PL171610B1 - Piec próżniowy do obróbki cieplnej - Google Patents

Abstract

1. Piec próżniowy do obróbki cieplnej posiadający wewnątrz obudowy próżnioszczelnej komorę grzejną oraz niezależne systemy obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego i chłodzenia wsadu, znamienny tym, ze wirnik (10) wentylatora obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego (9) znajduje się w wydzielonej przestrzeni, ograniczonej od strony obudowy próżnioszczelnej (1) z drzwiami (2) ścianą izolacyjną zewnętrzną (11), zaś od wnętrza komory grzejnej (3) urządzeniem kierującym (12), posiadającym otwór ssący (13) o osi symetrii pokrywającej się z osią symetrii wirnika (10), przy czym pomiędzy tymi ścianami komory grzejnej (3), przy których znajdują się elementy grzejne (8), a odpowiadającymi im krawędziami urządzenia kierującego (12) znajdują się otwory wylotowe (14) gazu nagrzewania konwekcyjnego

Description

Przedmiotem wynalazku jest piec próżniowy do obróbki cieplnej, zwłaszcza przedmiotów stalowych wymagających ulepszania cieplnego.

Znane dotychczas piece próżniowe do prowadzenia procesów ulepszania cieplnego są zwykle piecami jednokomorowymi, posiadającymi obudowę próżnioszczelną będącą jednocześnie zbiornikiem ciśnieniowym. Wewnątrz tej obudowy znajduje się komora grzejna z .elektrycznymi elementami grzejnymi, w której umieszcza się obrabiany cieplnie wsad. Częścią procesu ulepszania cieplnego jest hartowanie polegające na szybkim ochłodzeniu nagrzanego do temperatury austenityzacji wsadu.

Znane są między innymi z polskich opisów patentowych nr nr 155 686, 156 092, 156 379 oraz 166 232 rozwiązania polegające na chłodzeniu wsadu gazem ochronnym znajdującym się pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego w ciśnieniowej obudowie próżnioszczelnej. W wyżej wspomnianych rozwiązaniach intensywny i ukierunkowany ruch gazu chłodzącego wokół wsadu jest wymuszony przez wentylator oraz układy dysz, umożliwiające ukierunkowany wypływ tego gazu z kolektorów gazowych.

Nagrzewanie wsadu w piecu próżniowym odbywa się zwykle w próżni, za pośrednictwem promieniowania cieplnego. Dla temperatur niższych od 800°C wymiana ciepła w próżni przez promieniowanie jest nieefektywna, przedłuża znacznie czas nagrzewania oraz utrudnia uzyskanie równomiernego rozkładu temperatury w objętości wsadu. Ma to szczególne znaczenie przy odpuszczaniu wsadu, hartowanego uprzednio w tym samym piecu. Powoduje to bowiem wydłużenie całkowitego czasu obróbki cieplnej, zmniejszenie wydajności pieca oraz niejednokrotnie pogorszenie wyników obróbki.

171 610

Znane są rozwiązania pieców próżniowych, w których w zakresie temperatur poniżej 800°C nagrzewanie wsadu odbywa się w atmosferze gazu ochronnego, przy wykorzystaniu konwekcji wymuszonej tego gazu. Obieg gazu ochronnego nagrzewającego nH plpmpntnw arypim/rh i nHrlinam/rh Hpnln rln w«ar1u ipęt wvmiK7nnv nr7iz nnmnrv wentylatora.

Znane są rozwiązania z opisu patentowego niemieckiego nr 3416902 oraz z polskiego nr 156 379, w których do wymuszenia obiegu gazu przy chłodzeniu oraz przy nagrzewaniu konwekcyjnym zastosowany jest ten sam wentylator, przy czym w rozwiązaniu według polskiego opisu patentowego nr 156 379 rurowe elementy grzejne są jednocześnie kolektorami gazu chłodzącego i nagrzewającego oraz posiadają otwory stanowiące dysze kierujące wypływ tego gazu na wsad.

Znane są także z polskiego opisu patentowego nr 156 092 oraz nr 166 232 rozwiązania, w których zastosowano oddzielne wentylatory obiegu gazu chłodzącego wsad oraz obiegu gazu przy nagrzewaniu konwekcyjnym, przy czym według według patentu nr 166 232 wirnik wentylatora obiegu gazu przy nagrzewaniu konwekcyjnym umieszczony jest wewnątrz komory grzejnej i działa także przy chłodzeniu gazowym wsadu. W rozwiązaniu według polskiego opisu patentowego nr 156 092 wirnik wentylatora obiegu gazu przy nagrzaniu konwekcyjnym znajduje się poza komorą grzejną i przetłacza gaz ochronny przez wspólne dla obiegu nagrzewania konwekcyjnego i chłodzenia gazowego kolektory oraz dysze gazowe.

Powyższe rozwiązanie polegające na kierowaniu gazu przy nagrzewaniu konwekcyjnym, przez układ kolektorów i dysz, nie zapewnia właściwych warunków oddawania ciepła przez elementy grzejne.

Powoduje to ograniczenie uzyskiwanych prędkości nagrzewania konwekcyjnego wsadu oraz równomierności rozkładu temperatury w komorze grzejnej.

Wady te częściowo usuwa rozwiązanie znane z polskiego opisu patentowego nr 166 232. Umieszczenie wirnika wentylatora obiegu gazu przy nagrzaniu konwekcyjnym bezpośrednio w komorze grzejnej, umożliwia uzyskanie większych prędkości nagrzewania wsadu, ale nie zapewnia możliwości ukierunkowania rozpływu gazu w celu poprawy równomierności rozkładu temperatury.

Celem wynalazku było opracowanie takiego rozwiązania pieca próżniowego, który oprócz nagrzewania w próżni w temperaturze powyżej 800°C i szybkiego chłodzenia wsadu w gazie ochronnym, może realizować w temperaturze do 800°C nagrzewanie konwekcyje wsadu bez omówionych wyżej wad.

Zostało to rozwiązane według wynalazku w ten sposób, że wirnik wentylatora obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego znajduje się w przestrzeni wydzielonej przez ścianę izolacyjną zewnętrzną i urządzenie kierujące. Ściana izolacyjna zewnętrzna ogranicza przestrzeń wirnika tego wentylatora od strony obudowy próżnioszczelnej z drzwiami, zaś urządzenie kierujące od wnętrza komory grzejnej pieca. Urządzenie kierujące posiada otwór ssący o osi symetrii pokrywającej się z osią symetrii wirnika wentylatora obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego. Pomiędzy tymi ścianami komory grzejnej przy których znajdują się elementy grzejne, a odpowiadającymi im krawędziami urządzenia kierującego, znajdują się otwory wylotowe gazu nagrzewania konwekcyjnego.

Korzystnym jest jeżeli urządzenie kierujące składa się ze ściany izolacyjnej oraz z odpowiednio ukształtowanej kierownicy. Kierownica ta umieszczona jest w przestrzeni pomiędzy ścianą izolacyjną a wirnikiem wentylatora i oddziela przestrzeń przy otworach wylotowych urządzenia kierującego od otworu ssącego.

Inne korzyści w rozwiązaniu według wynalazku uzyskuje się jeżeli urządzenie kierujące stanowi wyłącznie ściana izolacyjna umieszczona bezpośrednio przy wirniku.

Korzystnym także jest jeżeli urządzenie kierujące stanowi płaska przegroda umieszczona bezpośrednio przy wirniku. Dalsze korzyści w rozwiązaniu według wynalazku osiąga się jeżeli wentylator obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego, ściana izolacyjna

171 610 zewnętrzna oraz urządzenie kierujące zamocowane są do drzwi obudowy próżnioszczelnej pieca.

Rozwiązanie według wynalazku jest przedstawiane w przykładzie wykonania na rysunKu, na jkioiym og. ł pizruSuctwia sdieiudLyuzniy pizekroj pieca w^zdłuz jego osi wgołożnej, zaś fig. 2 piecw pwzekroju pzzpzzeczπym I-I.

W obudowie próżnioszczelnej 1 pieca, będącej jednocześnie zbiornikiem ciśnieniowym i posiadającej' drzwi C, znajduje się pyustupadło2cienna komora grzejna 3 posiadająca ściany izolujące cieplnie. Wsad 4 umieszczony jest w komorze grzejnej 3 na podporach 5. Wewnątrz komory grzejnej 3 przy jej górnej 6 i dolnej 7 ścianie izolacyjnej umieszczone są elementy grzejne 8. W drzwiach C obudowy próżnioszczelnej 1 zamontowany jest wentylator obiegu gazu nagrzewania konwencyjnego 9. Wirnik 10 tego wentylatora 9 znajduje się wewnątrz obudowy próżnioszczelnej 1, w przestrzeni utworzonej przez ścianę izolacyjną zewnętrzną 11 oraz urządzenie kierujące 1C. Ściana izolacyjna zewnętrzna 11 i urządzenie kierujące 1C przy pomocy konstrukcji łączących połączone są sztywno z drzwiami C obudowy próżnioszczelnej 1. Urządzenie kierujące 1C posiada otwór ssący 13 o osi symetrii pokrywającej się z osią symetrii wirnika 10. Przy zamkniętych drzwiach C obudowy próżnioszczelnej 1, pomiędzy krawędziami urządzenia kierującego 1C a górną 6 i dolną 7 ścianą izolacyjną komory grzejnej 3 znajdują się prostokątne otwory wylotowe 14 do wnętrza komory grzejnej 3, dla gazu nagrzewania konwekcyjnego. Gaz ten po nagrzaniu się od elementów grzejnych 8, obiega komorę grzejną 3 i oddaje ciepło do wsadu 4, a następnie jest zasysany otworem ssącym 13 przez wirnik 10 wentylatora obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego. Urządzenie kierujące 1C składa się ze ściany izolacyjnej 15 oraz kierownicy 16 umieszczonej pomiędzy ścianą izolacyjną 15 a wirnikiem 10 i tak ukształtowanej aby oddzielała przestrzeń otworu ssącego 13 od przestrzeni przy otworach wylotowych 14. Przy górnej 6 i dolnej 7 ścianie izolacyjnej komory grzejnej 3 zamontowane są przegrody 17 i 18 z umieszczonymi w nich dyszami 19, pokrywającymi równomiernie całą powierzchnię przekroju wsadu 4 i służącymi do kierowania na wsad 4 strumieni gazu w trakcie jego chłodzenia. Przegrody 17 i 18 stanowią ściany kolektorów gazu chłodzącego 19 i C0, przy czym pozostałe ściany tych kolektorów są ścianami izolacyjnymi 6 i 7 komory grzejnej 3. Kolektory gazu chłodzącego 19 i C0 poprzez zamykane luki wlotowe C1 i CC połączone są przewodami C3 i C4 z dmuchawą gazu chłodzącego C5.

Gaz chłodzący wypływający z dysz 19, po nagrzaniu się od wsadu 4, kierowany jest do luków wylotowych C6 i C7, znajdujących się w ścianach bocznych komory grzejnej 3, a następnie przez wymiennik ciepła C8 do dmuchawy gazu chłodzącego C5.

Każdy z obydwu luków wlotowych C1 i CC oraz luków wylotowych C6 i C7 połączony jest z odrębnym siłownikiem C9. Odpowiednie sterowanie siłownikami C9 umożliwia różne ukierunkowanie przepływu strug gazu chłodzącego przez komorę grzejną 3 wokół wsadu 4.

I-I

171 610

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Piec próżniowy do obróbki cieplnej posiadający wewnątrz obudowy próżnioszczelnej komorę grzejną oraz niezależne systemy obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego i chłodzenia wsadu, znamienny tym, że wirnik (10) wentylatora obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego (9) znajduje się w wydzielonej przestrzeni, ograniczonej od strony obudowy próżnioszczelnej (1) z drzwiami (2) ścianą izolacyjną zewnętrzną (11), zaś od wnętrza komory grzejnej (3) urządzeniem kierującym (12), posiadającym otwór ssący (13) o osi symetrii pokrywającej się z osią symetrii wirnika (10), przy czym pomiędzy tymi ścianami komory grzejnej (3), przy których znajdują się elementy grzejne (8), a odpowiadającymi im krawędziami urządzenia kierującego (12) znajdują się otwory wylotowe (14) gazu nagrzewania konwekcyjnego.
2. 2. Piec próżniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie kierujące (12) składa się ze ściany izolacyjnej (15) oraz odpowiednio ukształtowanej kierownicy (16), umieszczonej w przestrzeni pomiędzy ścianą izolacyjną (15) a wirnikiem (10) i oddzielającej przestrzeń przy otworach wylotowych (14) od przestrzeni otworu ssącego (13).
3. 3. Piec próżniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie kierujące (12) stanowi ściana izolacyjna umieszczona bezpośrednio przy wirniku (10).
4. 4. Piec próżniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie kierujące (12) stanowi płaska przegroda umieszczona bezpośrednio przy wirniku (10).
5. 5. Piec próżniowy według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że ściana izolacyjna zewnętrzna (11), urządzenie kierujące (12) oraz wentylator obiegu gazu nagrzewania konwekcyjnego (9) wraz z wirnikiem (10) zamocowane są do drzwi (2) obudowy próżnioszczelnej (1) pieca.