CS214663B2 - Furnace for thermal manipulation of metal objects - Google Patents

Description

Vynález se týká pece ' k tepelnému zpracování kovových předmětů, . zejména jednokomorové vakuové pece s urychleným chlazením vsázky plynem.

Jsou známé jednokomorové pece s tepelně izolovanou topnou komorou, která je · vytápěna ·' vnitřními elektrickými topnými elementy. V · klenbě a dnu topné komory umístěné v ocelové skříni jsou otvory, které se dají během vytápění uzavírat a kterými proudí chladicí plyn.

Je známa jednokomorová pec, · kde nad horním uzavíratelným otvorem topné komory je vestavěn ventilátor, který vyvolává nucené proudění chladicího plynu vsázkou umístěnou v topné komoře. Když se chladicí plyn ohřeje stykem se vsázkou v peci, je nasáván ventilátorem · z horního otvoru topné komory do prostoru mezi ocelovým pláštěm a topnou komorou, potom je znovu veden do topné komory dolním otvorem. Ohřátý chladicí plyn odevzdává teplo tepelným výměníkům, které jsou umístěny v prostoru mezi pláštěm pece a topnou komorou, a ocelovému plášti pece.

Dále je známa pec, ve které se chladicí plyn dmýchá do· horního otvoru · topné komory dmychadlem. Když chladicí plyn projde topnou komorou a vsázkou, přichází k tepelným výměníkům, načež je nasáván dmychadlem. Aby se dosáhlo vysoké průtočné rychlosti chladicího plynu, na níž závisí intenzita chlazení, vkládají se mezi dmychadlo a horní otvor topné komory spojovací trubky s několikanásobně menším činným průřezem, než je průřez topné komory. Aby proud chladicího vzduchu mohl proudit celým objemem topné komory, bývá na vstupu topné komory umístěna kyvná clona nebo soustava kyvných clon. Kyvná clona řídí periodicky vstupující chladicí plyn do jednotlivých sousedních oblastí průřezu topné komory.

Známé konstrukce nezajišťují dostatečnou intenzitu chlazení vsázky v peci, která je nezbytná zejména při tepelném zpracování různých druhů ocelí, například nástrojů z rychlořezných a nerezových ocelí. V peci s ventilátorem, umístěným nad horním otvorem topné komory, je intenzita chlazení nízká, zejména během začátku chlazení. Malá hustota ohřátého vzduchu proudícího z ventilátoru způsobuje, že ani značné zvýšení tlaku chladicího plynu v peci — oproti tlaku atmosférického vzduchu — nemá za následek potřebný vzrůst průtočné rychlosti chladicího plynu. Dosažená intenzita chlazení vsázky nestačí pro předměty ze všech druhů ocelí, zejména při těsném uložení jednotlivých předmětů v topné komoře. Pec s obráceným směrem proudění chladicího plynu, dopravovaného dmychadlem přes potrubí k hornímu otvoru topné komory, zajišťuje potřebné zvýšení chladicího účinku, zejména v případě, když tlak plynu v peci Je podstatně vyšší než tlak atmosférický. Použití kyvné clony nebo skupiny pevných clon vyvolává periodické přemísťování proudu chladicího plynu v topné komoře. Nevýhoda tohoto řešení však spočívá v tom, že pomocí jednoduchého řídicího zařízení pro proud chladicího proudu pomocí kyvné clony nelze dosáhnout stejnoměrného ochlazení vsázky v celém objemu topné komory. Části topné komory u postranních . stěn, které leží rovnoběžně se směrem přemísťování plynového proudu, se chladí podstatně· pomaleji, poněvadž chladicí plyn k nim není veden přímo chladicí kyvnou clonou.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje pec podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že před uzavíratelným otvorem· topné komory je na dráze proudění chladicího plynu umístěno· otočné oběžné kolo s nejméně dvěma lopatkami.

S výhodou jsou lopatky skloněny pod ostrým úhlem k ose otáčení oběžného kola a mají tvar otevřeněch žlabů, jejichž roviny souměrnosti procházejí touto osou. Sklon lopatek umožňuje odchýlení části proudu chladicího plynu. Svým žlabovltým tvarem umožňují lopatky koncentrovat odchýlený proud plynu.

Dalších výhod se podle vynálezu dosáhne tím, že lopatky jsou s hřídelem oběžného kola spojeny nosiči seřiditelné délky a seřiditelného sklonu, což umožňuje nezávislé nastavování úhlu sklonu lopatek k oise oběžnéhO' kola a jejich vzdálenosti od osy otáčení oběžného kola. Oběžné kolo je s výhodou uloženo v krytu, který spojuje plynové přívodní potrubí s uzavíratelným vstupním otvorem topné komory, jehož průřez je větší než průřez přívodního potrubí.

Dalších výhod se podle vynálezu dosáhne tím, že k plynovému přívodnímu potrubí, které vede k hornímu uzavíratelnému otvoru topné komory je připojeno výtlačné hrdlo · dmychadla a výměník tepla ke chlazení chladicího plynu ohřátého· stykem se vsázkou je umístěn uvnitř pláště pece mezi dolním uzavíratelným otvorem topné komory a dmychadlem. · · · •«s®

Pec podle vynálezu zajišťuje prakticky konstantní průtok chladicího plynu, který je periodicky dmýchán do · celého prostoru pece, v němž je uložena vsázka. Když celá topná komora není vyplněna vsázkou, existuje možnost nastavit lopatky oběžného kola tak, aby proud chladicího plynu proudil pouze do· tohoto prostoru pece, v němž je vsázka.

Předmět vynálezu je zřejmý z popisu a schematického výkresu, na němž je znázorněno· příkladné provedení pece podle vynálezu na obr. 1 v podélném řezu během chlazení vsázky, na obr. 2 v příčném řezu, na obr. 3 je znázorněn detail A z obr. 1 a na obr. 4 je naznačeno proudění chladicího plynu průřezem vsázky.

Vakuový ocelový plášť 1 pece, který tvoří současně tlakovou nádobu dimenzovanou na pracovní přetlak až 0,5 MPa, má výkyvné dveře 2. Uvnitř pláště 1 je umístěna tepelně izolovaná topná komora 3, v níž jsou umístěny elektrické topné elementy 4. Topná komora 3 má výkyvné dveře 5, umístěné na stejné straně jako dveře 2 v plášti 1 a sloužící k zavádění vsázky 6 určené k tepelnému zpracování.

Ve stropě a ve dně topné komory 3 jsou umístěny dva otvory, a to horní otvor 7 a dolní otvor 8, které jsou během ohřevu vsázky 6 uzavřené. V prostoru mezi pláštěm 1 a topnou komorou 3 jsou výměníky tepla 9, 10 vytvořené ve tvaru vodou chlazených žebrových trubek.

V plášti 1 je umístěno· dmychadlo 11, které má sací hrdlo· 12 obrácené k výměníku 10 tepla, a neznázorněné výtlačné hrdlo, které je spojeno vně pláště 1 s plynovým přívodním potrubím 13 do· topné komory 3. Kryt 14 umístěný uvnitř pláště 1 spojuje plynové přívodní potrubí 13 s otvorem 7 topné komory 3, který má větší průřez než plynové přívodní potrubí 13.

Dmychadlo 11 je poháněno· motorem 15, uloženým uvnitř skříně 16, která je spojena s pláštěm 1 pece a je vakuotěsná a plynotěsná.

Během chlazení vsázky 6 pomocí chladicího plynu je horní otvor 7 a dolní otvor 8 topné komory 3 otevřen. Chladicí plyn · je dmýchán dmychadlem 11 přes plynové přívodní potrubí 13 doⁱ topné komory 3. Po průchodu vsázkou 6 se chladicí plyn, který · odebral ze vsázky 6 část tepla, vede přes dolní otvor 8 do· výměníků 9, 10 tepla, kde se znovu ochlazuje. Plyn proudící výměníkem tepla 10 je nasáván sacím hrdlem 12 dmychadla 11 a je dopravován znovu plynovým přívodním potrubím 13 do topné komory 3.

V krytu 14, který spojuje plynové přívodní potrubí 13 s horním otvorem 7 topné komory 3, je umístěno oběžné kolo 17, které rotuje kolem osy rovnoběžné se směrem proudění chladicího plynu v plynovém přívodním potrubí 13 a je poháněno pohonem 18. Hřídel 19 oběžného kola 17 je uložen v ložiskovém tělese 20. Oběžné kolo 17 je spojeno s pohonem 18 řetězovým převodem, jehož řetězové kolo 21 je upevněno^: na hřídeli 19 oběžného kola a druhé řetězové kolo· 22 na hřídeli pohonu 18. Oběžné kolo 17 má dvě stejné lopatky 23, které jsou spojeny s hřídelem 19 dvěma nosiči 24. Lopatky 23 oběžného kola 17, které mají tvar žlabů a jsou obráceny svou vydutou plochou ke směru proudění chladicího plynu, mají společnou rovinu souměrnosti, která prochází osou otáčení oběžného kola 17. Proud chladicího plynu přiváděný plynovým přívodním potrubím 13 je částečně odchylován z původního směru na lopatkách 23. Část proudu plynu, která proudí prostorem mezi lopatkami 23, naproti tomu zůstává neodchýlená. V důsledku odchýlení části proudu plynu na lopatkách 23 se celý proud plynu rozdělí na čtyři dílčí proudy, z nichž každý proudí velkou rychlostí částí objemu vsázky 6. I při pomalém otáčení oběžného kola 17 proudí dílčí proudy plynu periodicky celým objemem topné komory 3 a vsázky 6.

Nosič 24 lopatek 23 se skládá ze dvou dílů, z nichž jeden je spojen se hřídelem 19 oběžného kola 17 a druhý s lopatkami 23. Oba díly nosiče 24 lopatek 23 jsou spolu spojeny šrouby, které procházejí podélnými otvory v obou dílech nosiče 24. Umístění šroubů a tvar podélných otvore umožňuje nezávislé nastavování vzdálenosti a úhlu sklonu lopatek 23 vůči · hřídeli 19 oběžného kola 17. Změnou vzdálenosti a sklonu lopatek 23 vzhledem ke hřídeli 19 lze měnit i poměr intenzity proudění mezi neodchýlenými a odchýlenými dílčími proudy chladicího plynu a nastavovat úhel vychýlení obou proudů vychylovaných lopatkami 23.

Tímto způsobem lze regulovat průtok chladicího plynu celým objemem vsázky 6 a zabránit přitom průtoku plynu tou částí topné komory 3, která není vyplněna vsázkou 6.

Claims (5)

1. Pec k tepelnému zpracování kovových předmětů, zejména jednokomorová vakuová pec s topnou komorou opatřenou elektrickými topnými elementy a uzavíratelnými otvory pro proudění chladicího plynu dmýchaného dmychadlem, vyznačená tím, že před uzavíratelným vstupním otvorem (7) topné komory (3) je v dráze proudění chladicího plynu umístěno· otočné oběžné kolo (17) s nejméně dvěma lopatkami (23).

2. Pec podle bodu 1, vyznačená tím, že lopatky (23) jsou skloněny pod ostrým' úhlem· k ose otáčení oběžného kola (17) a mají tvar otevřených žlabů, jejichž roviny souměrnosti procházejí touto osou.

3. Pec podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že lopatky (23) jsou spojeny s hřídelem (19) oběžného kola (17) nosičem (24) se

VYNÁLEZU seřiditelnou délkou a úhlem sklonu k ose oběžného kola (17).

4. Pec podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačená tím, že oběžné kolo (17) je uloženo v krytu (14), který spojuje plynové přívodní potrubí (13) s uzavíratelným vstupním otvorem (7) topné komory (3), jehož průřez je větší než průřez přívodního potrubí (13).

5. Pec podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačená tím, že k plynovému přívodnímu potrubí (13), které vede k hornímu uzavíratelnému otvoru (7) topné komory (3), je připojeno výtlačné hrdlo dmychadla (11), a výměník (10) tepla ke chlazení chladicího· plynu ohřátého stykem se vsázkou · (6) je umístěn uvnitř pláště (1) pece mezi dolním uzavíratelným otvorem (8) topné komory (3) a dmychadlem (11).