Печь с кипящим слоем Советский патент 1981 года по МПК F27B15/00 

(54) ПЕЧЬ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Изобретение относится к печной технике и может быть использовано в метизной промышленной для нагрева металлических изделий под термообработку. Известна печь с кипящим слоем, предназначенная для нагрева лопаток, шатунов, шпинделей, инструмента и других видов металлоизделий под термообработку , содержащая нагревательную камеру с мелкозернистым материа, лом, газораспределительную решетку, настенные нагреватели и крьаику fll. Ввиду сложной траектории движени детали (подъем горизонтальное перемещение, опускание в зону oxлaждeния на ее перенос из камеры нагрева в ка меру охлаждения (водяная или масляная ванна, спреерное устройство и т.д.) затрачивается большое время. При этом неизбежно подхолаживание де тали, в особенности тонких кромок, что зачастую ведет к браку. Кроме то го, в печах с выгрузкой деталей чере верх сложно использовать тепло уходящих raboB, поскольку нельзя над слоем установить теплообменник, а подвижная крышка печи, уменьшающая потери тепла излучением от горячего слоя в окружающую среду, усложняет конструкцию и работу печи. Известна также печь для нагрева и термообработки металла в кипящем слое, содержащая смежные камеры, разделенные вертикальной перегородкой с переточной щелью около газораспределительной решетки {,2. В данной печи операции загрузки и выгрузки изделий осуществляются через загрузочные окна в стенках печи. Это позволяет уменьшить время переноса детали из камеры нагрева в охладительное устройство, которое можно разместить напротив загрузочного окна. Однако, чтобы исключить вынос материала из печи через окно, необходимо уплотнительное устройство, что существенно усложняет печь. Кроме того,при близком разположении охладительного устройства к печи возможно попадание охлаждающего агента в печь, что может вызвать разбрызгивание слоя за счет резкого вскипания водаз и даже пожар при использовании для охлаждения детали масла. Цель изобретения - повышение качества термообрабатываемых изделий за счет исключения возможности попадания охлаждающего агента в печь. исключения утечки мелкозернистого материала из печи и снижение теплоПотерь с уходящими газами и излучением с поверхности слоя. Указанная цель достигается тем, что одна из смежных камер снабжена шибером, а другая снабжена установленной в ее днище вертикальной загру зочной трубой с сужением на верхнем конце. При этом высота загрузочной трубы от газораспределительной решетки в 1,3 - 1,5 раз больше высоты слоя мелкозернистого материала. Загрузочная труба закреплена в газораспределительной решетке по центру камеры нагрева и проходит. насквозь через подрешеточную камеру печи, причем высота трубы от газорас пределительной решетки в 1,3 - 1,5 р за больше высоты кипящего слоя при открытом положении шибера. При меньшей высоте загрузочной трубы возрастает вероятность попадания в нее под брошенных с поверхности слоя частиц что ведет к утечке материала из печи Увеличение высоты трубы свыше указанной нецелесообразно, так как вед к чрезмерному увеличению высоты все печи. Верхний конец загрузочной тру бы выполнен зауженным, причем диаметр трубы в месте сужения должен быть больше максимального поперечно го размера помещаемой в печь детали но меньше диаметра основания держав ки, в которой крепится деталь. При открытом положении шибера надслоевы пространства обеих камер соединены, давление в них одинаково, и по закону сообщающихся сосудов высота ки пящего слоя в камерах будет одинако вой и меньше высоты загрузочной тру бы. При закрытом же положении шибер за счет того, что давление над слое в камере вытеснения выше, чем в камере нагрева, часть материала пере текаГет из нее в камеру нагрева, и уровень слоя в последней поднимаетс Чтобы уровень слоя в камере нагрева бьол выше детали, установленной в за грузочной трубе, размеры печи должн удовлетворять соотношению Fnarp Нр-hgi. h. t h - Н Д т о площадь поперечного сечения камеры нагрева; -площадь поперечного сечения камеры вытеснения; -высота слоя в печи при открытом шибереJ -высота щели в вертикальной перегородке, разделяю щей печь ; -высота загрузочной трубы -высота детали. такой конструкциии печи охлаждающее устройство можно распо ложить непосредствечно под камерой агрева. Нагретое изделие кратчайшим утем по трубе подается в охладитель ем самым снижается до минимума подолаживание детали при транспортирове,полностью исключается возможность опадания охлаждающего агента в печь.В адслоевом пространстве печи для исользования тепла уходящих газов разещается воздухоподогреватель. На чертеже изображена печь с кипящим слоем, общий; вид. Печь имеет две смежные камеры со слоем мелкозернистого материала камеру нагрева 1 и камеру вытеснения 2, разделенные вертикальной перегородкой 3 со щелью около газораспределительной решетки, газораспределительную решетку 4, подрешеточную камеру 5, загрузочную трубу 6 с сужением на верхнем конце. Диаметр трубы выбирается таким образом, чтобы державка с деталью свободно проходила через нее, сужение на верхнем конце трубы выполнено больше диаметра максимального поперечного размера детали, но меньше диаметра основания державки. Высота загрузочной трубы от газораспределительной решетки в 1,3 - 1,5 раза больше высоты кипящего слоя при открытом положении шибера. Камера вытеснения герметично закрыта крышкой 7, в крышке имеются окна для прохода газа, перекрываемое шибрром 8. В надслоевом пространстве печи размещен змеевик воздухоподогревателя 9, кипящий слой обогревается настенным электронагревателем 10. Внутренние размеры печи и размеры детали должны удовлетворять соотношению (1). Данная печь работает следующим образом. Воздух через воздухоподогреватель подается в подрешеточную камеру 5 и через газораспределительную решетку 4 в печь. Расход воздуха принимается больше необходимого для начала псевдоожижения по всей площади печи. При открытом положении шибера 8, т.е. когда надслоевое пространство камеры вытеснения 2 и камеры нагрева 1 соединено и давление над слоем постоянно во всей печи, высота кипящего слоя одинакова в обеих камерах и меньше высоты загрузочной трубы 6. Деталь, закрепленная в державке, помещается череа трубу в печь, при этом, поскольку диаметр державки больше диаметра сужения на верхнем конце трубы, выx(JДHoe отверстие герметично перекрывается. Затем шибером 8 перекрывается окно для прохода газа в крышке 7. Давление в надслоевом пространстве камеры вытеснения вследствие этого возрастает и мелкоз.ернисть1й материал под действием перепада давления вытесняется через щель в вертикальной перегородке 3 в камеру нагрева. При выборе размеров в нагревательной камере камеры вытеснения загрузочной трубы высоты слоя материала согласно соотношению (1) количество вытесненного в камеру нагрева материала будет достаточно для полного погружения детали в кипящий слой. Деталь нагревается до температуры слоя, пос ле чего вновь открывается окно для прохода газов из камеры вытеснения, давление газа в надслоевом пространс ве камеры падает, что вызывает обратный переток материала из камеры нагрева. Уровень слоя во всей печи выравнивается и нагретая деталь через загрузочную трубу подается в охлещительное устройство. Поскольку нагретое изделие подает ся из печи в камеру охлаждения кратчайшим путем (при размещении послед ней напротив загрузочной трубы - непосредственно под печью) и по наиболее простой траектории, существенн уменьшается время переноса детали из камеры нагрева в охладительное устройство до 0,1 - 0,2 с (в существующих конструкциях перенос осуществляется за несколько секунд). За столь небольшой промежуток времени переносимая деталь не успевает существенно остыть. Тем самым качест :ВО термообработки и-зделий повышаетс В данной конструкции печи исключается возможность попадания охлаждаю дей среды в печь, а также утечка ма герисша из нее. Размещение в надслоевом пространстве печи воздухоподогревателя поэвппяет подогревать газ, подаваемый в печь, за счет тепЛи уходящих газов, а также излучени на воздухоподогреватель с поверхности слоя, тем самым снижаются теплопотери с уходящими газами и излучением с поверхности слоя. Воздухоподогреватель в надслоевом пространстве одновременно выполняет роль сепарационного устройства, что позволяет уменьшить высоту -отстойной зоны печи. Формула изобретения 1.Печь с кипящим слоем, содержащая смежные камеры, разделенные перегородкой с переточной щелью в , нижней ео части, газораспределительную решетку, подрешеточную камеру, электронагреватели и воздухоподогреватель, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества термообрабатываемых изделий за счет исключения подстуживания их и уменьшения утечки мелкозернистого материала, одна из смежных камер снабжена шибером, а другая - установленной в ее днище вертикальной загрузочной трубой с сужением на верхнем конце. 2.Печь ПОП.1, отличающая с я г, тем, что высота загрузочной трубы от газораспределительной решетки в 1,3 - 1,5 раза больше высоты слоя мелкозернистого материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Баскаков А.П. Скоростной безокислительный нагрев и термическая обработка в кипящем слое. М., Металлургия, 1968, с. 166-178,; рис. 72. 2.Авторское свидетельство СССР № 193559, кл. F 27 В 15/00, 1966.

/ -rf