CS221578B1 - Elektrická odporová pec se stabilní vsázkou nebo pec průběžná - Google Patents

Description

Vynález se týká elektrické odporové pece se stabilní vsázkou nebo pece průběžné, sestávající z jedné nebo více sekcí.

Elektrické odporové pece se stabilní vsázkou, to jest se vsázkou, která je během ohřevu v klidu, jakož i pece průběžné, to jest pro vsázku, která během ohřevu postupuje pecí, se vyznačují tím, že jsou vyhřívány topnými články, vytvořenými bud¹ z navinutého kovového drátu, nebo z pásu různé šířky a různě tvarovaného, anebo pro teploty nad 1100 °C, z tyčí a různě tvarovaných profilů ze speciálních topných materiálů, jako například siliciumkarbidu, cermetu a podobně. Topné články jsou v peci uchyceny na vyzdívce zpravidla pomocí různě tvarovaných nosičů. Podstatnou nevýhodou těchto pecí je, že topné články musí být v peci dobře uchyceny jak po stránce elektrické izolace, tak i po stránce příchytných materiálů, které nesmí chemicky za vysokých teplot narušovat topné vodiče. Přitom se musí články dobře v peci chladit, aby se nepřehřívaly. Na topných článcích je poměrně vysoké elektrické napětí, řádově stovky voltů, což způsobuje při vysoké teplotě řadu izolačních potíží, zejména u pecí cementačních. Topné články a jejich vinutí je tedy za vysoké teploty mechanicky i chemicky mimořádně choulostivá část pecí.

Další nevýhodou známých provedení těchto pecí je dosud používaná vyzdívka, sestavená buď z řady různých speciálních tvarovek nebo bloků z keramických materiálů. Tento typ vyzdívky má značnou tloušťku a tím i velkou hmotnost. Proto vyzdívka v sobě akumuluje i mnoho tepla, regulace teploty probíhá s velkými časovými konstantami a roztápění pece je poměrně pomalé. Ztráty akumulovaného tepla jsou při periodických tepelných cyklech mimořádně velké. Také chlazení topných článků v peci sáláním na vsázku a vedením tepla je často problematické, neboť články jsou zapuštěny často do vyzdívky pece, vzájemně se osálávají a podobně. Životnost článků je často nízká, protože jejich topné vodiče mají relativně malý průřez, který při roztápění a chladnutí podléhá snadno strukturálním změnám. Údržba těchto dosud vyráběných pecí je nákladná, spojená vždy s vyřazením zařízení z provozu. V současné době jsou známa řešení odporových pecí, u kterých je keramická vyzdívka nahrazena tenkými vláknitými izolačními materiály, sestavenými do panelů, jak je tomu například i u řešení podle čs. autorského osvědčení č. 205 478. Nevýhodou těchto řešení je zejména to, že je v nich řešena pouze náhrada klasické keramické vyzdívky tepelnou izo221578 lácí z vláknitých materiálů a s tím spojených problémů konkrétní úpravy různých nosných a uchycovacích prvků a topných článků. Tato řešení znamenají sice snížení hmotnosti průmyslových odporových pecí, jsou však stále výrobně pracná a nezřídka i ekonomicky nevýhodná.

Nevýhody výše popsaných řešení odstraňuje elektrická odporová pec podle vynálezu se stabilní vsázkou nebo pec průběžná, sestávající z nejméně jedné sekce, vytvořené z obvodové části tepelně izolované, hranatého nebo kruhového tvaru, opatřené topením a dvou uzavíracích, tepelně izolovaných částí, tvořících dno a víko pece nebo čela pece, kde podstatou vynálezu je, že obvodová část pece je vytvořena z tepelně izolační vrstvy, která je na vnitřní stěně opatřena celistvou kovovou výstelkou, spojenou elektricky pomocí přívodů se zdrojem napájecího proudu, umístěným vně obvodové části pece, přičemž na každém konci pece je příčně k obvodové části pece uložena jedna tepelně izolovaná uzavírací část. Dále tkví podstata vynálezu v tom, že zdroj napájecího proudu je tvořen jednofázovým transformátorem symetricky upraveným na vnější stěně tepelně izolační vrstvy obvodové části každé sekce pece a sestává z prstencového primárního vinutí hranatého průřezu, jehož jedna strana je obrácena k vnější stěně tepelně izolační vrstvy a v jehož středu je upraveno obvodově kolem pece uzavřené železné jádro a ze sekundárního vinutí, upraveného symetricky kolem primárního vinutí, přičemž konce závitu sekundárního vinutí obklopují vnější stěnu tepelně izolační vrstvy a jsou pevně spojeny s přívody proudu. Podstatou vynálezu je dále to, že u vertikálně umístěné sekce pece je tepelně izolovaná uzavírací část, tvořící dno pece, opatřena na své vnitřní stěně celistvou kovovou výstelkou, spojenou mechanicky i elektricky s celistvou kovovou výstelkou na vnitřní stěně tepelně izolační vrstvy obvodové části pece. Podle vynálezu jsou přívody proudu spojeny s trubkou okruhu chlazení.

Hlavní výhodou elektrické odporové pece podle vynálezu, sestávající z jedné nebo více sekcí shodného provedení v hranatém, kruhovém nebo oválném průřezu, je výrobní jednoduchost, spojená s nízkými nároky na materiál, s nízkou energetickou spotřebou v provozu. Těchto výhod se dosahuje tím, že jednotlivé sekce jsou vytvořeny z obvodové části z tepelně izolační vrstvy, která je na vnitřní stěně opatřena celistvou kovovou výstelkou, spojenou elektricky pomocí přívodů se zdrojem napájecího proudu, umístěným vně obvodové části každé sekce pece. Celistvá kovová výstelka vymezuje vnitřní prostor pece průběžné, u pece šachtové pak spolu s obdobnou výstelkou dna pece tvoří mufli a současně je i topným elementem, takže každá sekce je přímým průchodem velkého proudu při malém napětí. Rovnoměrným ohřevem nedochází k lokálním přehřevům a tím ani k borcení celistvé kovové výstelky. Další výhodou elektrické odporové pece podle vynálezu je, že vnější plášť pece je tvořen pouze závitem sekundárního vinutí jednofázového transformátoru, kterýžto závit obklopuje symetricky prstencové primární vinutí, obrácené jednou stranou k vnější stěně tepelně izolační vrstvy, což umožňuje i tepelnou délkovou roztažnost celistvé kovové výstelky. Další výhodou je, že základní provedení sekce pece může být použito současně se dnem a víkem pro výrobu pece šachtové, jejíž hloubka je dána počtem použitých sekcí. Otočením podélné osy pece o 90° do vodorovné polohy vznikne principiálně pec komorová a náhradou víka a dna dvěma čely vznikne principiálně pec průběžná. Takto vytvořené pece podle vynálezu mohou být vybaveny i obvyklými mechanismy, například pro dopravu vsázky, ventilátory pro oběh atmosféry, oběhovými vložkami a dalšími. Tak lze vytvořit libovolný typ elektrické odporové pece průběžné i se stabilní vsázkou pro nejrůznější tepelná zpracování a pro různé druhy atmosfér. Pec podle vynálezu má velmi nízkou akumulaci tepla, takže rychle reaguje při regulaci teploty a má nízké zráty při periodických cyklech tepelného zpracování. Celistvá kovová výstelka pece má kromě funkce topné i funkci ochrannou při vkládání vsázky a v topné funkci má oproti topným článkům a topným vinutím v keramické vyzdívce příznivější podmínky pro přenos tepla do vsázky. Teplotní spád mezi zářičem a vsázkou je u celistvé kovové výsttelky pro stejný přenášený tepelný výkon a stejnou teplotu vsázky nižší, to jest kovová výstelka má nižší provozní teplotu pro jinak stejné poměry, než mají topné vodiče u stávajících pecí. Životnost celistvé kovové výstelky je delší, než běžných drátových nebo pásových topných článků, rovněž z hlediska poruchovosti je celistvá kovová výstelka výhodnější.

Příklad provedení elektrické odporové pece podle vynálezu je znázorněn schematicky ve svislém řezu na připojených výkresech, kde na obr. 1 je šachtová pec o hloubce jedné sekce a na obr. 2 je šachtová pec o hloubce tří sekcí.

Elektrická odporová pec podle vynálezu sestává z nejméně jedné sekce A (obr. 1), vytvořené z obvodové části tepelně izolované. Tato tepelně izolační vrstva 2 je s výhodou vytvořena z vláknitých izolačních materiálů, například alusilikátových, a je na vnitřní stěně opatřena celistvou kovovou výstelkou 1. Obvodová část pece může mít, podle typu a určení použití pece, hranatý, kruhový nebo elipsovitý tvar. Celistvá kovová výstelka 1 je pomocí přívodů 11 spojena elektricky se zdrojem 10 napájecího proudu, který je umístěn vně obvodové části pece. Je-li obvodová část pece určena k vytvoření šachtové pece, je umístěna v prostoru svisle a na dolním konci je uzavřena příčně uloženou tepelně izolovanou uzavírací částí 3, tvořící dno pece. Na své vnitřní stěně je opatřena celistvou kovovou výstelkou Γ, spojenou mechanicky i elektricky s celistvou kovovou výstelkou 1 na vnitřní stěně tepelně izolační vrstvy 2 obvodové části pece. K této základní sekci A mohou být svisle napojeny další sekce B-n (obr. 2) podle typu pece a účelu jejího použití. Takto vytvořená pec je uzavřena další tepelně izolovanou uzavírací částí 7, tvořící víko pece. Otočením podélné osy obvodové části pece o 90° do vodorovné polohy lze podle vynálezu vytvořit pec komorovou tím, že tepeně izolovaná uzavírací část 7 je upravena známým způsobem jako dveře komorové pece anebo pec průběžnou, kde obě tepelně izolované uzavírací části 3, 7 jsou vytvořeny jako vstupní a výstupní dveře pece. U elektrické odporové pece podle vynálezu (obr. 1 a 2] je zdroj 10 napájecího proudu umístěn vně pece, a to na každé jednotlivé sekci A-n. Každý zdroj napájecího proudu je tvořen jednofázovým transformátorem, symetricky upravenými na vnější stěně tepelně izolační vrstvy 2 a sestává z prstencového primárního vinutí 5 hranatého průřezu, to jest čtvercového nebo obdélníkového, jehož jedna strana je obrácena k vnější stěně tepelně izolační vrstvy 2 a v jehož středu je upraveno obvodově kolem pece uzavřené železné jádro 4. Symetricky kolem primárního vinutí 5 je upraveno sekundární vinutí 6, přičemž konce závitu sekundárního vinutí 6 obklopují vnější stě-

Claims (4)

1. pRedmet

   1. Elektrická odporová pec se stabilní vsázkou nebo pec průběžná, sestávající z nejméně jedné sekce, vytvořené z obvodové části tepelně izolované, hranatého nebo kruhového tvaru, opatřeného topením a dvou uzavíracích, tepelně izolovaných částí, tvořících dno a víko pece nebo čela pece, vyznačující se tím, že obvodová část pece je vytvořena z tepelně izolační vrstvy (2], která je na vnitřní stěně opatřena celistvou kovovou výstelkou (1) spojenou elektricky pomocí přívodů (11) se zdrojem (10) napájecího proudu, umístěným vně obvodové části pece, přičemž na každém konci pece je příčně k obvodové části pece uložena jedna tepelně izolovaná uzavírací část (3, 7).
2. 2. Elektrická odporová pec podle bodu 1, vyznačující se tím, že zdroj (10) napájecího proudu je tvořen jednofázovým transformátorem symetricky upraveným na vnější stěně tepelně izolační vrstvy (2) obvodové části každé sekce pece, a sestává z prstencového primárního vinutí (5) hrana8 nu tepelně izolační vrstvy 2 a jsou pevně spojeny s přívody 11 proudu a tím elektricky s celistvou kovovou výstelkou 1. Sekundární vinutí 6 může být jednozávitové, jak je znázorněno na obr. 1 a obr. 2, nebo i vícezávitové. Zdroj 10 napájecího proudu, provedený podle vynálezu, umožňuje i tepelnou dálkovou roztažnost celistvé kovové výstelky 1, neboť k tomu účelu může být například pevně uchycena horní příruba celistvé kovové výstelky 1 a zdroj 10 napájecího proudu každé sekce A-n, ale spodní část celistvé kovové výstelky 1 může potom směrem dolů volně dilatovat, což umožňují také pružné nebo ohebné přívody 11 proudu ke spodní části celistvé kovové výstelky 1. Je účelné, aby přívody 11 proudu byly chlazeny a za tím účelem spojeny s trubkou 8 okruhu chlazení (obr. 1).

   Elektrická odporová pec podle vynálezu je určena pro tepelné zpracování kovových materiálů, a to jako pec se stabilní vsázkou nebo pec průběžná a její funkce je o sobě známá. Při použití pece podle vynálezu pro difúzní procesy je vhodné umístit do vnitřního pracovního prostoru 9 pece další vnitřní mufli, takže celistvá kovová výstelka 1 a Γ pak slouží pouze jako celistvý topný článek k rovnoměrnému ohřevu této druhé mufle.

   Elektrická odporová pec podle vynálezu je vhodná pro použití jako pec se stabilní vsázkou anebo jako pec průběžná, a to zejména v oblasti strojírenské výroby a sklářského nebo chemického průmyslu.

   tého průřezu, jehož jedna strana je obrácena k vnější stěně tepelně izolační vrstvy (2) a v jehož středu je upraveno obvodově kolem pece uzavřené železné jádro (4) a ze sekundárního vinutí (6), upraveného symetricky kolem primárního vinutí (5), přičemž konce závitu sekundárního vinutí (6) obklopují vnější stěnu tepelně izolační vrstvy (2) a jsou pevně spojeny s přívody (11) proudu.
3. 3. Elektrická odporová pec podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že u vertikálně umístěné sekce pece je tepelně izolovaná uzavírací část (3), tvořící dno pece, opatřena na své vnitřní stěně celistvou kovovou výstelkou (Γ), spojenou mechanicky i elektricky s celistvou kovou výstelkou (1) na vnitřní stěně tepelně izolační vrstvy (2) obvodové části pece.
4. 4. Elektrická odporová pec podle bodů 1, 2 a 3, vyznačující se tím, že přívody (11) proudu jsou spojeny s trubkou (8) okruhu chlazení.