чего происходит его термическая обработка. Теплоноситель равномерно распределяется по каналам 3 муфеля 2 отдавая свое тепло стенкам 6 и муфелю 2.

Поскольку термическое сопротивление материала муфеля 2 в радиальном направлении (по определению) от стенки 6 к барабану 1 больше, чем от стенки 6 к рабочей камере 7, то основной тепловой поток направлен в рабочую камеру 7. При этом за счет компенсационного термического сопротивления стенки 6 в осевом направлении печи образуются заданные температурные зоны выдержки, способствующие оптимальному течению технологического процесса обжига известняка при температуре 1200^oС.

Промышленное применение
Использование настоящего изобретения позволяет создать муфельную печь, имеющую высокий КПД, повышенную надежность и широкие технические возможности. Кроме этого применение муфельной печи обеспечивает повышение качества обжигаемого материла и уменьшение длины печи, необходимой для реализации данного технологического процесса при экономии топлива (5-10%) из-за снижения теплопотерь с отходящими газами - теплоносителя.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку реализуется с помощью известных средств, освоенных промышленностью, и применением существующих технологий.

Изобретение относится к устройствам для термообработки материалов, не допускающих контакта с теплоносителем, и может быть использовано в химическом машиностроении для получения катализаторов. Техническим результатом изобретения является обеспечение компенсации потерь теплопотерь в стенках рабочей камеры печи при движении теплоносителя и направленное изменение термического сопротивления стенок в поперечном направлении по длине печи для получения температурной зоны выдержки и, как следствие, экономии тепла. Муфельная печь содержит вращающийся барабан, размещенный в нем керамический муфель, выполненный с рабочей камерой и с каналами для теплоносителя, расположенными по периферии и снабженными поперечными перфорированными перегородками, расположенными по длине каналов, причем последние частично заполнены инертным сыпучим материалом. При этом стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, выполнены из материала с различной теплопроводностью. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Муфельная печь, содержащая вращающийся барабан, размещенный в нем керамический муфель, выполненный с рабочей камерой и с каналами для теплоносителя, расположенными по периферии и снабженными поперечными перфорированными перегородками, расположенными по длине каналов, причем последние частично заполнены инертным сыпучим материалом, отличающаяся тем, что стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, выполнены из материала с различной теплопроводностью. 2. Муфельная печь по п. 1, отличающаяся тем, что стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, выполнены из материала с различной теплопроводностью по длине рабочей камеры, увеличивающейся в направлении движения теплоносителя. 3. Муфельная печь по п. 1, отличающаяся тем, что стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, выполнены из материала с различной теплопроводностью в радиальном направлении рабочей камеры и увеличивающейся по ее длине в направлении движения теплоносителя. 4. Муфельная печь по п. 1, отличающаяся тем, что стенки керамического муфеля, образующие рабочую камеру, выполнены из материала с различной теплопроводностью по длине и в радиальном направлении рабочей камеры, увеличивающейся в направлении движения теплоносителя. 5. Муфельная печь по п. 1, отличающаяся тем, что отношение коэффициента теплопроводности материала стенки рабочей камеры начала и конца муфельной печи равно 1,1-10.