УСТАНОВКА ПАРОГАЗОВОЙ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ Российский патент 2008 года по МПК F28G1/16 

Изобретение относится к конструкциям устройств парогазовой термической очистки поверхности металлоизделий из легких металлов от смол и смолообразований и может использоваться в хлебопекарной промышленности для очистки алюминиевых хлебопекарных форм от смолонагара, а также в цветной металлургии для очистки металлошихты легких металлов от смол перед плавкой в печах.

Известна установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий, содержащая средство нагрева, муфель, дымоотвод о дымозаборной камерой в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, паропровод с соплом, укрепленным концентрично горловине, и выхлопную трубу [1].

Недостатком известной установки является сложность в эксплуатации из-за необходимости поддерживания в муфеле определенного химсостава парогазовой атмосферы при одновременном поддерживании требуемой температуры, изменяющейся по мере выгорания смолообразования, что обусловливает необходимость применения дорогостоящих приборов автоматического регулирования температурных и газовых режимов для предотвращения возгорания смолообразований и расплавления металлоизделий из легких металлов в процессе термической парогазовой очистки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является установка парогазовой термоочистки металлоизделий, содержащая корпус, топочную камеру со средством нагрева, муфель о двойными стенками, образующими газоотводные каналы, сообщающиеся о внутренним пространством муфеля, дымоотвод с дымозаборной камерой, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, паропровод с соплом для подачи в дымозаборную камеру водяного пара и выхлопную трубу, сообщающуюся с газоотводными каналами муфеля [2].

Однако эта известная установка характеризуется низким качеством очистки поверхности металлоизделий и сложностью в обслуживании вследствие засорения газоотводных каналов в двойных стенках муфеля, доступ к которым затруднен, летучими продуктами сгорания смол, движущимися в процессе парогазовой термоочистки по газоотводным каналам к выхлопной трубе.

Технический результат, получаемый от изобретения, - повышение качества очистки поверхности металлоизделий и упрощение в эксплуатации установки.

Технический результат достигается тем, что в установке парогазовой очистки металлоизделий, содержащей корпус, трубопровод водяного пара, муфель, топку с горелкой, дымоотвод с дымозаборной камерой в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, паропровод с соплом, укрепленным концентрично горловине, и выхлопную трубу, согласно изобретению муфель выполнен изнутри с электроизолирующими стенками с карманообразными полостями, в которых уложены электроспирали, к паропроводу с соплом присоединен трубопровод сжатого воздуха, а дымоотвод снабжен штуцером, подключенным к трубопроводу водяного пара, конец которого с паровыпускным отверстием размещен в сужающемся конусообразном патрубке дымозаборной камеры.

Авторам неизвестны технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное техническое решение от прототипа.

На фиг.1 изображен общий вид установки парогазовой очистки металлоизделий, на фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 изображен разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 изображен разрез В-В на фиг.2, на фиг.5 изображен разрез Г-Г на фиг.1, на фиг.6 изображен разрез Д-Д на фиг.5.

Установка парогазовой очистки металлоизделий содержит корпус 1, трубопровод водяного пара 2, муфель 3, топку 4 с горелкой 5, дымоотвод 6, дымозаборную камеру 7 в виде сужающегося конусообразного патрубка 8 с переходящей в диффузор 9 цилиндрической горловиной 10, соединенной с муфелем 3 нисходящим газоходом 11, состоящим из левого газохода 12 и правого газохода 13, паропровод 14 с соплом 15, укрепленным концентрично горловине 10, и выхлопную трубу 16.

Муфель 3 выполнен изнутри с электроизолирующими стенками 17 с карманообразными полостями 18, в которых уложены электроспирали 19. К паропроводу 14 с соплом 15 присоединен трубопровод сжатого воздуха 20. Дымоотвод 6 снабжен штуцером 21, подключенным к трубопроводу водяного пара 2, конец которого с паровыпускным отверстием 22 размещен в сужающемся конусообразном патрубке 8 дымозаборной камеры 7.

Передняя часть муфеля 3 выполнена с окном 23, обрамленным по периметру герметизирующим уплотнением 24.

Для загрузки муфеля металлоизделиями служит перекатная платформа 25 с опорной рамой 26, на которую загружают металлоизделия, и щитом 27, обеспечивающим герметизацию рабочего пространства муфеля 3 при прижатии к уплотнению 24.

Электроизолирующие стенки 17 муфеля 3, расположенные на задней части муфеля и по бокам муфеля, выполнены из огнеупорного шамотного кирпича. Карманообразные полости 18 выполнены по бокам муфеля 3 симметрично по отношению к окну 23; на каждой боковой части муфеля 3 в электроизолирующих стенках 17 выполнены три карманообразные полости 18 с уложенными в каждую полость электроспиралями 19, которые утоплены в стенках 17.

Задняя часть муфеля 3 оборудована тремя электровводами с проводниками 28, 29, 30, подключенными к питающей трехфазной системе электрического тока, вмонтированными в электроизолирующие трубы, выведенные своими концами внутрь электрокоробки 31, которая укреплена в корпусе 1. Электроспирали 19 соединены с электровводами с проводниками 28, 29, 30 попарно последовательно, образуя трехфазную нагревательную систему.

В верхней части муфеля 3, выполненной с газовыводящим окном 32, укреплен клапан сброса выхлопных газов 33 в виде короба 34, нижняя часть которого расположена по периметру окна 32, средняя часть - соединена с выхлопной трубой 16, а верхняя часть - снабжена откидной поворотной заслонкой 35, являющейся взрывопредохранителем. Через короб 34 проходит дымозаборная камера 7, которая опирается на его стенки с образованием газоплотного соединения. Левый газоход 12 и правый газоход 13 проходят через верхнюю часть муфеля 3, в которой выполнены отверстия с герметизирующими уплотнениями. Каждый из газоходов 12,13 в своей нижней части выполнен с многочисленными газовыпускными отверстиями 36.

Выхлопная труба 16 оборудована дросселем 37 и конденсатосборником 38. Топка 4 соединена с дымоотводом 6 вертикальным каналом 39, в верхней части которого укреплена мембрана 40.

Установка парогазовой очистки металлоизделий работает следующим образом.

Перед загрузкой муфеля 3 металлоизделиями производят разогрев муфеля продуктами сгорания топлива, сжигаемого в топке 4, до температуры стенок муфеля 300°С. Для этого открывают на трубопроводе сжатого воздуха 20 кран и подают по паропроводу 14 с соплом 15 сжатый воздух; кран подачи водяного пара при этом закрыт. Струя воздуха, выходящая из сопла 15, движущаяся через горловину 10 в диффузор 9 и далее в газоходы 11, 12, 13, выходит из отверстий 36 в рабочее пространство муфеля, откуда через окно 32 попадает в короб 34, затем в выхлопную трубу 16 и в окружающую атмосферу. Опорная рама 26 перекатной платформы 25 при этом введена внутрь муфеля 3, а щит 27 прижат к уплотнению 24. Движение струи воздуха через горловину 10 создает разрежение в конусообразном патрубке 8, дымоотводе 6, канале 39 и в топке 4 вследствие эффекта всасывания. Открывают на топливопроводе перед горелкой 5 кран, подают на горелку 5 топливо и производят розжиг. Образующиеся продукты сгорания топлива с температурой 900°С движутся из топки 4 по каналу 39 в дымоотвод 6, дымозаборную камеру 7, газоходы 11, 12, 13 и через отверстия 36 нагнетаются в рабочее пространство муфеля 3. При движении продуктов сгорания в дымозаборной камере температура газов снижается до 500°С в результате смешивания продуктов сгорания с воздухом, выходящим из сопла 15. Поступающие в муфель 3 дымовые газы нагревают стенки 17 муфеля, опорную раму 26 платформы 25, выходят через окно 32 в короб 34, нагревая его, входят в выхлопную трубу 16 и выбрасываются в атмосферу.

После разогрева муфеля до температуры его стенок 300°С закрывают на топливопроводе перед горелкой 5 кран, тушат горелку 5, закрывают на трубопроводе сжатого воздуха 20 кран и, перекатывая платформу 25, выводят опорную раму 26 из муфеля 3. Производят загрузку платформы 25 металлоизделиями, не допуская охлаждения стенок 17 муфеля 3 во время загрузки платформы 25 ниже температуры 250°С.

Загруженную металлоизделиями платформу 25 перекатывают, вводя опорную раму 26 внутрь муфеля, до упора щита 27 в герметизирующее уплотнение 24. Включают электропитание трехфазной нагревательной системы с проводниками 28, 29, 30 и электроспиралями 19. Нагревают электроизолирующие стенки 17 до температуры 300°С, поддерживая температуру поверхности электроспиралей на уровне 600°С.

Производят продувку водяным паром дымозаборной камеры 7, газоходов 11-13, муфеля 3 и короба 34 для удаления воздуха из рабочего пространства муфеля 3. Для этого открывают на трубопроводе водяного пара 2 перед штуцером 21 кран и подают в штуцер 21 пар; открывают перед паропроводом 14 кран и подают по паропроводу 14 на сопло 15 водяной пар. Движение струи пара из сопла 15 через горловину 10 создает разрежение в конусообразном патрубке 8 вследствие эффекта всасывания. Выходящий из паровыпускного отверстия 22 на конце штуцера 21 водяной пар создает плотную паровую завесу в пространстве сужающегося конусообразного патрубка 8, препятствующую попаданию воздуха из дымоотвода 6 в дымозаборную камеру 7. Некоторое количество водяного пара, заполняющего конусообразный патрубок 8, всасывается в горловину 10 струей пара, выходящего из сопла 15. В процессе продувки водяной пар выходит из отверстий 36 газоходов 12, 13 в рабочее пространство муфеля 3, вытесняя воздух из муфеля в короб 34, и затем вытесняет воздух из короба 34 в выхлопную трубу 16 и далее - выходит в атмосферу. Некоторая часть пара при движении через трубу 16 конденсируется и скапливается в конденсатосборнике 38.

По окончании продувки муфеля 3 уменьшают подачу водяного пара на сопло 15 и при помощи дросселя 37 перекрывают свободный выход пара через выхлопную трубу 16, поддерживая избыточное давление газов в муфеле в пределах от 10 до 15 Па. Температура находящихся в муфеле металлоизделий повышается в результате передачи тепла от стенок 17, нагреваемых уложенными в карманообразные полости электроспиралями 19.

При достижении металлоизделиями температуры 260°С в структуре смолообразований, покрывающих поверхности металлоизделий, начинается процесс термоокислительных деструктивных изменений, сопровождающийся внутримолекулярным окислением углерод-водородных составляющих с повышением температуры смолообразования, превышающей температуру металлоизделий вследствие тепловыделения при внутримолекулярном окислении. Образующиеся при этом газы смешиваются с окружающим металлоизделия водяным паром и удаляются через выхлопную трубу 16 в атмосферу. Процесс термоокислительных деструктивных изменений в структуре смолообразований с выделением тепла продолжается по мере повышения температуры металлоизделий до 360°С, после чего процесс замедляется и останавливается вследствие превращения смолообразования в коксовый остаток. Так как в составе водяного пара всегда присутствует кислород в небольшом количестве (до 1%), то процесс окисления углерод-водородных составляющих протекает в среде водяного пара при очистке металлоизделий без образования сажевых аэрозолей и с сгоранием коксового остатка до золы.

При достижении металлоизделиями температуры 400°С подачу водяного пара прекращают. Закрывают перед паропроводом 14 кран; закрывают на трубопроводе водяного пара 2 перед штуцером 21 кран; закрывают дросселем 37 выхлопную трубу 16. Производят выдержку металлоизделий в запертом рабочем пространстве муфеля 3. Продолжительность выдержки определяют по подъему температуры металлоизделий. После достижения металлоизделиями температуры 450°С выдержку считают законченной.

По окончании выдержки металлоизделий в запертом рабочем пространстве муфеля 3, нагретых до 450°С, процесс парогазовой очистки металлоизделий считается законченным.

По окончании процесса парогазовой очистки металлоизделий выключают электропитание трехфазной нагревательной системы с проводниками 28, 29, 30 и электроспиралями 19. Перекатывают платформу 25, выводя опорную раму 26 с очищенными металлоизделиями из муфеля 3, и выгружают металлоизделия.

Установка парогазовой очистки металлоизделий обеспечивает высококачественную очистку поверхности металлоизделий из легких сплавов от смол и смолообразований при простоте в эксплуатации без необходимости применения дорогостоящих приборов автоматического регулирования температурных и газовых режимов для предотвращения возгорания с воспламенением выделяющихся горючих газов, так как процесс очистки протекает в условиях низкотемпературного горения смолообразования в среде перегретого водяного пара, содержащего небольшое количество кислорода, с непрерывным выводом продуктов сгорания вместе с уходящим из зон горения водяным паром, при температуре в рабочем пространстве муфеля, поддерживаемой на постоянном уровне при помощи электронагрева стенок муфеля.

В установке парогазовой очистки металлоизделий могут быть использованы разные варианты нагрева с разными газовыми режимами среды в рабочем пространстве муфеля, так как применение струи пара, воздуха и паровоздушной струи, создающей эффект всасывания газов в дымоотводе, позволяет производить очистку металлоизделий из магниевых, алюминиевых сплавов от смолообразований без опасности их расплавления.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2092762 от 27.12.1994. Кл. F28G 1/16.

2. Патент Российской Федерации №2119633 от 17.11.1997. Кл. F28G 1/16.

Изобретение относится к конструкциям устройств парогазовой термической очистки поверхности металлоизделий из легких металлов от смол и смолообразований и может быть использовано в хлебопекарной промышленности для очистки алюминиевых хлебопекарных форм от смолонагара, а также в цветной металлургии для очистки металлошихты легких металлов от смол перед плавкой в печах. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки поверхности металлоизделий и упрощение эксплуатации. Установка содержит корпус, трубопровод водяного пара, муфель, топку с горелкой, дымоотвод с дымозаборной камерой в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, паропровод с соплом, укрепленным концентрично горловине, и выхлопную трубу. Муфель выполнен изнутри с электроизолирующими стенками с карманообразными полостями, в которых уложены электроспирали. К паропроводу с соплом присоединен трубопровод сжатого воздуха. Дымоотвод снабжен штуцером, подключенным к трубопроводу водяного пара, конец которого с паровыпускным отверстием размещен в сужающемся конусообразном патрубке дымозаборной камеры. 6 ил.

Установка парогазовой очистки металлоизделий, содержащая корпус, трубопровод водяного пара, муфель, топку с горелкой, дымоотвод с дымоотводной камерой в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, паропровод с соплом, укрепленным концентрично горловине, и выхлопную трубу, отличающаяся тем, что муфель выполнен изнутри с электроизолирующими стенками с карманообразными полостями, в которых уложены электроспирали, к паропроводу с соплом присоединен трубопровод сжатого воздуха, а дымоотвод снабжен штуцером, подключенным к трубопроводу водяного пара, конец которого с паровыпускным отверстием размещен в сужающемся конусообразном патрубке дымозаборной камеры.