Агрегат для отжига изделий в контролируемых атмосферах Советский патент 1990 года по МПК F27B9/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к оборудованию для термической обработки деталей цветных кинескопов, и может использоваться также для термообработки в других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности путем обеспечения непрерывности обработки на проход и интенсификации процесса охлаждения.

На фиг. 1 изображен агрегат, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разделительный газовый барьер; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4.

Агрегат содержит модуль Г, образованный печью 1 предварительного окисления и водоохлаждаемым теплообменником 2, модуль Д, образованный печью 3 восстановления окислов и водоохлаждаемым теплообменником 4, модуль Е, образованный печью 5 окончательного окисления и водоохлаж даемым теплообменником 6. Модули образуют единое рабочее пространство (канал агрегата). Каждая печь содержит футерованный корпус, нагреватели, муфель {не обозначены). В рабочем пространстве модулей размещены тупиковые газораспределительные коллекторы 7-9, каждый из которых частью своей длины установлен в верхней части рабочего пространства водоохлаждаемого теплообменника, другой частью - в рабочем пространстве соответствующей печи. Части газораспределительных коллекторов, размещенных в рабочем пространстве водоох- лаждаемых теплообменников, содержат группы выпускных газовых сопел 10 Лаваля, предназначенных для выхода газа в рабочее пространство теплообменников. Части газораспределительных коллекторов, размещенных в рабочем пространстве печей, содержат группы цилиндрических выпускных газовых сопел 11, предназначенных для выхода газа в рабочее пространство печей. Газораспределительные коллекторы снабжены газоподводными патрубками 12-14, размещенными со стороны теплообменника. Суммарная площадь проходного сечения всех сопел каждого газораспределительного коллектора меньше площади проходного сечения соответствующего газоподводного патрубка. Конструктивное исполнение газораспределительных коллекторов модуля Д и Е идентичны исполнению коллектора модуля Г. Они отличаются друг от друга длиной к количеством сопел.

Агрегат содержит разделительные газовые устройства, установленные между зонами отжига, образованные газораспределительными камерами 15, размещенными с наружной стороны канала по всему периметру,

и двумя группами газовых сопел 16, расположенных в шахматном порядке перпендикулярно образующей поверхности канала и создающих сплошную газовую завесу. Газораспределительные камеры снабжены газоподводными патрубками 17, контрольными свечами 18. По обе стороны газораспределительных камер размещены с щелевыми коническими отверстиями 19 газосборники 20 для удаления отработанного газа из рабоче

го пространства. Удаляемый газ дохчнгается в запальниках 21. Со стороны загрузки и выгрузки агрегат содержит азотные затворы 22 с запальниками 21, металлические транспортные поддоны 23, выполненные

с отверстиями 24 в днище и боковых стенках. Кассеты 25 для укладки изделий (ке показаны) выполнены из жаростойкой сетки. Агрегат содержит также систему очистки -л осушки контролируемой атмосферы, увлажп нитель газа, механизмы перемещения поддонов, пульты управления с приборами и регуляторами для автоматического поддержания температурного и газового режимов.

Агрегат работает следующим образом.

5 Осуществляется продувка рабочего пространства азотом. Работают азотные затворы 22, препятствующие попаданию воздуха в рабочее пространство агрегата. После продувки в рабочее пространство агрегата подается контролируемая атмосфера (тех0 нологический газ) и разделительный газ для создания газовых завес. Транспортные поддоны 23 с установленными на них кассетами 25 с обрабатываемыми изделиям:- (не показаны) перемещаются в печь i предварительного окисления, где осущест5 вляются нагрев и выдержка при определенной температуре и времени в атмосфере увлажненного водорода. При этом на изделиях образуется тонкая окисная пленка. Технологический процесс предусматривает охлажQ дение изделии после каждого нагрева и выдержки в той же контролируемой атмосфере, в которой производились нагрев и выдержка, для стабилизации окисной пленки, В водоохлаждаемом теплообменнике 2 изделия охлаждаются в атмосфере увлаж5 ненного водорода. Увлажненный водород с температурой точки росы 15°С в рабочее пространство печи 1 предварительного окисления поступает из цилиндрических выпускных сопел 11 газораспределительного коллектора 7, а в рабочее пространство водо0 охлаждаемого теплообменника 2 - из выпускных сопел 10 Лаваля, образующие поверхности которых расположены в разных плоскостях. Отношение суммарных площадей проходного сечения цилиндрических газовых сопел для каждого газораспределительного коллектора и сопел Лаваля должно составлять 1,62:1, для создания газодинамического равновесия атмосферы в рабочем пространстве печи и теплообменника. От носительно холодный газ, поступающий в рабочее пространство теплообменника, не должен проникать в рабочее пространство печи и наоборот. Так как массовый расход вытекающего из отверстия газа (М). опре- § деляется по формуле M-F qnj2p(P -РЗ), где ф - коэффициент расхода газа, зависящий от характеристики отверстия (сопла) и приставляемой к отверстию насадки (для цилиндрического отверстия с острыми

удаляемые газы дожигаются. Конические щелевые отверстия 19 газосборника 20 позволяют отводить (удалять) отработанный газ по всей ширине рабочего пространства. Горение факела на контрольных свечах 18 свидетельствует о заполнении водородом полостей газораспределительных камер 15.

Далее изделия перемещаются в печь 5 окончательного окисления, где осуществляются нагрев и выдержка при определенкромками ,6, а для сопла Л аваля ф 10 ной температуре и времени в атмосфере 0,97), то из формулы видно, что при посто-увлажненного водорода (модуль Е). При

этом на изделиях образуется высококачественная окисная пленка. Затем изделия пеянных величинах давлений PI и 2, плотности газа р, площади проходного сечения F расход газа будет зависеть только

ремещаются в водоохлаждаемый теплообменот коэффициента расхода ф. Поэтому для то- ник б, где охлаждаются в среде увлажго, чтобы получить одинаковый расход газа через цилиндрические газовые сопла и сопла Лаваля для создания газодинамического равновесия в рабочем пространстве печи и соответствующего теплообменника.,

неннрго водорода. Контролируемая атмосфера - увлажненный водород с температурой точки росы 20°С, подается в печь 5 и теплообменник 6 из газораспределительного коллектора 9 аналогично истечению газа из катсуммарную площадь проходного сечения 20 лекторов 7 и 8. Контролируемая атмосфера модуля Д (второй стадии отжига) отделена от контролируемой атмосферы модуля Е (3-й стадии отжига) разделительным азовым устройством. После охлажцилиндрических газовых сопел для каждого газораспределительного коллектора необходимо увеличить в 0,97/0,,62 раза. Сопла Лаваля обеспечивают не только подачу газа в рабочее пространство тепло- 25 дення в теплообменнике 6 изделия выходят

обменника, но и создают турбулентное движение газа, что способствует более интенсивному охлаждению изделий. Более интенсивному охлаждению изделий способствует также более высокая скорость истечения газа из сопел Лаваля. Количество сопел Лаваля для каждого газораспределительного коллектора превышает количество цилиндрических сопел.

Далее изделия перемещаются в печь 3 восстановительного отжига, где в атмосфере сухого водорода осуществляется восстановление окислов, образовавшихся при пред- варителном окислении. Подача в рабочее пространство печи 3 и теплообменника 4 сухого водорода с температурой точки росы - 70°С из газораспределитатьного коллектора 8 через цилиндрические сопла и сопла Лаваля осуществляются аналогично расходу газа из газораспределительного кат- лектора 7. Контролируемая атмосфера модуля Г (первой стадии отжига) отделена от

30

35

40

из канала агрегата на приемный рольганг (не показан).

Использование изобретения о сзоля ег осуществить непрерывный процесс 3-стадий- ного отжига изделий в различных конгро- лир 7емых атмосферах в одном агрегате, а прпменс :не сопел Лаьзля - : rv зорае :/е- ,.;елиге. ных коллекторах для охлаждения, способствует интенсификации процессе охлаждения, в результате чего чозрастаег производительность.

Формула t-зсбретения

I. Агрегат для отж.чга чзделий в кочтро лируеуых атмосферах, содержащий модуль в виде последовательно расположенных камер нагрева к охлаждения и газового коллектора систему очистки и осушки водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем обеспечения непрерывности обработки ьа ;:ро.хо;

атмосферы модуля Д (второй стадии отжи- 45 и интенсификации процесса охлаждения, аг- га) разделительным газовым устройством. Разделительный газ (сухой водород) из газораспределительной камеры 15, размещенной с наружной стороны канала по всему периметру, выходит в рабочее пространство агрегата через группы газовых сопел 16, 50 расположенных в шахматном порядке перпендикулярно образующей поверхности канала и создающих сплошную газовую завесу. Отработанный технологический газ из зон отжига и разделительный газ для создания газовой завесы удаляются из рабочего пространства через щелевые конические отверстия 19, газосборники 20, размещенные по обе стороны газораспределительных камер 15 р верхней части канала. В запальниках 21

55

регат снабжен дополнительными модулями, присоединенными к основному, при этом мо

ДУЛИ p j C CH- МО/лЧ СОбОЙ IXUpe.lCTriPV, ГаЗорЛ, ,0,ih еЛЬЛ х }СфОЙСТВ. КО ЛеЧТОр )Г 3

камере охлаждения выполнены с соплами Лаваля. а в камере нагрева - с цилиндрическими соплами, причем отношение суммарных площадей проходного сечения цилиндрических газовых сопел и сопел Лаваля составляет l,62:i.

2 А; регат по п. I отличающийся , что разделительные устройства выполнены ь (ждо газораспределительных камер и газоеборьи- ков с коническими щелевыми отверстиями, установленных по периметру технологических камер.

удаляемые газы дожигаются. Конические щелевые отверстия 19 газосборника 20 позволяют отводить (удалять) отработанный газ по всей ширине рабочего пространства. Горение факела на контрольных свечах 18 свидетельствует о заполнении водородом полостей газораспределительных камер 15.

Далее изделия перемещаются в печь 5 окончательного окисления, где осуществляются нагрев и выдержка при определенной температуре и времени в атмосфере увлажненного водорода (модуль Е). При

ремещаются в водоохлаждаемый теплообмен ник б, где охлаждаются в среде увлажненнрго водорода. Контролируемая атмосфера - увлажненный водород с температурой точки росы 20°С, подается в печь 5 и теплообменник 6 из газораспределительного коллектора 9 аналогично истечению газа из катлекторов 7 и 8. Контролируемая атмосфера модуля Д (второй стадии отжига) отделена от контролируемой атмосферы модуля Е (3-й стадии отжига) разделительным азовым устройством. После охлаж

из канала агрегата на приемный рольганг (не показан).

Использование изобретения о сзоля ег осуществить непрерывный процесс 3-стадий- ного отжига изделий в различных конгро- лир 7емых атмосферах в одном агрегате, а прпменс :не сопел Лаьзля - : rv зорае :/е- ,.;елиге. ных коллекторах для охлаждения, способствует интенсификации процессе охлаждения, в результате чего чозрастаег производительность.

Формула t-зсбретения

I. Агрегат для отж.чга чзделий в кочтро лируеуых атмосферах, содержащий модуль в виде последовательно расположенных камер нагрева к охлаждения и газового коллектора систему очистки и осушки водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем обеспечения непрерывности обработки ьа ;:ро.хо;

и интенсификации процесса охлаждения, аг-

и интенсификации процесса охлаждения, аг-

регат снабжен дополнительными модулями, присоединенными к основному, при этом мо

ДУЛИ p j C CH- МО/лЧ СОбОЙ IXUpe.lCTriPV, ГаЗорЛ, ,0,ih еЛЬЛ х }СфОЙСТВ. КО ЛеЧТОр )Г 3

камере охлаждения выполнены с соплами Лаваля. а в камере нагрева - с цилиндрическими соплами, причем отношение суммарных площадей проходного сечения цилиндрических газовых сопел и сопел Лаваля составляет l,62:i.

2 А; регат по п. I отличающийся , что разделительные устройства выполнены ь (ждо газораспределительных камер и газоеборьи- ков с коническими щелевыми отверстиями, установленных по периметру технологических камер.

A-fr

Б-Б

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки деталей цветных кинескопов в контролируемых атмосферах. Цель изобретения - повышение производительности. Агрегат содержит модуль Г предварительного окисления с печью 1 и водоохлаждаемым теплообменником 2, модуль Д восстановления окислов с печью 3 и теплообменником 4, модуль Е окончательного окисления с печью 5 и теплообменником 6. В рабочем пространстве каждого модуля размещены коллекторы К 7-9. Части К, размещенных в рабочем пространстве водоохлаждаемых теплообменников, выполнены с соплами Лаваля, а части К, установленные в пространстве печи, выполнены с цилиндрическими соплами, при этом соотношение суммарных площадей проходного сечения цилиндрических газовых сопел и сопел Лаваля составляет 1,62:1. К выполнены с газоподводными трубками 12-14. Модули разделены между собой газовыми устройствами, образованными газораспределительными камерами 15, размещенными по всему периметру агрегата, с газовыми соплами, расположенными в шахматном порядке, газоподводными трубками 17 и свечами. По обе стороны газораспределительных камер 15 размещены газосборники. Удаляемый газ дожигается в запальниках. Со стороны загрузки и выгрузки агрегат содержит запальники 21 азотных затворов 22. Агрегат содержит также систему очистки и осушки контролируемой атмосферы, увлажнитель газа, механизм перемещения поддонов, пульты управления с приборами и регуляторами автоматического поддержания температурного и газового режимов. Агрегат позволяет осуществлять непрерывный процесс трехстадийного отжига и интенсифицировать процессы охлаждения, в результате чего повышается производительность. 1 з.п. ф-лы. 5 ил.

srZZZZ &.

чччч- ч .

, Х

О О О О О

о о о в

Фиъ,2

21

18

/

10

угпуггггггцг-ЧГХ

W l

10

Фиг,, 3

B-B

puz. 5