Газовый затвор проходной печи Советский патент 1985 года по МПК F27B9/30 

Изобретение относится к герметизации входных и выходных проемов проходных печей для термообработки металлической полосы в защитной газовой среде.

Цель изобретения - повышение надежности и стабильности уплотнения при изменении статического давления в печи.

Выбор расстояния от среза щелевого сопла до отражателя, равный 15-30 калибров сопла, определяется условиями отклонения плоской струи, атакующей пластину, при действии на ее стороны поперечного давления. При расстоянии от сопла до отражателя менее 15 калибров сопла в результате увеличения жесткости струи не достигается необходимый диапазон регулирования. Увеличение этого расстояния более 30 калибров сопла приводит к дестабилизации регулирования из-за малой жесткости струи в районе отражателя.

Расстояние от среза сопла до прямоугольного входа приемного коллектора в пределах 10-20 калибров сопла выбрано из оптимальных условий отвода газовой среды в камеру отсоса. При расстоянии от среза сопла до прямоугольного входа приемного коллектора менее 10 калибров сопла ширина рабочей части струи в зоне отвода оказывается недостаточной для обеспечения плавного регулирования режима уплотнения. Увеличение расстояния от среза до прямоугольного входа приемного коллектора более 20 калибров сопла нецелесообразно, поскольку скорость потока в зоне его отвода становится сравнительно низкой, а динамический напор в этом случае не обеспечивает подачу в камеру отсоса необходимого количества газа.

Ширина прямоугольного входа приемного коллектора, составляющая 2-4 калибра щелевого сопла, выбрана из условий расширения плоской струи, атакующей пластину. Так при ширине прямоугольного входа приемного коллектора менее 2 калибров щелевого сопла поперечное сечение приемного коллектора не пропускает необходимое количество газа в камеру отсоса, что сужает диапазон регулирования затвора. Увеличение щирины прямоугольного входа приемного коллектора более 4 калибров сопла приводит к перепуску в камеру отсоса слишком большого количества газа, что увеличивает выбросы газовой среды через затвор, т.е. ухудшается его газоплотность.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Термическая печь 1, в которой обрабатывается движущаяся по роликам 2 полоса 3, уплотняется газовым затвором, представляюш,им собой корпус, разделенный перегородками 4 и поворотными штоками 5 на камеру 6 нагнетания, промежуточную камеру 7,камеру 8 отсоса и входную камеру 9. Камера нагнетания соединена с дополнительной камерой 10, оборудованной подающим коллектором 11 и щелевым соплом 12, соединенных через дроссельный орган 13 с выхлопом циркуляционного вентилятора 14. Дополнительная камера и камера отсоса соединены сбросным трубопроводом 15 с дроссельным органом 16. Внутри дополнительной камеры размещен отражатель 17 и приемный коллектор 18 с прямоугольным входом 19, соединенные посредством перепускного трубопровода 20 с камерой от0 coca затвора.

Газовый затвор проходной печи работает следующим образом.

Под действием избыточного давления защитный газ через печной проем поступает в камеру 6 нагнетания газового затвора, откуда за счет перепада давлений через пережимы, образованные перегородками 4 и поворотными щторками 5, поступает в промежуточную камеру 7- и затем в камеру 8 отсоса. Необходимый уплотняющий эффект достигается за счет гидравлического сопротивления при потоке газа через систему камер, ограниченных пережимами. Часть газового потока из камеры 8 отсоса отбирается циркуляционным вентилятором 14 и подается через дополнительную камеру 10 вновь в камеру 6 нагнетания. Другая часть защитного газа, не поступившая в циркуляционный вентилятор 14, сбрасывается в окружающую среду через входную камеру 9, ограниченную пеQ регородками 4 и поворотными щторками 5. При стабильном давлении защитного газа в рабочем пространстве печи, в результате наличия небольщого избыточного давления в камере 8 отсоса, подсосы наружного воздуха в циркуляционный контур затвора исключены. С целью предотвращения подсосов воздуха в циркуляционный контур при снижении давления защитного газа в печи в затворе предусмотрено плавное газодинамическое регулирование режима уплотнения печного агрегата.

0 Циркуляционный вентилятор 14 через дроссельный орган 13 нагнетает защитный газ в подающий коллектор 11 и щелевое сопло 12. Образующаяся плоская струя распространяется в дополнительной камере

с 10, атакует отражатель 17 и, растекаясь по нему, делит дополнительную камеру на две зоны с различным давлением газа. Зона дополнительной камеры 10, соединенной с камерой 6 нагнетания, находится под печны.м давлением, а зона, соединенная с камерой

0 8 отсоса, имеет более низкое давление. Под действием изменения разности давлений (т.е. при колебании печного давления) плоская струя отклоняется от своего первоначального положения. Установленный в зоне действия струи прямоуголь5 ный вход 19 приемного коллектора 18 отводит через перепускной трубопровод 20 в камеру 8 отсоса некоторое количество защитного газа, зависящее от величины давления в печном пространстве, что предотвращает подсосы окружающего воздуха в затвор. Щелевое сопло 12 и прямоугольный вход 19 имеют одинаковый линейный размер, расположены в одной осевой плоскости.

При работе печи на номинальном давлении вытекающая из щелевого сопла 12 плоская струя отклоняется за пределы прямоугольного входа 19 приемного коллектора 18. Угол отклонения струи задают путем поворота отражателя 17 относительно оси щелевого сопла 12 (угол поворота 4-45°) и регулированием дроссельного органа 16 на сбросном трубопроводе 15. Часть защитного газа под действием печного давления перетекает через прямоугольный вход 19 и перепускной трубопровод 20 в камеру 8 отсоса, откуда газ откачивается циркуляционным вентилятором 14.

При уменьшении давления защитного газа в печи плоская струя защитного газа, распространяющаяся в дополнительной камере 10 уменьщает свой угол отклонения, частично захватывается прямоугольным входом 19 и подается в камеру 8 отсоса. Компенсируется снижение перетока защитного газа из камеры 6 нагнетания в камеру 8 отсоса при снижении давления защитного газа в печи, что предотвращает

подсосы воздуха в затвор через входную щель.

Поле скоростей в сечении плоской струи от ее границы до ядра имеет возрастающий характер и поэтому с уменьщением давления защитного газа в печи через прямоугольный вход 19 происходит плавное увеличение переброса защитного газа. Если же давление в печи вновь устанавливается в исходное состояние, то переброс газа в камеру отсоса соответственно плавно уменьщается, поскольку плоская струя, вытекающая из щелевого сопла 12, увеличивает свой угол отклонения. Таким образом, плавно регулируют режим уплотнения печи при изменении давления защитного газа в ней. В базовом объекте конструкция газового затвора оборудована автоматическими клапанами прямого действия и устанавливается на горизонтальных термических печах непрерывного действия. Внедрение

0 предлагаемого газового затвора по сравнению с базовым объектом обеспечивает высокую стабильность режима уплотнения и дополнительную экономию защитного газа. Кроме того, за счет надежной работы системы автоматического регулирования

5 газового режима печи возрастает производительность агрегата. Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составит 33 тыс. руб. в год на один печной агрегат.

1. ГАЗОВЫЙ ЗАТВОР ПРОХОДНОЙ ПЕЧИ, содержащий корпус, разделенный пережимами на камеры нагнетания, отсоса и промежуточные, циркуляционный вентилятор и подающий коллектор со щелевым соплом, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и стабильности уплотнения при изменении статического давления в печи, затвор снабжен дополнительной камерой, в которой размещен подающий коллектор со щелевым соплом, поворотным отражателем, расположенным в дополнительной камере в плоскости щелевого сопла на расстоянии 15-30 калибров сопла от его среза, и приемным коллектором, размещенным в дополнительной камере перед поворотным отражателем в плоскости щелевого сопла на расстоянии 10-20 калибров сопла от его среза и соединенным с камерой отсоса, причем дополнительная камера сообщена с камерой нагнетания. 2. Затвор по п. 1, отличающийся тем, что приемный коллектор выполнен с прямоугольным входным соплом, щирина которого равна 2-4 калибра щелевого сопла подающего коллектора. /J f