PL156092B1 - Jednokomorowy piec próżniowy, zwłaszcza do ulepszania cieplnego - Google Patents

Abstract

Jednokomorowy piec próżniowy, zwłaszcza do ulepszania cieplnego z zabudowanymi wewnątrz obudowy próżnioszczelnej niezależnymi systemami obiegu gazu chłodzącego i ochronnego, znamienny tym, że równolegle do stropu i dna komory grzejnej (2) zamontowane są przegrody (12) i 13 z umieszczonymi w nich dyszami (14) pokrywającymi równomiernie całą powierzchnię przekroju wsadu (3) , przy czym każda z przegród (12 i 13) stanowi jedną ze ścian kolektorów gazu (15 i 16), których pozostałe ściany stanowią ściany izolacyjne (17 i 18) komory grzejnej (2), zaś kolektory gazu (15 i 16) połączone są z przestrzenią wirnika (8) wentylatora gazu ochronnego (7), a poprzez zamykane luki (19 i 20) w stropie i dnie komory grzejnej (2) z przewodami (21 i 22) łączącymi kolektory gazu (15 i 16) za pośrednictwem dmuchawy gazu chłodzącego (23) z wymiennikiem ciepła (24), który połączony jest z przestrzenią pomiędzy komorą grzejną (2) i obudową próżnioszczelną (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest jednokomorowy piec próżniowy, zwłaszcza do ulepszania cieplnego.

Znane dotychczas jednokomorowe piece próżniowe cechują się nagrzewaniem wsadu w próżni, w której wymiana ciepła wewnątrz komory grzejnej zachodzi wyłącznie na drodze promieniowania. Skutkiem powyższego jest efektywne nagrzewanie wsadu przed hartowaniem do temperatury powyżej 800°C oraz bardzo długi czas nagrzewania wsadu podczas dwu- lub trzykrotnego odpuszczania w temperaturach poniżej 700°C. Powoduje to w przypadku wykonywania całego procesu ulepszania cieplnego w jednym piecu wydłużenie czasu obróbki cieplnej i niską wydajność pieca. W związku z powyższym często proces ulepszania cieplnego jest wykonywany w dwóch piecach, a mianowicie: w jednakomorowym piecu próżniowym z gazowym chłodzeniem wsadu jest wykonywane hartowanie, zaś w piecu wypełnionym atmosferą ochronną odpuszczanie.

156 092

Znane są rozwiązania pieców próżniowych, w których w zakresie temperatur poniżej 800°C nagrzewanie wsadu odbywa się w atmosferze gazu ochronnego. W rozwiązaniach tych, opisanych w czasopiśmie Harterei-Technische Mitteilungen Nr 5 z 1987 roku na stronach 244 i 248, w ścianie bocznej komory grzejnej umieszczono wentylator cyrkulacji gazu ochronnego, pracujący w czasie nagrzewania wsadu przy odpuszczaniu, o wirniku chronionym kierownicami gazu przed działaniem promieniowania przy grzaniu w próżni do temperatury hartowania. Chłodzenie wsadu w procesie hartowania odbywa się przy pomocy gazu obojętnego przepływającego przez komorę grzejną oraz otwierane luki w jej stropie i dnie. Wadą tych rozwiązań jest prostopadły w stosunku do kierunku naturalnej konwekcji przepływ gazu przez wsad, powodujący nierównomierne nagrzewanie wsadu w atmosferze gazu ochronnego.

Celem wynalazku było opracowanie takiego rozwiązania jednokomorowego pieca próżniowego, w którym możliwe byłoby przeprowadzenie pełnego procesu obróbki cieplnej łącznie z efektywnym i rónomiernym nagrzewaniem wsadu w temperaturze 800°C oraz równomiernym chłodzeniem wsadu gazem obojętnym.

Zostało to rozwiązanie, według wynalazku, w ten sposób, że równolegle do stropu i dna komory grzejnej pieca zamontowane są przegrody z umieszczonymi w nich dyszami, które pokrywają równomiernie całą powierzchnię przekroju wsadu umieszczonego w komorze. Każda z tych przegród stanowi jednocześnie jedną ze ścian kolektorów gazu, których pozostałe ściany są ścianami izolacyjnymi komory grzejnej. Kolektory gazu są połączone z przestrzenią wirnika wentylatora gazu ochronnego oraz poprzez zamykane luki w stropie i dnie komory grzejnej z przewodami łączącymi kolektory gazu za pośrednictwem dmuchawy gazu chłodzącego z wymiennikiem ciepła. Wymiennik ciepła jest połączony z przestrzenią pomiędzy komorą grzejną i obudową próżnioszczelną pieca. Korzystnym jest jeżeli komora grzejna zaopatrzona jest w umieszczone w ścianach bocznych zamykane luki wylotowe gazu chłodzącego dla ukierunkowanego i kontrolowanego wypływu gazu chłodzącego z komory grzejnej. Dalsze korzyści według wynalazku osiąga się przez zamontowanie wentylatora ochronnego w drzwiach próżnioszczelnych pieca i umieszczenie jego wirnika w tunelu utworzonym przez przesłonę izolującą cieplnie tunel od przestrzeni komory grzejnej oraz ścianę izolacyjną zewnętrzną. Przesłona i ściana izolacyjna zewnętrzna połączone są sztywno z drzwiami próżnioszczelnymi w ten sposób, że przy zamkniętych drzwiach próżnioszczelnych przesłona przylega do krawędzi przegród z dyszami, zaś ściana izolacyjna zewnętrzna do krawędzi pozostałych ścian komory grzejnej. Korzystnym jest jeżeli tunel mieszczący wirnik wentylatora gazu ochronnego posiada wyłożenie wewnętrzne wykonane w kompozytów grafitowych o dużym współczynniku pochłaniania promieniowania cieplnego. Inne korzyści według wynalazku osiąga się przez umieszczenie w tym tunelu przesłony zamykającej połączenie z kolektorem gazu i połączonej z siłownikiem.

Korzystnym także jest zainstalowanie w przewodach łączących kolektory gazu chłodzącego przesłon połączonych z siłownikami, w sposób umożliwiający naprzemienne zamykanie przepływu gazu przez oba przewody oraz w pozycjach pośrednich siłownika regulację przepływu gazu przez te przewody. Kolejne korzyści osiąga się przez połączenie luków wylotowych gazu chłodzącego z siłownikami sterowanymi z układu powodującymi ich jednoczesne lub naprzemienne otwieranie w trakcie chłodzenia gazowego wsadu, w celu zmian ukierunkowania przepływu gazu chłodzącego przez komorę grzejną.

Rozwiązanie według wynalazku jest przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój pieca wzdłuż jego osi podłużnej, zaś fig. 2 piec w przekroju poprzecznym I-I.

W ciśnieniowej obudowie próżnioszczelnej 1 pieca znajduje się komora grzejna 2, posiadająca ściany termoizolacyjne wykonane z kompozytów grafitowych. Wsad 3 ustawiony jest w komorze grzejnej 2 na podporach 4 i nagrzewany za pośrednictwem rezystancyjnych, grafitowych, prętowych elementów grzejnych 5. Obudowa próżnioszczelną 1 zaopatrzona jest w drzwi próżnioszczlne 6, w których zamontowany jest wentylator gazu ochronnego 7. Wirnik 8 wentylatora gazu ochronnego 7 znajduje się wewnątrz obudowy próżnioszczelnej 1 w tunelu 9, utworzonym przez przesłonę 10 izolującą cieplnie tunel 9 od komory grzejnej 2 i ścianę izolacyjną zewnętrzną 11 komory grzejnej 2. Ściana i zolacyjna zewnęttzna 11 i przesłona 10 posiadają od ιυοηγ tunelu 9 ^w^ożenie wykonane z kompozytów grafitowych o dużym współczynniku pochłaniania promieniowania cieplnego.

156 092

Tworzące tunel 9, przesłona 10 i ściana izolacyjna zewnętrzna 11, są połączone sztywno przy pomocy konstrukcji łączących z drzwiami próżnioszczelnymi 6 w taki sposób, że przy zamkniętych drzwiach próżnioszczelnych 6 przesłona 10 przylega do krawędzi przegród 12 i 13 zamontowanych w komorze grzejnej 2 równolegle do jej stropu i dna, zaś zewnętrzna ściana izolacyjna 11 przylega do krawędzi pozostałych ścian komory grzejnej 2. W przegrodach 12 i 13 zamieszczone są dysze 14 pokrywające równomiernie całą powierzchnię przekroju wsadu 3, służące do kierowania na wsad 3 strumieni gazu chłodzącego w procesie chłodzenia lub gazu ochronnego w procesie nagrzewania w temperaturach poniżej 800°C. Przegrody 12 i 13 stanowią ściany kolektorów gazu 1S i 16, przy czym pozostałe ściany tych kolektorów stanowią ściany izolacyjne 17 i 18 komory grzejnej 2. Przestrzeń wewnętrzna kolektorów gazu 15 i 16 jest połączona z tunelem 9, w którym znajduje się wirnik 8 wentylatora gazu ochronnego 7 oraz poprzez zamykane luki 19 i 20 w stropie i dnie komory grzejnej 2 z przewodami 21 i 22. Przewody 21 i 22 łączą kolektory gazu 15 i 16 za pośrednictwem dmuchawy gazu chłodzącego 23 z wymiennikiem ciepłą 23, kolektory gazu 15 i 16 oraz dysze 14do komory grzejnej 2, po nagrzaniu się od wsadu 3 jest kierowany do otworów luków wylotowych 25 i 26 umieszczonych w ścianach bocznych komory grzejnej 2, a następnie do wymiennika ciepła 24.

Luki wylotowe 25 i 26 są połączone z siłownikami 27 i 28 sterowanymi z układu umożliwiającego ich jednoczesne lub naprzemienne otwieranie w trakcie chłodzenia gazowego nagrzanego wsadu 3. W przewodach 21 i 22 są zainstalowane przesłony 29 i 30 połączone cięgnem z siłownikami 31 i 32 w sposób umożliwiający naprzemienne zamykanie przepływu gazu w pozycjach pośrednich siłowników 31 i 32 regulację przepływu przez obydwa przewody 21 i 22. Regulowane ustawienie przesłon 29 i 30 wraz z możliwością niezależnego otwierania luków wylotowych 25 i 26 umożliwia dokładne w stosunku do potrzeb, wynikających z konfiguracji wsadu 3, ustalenie przepływów gazu chłodzącego przez komorę grzejną 2. Tunel 9 w którym znajduje się wirnik 8 wentylatora gazu ochronnego 9 zaopatrzony jest w kierownicę 33 ukierunkowującą przepływ gazu ochronnego pomiędzy katalizatorami gazu 15 i 16 oraz przesłonę 34 połączoną z siłownikiem 35, zamykającą połączenie tunelu 9 z dolnym kolektorem gazu 16.

156 092

I-I

Fig. 2

75/ 2λ

U

156 092

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Jednokomorowy piec próżniowy, zwłaszcza do ulepszania cieplnego z zabudowanymi wewnątrz obudowy próżnioszczelnej niezależnymi systemami obiegu gazu chłodzącego i ochronnego, znamienny tym, że równolegle do stropu i dna komory grzejnej (2) zamontowane są przegrody (12)i 13 z umieszczonymi w nich dyszami (14) pokrywającymi równomiernie całą powierzchnię przekroju wsadu (3), przy czym każda z przegród (12 i 13) stanowi jedną ze ścian kolektorów gazu (15 i 16), których pozostałe ściany stanowią ściany izolacyjne (17 i 18) komory grzejnej (2), zaś kolektory gazu (15 i 16) połączone są z przestrzenią wirnika (8) wentylatora gazu ochronnego (7), a poprzez zamykane luki (19 i 20) w stropie i dnie komory grzejnej (2) z przewodami (21 i 22) łączącymi kolektory gazu (15 i 16) za pośrednictwem dmuchawy gazu chłodzącego (23) z wymiennikiem ciepła (24), który połączony jest z przestrzenią pomiędzy komorą grzejną (2) i obudową próżnioszczelną (1).
2. 2. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że komora grzejna (2) zaopatrzona jest w umieszczone w ścianach bocznych zamykane luki wylotowe (25 i 26) gazu chłodzącego.
3. 3. Piec według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wentylator gazu ochronnego (7) zamontowany jest w drzwiach próżnioszczelnych (6) pieca, zaś jego wirnik (8) umieszczony jest w tunelu (9) utworzonym przez przesłonę (10) izolującą cieplnie tunel (9) od przestrzeni komory grzejnej (2) oraz ścianę izolacyjną zewnętrzną (11), przy czym przesłona (10) i ściana izolacyjna zewnętrzna (11) połączone są sztywno z drzwiami próżnioszczelnymi (6) w ten sposób, że przy zamkniętych drzwiach próżnioszczelnych 6 przesłona (10) przylega do krawędzi przegród (12 i 13), zaś ściana izolacyjna zewnętrzna (11) do krawędzi pozostałych ścian komory grzejnej (2).
4. 4. Piec według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w przewodach (21 i 22) zainstalowane są przesłony (29 i 30) połączone z siłownikami (31 i 32), w sposób umożliwiający naprzemienne zamykanie przepływu oraz w pozycjach pośrednich siłowników (31 i 32) regulację przezpływu przez obydwa przewody (21 i 22).
5. 5. Piec według zastrz. 3, znamienny tym, że w tunelu (9) znajduje się przesłona (34) połączona z siłownikiem (35), zamykająca połączenie tunelu (9) z dolnym kolektorem gazu (16).
6. 6. Piec według zastrz. 3, znamienny tym, że w tunelu (9) znajduje się kierownica (33) ukierunkowująca przepływ gazu ochronnego pomiędzy kolektorami gazu (15 i 16).
7. 7. Piec według zastrz. 3, znamienny tym, że tunel (9) posiada wyłożenie wewnętrzne wykonane z kompozytów grafitowych o dużym współczynniku pochłaniania promieniowania cieplnego.
8. 8. Piec według zastrz. 2, znamienny tym, że luki wylotowe (25 i 26) gazu chłodzącego są połączone z siłownikami (27 i 28) sterowanymi z układu powodującego ich jednoczesne lub naprzemienne otwieranie w trakcie chłodzenia gazowego wsadu (3).