Опора подовая для высокотемпературных вакуумных элеваторных, шахтных, горизонтальных и колпаковых печей Российский патент 2025 года по МПК F27B1/12 F27B3/12 F27B13/06 F27D1/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области тяжелого машиностроения и предназначено для использования в высокотемпературных вакуумных электропечах.

Уровень техники

Из уровня техники известны различные конструктивные исполнения опор высокотемпературных электропечей, в том числе охлаждаемые (см. SU 1735697 A1, опубл. 23.05.1992, SU 1171661 A1, опубл. 07.08.1985, SU 1149115 A1, опубл. 15.03.1988, SU 655660 A1, опубл. 05.04.1979, SU 382709 A1, опубл. 23.05.1973). Однако всем известным решениям присущи общие недостатки, заключающиеся: в снижении несущей способности опоры при повышении температуры в рабочей зоне, обусловленном слабой защитой от воздействия температуры; в высоких тепловых потерях из рабочей зоны через опоры; в отсутствии возможности юстировки опоры по высоте.

Технической задачей изобретения является преодоление недостатков существующего уровня техники.

При решении технической задачи изобретением достигается технический результат, заключающийся в расширении арсенала охлаждаемых опор высокотемпературных вакуумных электропечей, обеспечивающих: требуемую несущую способность при повышении температуры в рабочей зоне; снижение тепловых потерь из рабочей зоны за счет увеличения термического сопротивления опоры; возможность производить юстировку опоры по высоте.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение представляет собой опору подовую для высокотемпературных вакуумных элеваторных, шахтных, горизонтальных и колпаковых печей, состоящую из:

центрального несущего стержня, выполненного с водяным охлаждением и условно разделенного на верхнюю и нижнюю части,

при этом верхняя часть окружена несколькими коаксиально расположенными с зазором цилиндрами, закрепленными на стержне с помощью верхнего и нижнего разделительных поясов, а внешний из коаксиально расположенных цилиндров выполнен с многослойной экранной тепловой изоляцией и снабжен обечайкой с шайбами, взаимодействующими с экранами тепловой изоляции печи внутри корпуса теплового блока печи,

при этом нижняя часть снабжена патрубками водяного охлаждения и выполнена с возможностью юстировки опоры по вертикали за счет подвижного вакуумного уплотнения в патрубке, вваренном в корпус печи и имеющем накидную гайку для юстировки опоры.

В верхней части центрального несущего стержня могут быть установлены винт и шайба, фиксирующие коаксиальные цилиндры от перемещения вверх.

Верхняя часть центрального несущего стержня сверху может быть закрыта наконечником, зафиксированным винтами на внешнем из коаксиально расположенных цилиндров.

Краткое описание сопроводительных фигур

Сущность изобретения может быть дополнительно пояснена неограничивающим примером конструктивного выполнения опоры по изобретению, отраженным на сопроводительном чертеже.

Отдельными позициями обозначены следующие элементы:

1 - центральный несущий стержень;

2 - водяное охлаждение опоры;

3 - коаксиальные цилиндры;

4 - верхний разделительный пояс;

5 - нижний разделительный пояс;

6 - экранная тепловая изоляция опоры;

7 - обечайка;

8 - шайбы;

9 - экраны тепловой изоляции печи;

10 - корпус теплового блока печи;

11 - подвижное вакуумное уплотнение;

12 - патрубок;

13 - корпус печи;

14 - накидная гайка для юстировки опоры;

15 - винт и шайба, фиксирующие коаксиальные цилиндры от движения вверх;

16 - наконечник опоры;

17 - установочные винты крепления наконечника опоры;

18 - горячая зона печи;

19 - зазор между опорой и корпусом теплового блока печи с экранами;

20 - зазор для юстировки опоры.

Осуществление изобретения

Изобретение представляет собой опору подовую для высокотемпературных вакуумных элеваторных, шахтных, горизонтальных и колпаковых печей, состоящую из центрального несущего стержня 1, выполненного с водяным охлаждением 2 и условно разделенного на верхнюю и нижнюю части.

При этом верхняя часть окружена несколькими коаксиально расположенными с зазором цилиндрами 3, закрепленными на стержне 1 с помощью верхнего 4 и нижнего 5 разделительных поясов. А внешний из коаксиально расположенных цилиндров 3 выполнен с многослойной экранной тепловой изоляцией 6 и снабжен обечайкой 7 с шайбами 8, взаимодействующими с экранами 9 тепловой изоляции печи внутри корпуса 10 теплового блока печи.

При этом нижняя часть снабжена патрубками водяного охлаждения 2 и выполнена с возможностью юстировки опоры по вертикали за счет подвижного вакуумного уплотнения 11 в патрубке 12, вваренном в корпус 13 печи и имеющем накидную гайку 14 для юстировки опоры.

В верхней части центрального несущего стержня 1 могут быть установлены винт и шайба 15, фиксирующие коаксиальные цилиндры 3 от перемещения вверх.

При этом верхняя часть центрального несущего стержня 1 сверху может быть закрыта наконечником 16, зафиксированным винтами 17 на внешнем из коаксиально расположенных цилиндров 3.

Опоры выполнены с водяным охлаждением, с большим термическим сопротивлением и состоят из нескольких коаксиально расположенных цилиндров (2, 3, 4, 5, и т.д. в зависимости от проекта), в радиальном направлении разделенных двумя поясами (верхним и нижним) из элементов сферической или цилиндрической формы, которые обеспечивают точечный или линейный контакт между цилиндрами.

Такой тип соединения обладает максимально возможным термическим сопротивлением. Верхний разделительный пояс находится в горячей зоне. Он обеспечивает только центровку цилиндров относительно друг друга и не несет никакой нагрузки. Нижний разделительный пояс расположен в холодной области и воспринимает всю нагрузку.

При этом необходимо отметить, что несущая способность опоры определяется ее устойчивостью и способностью воспринимать осевую нагрузку.

В заявленном изобретении центральный стержень с водяным охлаждением окружен коаксиальными цилиндрами и многослойной экранно-вакуумной теплоизоляцией, поэтому он остается относительно холодным и не теряет своей устойчивости при росте температуры в рабочей зоне; осевая нагрузка передается через наружный коаксиальный цилиндр, защищенный многослойной экранно-вакуумной теплоизоляцией, на нижний разделительный пояс, который находится в холодной зоне и не теряет своих прочностных свойств при росте температуры в рабочей зоне, в результате осевая нагрузочная способность при росте температуры в рабочей зоне не изменяется.

В осевом направлении при движении вверх коаксиальные цилиндры фиксируются винтом и шайбой в верхнем разделительном поясе. Наконечник опоры крепится к наружному цилиндру установочными винтами.

Наружная часть опор в горячей зоне защищена от теплопритоков несколькими слоями экранной тепловой изоляции. Опоры проходят через экраны тепловой защиты печи и корпус теплового блока. В экранах и корпусе теплового блока выполнено отверстие, учитывающее погрешности их изготовления и взаимного позиционирования с опорами, а также тепловые деформации при нагреве и остывании печи.

С целью исключения тепловых потерь через образовавшийся зазор между опорой и отверстием в экранах и корпусе теплового блока между экранами устанавливаются шайбы, которые центрируются на наружном коаксиальном цилиндре, через который проходит опора.

Эти шайбы не препятствуют перемещениям экранов и корпуса теплового блока, но перекрывают зазор и, как следствие, исключают тепловые потери через него.

Необходимо отметить, что, как правило, тепловые потери через опоры увеличивают потребляемую мощность печи и, что не менее важно, неравномерность температурного поля в рабочей зоне. Тепловые потери обусловлены потерями излучением и теплопроводностью.

При этом в заявленном изобретении тепловые потери излучением через зазор между опорой и отверстием в экранах и корпусе теплового блока исключаются шайбами, которые центрируются на наружном коаксиальном цилиндре, через который проходит опора. Что касается теплопроводности, то тепловой поток поступает от наконечника 16 к наружному коаксиальному цилиндру в его верхней торцевой части. При этом теплоприток от рабочей зоны к его боковой поверхности исключается тепловой многослойной экранно-вакуумной изоляцией. Тепловой поток не проходит к внутренним коаксиальным цилиндрам и центральному несущему стержню, так как все они разделены верхним центрирующим поясом с точечными (линейными) контактами, обладающими максимально возможным термическим сопротивлением из всех известных способов соединения. Таким образом, тепловой поток только от наконечника проходит последовательно через термическое сопротивление наружного коаксиального цилиндра, а затем через ряд точечных (линейных) контактов, обладающих максимально возможным термическим сопротивлением из всех известных способов соединения, нижнего разделительного пояса к центральному стержню с водяным охлаждением. В результате термическое сопротивление у данной конструкции опор сводит практически к нулю тепловые потери теплопроводностью.

Центральный несущий стержень с водяным охлаждением вставлен в патрубок, вваренный в корпус печи, и уплотняется подвижным вакуумным уплотнением.

Стержень фиксируется на патрубке в осевом положении накидной гайкой, что позволяет производить юстировку опоры по высоте.

Стоит отметить, что, как правило, в печах присутствует несколько (более трех) опор. На них устанавливается стол с садкой. При этом для нормальной работы печи нагрузка должна распределяться на все опоры равномерно. Обеспечить это условие без вертикальной юстировки опор невозможно.

На основании вышеизложенного, предложенная конструкция опоры подовой для высокотемпературных вакуумных элеваторных, шахтных, горизонтальных и колпаковых печей преодолевает недостатки существующего уровня техники и позволяет расширить арсенал таких средств, позволяющих обеспечить: требуемую несущую способность при повышении температуры в рабочей зоне; снижение тепловых потерь из рабочей зоны за счет увеличения термического сопротивления опоры; возможность производить юстировку опоры по высоте.

Поиск по общедоступным источникам информации показал, что из уровня техники неизвестна и явным образом не следует вся совокупность признаков предложенного изобретения, в связи с чем изобретение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявленное изобретение состоит из стандартных для этой области техники материалов и элементов, взаимосвязанных определенным образом, то есть может быть использовано в промышленности, ввиду чего изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления предлагаемого изобретения, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации изобретения. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящего изобретения, следует считать защищенными настоящим изобретением в объеме прилагаемой формулы.

Изобретение относится к области тяжелого машиностроения и предназначено для использования в высокотемпературных вакуумных электропечах. Опора подовая для высокотемпературных вакуумных элеваторных, шахтных, горизонтальных и колпаковых печей состоит из центрального несущего стержня, выполненного с водяным охлаждением и условно разделенного на верхнюю и нижнюю части. При этом верхняя часть окружена несколькими коаксиально расположенными с зазором цилиндрами, закрепленными на стержне с помощью верхнего и нижнего разделительных поясов, а внешний из коаксиально расположенных цилиндров выполнен с многослойной экранной тепловой изоляцией и снабжен обечайкой с шайбами, взаимодействующими с экранами тепловой изоляции печи внутри корпуса теплового блока печи. При этом нижняя часть снабжена патрубками водяного охлаждения и выполнена с возможностью юстировки опоры по вертикали за счет подвижного вакуумного уплотнения в патрубке, вваренном в корпус печи и имеющем накидную гайку для юстировки опоры. Технический результат заключается в расширении арсенала охлаждаемых опор высокотемпературных вакуумных электропечей, обеспечивающих: требуемую несущую способность при повышении температуры в рабочей зоне; снижение тепловых потерь из рабочей зоны за счет увеличения термического сопротивления опоры; возможность производить юстировку опоры по высоте. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опора подовая для высокотемпературных вакуумных элеваторных, шахтных, горизонтальных и колпаковых печей, состоящая из:

центрального несущего стержня, выполненного с водяным охлаждением и условно разделенного на верхнюю и нижнюю части,

при этом верхняя часть окружена несколькими коаксиально расположенными с зазором цилиндрами, закрепленными на стержне с помощью верхнего и нижнего разделительных поясов, а внешний из коаксиально расположенных цилиндров выполнен с многослойной экранной тепловой изоляцией и снабжен обечайкой с шайбами, взаимодействующими с экранами тепловой изоляции печи внутри корпуса теплового блока печи,

при этом нижняя часть снабжена патрубками водяного охлаждения и выполнена с возможностью юстировки опоры по вертикали за счет подвижного вакуумного уплотнения в патрубке, вваренном в корпус печи и имеющем накидную гайку для юстировки опоры.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части центрального несущего стержня установлены винт и шайба, фиксирующие коаксиальные цилиндры от перемещения вверх.

3. Опора по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что верхняя часть центрального несущего стержня сверху закрыта наконечником, зафиксированным винтами на внешнем из коаксиально расположенных цилиндров.