Циркуляционный вентилятор колпаковой печи Советский патент 1991 года по МПК C21D9/673 F27B11/00 

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулонов на заводах металлургии и машиностроения.

Цель изобретения - снижение мощности привода вентилятора,

Снижение энергозатрат обеспечивается при заданном расходе защитного газа в контуре циркуляции за счет более совершенной проточной части вентилятора. При неизменных энергозатратах можно увеличить кратность циркуляции защитного газа, а следовательно, снизить удельные расходы топлива или электроэнергии на нагрев рулонов.

На Лиг. 1 показана схема колпаковой печи; на сЬиг,2 - циркуляционный вентилятор, общий вид; на фиг.З - раэрез А-А на фиг,2„

Колпаковая печь содержит муфель 1, рулоны 2, крышку 3, каналы конвек- торных колец 4, внутреннюю полость 5, опорное кольцо 6, кольцевую щель 7 направляющего аппарата, звенья 8 направляющего аппарата, опирающиеся на его днище 9 и образующие диффузоры 10, входное отверстие 11 под вентилятором, решетку 12, кольцевую полость 13, ступицу 14, диск 15, кольцевую обечайку 16, радиальные 17 и наклонные 18 лопатки, входное 19 и копьцевое выходное 20 отверстия и вал 21.

0э со

00 00

со

Предлагаемый вентилятор устанавливают с минимально возможным по условиям безопасной эксплуатации зазором между решеткой и диском; входное отверстие под вентилятором между дни- щем и кольцевой обечайкой устанавливают, соблюдая условия минимизации аэродинамических потерь при прохождении через него объема защитного газа, циркулирующего в системе, а внутреннюю полость рулонов при их установке на стенд ориентируют относительно оси вентилятора, при этом нижний край ступицы опирают на соответствующий выступ на валу,

Отжиг рулонов в колпаковой печи с использованием предлагаемого способа циркуляции защитного газа и предлагаемого циркуляционного вентилято- ра производят следующим образом.

На нижнем конвекторном кольце стенда колпаковой печи формируют стопу рулонов с установленными между ними конвекторными кольцами, накрывают крышкой и муфелем, продувают защитным газом, в том числе с включенным циркуляционным вентилятором, устанавливают нагревательный колпак и зажигают горелки, После завершения отжига колпак снимают и производят охлаждение стопы рулонов под муфелем. Затем снимают муфель и распаковывают стопу„ Объем защитного газа, циркулирующего в системе, перед подачей снизу во внутреннюю полость рулонов при вращении предлагаемого циркуляционного вентилятора засасывается из диффузоров через входное отверстие по вентилятором во входное отверстие вентилятора и, проходя как через радиаль ные, так и наклонные части лопатки, формируется в виде кольцевого восходящего потока. Формирование кольцевого восходящего потока происходит по действием наклонных частей лопаток, которые выталкивают захватываемый их нижними концами и поступающий с радиальных частей лопаток защитный газ через кольцевое выходное отверстие. Защитный газ, поступивший во входное отверстие вентилятора, совершает винтообразно-осевое перемещение в сторону кольцевого выходного отверстия по наклонным частям каналов, образованным наклонно установленными на кольцевой обечайке по ее ширине и жестко соединенными с ней лопатками, и выталкивается плоскостью этих

5

5

,,

,„

30

35

40

45

50

55

лопаток, направленной в сторону вра- щения вентилятора. За противоположной плоскостью наклонных частей лопаток, обращенной к входному отверстию, при вращении вентилятора создается разрежение, под действием которого через входное отверстие поступает защитный газ из диффузоров. Дополнительное разрежение создается в районе ступицы при вращении вентилятора радиальными частями лопаток под действием центробежных сил. Совокупное действие радиальных и наклонных частей лопаток при вращении вентилятора увеличивает расход и статическое давление нагнетаемого потока по сравнению с известными циркуляционными вентиляторами колпаковых печей при одинаковых диаметре, высоте, числе лопаток и оборотов ротора. Этому способствует то, что наклонные части лопаток, образуя острый угол 45-25 с горизонтальной плоскостью в направлении вращения вентилятора, позволяют перемещать нагнетаемый поток с меньшими аэродинамическими потерями. Предпочтительная величина этого угла составляет 45-25 в зависимости от требуемой высоты кольцевой обечайки при замене известных вентиляторов предлагаемым, паток больше 45 их числе приводит к уменьшению площади проекции кольцевого выходного канала, которая по всей ширине полностью, а по периметру полностью перекрыта этими лопатками. В свою очередь, уменьшение площади проекции лопаток относительно площади кольцевого выходного канала уменьшает расход и статическое давление газа, так как уменьшает активную поверхность лопаток, воздействующую на газ в вертикальном направлении относительно этого канала. Уменьшение угла наклона лопаток менее 25° приводит к тому, что при соотношении высоты кольцевой обечайки и ширины кольцевого выхо/шого канала, равном или близком к единице, достигается практически полное перекрытие кольцевого выходного канала проекцией лопаток, после чего также начинает уменьшаться расход газа, подаваемого вентилятором, т.е. увеличивается холостой пробег частиц газа по лопаткам. Статическое давление газа, создаваемое предлагаемым вентилятором, достигает i

Угол наклона частей ло- о

при одном и том же

максимума, когда наклонные каналы, образуемые лопатками, имеют пересечение проекции верхнего края одной лопатки с проекцией нижнего края соседней лопатки. Это достигается, ; когда число лопаток составляет не менее восьми. Дальнейшее увеличение числа лопаток и уменьшение угла их наклона менее 25° не увеличивает ста- тического давления газа, подаваемого предлагаемым вентилятором, так как при одном и том же числе оборотов двигателя скорость схода частиц газа с лопаток постоянна, а обратный цир- куляционный поток в самом вентиляторе возрастает по мере увеличения давления. Таким образом при полностью перекрытом проекцией лопаток 18 кольцевом выходном канале достигается расход газа, характеризуемый максимальным статическим давлением.

Объем защитного газа, циркулирующего в системе и сформированный предлагаемым вентилятором в виде кольце- вого восходящего потока, через решетку поступает во внутреннюю полость рулонов и через каналы конвертерных колец выбрасывается .перпендикулярно бокрвой поверхности муфеля, затем движется сверху вниз по кольцевой полости между муфелем и наружной поверхностью рулонов, поступает в кольцевую щель направляющего аппарата и через диффузоры, образованные звеньями направляющего аппарата, и входное отверстие под вентилятором поступает на входное отверстие вентилятора.

Таким образом, защитный газ, цир- кулирукнций в системе, перед подачей снизу во внутреннюю полость рупонов Формируют в виде кольцевого восходящего потока.

Такое Формирование потока защит- ного газа в колпаковой печи увеличивает расход и статическое давление нагнетаемого потока во внутренней полости рулонов за счет его винтообразно-осевого перемещения в сторону выходного кольцевого канала вентилятора по наклонным каналам, образованным наклонно установленными на кольцевой обечайке по ее ширине и жестко соединенными с ней лопатками, как за счет уменьшения аэродинамических потерь в самом вентиляторе, так и в диффузорах направляющего аппарата, во внутренней полости рулонов и в

,п 20

8183 . 6

кольцевой полости. Увеличение расхо,п 20

25 зд

,«

д Q

35

5

да и статического давления восходящего потока через внутреннюю полость рулонов повышает скорости нагрева и охлаждения внутренних витков рулонов. Движение большего объема защитного газа по каналам конвекторных колец от внутренних витков к наружным позволяет ускорить нагрев и охлаждение рулонов в аксиальном на- правлении через их торцовые поверхности. Истечение.большего объема защитного газа из каналов конвекторных колец перпендикулярно внутренней боковой поверхности муфеля позволяет существенно улучшить теплоотдачу в самом узком звене теплопередачи от дымовых газов колпака к защитному газу, циркулирующему под муфелем.

Перемещение большего объема защитного газа, циркулирующего в системе, через кольцевую полость между муфелем и наружной поверхностью рулонов сверху вниз стопы позволяет поддерживать в процессе отжига максимальную при нагреве и минимальную при охлаждении температуру потока при входе во внутреннюю полость рулонов. Это также способствует повышению скорости нагрева и охлаждения внутренних витков рулонов. В процессе перемещения по каналам конвекторных колец в процессе нагрева рулонов температура защитного газа понижается, а в процессе охлаждения - повышается. Это способствует выравниванию и одновременно ускорению нагрева и охлаждения внут,- ренних и наружных витков рулонов

В результате ускорения нагрева и охлаждения внутренних и наружных витков рулонов повышается производит тельность стенда колпаковой печи; снижается расход топлива, электроэнергии и длительность цикла пребывания рулонов в термическом отделении. Это обусловлено возможностью более длительного сжигания топлива горелками с максимальным расходом, интенсификацией теплообмена на боковой поверхности муфеля, рулонов и в каналах конвекторных колец.

Возможно улучшение качества готовой продукции за счет устранения перегрева наружных витков и сокращения длительности периодов нагрева и охлаждения, что уменьшает слипание и сваривание витков рулонов, ведущие к появлению дефектов типа излома, i

а также выравнивает механические свойства по длине полосы и по высоте стопы рулонов.

Формула изобретения Циркуляционный вентилятор колпако- вой печи, содержащий вал, ступицу, диск, кольцевую обечайку, лопатки, жестко соединенные с диском, ступицей и обечайкой, кольцевой выходной канал, образованный обечайкой и диском, отличающийся тем, что, с целью снижения мощности приво

да вентилятора, лопатки выполнены по длине составными из радиально установленной вертикальной части со стороны ступицы и установленной наклонно к горизонтальной плоскости части со стороны обечайки, при этом наклонная часть лопатки закреплена на обечайке снизу на радиальной части лопатки, а сверху - на диске, при этом кольцевой выходной канал в плане полностью перекрыт наклонными частями лопаток, а угол их наклона составляет 25-45.

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулонов на заводах металлургии и машиностроения. Цель - снижение мощности привода вентилятора. Циркуляционный вентилятор колпаковой печи содержит вал, ступицу, диск, кольцевую обечайку, лопатки, кольцевой выходной канал, образованный обечайкой и диском. Лопатки выполнены по длине составными из радиальной части со стороны ступицы и наклонной к горизонтальной плоскости со стороны обечайки. Они закреплены полностью одной стороной на обечайке, а другой снизу на радиальной части лопатки, сверху на диске, при этом кольцевой выходной канал в проекции полностью перекрывается наклонными частями лопаток, а угол их наклона устанавливают в пределах 25- 45L 3 ил-, (Л

9 11

18 17/г 19 tt 1д 16 Я Фиг. 1

w

га

17

1В

Фм.З

20

п

18

Фиг. 2

А-А

U 18 19