Колпаковая печь Советский патент 1992 года по МПК C21D9/673 F27B5/10 F27B11/00 

ФигЛ

3

Идобротгние относится к термическому оборудованию, в частности к конструкции коппчкпяых печей для термообработки листового металла е рулонах и проволоки в бунтах, преимущественно в защитной атмосфере.

Известна колпаковая печь, содержащая стенд, муфель, нагревательный кол пак и вентилятор.

Недостатком указанной печи является низкая производительность, обусловленная малой интенсивностью теплообмена между теплоносителем и садкой.

Наиболее близкой к изобретению является колпаковая печь, содержащая стенд, муфель с элементами развития . поверхности теплообмена, выполненными в виде гофров, нагревательный колпак и вентилятор.

Выполнение поверхности теплообмена муфеля гофрированной интенсифицирует конвективный теплообмен при нагреве и охлаждении садки в незначительной степени, что не обеспечивает повышения производительности печи.

Цель изобретения - повышение произ водительности печи путем интенсификации конвективного теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в колпаковой печи, содержащей стенд с вентилятором, нагревательный колпак и муфель с элементами развития поверхности теплообмена, последние выполнены в виде полых тороидов, попарно размещенных по обе стороны муфеля и соединенных ребрами и полыми перемычками, причем внутренние полости корпусов, расположенных с наружной стороны муфеля, частично заполнены промежуточным теплоносителем.

Предложенная конструкция значительно интенсифифирует конвективный теплообмен между теплоносителем и садкой за счет значительного развития поверхности теплообмена, высокой эффективности теплопередачи к печной атмосфере за счет теплопроводности элементов развития поверхности теплообмена, теплопереноса посредством промежуточного теплоносителя, а также за счет турбулизации печной ат- мосферы} циркулирующей в подмуфель- ном пространстве.

На фиг.1 изображена предложенная печь, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - узел I на фиг.2; на фиг. - разрез Б-Б на

5

10

15

0

5

053714

фиг.2; на Фиг.5 - разрез В-В на фиг.2.

Колпаковая печь содержит стенд 1 с рентилятором 2, нагревательный колпак 3, муфель А с элементами развития поверхности теплообмена, выполненными в виде полых тороидальных корпусов.

Наружные 5 и внутренние 6 торои- ды соединены полыми перемычками 7 и ребрами 8 и расположены симметрично относительно вертикальных стенок муфеля . Наружные тороиды 5 частично заполнены промежуточным теплоносителем 9.

Колпаковая печь работает следующим образом.

На стенд 1 устанавливают садку 10, устанавливают муфель k и нагревательный колпак 3. Включают вентилятор 2 и начинают осуществлять циркуляцию теплоносителя (печной атмосферы) в подмуфельном пространстве.

Включают систему нагрева печи, например электронагреватели колпака Зу и осуществляют нагрев садки 10. Излучение нагревателей передается стенкам муфеля 4 и наружным тороидам 5. Промежуточный теплоноситель 9, которым заполнены наружные тороиды 5 ис-1 паряется и пар перемещается во внутренние тороиды 6 по перемычкам 7 вследствие разности температур и давления. Печная атмосфера, циркулирующая в подмуфельном пространстве, отбирает тепло от стенок муфеля k и внутренних тороидов 6, нагревается и нагревает садку 10 (происходит конвективный нагрев). При смывании внутренних тороидов 6 газом, имеющим меньшую {температуру, происходит конценсация (паров промежуточного теплоносителя 9, который впоследствии возвращается в ., наружные тороиды 5, например, с помощью капиллярных фитилей, расположенных на внутренних стенках перемычек 7. Таким образом, обеспечивается (интенсификация нагрева печной атмосферы и, следовательно, нагрева садки.

Характеристики промежуточного теплоносителя 9, температура испарения, температура, конденсации паров подби0

35

40

50

55

рается исходя из параметров технологического процесса (температура нагревателей, температура нагрева садки и т.д.).

В качестве промеру одного теплоносителя могут бь ть использованы, например, вода или легкоплавкий металл. Поскольку в начальной стадии процесса нагрева температура в злзо- ре между колпаком 3 и муфелем намного выше, чем в подмуфельном пространстве, процесс теплопередачи посредством промежуточного теплоносителя поддерживается.

После нагрева садки до достаточно высокой температуры разность температур по обе стороны муфеля уменьшается и конденсация паров промежуточного теплоносителя не происходит. В результате этого тороиды 5 и 6 заполнены парами промежуточного теплоносителя 9, имеющего высокую теплопроводность, что способствует высокоэффективной передаче тепла к печной атмосфере.

Кроме того, развитие поверхности теплообмена интенсифицирует теплопередачу за счет высокой теплопроводности металла, из которого выполнены элементы развития поверхности теплообмена и ребра 8.

Наличие на внутренней стороне муфеля элементов развития поверхности теплообмена позволяет также турбу- лизировать поток газа, циркулирующего в подмуфельном пространстве. За счет этого интенсифицируется отбо тепла от муфеля при нагрева садки и передача тепла стенкам муфеля ттри охлаждении.

После завершения нагрева садки 10 нагревательный колпак 3 снимается и происходит принудительное (посредством охлаждающего колпака) охлаждение садки. Вследствие разности температур на поверхностях тороидов 5 и 6 происходит конденсация паров промежуточного теплоносителя 9, скопившихся в тороидах 5, переток конденсата по перемычкам 7 в тороиды 6, испарение его, конденсация и возврат конденсата по капиллярным фитилям в

0

5

тороиды 6, При этом печная атмосфера, циркулирующая в подмуфельном пространстве, нагревает муфель 4, отдает при этом часть тепла стенкам тороидов 6, которые за счет теплопроводности системы отводят тепло к наружным то- роидам 5, з также к промежуточному теплоносителю 9, отдавая определенное количество тепла на его испарение. Таким образом, печная атмосфера, отдав часть тепла элементам развития поверхности теплообмена муфеля и промежуточному теплоносителю 9, охлаждается и тем самым интенсифицирует охлаждение садки 10, поскольку температура газа, поступающего на садку, уменьшается. За счет подачи большого количества воздуха охлаждающим колпаком работа печи особенно эффективна на стадии охлаждения садки.

Таким образом, предложенная конструкция элементов развития поверхности теплообмена обеспечивает интенсификации как нагрева, так и охлаждения садки и, следовательно, повышение производительности печи.

Формула изобретения

Колпаковая печь, содержащая стенд с вентилятором и коаксиально установленные на нем нагревательный колпак и муфель с элементами теплообмена, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности путем интенсификац и конвективно- го теплообмена, элементы теплообмена выполнены в виде полых тороидов, закрепленных посредством ребер на наружной и внутренней поверхностях муфеля оппозитно друг другу, при этом оппозитные тороиды соединены полыми перемычками, а тороиды, расположенные с внешней стороны муфеля, частично заполнены промежуточным теплоносителем.

Изобретение относится к конструкции колпаковых печей для термообработки листового металла и проволоки в бунтах. Цель изобретения - повы шение производительности за счет интенсификации конвективного теплообме- мэ Излучение от нагревателей передается стенкам муфеля (М) и наружным тороидам (ТО) 5. Промежуточный теплоноситель (ПТ) 9 испаряется, пар пере мещается по перемычкам 7 во внутренние ТО 6. Печная атмосфера отбирает тепло Т от тсенок М 4, ТО 6 и ПТ 9 и отдает его садке. Печная атмосфера при смывании ТО 6 приводит к конденсации паров ПТ 9, который через перемычки возвращатеся в ТО 5 При уменьшении разности температур ТО 5 и 6 будут заполнены парами ПТ 9, осадку охлаждают. Вследствие разности температур на поверхностях ТО 5 и 6 ПТ 9 конденсируется и возвращается в ТО 6. Печная атмосфера нагревает стенки М k и ТО 6, а также ПТ 9. Отвод Т осуществляется за счет теплопроводности (Т отдается охлаждающей среде, подаваемой посредством охлаждающего колпака). 5 ил. (Л

фиг. 2

Фиг.З

Редактор М.Келемеш

Техред А.Кравтук

Заказ. 172Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1И035, Москва, Ж-}5, Раушская наб., д. V5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

з-в

6 8

Фиг. 5

Корректор А.Обручар