Шахтная электропечь сопротивления Советский патент 1993 года по МПК F27D11/02 

Изобретение относится к электропечам для термической обработки материалов и применяется в металлургии, машиностроении, авиастроении, автомобилестроении и других отраслях народного хозяйства.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шахтная электропечь, со- держащая корпус с многослойной футеровкой и установленные по высоте кор- пуса и закрепленные на внутреннем слое футеровки электронагревательные элементы с выводами.

Эта электропечь с наименьшими размерами рабочего пространства из выпускаемых в стране.

Недостатками прототипа являются относительно большие габариты, недостаточная равномерность распределения температур по высоте рабочего пространства и малые межремонтные сроки работы.

Целью изобретения является повышение срока службы, повышение качества обработки путем обеспечения равномерности распределения температуры по высоте при уменьшении габаритов печи.

Указанная цель достигается тем, что в шахтной электропечи для индивидуальной трудовой деятельности, содержащей корпус с многослойной футеровкой и установленные по высоте корпуса и закрепленные на внутреннем слое футеровки электронагревательные элементы с выводами, наружный слой футеровки выполнен из базальтовой ваты, а внутренний слой - из набора огнеупорных шамотноволокнистых плит, образующих шестигранное рабочее пространство, нагревательные элементы с переменным шагом расположены по винтовой линии навивки по зонам, при этом отношения высот зон равно 1:(1,8-2,0):(0,8-1,0), а шага в этих зонах - 1:(1,1-1,3):(0,9-1,1). Оди н из выводов нагревательных элементов выполнен в виде Г-образных стяжек, установленных в футеровке в местах стыка плит и закрепленных в днище с возможностью разъема и радиального перемещения, при этом соотношение диаметров Г-образных стяжек и отверстий в днище под стяжки равно 1:(2-3).

На фиг. 1 изображен продольный разрез электропечи; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - продольный разрез выводов нагревательных элементов.

Малогабаритная шахтная электропечь состоит из футерованных корпуса 1 и крышки 2, причем футеровка стенок корпуса выполнена в наружном теплоизоляционном слое из базальтовой ваты 3 и во внутреннем огнеупорном слое шамотноволокнистыми

плитами трапецеидального сечения 4, которые образуют шестигранное рабочее пространство.

На внутренней поверхности плит 4 по

трехзаходной винтовой линии размещены три спиральных электронагревательных элемента 5, каждый из которых имеет три участка по длине спирали с различным шагом витков, В свою очередь, размещенные

0 по винтовой линии нагревательные элементы 5 образуют три участка по высоте рабочего пространства hi, (12 и hs, длины которых снизу вверх соотносятся как 1:(1,8-2):(0,8- 1,0), а соотношения шага витков.спиралей

5 на этих участках, соответственно, составляют 1:(1,1-1,3):(0,9-1,1).

Каждый нагревательный элемент 5 (фиг.З) имеет по два вывода б и 7, закрепленных в днище корпуса 1 с помощью кониче0 ского изолятора 8 (фиг. 1) и гайки 9.

Причем вывод 7 выполнен в виде Г-об- разной стяжки, установленной в месте стыка плит 4 и проходящей по всей высоте футеровки, а его фиксация осуществляется,

5 кроме изолятора 8 и гайки 9, еще и шайбой 10 (фиг.4), перекрывающей отверстие в днище.

Отверстие 11 в подовой плите футеровки для прохода Г-образного вывода - стяжки

0 7 выполнено с диаметром, в 2-3 раза превышающим диаметр вывода 7, т.е. di: 62 - 1:(2-3), а отверстие в днище, соответствующее отверстию 11, выполнено овальным.

5 Устройство работает следующим образом.

Нагреваемая садка помещается в рабочее пространство электропечи и закрывается крышкой 2. В зависимости от требуемого

0 уровня температуры нагрева садки или тепловой мощности подается питание на один, два или три спиральных электронагревательных элемента 5, которые, будучи расположенными по винтовой линии, образуют

5 три участка hi, hi2 и ha по высоте-рабочего пространства с различным шагом спиралей на этих участках (соотношение длин участков и шагов спиралей на них указано выше). При этом тепловая мощность на участ0 ках hi, h2 и ha выделяется таким образом, что позволяет в значительной степени устранить эффект геометрической неравномерности температуры и компенсировать тепловые потери через неплотности между

5 корпусом 1 и крышкой 2 и тем самым добиться более высокой, чем в прототипе, равномерности температуры по высоте рабочего пространства электропечи.

При образовании между шамотноволокнистыми футеровочными плитами 4 зазоров, которые возникают в процессе эксплуатации .из-за свойства материала плит, ослабляют крепление (изолятор 8 и гайку 9) вывода 7 и перемещают его в отверстии 11 по направлению к центру вместе с плитами 4 и шайбой 10, одновременно уплотняя или при необходимости добавляя базальтовую вату 3. При этом устраняется зазор между плитами 4, что предотвращает быстрый выход из строя теплоизоляционного слоя фу- теровки из базальтовой ваты 3 и.,кроме того, уменьшает тепловые потери через футеровку и увеличивает срок службы, т.е. межремонтные циклы, уменьшаются габариты печи.

Для подтверждения справедливости приведенных числовых интервалов были проведены эксперименты на стенде. Конструктивное исполнение экспериментального стенда полностью соответствовало рисун- кам, приведенным на фиг. 1,2jH описанию, приведенному выше. Диаметр рабочего пространства составляет 270 м(., а его высота - 300 мм.

Методика проведения экспериментов заключалась в варьировании соотношений длин участков электронагревателей, шагов витков спирали на этих участках, а также диаметров вывода и отверстия в днище электропечи.

Равномерность распределения температур по высоте рабочего пространства определялась с помощью микропроцессорного прецизионного регулятора температуры типа Протерм-100 с цифровой индикацией.

Точность показаний регулятора составляла ±0,1°С.

Результаты экспериментов Б виде примеров сведены в таблицу.

Как следует из таблицы, правомерность всех приведенных интервалов подтверждена полностью.

Преимуществами данной шахтной электропечи являются: улучшение на порядок

равномерности распределения температур по высоте рабочего пространства по сравнению с прототипом;

уменьшение габаритов (диаметр и высота) рабочего пространства по сравнению с прототипом в 2 раза;

увеличение межремонтных сроков работы по сравнению с прототипом в 1 раза;

возможность использования для индивидуальной трудовой деятельности и, в частности, для обжига керамики;

возможность достижения более высокой температуры (110-0°С) по сравнению с прототипом (1000°С).

Формула изобретения

Шахтная электропечь сопротивления, содержащая корпус с многослойной футеровкой и закрепленные по высоте на внутреннем слое футеровки нагревательные элементы с выводами, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы, повышения качества обработки путем обеспечения равномерности распределения температуры по высоте при уменьшении габаритов печи, наружный слой футеровки выполнен из базальтовой ваты, а внутренний - из набора огнеупорных шамотноволокни- стых плит трапецеидального сечения, образующих шестигранное рабочее пространство, нагревательные элементы расположены по винтовой линии с переменным шагом навивки по зонам, при этом отношениевысот зон равно 1:(1,8-2.0):(0,8-1,0), а шага в этих зонах - 1:(1,1-1,3):(0,9-1,1), одни из выводов нагревательных элементов выполнены в виде Г- образных стяжек, установленных в футеровке в месте стыковки плит и закрепленных в днище с возможностью разъема и радиального перемещения, причем соотношение диаметров Г-образных стяжек и отверстий в днище под стяжки равно 1 :(2-3).

Сущность изобретения: шахтная электропечь содержит корпус (К) 1 с двухслойной футеровкой (Ф), нагревательные элементы (НЭ)5с выводами, расположенными по винтовой линии с переменным шагом навивки по зонам по высоте К1 на внутреннем слое Ф. Наружный слой Ф выполнен из базальтовой ваты, а внутренний слой Ф - из набора огнеупорных шамотноволокнистых плит трапецеидального сечения, образуя шестигранное рабочее пространство, одни из выводов выполнены в виде Г-образных стяжек, размещенных в Ф в месте стыковки плит и закрепленных в днище К 1. Соотношение высот зон расположения НЭ равно 1:(1,8- 2,0):(0,8-1,0), а шага навивки НЭ в зонах - 1:(1,1-1,3):(0,9-1,1). 4 ил., 1 табл.

50

I

Ф I

сРогЗ

Фнг.4