Газовый затвор протяжной печи Советский патент 1983 года по МПК F28D1/18 F27B9/30 

2. Завтор по п.1, отличающийся тем, что расстояние между пластинами соседних групп, а также между пластинами и соответствующими шторками затвора составляет 7. высоту проходного зазрра затвора.

3. Затвор поП.1, о т л- и ч а ю щ и и с я тем,что рабочие кромки шторок выполнены заострёнными и отогнуты в сторонурабочего пространства печи на уголSSSS C с длиной отогнутой масти1 , проходного . зазора затвора.

Изобретение относится к термообработке полосы в защитной газовой среде м может быть исполь-зЪвано для уплотнения окон загрузки и выгруз.ки протяжных печей горизонтальН0ГО или вертикальногоисполнения. . Известен газовый затвор для печи непрерывной термообработки полосы в защитной атмосфере, который представ ляет соб,ой два щелевых сопла, симмет рично расположенных относительно обр батываемой полось. Сопла соединены с выхлопным патрубком циркуляционног вентилятора, Герметизирующим элемен том в указанной конструкции затвора является плоская струя защитного газа, вытекающая из щелевого сопла С Однако при высокой газоплотности продольный размер указанного газового з.атвора сравнительно велик л ,52 м, что связано главным образом с медленным затуханием скорости потока защитного газа; распространяющегося по обе стороны обрабатываемой полосы Известно уплотняющее устройство протяжной печи, . представляющее собой систему шторок и реек, установленных в газоплотном корпусе. Верхняя штор ка выполнена в виде емкости с пазами в нижней части и на торцах. Подвод защитного газа к шторке осуществляет ся через гибкий рукав от автономного источника 23 . Уплотнйющее устройство имеет малые габариты, однако невысокая его газоплотность и необходимость подвода дополнительного газа на уплотнение ограничивают его область применения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигавмому результату является газовый затвор, который включает сопловой коллектор, вентилятор и камеру отсоса. , 2,- , . - объединенные в циркуляцйоннйй..контур. Между сопловым коллектором-и .камерой отсоса установлена шторка.. На входе также установлена шторка. Поток защитного газа, вытекающий из соплового коллектор.а, поступает .под шторку и, прохбдя с потерей давления через зазор между полосой и .шторкой; .обеспечивает необходимую герметизацию загрузочного окна. Далее, настильное, течение рассеивается в камере отсоса затвора,, откуда защитный газ поступает; на вход вентилятора СЗ.1 . . . - К недостаткам известногоустройства относится его ср.авнительно большой продольный размер /v1,0-1,5м, который определяется затуханием скорости потока защитного газа, движущегося по обрабатываемой .полосе в камере .са затвора. Большие продольные размеры затворов ограничивают их внедрение, .особенно на действущих агрегатах, ранее оборудованных механическими малогабаритными .затворами. Особенно существенное значение имеет продольный размер затвора, при герметизации отдельных камер печи термического агрегата. При использовании аавтора известной конструкции в условиях двухкамерной печи размеры всего агрегата существенно увеличатся ( -6 м ), что увеличит капитальные затраты на агрегат. Цель изобретения - повышение газоплотности при сокращений продольного размера затвора. Поставленная цель достигается тем, что газовый затвор протяжной печи, содержащий корпус, циркуляционный вентилятор, коллектор со щелевыми соплами, камеру отсоса, шторку циркуляциочной ступени и выходные uijopKH,. образующие проходной вазор затвора,. снабжен двумя группами пластин с острыми кромками, установленных .в камере отсоса по обе стороны от плоскос ти перемещения обрабатываемой полосы под углом к ней 130-1 расстоянии между противоположными пластинами одной группы 1,0-1,2 высоты проходного зазора затвора, а щелевые сопла укреплены на боковых участках шторки циркуляционной и направлены под углом 120-1 0 к плоскости перемещения обрабатываемой полосы, причем длина щели каждого сопла составляет: 0,15-0,2 ширины рабочего пространства печи. Расстояние между пластинами соседних rpynri, а также между плаетинами и соответствующими шторками затвора составляет 7,5-1П высоты проходного 33 зора затвора.. Раёочие кромки шторок выполнены заостренными .и отогнуты в сторону рабочего пространства печи на угол 85-95 с длиной отогнутой части 1,5-3,0 про;; ходного зазора затвора. Выбор угла установки пластин 130150 k полосе определяется условием организации срыва потока за пластинами с образованием поперечных вихревых течений. При угле установки пластины более 150° возможно безотрывное обте кание пластины газовым потоком, и, следовательно, вихревые поперечные течения не будут образовываться, а настильные течения защитного газа на .1олосе, о кажутся неразрушенными, что. ухудшит характеристики затвора. При установке пластины на угол менее 130 ухудшится режим отвода части потока на всас вентилятора, а также уменьшится возможность образования поперечных вихрей в районе обрабатываемой полосы. Расстояние между заостренными кромками пластин, расположенных по разные стороны обрабатываемой полосы составляющее 1,0-1,2 от проходного зазора затвора, выбрано из условий беспрепятственного прохода полосы через затвор и отвода части настильного потока в зону отсоса вентилятора. Выбор расстояния между кромками пластин меньше проходного зазора :3атвора явлдется нецелесообраз-. HbiM, поскольку при этом возможны ка;сания обрабатываемой полосы с пластиной и вызванное этим травмирование покрытия полосы. Увеличение расстояния между кромками пластин более 1,2 величины проходного зазора затвора не допустимо, так как при этом имеют место уменьшение эффективности отвода газа в камеру отсоса и снижение интенсивности вихреобразования. . Угол наклона сопел 120-1 0 определяется из условия оптимальной длины активной части струи завесы. Угол установки сопел более желаУелен из-за чрезмерного увеличения длины рабочей части завесы и вызванного этим увеличения энергозатрат на ее создание. Угол наклона сопел менее 120 приводит к сокращению рабочей длины струи, попаданию ее на горизонтальную, нижнюю полку циркуляционной ступени, что при водит к растеканию завесы по ней и нарушению газового баланса затвора. Длина щели каждого щелевого сопла, составляющая 0,15-0,2 ширины печи, выбирается из соотн ошения ширины печи и обрабатываемой полосы . В протяжных печах ширина печи -на превосходит ширину обрабатываемой полосы, поэтому сопла расположены симметрично относительно полосы, гфичем длина каждого иэ них составляет 0,15-0,2 от ширины рабочего пространства печи. Примененные на пластинах острые кромки обеспечивают устойчивое возбуждение вихревых течений, а следовательно, и разрушений настильных потоков. При отсутЬтвии острых кромок . пластины будут просто делить поток и отводить его часть в зону отсоса, вихреобразование будет носить слабый эпизодический характер, а следовательно, газоплотность затвора в целом ухудшится. В .предлагаемом затворе по обе стороны обрабатываемой полосы установлено по две ггластины. Число пластин выбрано из следующих рассуждений. При расстоянии между пластинами (а также между крайними пластинами и шторками затвора) равном С {15-20)Г где сГ- зазор между острой кромкой пластины и обрабатываемой полосой, в зоне после очередной пластины имеет место рассеивание потока по массе в два раза. Так как расстояние между обрабатываемой полосой и острыми кромками сопел в два раза меньше проходного зазора затвора, можно считать, что расстояние между пластинами одной группы составляет 7,5-10 от величины проходного зазора затвора. В реальных конструкциях величина проходного зазора затвора составляет 20 мм, поэтому расстояние между пластинами, а также между крайними пластинами и шторками будет находиться в пределах 150-200 мм. При выборе числа пластин с одной стороны обрабатываемой полосы равным-двум продольный раз мер затвора будет немногим более 50600 мм, а энергия настильного потока в камере отсоса (тамбуре ) рассеивается в четыре раза. Оставшееся на полосе настильное течение обладает сравнительно малой массой и энергией, поэтому легко отсасывается вентилятором Выбор числа пластин более двух не целесообразен, поскольку в этом случае продольный размер затвора увеличивается, а дальнейшее рассеивание потока не имеетсмысла, поскольку вентилятор в любом случае отсосет газ из тамбура. Выбирать расстояние между пластинами менее 7,5 от величины проходного зазора затвора не следует, так как в этом случае будет резко снижаться эффект рассеивания настильного течения. Увеличение расстояния между пластинами более 10 от величины проходного зазора затвора приведет к неоправданному увеличению продольного размера затвора, хотя степень рассеивания настильных течений несколько увеличится. Выбор угла установки отогнутых частей шторок в диапазоне Л5-95° определяется из условий минимального значения коэффициента расхода пережима. Минимальный коэффициент расход пережима находится в указанном интер вале углов. При увеличении данного угла более 95 и уменьшении его менее 85° имеет место резкое увеличени коэффициента расхода пережима, что ухудшает уплотняющие свойства затвор Длина отогнутых частей - полок рабочих кромок шторок в пределах 1,5 2,0 от проходного зазора затвора так же выбрана из условий минимального знамения коэффициента расхода пережимов, который резко увеличивается как при у.меньшении длины полки менее 1,5, так и при увеличении ее более 3,0 от величины проходного зазо ра затвора, ч начение коэффициента расхода в данном случае определяется потерями энергии газового потока. связанными с дополнительным вихреобразованием на острых кромках загнутых шторок пережимов. На фиг.1 изображен газовый затвор, установленный на протяжной печи, про- . дольный разрез; на фиг.2 - щелевое сопло, установленное на шторке циркуляционной ступени; на фиг.З - затвор, поперечный разрез. Протяжная печь 1 для термообработки движущейся по роликам 2 полосы 3 уплотняется газовым затвором, представляющим собой газ.оплотный корпус с установленной на шарнире шторкой циркуляционной ступени 4. С внешней стороны затвора также на шарнире укреплена шторка 5. На участках шторки циркуляционной ступени, смежных с боковыми стенками затвора, размещены два щелевых сопла 6 под углом 1.20-140°к Г1ЛОСКОСТИ следования полосы, причем длина каждой щели составляет О,15-0,2 от ширины рабочего пространства печи. Оба сопла соединены с общим напорным коллектором 7, к которому подается защитный газ от циркуляционного вентилятора 8. Между шторкой циркуляционной ступени и входной шторкой размещена камера ,9 отсоса, соединенная посредством патрубка с всасом циркуляционного вентилятора. Шторка.циркуляционной ступени имеет загнутую на угол 85-95 в сторону печи полку Ю, а входная шторка содержит аналогичную пблку 11. Дпина каждой полки составляет 1,5-3,0 от величины проходного зазора затвора. Шторка циркуляционной ступени и расположенная под ней нижняя полка 12 образуют внутренний пережим, а входная шторка и передняя нижняя полка 13 соответственно составляют входной пережим. В камере.отсоса по обе стороны от плоскости следования обрабатываемой полосы под углом 130-150 к ней размещены две группы пластин И, имеющих заостренные кромки. Расстояние между острыми кромками пластин противоположных групп составляет 1,0-1,2 ot высоты проходного зазора затвора. Газовый затвор работает следующим образом. Герметизация печного проема в затворе осуществляется в две стадии: печное давление защитного газа на 80-90 удерживается циркуляционной ступень и на 10-20 входным пережимом. Циркуляционная ступень функционирует Q комбинированном режиме. В зон прохождения полосы через затвор уплотняющим элементом является скорост ной поток защитного газа, проходящий из печи 1 через внутренний пережим в камеру 9 отсоса. Поскольку ширина печи на ЗО-+О больше ширины обрабатываемой полосы, крайний части печного загрузочного окна оказываются не заполненными движущимся металлом. Уплотнение боковых частей окна, не заполненных обрабатываемой полосой, осуществляется в циркуляционной ступени двумя плоскими завесами защит-ного газа. Поток защитного газа из камеры 9 отсоса подается циркуляционным вен тилятором 8 в напорный коллектор 7 соединенный с двумя щелевыми соплами 6. Вытекающие из сопел газовые за весы, герметизируя не заполненные по лосой участки окна, поступают в печное пространство и рассеиваются в нем. Далее в зоне следования полосы под действием печного давления газовый .поток проходит через внутренний пережим, образованный шторкой циркупдцйонной ступени k и нижней полкой 12,-и поступает в камеру 9 отсоса, откуда вновь подается циркуляционным вентилятором 8 в напорный коллектор Т. При прохождении определенного количества циркулируемого газа через пережим имеет место потеря его давления, что и обеспечивает необходиму газоплотность ступени на рассматриваемом участке затвора. Выбор различных систем герметизации в одной циркуляционной ступени, обусловлен необходимостью обеспече.ния стабильного и экономичного режи.а уплотнения при относительно больших проходных зазорах затвора ( мм ). При применении пережима, образованного только полкой 12 и шторкой 4 без боковых сопел, будет иметь место повышенный расход газа череэ пережим ввиду малого.его гтидрав лического сопротивления, что ухудшит характеристику затвора вследствие увеличения нижнего допустимого предела рабочего давления затвора. Применение же в качестве уплотняю щего элемента сплошной плоской струи ПО всей ширине проема не целесообразно вследствие нестабильности характе истики уплотнения при колебании полосы относительно щелевого сопла, что часто встречается на печах при изменении натяжения полосы и неровности ее поверхности. В предлагаемом устройстве щелевые сопла расположены по ширине уплот-. няемого окна на участках, не заполненных обрабатываемой полосой, ч го обеспечивает уплотнение этих участков, без перетекания газа из печи в затвор в районе действия сопел. При данной организации потока защитный Таз выходит из печи только в зоне прохода полосы, что обеспечивает стабильное уплотнение окна в заданном диапазоне режимов работы печи. Проходя через внутренний пережим, поток защитного газа поступ ет в камеру отсоса в виде двух настильных течений по обе стороЯы от обрабатываемой полосы. Вследствие того, что статическое давление газов в рабочем объеме про.тяжнь1х горизонтальных печей на уровне роликов существенно выше нуля (4-7 кг/м), начальная скорость настильных течений газовых потоков, направленных в камеру отсоса, достаточно высока (8-10 м/с). В условия х / ограниченной длины затвора (500-700 мм) гашения скорости потоков (переход кинетической энергии настильных струй в потенциальную) практически не происходит и настильные потоки защитного газа, проходя через камеру отсоса, выбрасываются через входной пережим, при этом уплотняющие характеристики затвора резко ухудшаются. Для разрушения настильных потоков газа в предлагаемой конструкции затвора применяются две группы пластин 14, установленных в камере отсоса по обе стороны от обрабатываемой полосы. В данном устройстве используется эффект вихреобразования за плохообтекаемым телом, помещенным в поток газа. При прохождении печного газа через внутренний пережим, как уже отмечалось, образуются два настильных течения по обе стороны от обрабатываемой полосы, угол раскрытия настильного потока составляет 12-13°. При натекании потока на пластины 14 часть его отводится в зону отсоса вентилятора. Угол установки пластин 130-150° по отношению к движущейся полосе и острых кромок со стороны потока обеспечивают его срыв за пластиной с образованием поперечных вихревыХ течений, расГ1ространяющихся по обе стороны от обрабатываемой полосы. Вихревые потоки, воздействуя на настильные течения защи.тного газа, подтормаживают и разрушают их с последующим отводом в зону отсоса вентилятора, что и целом предотвращает выбивание скоростного газового потока через входной пережим при небольших продольных размерах затвора.

Входной пережим или проходной зазор затвора, образованный шторкой 5 и нижней полкой 13i обеспечивает со- здание избыточного давления в камере 9 отсоса, препятствуя попаданию окружающего воздуха в циркуляционный контур затвора.

Применение шторок с загнутыми и заостренными полками позволяет уменьшить коэффициент расхода /U, каждого пережима на w 25-30% по сравнению с

пережимами, образованными прямыми, перегородками (,71 для прямых перегородоХ и/и5Й,5 по данным стендовых ,испытаний). Уменьшение коэффициента расхода пережима способствует сокращению продольного размера затвора и уменьшает энергетические затраты на .герметизацию.

Предлагаемая конструкция затвора обеспечивает высокую газоплотно ть печи (как и в известной конструкции выбросы защитного газа через затвор составляют ) при сокращении продольного размера затвора на , что позволяет разместить два затвора в промежутке между камерами печи, это уменьшит расход защитного газа на агрегат до 220-300 Нм ч или приблизительно на 26% от первоначального расхода газа на пе.мь.

иг 2

4E3N

Фшз