PL242460B1

PL242460B1 - Modular device for blowing gas onto the surface of heat-treated charge

Info

Publication number: PL242460B1
Application number: PL436568A
Authority: PL
Inventors: Łukasz Piechowicz; Robert CIEPLICKI; Robert Cieplicki; Damian SIEMIATOWSKI; Damian Siemiatowski; Marcin SZYC; Marcin Szyc; Piotr Skarbiński; Jerzy Górka; Wojciech Karkosz
Original assignee: Seco/Warwick Spolka Akcyjna
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2023-02-27
Also published as: WO2022146153A1; EP4271843A1; PL436568A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest modułowe urządzenie do nadmuchu gazów na powierzchnie obrabianych cieplnie wsadów stanowiące element systemu nadmuchu pieców komorowych wsadowych, w których ruch gazów podczas nagrzewania i chłodzenia konwekcyjnego generuje się za pomocą środków mechanicznych, a nadmuch na powierzchnię wsadu prowadzony jest przez dysze zamocowane na powierzchni płyty i odchylone w dwóch kierunkach w stosunku do osi płyty. Dysze (3) ułożone są na powierzchni płyty nośnej (2) równomiernie względem jej osi symetrii (OP) płyty nośnej (2) i tworzą co najmniej dwa regularne szyki. Dysze (3) są odchylone obwodowo od osi symetrii (OP) płyty nośnej (2) o kąt odchylenia obwodowego dysz (β) oraz odśrodkowo o kąt odśrodkowy (γ).The subject of the invention is a modular device for blowing gases onto the surfaces of heat-treated charges, which is an element of the blowing system of chamber batch furnaces, in which the movement of gases during convection heating and cooling is generated by mechanical means, and the blowing onto the surface of the charge is carried out through nozzles mounted on the surface of the plate and tilted in two directions relative to the axis of the plate. The nozzles (3) are arranged on the surface of the support plate (2) evenly in relation to its axis of symmetry (OP) of the support plate (2) and form at least two regular arrays. The nozzles (3) are deflected circumferentially from the axis of symmetry (OP) of the support plate (2) by the angle of circumferential deviation of the nozzles (β) and centrifugally by the centrifugal angle (γ).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie modułowe do wysokowydajnego i równomiernego nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie wsadu, stanowiące element systemu nadmuchu stosowanego w piecach przemysłowych do obróbki cieplnej, w których ruch gazów podczas nagrzewania i chłodzenia konwekcyjnego generuje się za pomocą środków mechanicznych. Wynalazek może znaleźć zastosowanie w szczególności w obróbce cieplnej wsadów metalowych, np. w postaci blach lub folii w kręgach wykonanych z aluminium i jego stopów, stali i innych metali, które poddaje się międzyoperacyjnym lub końcowym procesom obróbki cieplnej, takim jak wyżarzanie odprężające oraz wyżarzanie rekrystalizujące.The subject of the invention is a modular device for highly efficient and uniform blowing of gas onto the surface of the heat-treated charge, which is part of the blowing system used in industrial furnaces for heat treatment, in which the movement of gases during convective heating and cooling is generated by mechanical means. The invention may find application in particular in the heat treatment of metal charges, e.g. in the form of sheets or foil in coils made of aluminum and its alloys, steel and other metals, which are subjected to inter-operational or final heat treatment processes, such as stress relieving annealing and recrystallization annealing .

Do obróbki cieplnej tego typu wsadów stosowane są jedno- lub wielokomorowe piece wsadowe wyposażone w zespoły dysz, otworów, slotów, itp., rozstawionych symetrycznie po przeciwległych stronach komory procesowej i połączonych z maszyną przepływową, np. wentylatorem, tworząc system nadmuchu gazu na wsad. W celu skrócenia czasu wyżarzania wsadów zmierza się do uzyskania jak największej wymiany ciepła w piecu komorowym. Unika się stosowania systemów nadmuchowych, które prowadzą do powstania dużych lokalnych różnic w wymianie ciepła, ponieważ może dojść do lokalnego przegrzewania, co może powodować np. przebarwienia taśm metalowych, a ponadto może mieć to negatywny wpływ na właściwości metalurgiczne.For heat treatment of this type of charges, single- or multi-chamber batch furnaces are used, equipped with assemblies of nozzles, holes, slots, etc., symmetrically placed on opposite sides of the process chamber and connected to a flow machine, e.g. a fan, creating a system for blowing gas onto the charge. In order to shorten the annealing time of the charges, the goal is to achieve the highest possible heat exchange in the chamber furnace. The use of blowing systems, which lead to large local differences in heat transfer, is avoided, as local overheating may occur, which may cause, for example, discoloration of metal strips, and may also have a negative impact on the metallurgical properties.

Znane są moduły dysz stanowiące elementy systemów nadmuchowych, będące częścią wyposażenia komór procesowych pieców przemysłowych lub stanowiące odrębne, zindywidualizowane i kompaktowe urządzenia przeznaczone do obróbki cieplnej wąskiego asortymentu wsadu.There are known nozzle modules which are elements of blowing systems, which are part of the equipment of process chambers of industrial furnaces or which are separate, individualized and compact devices intended for heat treatment of a narrow range of charge.

W patencie nr EP1485207B1 opisano urządzenie do równomiernego nadmuchu gazu na wsad, w którym okrągłe, rozmieszczone w równych odstępach dysze są skierowane prostopadle do nagrzewanej powierzchni. Istotą rzeczonego wynalazku jest deflektor znajdujący się wewnątrz dyszy, który nadaje ruch wirowy wypływającemu strumieniowi gazu.Patent No. EP1485207B1 describes a device for evenly blowing gas onto the charge, in which round, evenly spaced nozzles are directed perpendicularly to the heated surface. The essence of the invention is a deflector located inside the nozzle, which imparts a swirl motion to the outgoing gas stream.

Z kolei w zgłoszeniu patentowym nr EP3489602A1 opisany jest wynalazek, który dotyczy jednokomorowego, kompaktowego pieca wsadowego do wyżarzania materiałów oraz metody obróbki cieplnej tych materiałów z wykorzystaniem opracowanego pieca. Zasadnicza część urządzenia składa się z wentylatora zasysającego powietrze z wnętrza pieca, nagrzewnicy oraz dysz rozmieszczonych koncentrycznie wokół wentylatora. Cechą wyróżniającą ten wynalazek jest centralny otwór w płycie z dyszami, stanowiący trakt wlotowy wentylatora. Podstawową jego wadą jest konieczność precyzyjnego dopasowania urządzenia dla wąskiego asortymentu wsadów, a także konieczność stosowania wielu takich urządzeń w produkcji wielkoseryjnej.In turn, patent application No. EP3489602A1 describes an invention that concerns a single-chamber, compact batch furnace for annealing materials and a method of heat treatment of these materials using the developed furnace. The main part of the device consists of a fan sucking air from the inside of the furnace, a heater and nozzles arranged concentrically around the fan. The distinguishing feature of this invention is the central hole in the plate with nozzles, which is the fan's inlet track. Its main disadvantage is the need to precisely adjust the device for a narrow range of batches, as well as the need to use many such devices in large-series production.

W niemieckim opisie patentowym DE3503089C2 równomierną aplikację uzyskuje się dzięki zastosowaniu urządzenia rotacyjno-symetrycznego umieszczonego w dnie dyszy z licznymi otworami szczelinowymi, przy czym strumienie dyszy są pochylone względem powierzchni aplikacji w tym samym kierunku. Wymaga to jednak precyzyjnego centrowania wsadu względem układu nadmuchu.In the German patent DE3503089C2, uniform application is achieved by using a rotationally symmetrical device located in the bottom of the nozzle with numerous slotted holes, where the nozzle jets are inclined relative to the application surface in the same direction. However, this requires precise centering of the charge in relation to the blowing system.

Z europejskiego opisu patentowego EP0846930B1 znane jest również urządzenie modułowe do równomiernego nadmuchu gazu na płaską powierzchnię przedmiotu obrabianego cieplnie, składające się z płaskiego dna z otworami i zamocowanych do tego dna trwale dysz, które tworzą na powierzchni dna równomiernie rozmieszczone gniazda, z których każde zawiera identyczny układ czterech dysz umiejscowionych blisko siebie i pochylonych pod odpowiednim kątem. Przy każdym otworze dyszy gniazda, na dnie urządzenia modułowego jest zamocowane urządzenie w postaci kanału do odchylania strumieni dysz w zakresie 15-45°. Sąsiednie otwory dysz w ramach jednego gniazda wykazują mniejszy wzajemny odstęp niż od każdorazowo najbliżej położonego otworu dyszy sąsiedniej grupy. Wszystkie otwory wszystkich gniazd tworzą w dnie całość otworów dyszy, a powierzchnia aplikacji gniazd w stosunku do typowej, całkowitej powierzchni aplikacji jest mała. Odstęp pomiędzy położonymi najbliżej siebie otworami dyszy sąsiednich gniazd wynosi przynajmniej 1,5-krotność najmniejszego odstępu pomiędzy położonymi najbliżej otworami dyszy w gnieździe. Całkowita powierzchnia prześwitów otworów dysz, poprzez który następuje nadmuch gazu stanowi w projekcji na powierzchnię płyty nośnej od 2% do 10% powierzchni tej płyty. Odpowiednia konfiguracja układu dyszowego pozwala na wzajemną interakcję strumieni gazu wypływających z sąsiadujących ze sobą dysz, skutkiem czego generowany jest ruch wirowy wypadkowego strumienia gazu oraz lokalna turbulizacja przepływu. Podstawową wadą tego wynalazku jest znaczny spadek prędkości wypadkowego strumienia gazu wraz ze wzrostem odległości od wylotu dysz, co powoduje, że równomierny i wydajny nadmuch gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie wsadu jest możliwy do osiągnięcia jedynie dla stosunkowo niewielkiej odległości pomiędzy wylotem z dysz a powierzchnią wsadu.From the European patent description EP0846930B1 there is also known a modular device for evenly blowing gas onto a flat surface of a heat-treated object, consisting of a flat bottom with holes and nozzles permanently attached to this bottom, which form evenly spaced sockets on the bottom surface, each of which contains an identical a system of four nozzles located close to each other and inclined at the right angle. At each nozzle opening of the seat, a device in the form of a channel for deflecting nozzle streams in the range of 15-45° is mounted on the bottom of the modular device. Neighboring nozzle openings within one pocket have a smaller mutual spacing than to the closest nozzle opening of the adjacent group in each case. All holes of all sockets form a whole of nozzle holes in the bottom, and the application area of the sockets is small in relation to the typical total application area. The distance between the closest nozzle openings of adjacent sockets is at least 1.5 times the smallest distance between the closest nozzle openings in the socket. The total surface of the nozzle openings, through which the gas is blown, is projected onto the surface of the support plate from 2% to 10% of the surface of this plate. The appropriate configuration of the nozzle system allows for mutual interaction of gas streams flowing from adjacent nozzles, as a result of which a swirling motion of the resultant gas stream and local flow turbulence are generated. The main disadvantage of this invention is a significant decrease in the velocity of the resultant gas stream with increasing distance from the nozzle outlet, which means that uniform and efficient gas blowing onto the surface of the heat treated charge is possible only for a relatively small distance between the nozzle outlet and the charge surface.

Generalnie, znane rozwiązania cechują się skomplikowaną konstrukcją wymagającą dodatkowych urządzeń lub elementów pracujących w wysokich temperaturach, albo wprowadzają znaczne opory przepływu do układu cyrkulacji gazu, przez co zachodzi konieczność stosowania wentylatorów dużej mocy.In general, the known solutions are characterized by a complicated construction requiring additional devices or elements operating at high temperatures, or they introduce significant flow resistance to the gas circulation system, which makes it necessary to use high-power fans.

Celem wynalazku jest opracowanie modułowego urządzenia do nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie wsadu, stanowiącego element wyposażenia systemu nadmuchowego pieców do obróbki cieplnej, o konstrukcji zapewniającej intensywne, równomierne oraz symetryczne grzanie i chłodzenie wsadów metalowych w celu przeprowadzenia procesu wyżarzania w możliwie jak najkrótszym czasie, ale bez ryzyka wystąpienia lokalnych przegrzać poszczególnych obszarów wsadu, a także przy minimalnych nakładach energetycznych związanych z napędem maszyny przepływowej wytwarzającej ruch gazu. Urządzenie ma zapewnić i zoptymalizować obróbkę cieplną wsadów np. aluminium i jego stopów, stali i innych metali, dla szerokiej gamy wielkości tych wsadów i bez ingerencji w konstrukcję wyposażenia pieca. Ponadto, celem nowej konstrukcji urządzenia jest zapewnienie stosunkowo niewielkich zmian w dynamice i rozpływie wypadkowego strumienia gazu dla szerokiego asortymentu obrabianych wsadów, zwłaszcza dla zmiennej szerokości kręgów aluminiowych obrabianych w komorze pieca o stałych wymiarach i stałych odległościach pomiędzy przeciwległe i symetrycznie umiejscowionymi względem komory procesowej zespołami dysz.The aim of the invention is to develop a modular device for blowing gas onto the surface of the heat-treated charge, which is part of the equipment of the blowing system of heat treatment furnaces, with a structure that ensures intensive, even and symmetrical heating and cooling of metal charges in order to carry out the annealing process in the shortest possible time, but without the risk of local overheating of individual areas of the charge, as well as with minimal energy expenditure related to the drive of the flow machine generating gas movement. The device is to ensure and optimize heat treatment of charges, e.g. aluminum and its alloys, steel and other metals, for a wide range of sizes of these charges and without interfering with the construction of the furnace equipment. In addition, the purpose of the new design of the device is to ensure relatively small changes in the dynamics and distribution of the resultant gas stream for a wide range of processed charges, especially for variable width aluminum coils processed in the furnace chamber with constant dimensions and constant distances between the opposite and symmetrically located to the process chamber sets of nozzles .

Modułowe urządzenie do nadmuchu gazów na powierzchnie obrabianych cieplnie wsadów, stanowiące element systemu nadmuchu pieców komorowych wsadowych, w których ruch gazów podczas nagrzewania i chłodzenia konwekcyjnego generuje się za pomocą środków mechanicznych, a nadmuch na powierzchnię wsadu prowadzony jest z dwóch przeciwległych stron komory procesowej pieca, połączonych z maszyną przepływową, znajdującą się poza komorą procesową, która zasysa gaz z przestrzeni komory procesowej, a następnie tłoczy go poprzez zespół kanałów, wyposażonych w elementy grzejne, do modułowego urządzenia, w którym następuje przyśpieszenie i właściwe ukierunkowanie wypadkowego strumienia gazu na powierzchnię wsadu, i które to urządzenie modułowe składa się ze sztywnej płyty, połączonej ze ścianami komory procesowe j pieca, zaopatrzonej w przelotowe otwory umożliwiające przepływ gazu przez dysze oraz z dysz zamocowanych trwale na powierzchni płyty i odchylonych w dwóch kierunkach w stosunku do osi płyty, charakteryzuje się tym, że dysze ułożone są na powierzchni płyty nośnej, równomiernie względem osi symetrii tejże płyty nośnej, w co najmniej dwóch regularnych szykach, które to dysze są odchylone obwodowo od osi symetrii płyty nośnej o kąt odchylenia obwodowego oraz są odchylone odśrodkowo o kąt odśrodkowy, przy czym kąt odchylenia obwodowego dysz jest zawarty pomiędzy leżącymi na pierwszej płaszczyźnie osią symetrii dyszy oraz linią prostą styczną do okręgu o środku pokrywającym się ze środkiem symetrii płyty nośnej i promieniu wyznaczonym przez punkt przecięcia osi symetrii dyszy z płaszczyzną płyty nośnej, natomiast kąt odśrodkowy dysz jest zawarty pomiędzy leżącymi na płaszczyźnie osią dyszy oraz prostą przechodzącą przez środek symetrii płyty nośnej i punkt przecięcia osi symetrii dyszy z płaszczyzną płyty nośnej.A modular device for blowing gases onto the surfaces of heat-treated charges, which is part of the blowing system for chamber batch furnaces, in which the movement of gases during convection heating and cooling is generated by mechanical means, and the blowing onto the surface of the charge is carried out from two opposite sides of the furnace process chamber, connected to the flow machine, located outside the process chamber, which sucks gas from the space of the process chamber, and then pumps it through a set of channels equipped with heating elements, to a modular device in which the resultant gas stream is accelerated and properly directed to the surface of the charge, and which this modular device consists of a rigid plate connected to the walls of the process chamber of the furnace, provided with through holes enabling gas to flow through the nozzles, and of nozzles fixed permanently on the surface of the plate and tilted in two directions in relation to the axis of the plate, cha is characterized by the fact that the nozzles are arranged on the surface of the support plate, evenly with respect to the axis of symmetry of this support plate, in at least two regular arrays, which nozzles are circumferentially deviated from the axis of symmetry of the support plate by the circumferential deflection angle and are centrifugal deflected by the centrifugal angle , where the angle of circumferential deflection of the nozzles is contained between the axis of symmetry of the nozzle lying on the first plane and a straight line tangential to the circle with the center coincident with the center of symmetry of the support plate and the radius determined by the point of intersection of the axis of symmetry of the nozzle with the plane of the support plate, while the centrifugal angle of the nozzles it is contained between the axis of the nozzle lying on the plane and the straight line passing through the center of symmetry of the support plate and the point of intersection of the axis of symmetry of the nozzle with the plane of the support plate.

Korzystnie jest, gdy kąt odchylenia obwodowego i kąt odśrodkowy dla każdej dyszy są jednakowe i wynoszą 45-89°.Preferably, the circumferential angle and centrifugal angle for each nozzle are equal and amount to 45-89°.

Korzystnie jest, gdy dysze ułożone są w dwóch współśrodkowych szykach, przy czym w szyku zewnętrznym znajduje się od 6 do 24 dysz, a w szyku wewnętrznym od 3 do 12 dysz.Preferably, the nozzles are arranged in two concentric arrays, with 6 to 24 nozzles in the outer array and 3 to 12 nozzles in the inner array.

Korzystnie jest, gdy odległość między kolejnymi szykami mierzona wzdłuż promienia płyty nośnej wynosi od 1 do 5 hydraulicznych średnic dyszy na wylocie.Preferably, the distance between successive arrays, measured along the radius of the support plate, is from 1 to 5 hydraulic diameters of the nozzle at the outlet.

Korzystnie jest, gdy odległość między kolejnymi szykami wynosi 180-300 mm i stanowi 18-32% długości promienia płyty nośnej.It is advantageous when the distance between successive arrays is 180-300 mm and is 18-32% of the length of the bearing plate radius.

Korzystnie jest, gdy całkowita powierzchnia wszystkich otworów dysz w rzucie prostokątnym na powierzchnię płyty nośnej urządzenia wynosi 4-30% powierzchni całkowitej płyty nośnej w rzucie prostokątnym.Preferably, the total area of all nozzle openings in a rectangular projection on the surface of the device support plate is 4-30% of the total surface of the support plate in a rectangular projection.

Korzystnie jest, gdy dysze mają w przekroju poprzecznym kształt kołowy.Preferably, the nozzles have a circular cross-sectional shape.

Korzystnie jest, gdy płyta nośna ma kształt koła.Preferably, the carrier plate is circular in shape.

Korzystnie jest, gdy dysze mają w przekroju poprzecznym kształt prostokąta.Preferably, the nozzles have a rectangular cross-sectional shape.

Korzystnie jest, gdy dysze rozmieszczone są na płycie nośnej w trzech kołowych szykach.Preferably, the nozzles are arranged on the carrier plate in three circular arrays.

Korzystnie jest, gdy dysze są osadzone na płycie nośnej z użyciem wyprofilowanej zwężki konfuzora.Preferably, the nozzles are mounted on the support plate with the use of a profiled confusor reducer.

Specjalnie zaprojektowane urządzenie może współpracować w układzie symetrycznym z drugim, równorzędnym urządzeniem, oraz wydajnym wentylatorem wytwarzającym ruch gazu w układzie zamkniętym. Niewątpliwą zaletą wynalazku jest możliwość zastosowania go w warunkach przemysłowych przy wysokowydajnej i wielkoseryjnej obróbce cieplnej, jako rozwiązania optymalnego dla szerokiego asortymentu kręgów blach lub folii (różne szerokości i średnice kręgów, grubości blachy, folii, itp.). Wynalazek może mieć szczególne zastosowanie w obróbce cieplnej blach lub folii w kręgach wykonanych z aluminium i jego stopów, stali i innych metali, przeprowadzanej w jedno- lub wielokomorowych piecach konwekcyjnych.A specially designed device can cooperate in a symmetrical arrangement with a second, equivalent device, and an efficient fan generating gas movement in a closed system. An undoubted advantage of the invention is the possibility of using it in industrial conditions with high-performance and large-series heat treatment, as an optimal solution for a wide range of coils of sheets or foils (different widths and diameters of coils, thicknesses of sheets, foils, etc.). The invention may be particularly applicable to the heat treatment of sheets or foil in coils made of aluminum and its alloys, steel and other metals, carried out in single- or multi-chamber convection ovens.

Wynalazek w przykładzie wykonania zilustrowano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piec w przekroju poprzecznym z kręgiem blachy aluminiowej znajdującym się w centralnym położeniu komory grzejnej, z wyrwaniem w miejscu wentylatora oraz elementów grzejnych i jednym z wariantów modułów będących przedmiotem wynalazku, fig. 2 przedstawia widok modułu z fig. 1 z kątami pochylenia dysz oraz płaszczyzną tworzącą kąt β, fig. 3 przedstawia pochylenie dysz z płaszczyzną tworzącą kąt γ, fig. 4 przedstawia moduł dysz z fig. 1 w widoku prostokątnym, obrazującym ułożenie dysz w szykach, fig. 5 przedstawia moduł dysz z fig. 1 w widoku z boku, fig. 6 przedstawia dyszę modułu z fig. 4 w widoku poglądowym, zaś fig. 6a, 6b, 6c jej rzuty w widokach, odpowiednio, prostokątnym, z góry oraz z boku, fig. 7 przedstawia przekrój pieca z modułami według jednego z wariantów, z kręgiem o małej szerokości, fig. 8 i fig. 12 przedstawiają przekrój pieca z modułami według wybranych wariantów z dyszami ułożonymi w trzech szykach, o różnym kącie nachylenia β, fig. 9 i fig. 13 przedstawiają moduł, odpowiednio, z fig. 8 i fig. 12 w widoku prostokątnym w odniesieniu do ułożenia modułu w piecu, obrazującym ułożenie dysz w szykach, fig. 10 i fig. 14 przedstawiają moduł dysz, odpowiednio, z fig. 8 i fig. 12 w widoku z góry, fig. 11 i fig. 15 przedstawiają dyszę modułu, odpowiednio, z fig. 8 i fig. 12 w widoku poglądowym, zaś fig. 11 a, fig. 15a, fig. 11b, fig. 15b, fig. 11c i fig. 15c jej rzuty w widokach, odpowiednio, prostokątnym, z góry oraz z boku, fig. 16 przedstawia przekrój pieca z modułami według wybranego wariantu, z dyszami o przekroju zaokrąglonych kwadratów, fig. 17 przedstawia moduł z fig. 16 w widoku prostokątnym w odniesieniu do ułożenia w piecu, obrazującym ułożenie dysz w szykach, fig. 18 przedstawia moduł dysz z fig. 16 w widoku z góry, fig. 19 przedstawia dyszę modułu z fig. 16 w widoku poglądowym, zaś fig. 19a, 19b, 19c jej rzuty w widokach, odpowiednio, prostokątnym, z góry or az z boku, fig. 20 przedstawia kształt globalnego wiru - wypadkowego strumienia gazu, jako izopowierzchnię prędkości wylotowej z dysz modułu z rozpływem na czole nagrzewanego kręgu, w perspektywie od strony dysz, fig. 21 przedstawia kształt globalnego wiru w perspektywie, fig. 22 przedstawia schematycznie kierunki rozpływu poszczególnych strumieni gazu z dysz modułu, natomiast fig. 23 przedstawia wykres grzania kręgu blachy aluminiowej obrabianej w piecu z modułami według wynalazku.The invention in an embodiment is illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows the cross-section of the furnace with a circle of aluminum sheet located in the central position of the heating chamber, with a hole in the place of the fan and heating elements and one of the variants of the modules being the subject of the invention, Fig. 2 fig. Fig. 5 is a side view of the nozzle module of Fig. 1, Fig. 6 is a schematic view of the nozzle of Fig. 4 module and Fig. 6a, 6b, 6c are rectangular, top and side views respectively Fig. 7 shows a cross-section of a furnace with modules according to one of the variants, with a coil of small width, Fig. 8 and Fig. 12 show a cross-section of a furnace with modules according to selected variants with nozzles arranged in Fig. 9 and Fig. 13 show the module of Fig. 8 and Fig. 12, respectively, in orthogonal view with respect to the arrangement of the module in the furnace, showing the arrangement of the nozzles in the arrays, Fig. 10 and Fig. 14 is a plan view of the nozzle module of Fig. 8 and Fig. 12 respectively, Fig. 11 and Fig. 15 are a schematic view of the nozzle module of Fig. 8 and Fig. 12 respectively, and Fig. 11a, fig. 15a, fig. 11b, fig. 15b, fig. 11c and fig. 15c, its projections in rectangular, top and side views, respectively, fig. with rounded square nozzles, Fig. 17 shows the module of Fig. 16 in a rectangular view in relation to the arrangement in the furnace, showing the arrangement of nozzles in arrays, Fig. 18 shows the nozzle module of Fig. 16 in a top view, Fig. 19 shows the nozzle of the module of Fig. 16 in a general view, and Figs. 19a, 19b, 19c in rectangular, top and bottom views, respectively from the side, Fig. 20 shows the shape of the global vortex - the resultant gas stream, as an isosurface of the outlet velocity from the nozzles of the module with spreading on the face of the heated coil, in perspective from the nozzles side, Fig. 21 shows the shape of the global vortex in perspective, Fig. 22 shows schematically the directions of flow of individual gas streams from the nozzles of the module, while Fig. 23 shows the heating diagram of a coil of aluminum sheet processed in a furnace with modules according to the invention.

Przykład 1Example 1

Urządzenie modułowe do nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie wsadu pokazano na fig. 1, gdzie obrabiany jest krąg blachy aluminiowej 9 o szerokości 1600 mm znajdujący się w osi modułów 1, w centralnej części komory grzejnej 6 wsadowego pieca konwekcyjnego 7, przy czym jest on zawieszony na ramie poprzez centralnie umieszczoną wewnątrz kręgu 9 rurę stalową.The modular device for blowing gas onto the surface of the heat-treated charge is shown in Fig. 1, where a circle of aluminum sheet 9 with a width of 1600 mm is processed, located in the axis of the modules 1, in the central part of the heating chamber 6 of the batch convection oven 7, while it is suspended on the frame through a steel pipe 9 centrally located inside the coil.

Płaszczyzny czołowe 8 kręgu 9 o średnicy zewnętrznej 01850 mm i wewnętrznej 0640 mm są symetrycznie oddalone od końcówek dysz 3 o około 150 mm. Moduł 1 ma postać blachy stalowej stanowiącej płytę nośną 2 o średnicy 1930 mm z zamocowanymi na jej powierzchni dyszami 3 o średnicy wewnętrznej 120 mm i długości 270 mm, mierzonej w osi dyszy, usytuowanymi w dwóch koncentrycznych szykach kołowych 4 i 5. Wewnętrzy szyk 4 o średnicy 0580 mm zawiera 6 dysz 3, a zewnętrzny szyk 5 o średnicy 01050 mm zawiera 12 dysz 3. Wszystkie osie dysz 3 są pochylone w jednakowy sposób obwodowo pod kątem β wynoszącym 75° i odśrodkowo pod kątem γ wynoszącym 88°.The face planes 8 of the coil 9 with an outer diameter of 01850 mm and an inner diameter of 0640 mm are symmetrically spaced from the ends of the nozzles 3 by about 150 mm. Module 1 has the form of a steel sheet constituting a support plate 2 with a diameter of 1930 mm with nozzles 3 mounted on its surface with an internal diameter of 120 mm and a length of 270 mm, measured in the axis of the nozzle, located in two concentric circular arrays 4 and 5. diameter 0580 mm contains 6 nozzles 3, and the outer array 5 with a diameter 01050 mm contains 12 nozzles 3. All nozzle axes 3 are inclined in the same circumferential way at an angle β of 75° and centrifugally at an angle γ of 88°.

Dwa identyczne moduły 1 zamocowane są symetrycznie i równolegle do siebie, po przeciwległych stronach komory grzejnej 6 wsadowego pieca konwekcyjnego 7, za pomocą śrub tworzących połączenia trwałe i rozłączne modułów 1 z wnętrzem pieca 7, przy czym moduły 1 są oddalone od siebie o 1900 mm mierząc odległość od końcówek dysz 3. Płyty nośne 2 obu modułów 1 są skierowane równolegle do powierzchni czołowych 8 kręgu blachy 9. Proces grzania kręgu blachy 9 odbywa się przy użyciu nadmuchu gorącego powietrza wypływającego z dysz 3 na jego czołoweTwo identical modules 1 are mounted symmetrically and parallel to each other, on opposite sides of the heating chamber 6 of the batch convection oven 7, by means of screws forming permanent and detachable connections of modules 1 with the interior of the oven 7, with the modules 1 being 1900 mm apart measuring distance from the ends of the nozzles 3. Supporting plates 2 of both modules 1 are directed parallel to the front surfaces 8 of the sheet metal coil 9. The process of heating the sheet metal coil 9 is carried out by blowing hot air flowing from the nozzles 3 onto its face

PL 242460 Β1 powierzchnie 8. Proces polega na doprowadzeniu kręgu 9 w możliwie krótkim czasie do temperatury docelowej 380°C i z zachowaniem równomierności temperatury w całej jego objętości w zakresie +/- 3°C, przy czym niedopuszczalne jest nawet miejscowe, powierzchniowe przegrzanie kręgu 9 o więcej niż 10°C, a następnie wychłodzenie go według założonej procedury. Aby skrócić czas trwania nagrzewania stosuje się w pierwszej fazie procesu wstępne przegrzanie komory grzejnej 6 w stosunku do temperatury docelowej kręgu 9, a następnie redukuje się temperaturę komory grzejnej 6 do osiągnięcia wartości docelowej czyli 380°C. Wentylator 12 zasysa gaz z przestrzeni komory grzejnej 6, a następnie tłoczy go poprzez zespół kanałów 13 wyposażonych w elementy grzejne 11 do współpracujących w parze modułów 1, w których następuje ukierunkowanie oraz przyspieszenie strumieni gazu do minimum 20 m/s, a także uformowanie wiru globalnego (wypadkowego strumienia gazu) działającego w dwójnasób - wirowo i odśrodkowo, co zwiększa zasięg i równomierność rozpływu wypadkowego strumienia gazu na powierzchni czołowej 8 kręgu blachy 9. Proces ten zachodzi w sposób ciągły w obiegu zamkniętym, aż do osiągnięcia zadanej temperatury kręgu blachy aluminiowej 9 w całej jego objętości w zakresie +/- 3°C.PL 242460 Β1 surfaces 8. The process consists in bringing the coil 9 to the target temperature of 380°C in the shortest possible time and maintaining temperature uniformity throughout its volume in the range of +/- 3°C, with even local surface overheating of the coil 9 being unacceptable by more than 10°C, and then cooling it down according to the established procedure. In order to shorten the duration of heating, in the first phase of the process, the heating chamber 6 is pre-overheated in relation to the target temperature of the coil 9, and then the temperature of the heating chamber 6 is reduced to the target value, i.e. 380°C. The fan 12 sucks gas from the space of the heating chamber 6, and then pumps it through a set of ducts 13 equipped with heating elements 11 to the cooperating modules 1, in which the gas streams are directed and accelerated to a minimum of 20 m/s, and a global vortex is formed (resultant gas stream) operating in two ways - vortex and centrifugal, which increases the range and uniformity of the distribution of the resultant gas stream on the front surface 8 of the sheet metal coil 9. This process takes place continuously in a closed circuit until the set temperature of the aluminum sheet coil 9 is reached its entire volume in the range of +/- 3°C.

W tabeli 1 przedstawiono parametry dla przykładu 1.Table 1 shows the parameters for Example 1.

Tabela 1Table 1

Przykład 1 Example 1 Parametr Parameter Wartość Value Jednostka Unit Średnica zewnętrzna / wewnętrzna kręgu Coil outer/inner diameter φ 1850 /φ 640 φ1850/φ640 mm mm Szerokość kręgu Circle width 1600 1600 mm mm Podparcie kręgu Vertebra support na ramie w osi modułów on the frame in the axis of the modules Średnica dysz Nozzle diameter 120 120 mm mm Długość dysz Nozzle length 270 270 mm mm Kątp Angle 75° 75° KątY ANGLES 88° 88° Odległość dysza - powierzchnia czołowa kręgu The distance between the nozzle and the face of the coil 150 150 mm mm Średnica szyku wewnętrznego Diameter of the inner pattern φ 580 φ580 mm mm Ilość dysz w szyku wewnętrznym Number of nozzles in an internal pattern 6 6 szt pcs Średnica szyku zewnętrznego Outer pattern diameter φ 1050 φ 1050 mm mm Ilość dysz w szyku zewnętrznym Number of nozzles in the outer pattern 12 12 szt pcs Całkowita iość dysz Total number of nozzles 18 18 szt pcs

Przykład 2Example 2

Urządzenie modułowe do nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego kręgu blachy aluminiowej 9 odpowiada temu z przykładu 1, z tym, że obrabiany jest w nim krąg blachy aluminiowej 9 o szerokości 1000 mm, jak pokazano na fig. 12.The modular device for blowing gas onto the surface of the processed aluminum sheet coil 9 corresponds to that of Example 1, except that a 1000 mm wide aluminum sheet coil 9 is machined, as shown in Fig. 12.

Pozostałe parametry jak w przykładzie 1. Redukcja współczynnika wnikania ciepła a [W/m²K‘¹] na powierzchni czołowej 8 kręgu 9, na skutek dużego zmniejszenia jego szerokości z 1600 (przykład 1) na 1000 mm nie przekracza 20%, natomiast równomierność rozkładu temperatury pozostaje na podobnym, należytym poziomie. W tabeli 2 przedstawiono parametry dla przykładu 2.Other parameters as in example 1. The reduction of the heat transfer coefficient a [W/m ² K' ¹ ] on the front surface 8 of the coil 9, due to a large reduction of its width from 1600 (example 1) to 1000 mm, does not exceed 20%, while the uniformity temperature distribution remains at a similar, appropriate level. Table 2 shows the parameters for Example 2.

PL 242460 Β1PL 242460 B1

Tabela 2Table 2

Przykład 2 Example 2 Parametr Parameter Wartość Value Jednostka Unit Średnica zewnętrzna / wewnętrzna kręgu Coil outer/inner diameter φ 1850 / φ 640 φ1850 / φ640 mm mm Szerokość kręgu Circle width 1000 1000 mm mm Podparcie kręgu Vertebra support na ramie w osi modułów on the frame in the axis of the modules Średnica dysz Nozzle diameter 120 120 mm mm Długość dysz Nozzle length 270 270 mm mm Kąt β Angle β 75° 75° KątY ANGLES 88° 88° Odległość dysza - powierzchnia czołowa kręgu The distance between the nozzle and the face of the coil 150 150 mm mm Średnica szyku wewnętrznego Diameter of the inner pattern φ 580 φ580 mm mm Ilość dysz w szyku wewnętrznym Number of nozzles in an internal pattern 6 6 szt pcs Średnica szyku zewnętrznego Outer pattern diameter φ 1050 φ 1050 mm mm Ilość dysz w szyku zewnętrznym Number of nozzles in the outer pattern 12 12 szt pcs Całkowita iość dysz Total number of nozzles 18 18 szt pcs

Za pomocą urządzenia modułowego 1, które zastosowano w przykładach 1 i 2 można obrabiać kręgi blachy aluminiowej 9 o szerokościach korzystnie od 1000 do 1600 mm, oraz o średnicach zewnętrznych korzystnie od 1600 do 1900 mm.With the modular device 1, which was used in examples 1 and 2, it is possible to process aluminum sheet coils 9 with widths preferably of 1000 to 1600 mm and external diameters of preferably 1600 to 1900 mm.

Przykład 3Example 3

Urządzenie modułowe do nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie zbliżone jest do tego z przykładu 1, przy czym krąg blachy aluminiowej 9 o szerokości 2000 mm znajdujący się w osi modułów 1, w centralnej części komory grzejnej 6 wsadowego pieca konwekcyjnego 7, podparty jest na siodle, jak pokazano na fig. 13. Płaszczyzny czołowe 8 kręgu 9 o średnicy zewnętrznej 01900 mm i wewnętrznej 0700 mm są symetrycznie oddalone od końcówek dysz 3 o około 75 mm. Moduł 1 ma postać blachy stalowej stanowiącej płytę nośną 2 o średnicy 1930 mm z zamocowanymi na jej powierzchni dyszami 3 o średnicy wewnętrznej 70 mm i długości 150 mm, mierzonej w osi dyszy, usytuowanymi w trzech koncentrycznych szykach kołowych. Wewnętrzy szyk 4 o średnicy 0650 mm zawiera 12 dysz 3, środkowy szyk 10 o średnicy 01090 mm zawiera 24 dysze 3, a zewnętrzny szyk 5 o średnicy 01530 mm zawiera 30 dysz 3. Wszystkie osie dysz 3 są pochylone w jednakowy sposób obwodowo pod kątem β wynoszącym 70° i odśrodkowo pod kątem γ wynoszącym 70°. W tabeli 3 przedstawiono parametry dla przykładu 3.The modular device for blowing gas onto the heat-treated surface is similar to that in example 1, with a circle of aluminum sheet 9, 2000 mm wide, located in the axis of the modules 1, in the central part of the heating chamber 6 of the batch convection oven 7, is supported on a saddle, as shown in Fig. 13. The front planes 8 of the coil 9 with an outer diameter of 01900 mm and an inner diameter of 0700 mm are symmetrically spaced from the ends of the nozzles 3 by about 75 mm. Module 1 has the form of a steel sheet constituting a support plate 2 with a diameter of 1930 mm with nozzles 3 with an internal diameter of 70 mm and a length of 150 mm, measured in the axis of the nozzle, mounted on its surface, arranged in three concentric circular arrays. The inner array 4 with a diameter of 0650 mm contains 12 nozzles 3, the middle array 10 with a diameter of 01090 mm contains 24 nozzles 3, and the outer array 5 with a diameter of 01530 mm contains 30 nozzles 3. All axes of the nozzles 3 are inclined in the same circumferential way at the angle β of 70° and centrifugally at an angle γ of 70°. Table 3 shows the parameters for Example 3.

PL 242460 Β1PL 242460 B1

Tabela 3Table 3

Przykład 3 Example 3 Parametr Parameter Wartość Value Jednostka Unit Średnica zewnętrzna / wewnętrzna kręgu Coil outer/inner diameter φ 1900 / φ 700 φ1900 / φ700 mm mm Szerokość kręgu Circle width 2000 2000 mm mm Podparcie kręgu Vertebra support na siodle w osi modułów on the saddle in the axis of the modules Średnica dysz Nozzle diameter 70 70 mm mm Długość dysz Nozzle length 150 150 mm mm Kątp Angle 70° 70° KątT angleT 70° 70° Odległość dysza - powierzchnia czołowa kręgu The distance between the nozzle and the face of the coil 75 75 mm mm Średnica szyku wewnętrznego Diameter of the inner pattern φ 650 φ 650 mm mm Ilość dysz w szyku wewnętrznym Number of nozzles in an internal pattern 12 12 szt pcs Średnica szyku środkowego Center Pattern Diameter φ 1090 φ 1090 mm mm Ilość dysz w szyku środkowym Number of nozzles in the middle pattern 24 24 szt pcs Średnica szyku zewnętrznego Outer pattern diameter φ 1530 φ 1530 mm mm Ilość dysz w szyku zewnętrznym Number of nozzles in the outer pattern 30 thirty szt pcs Całkowita iość dysz Total number of nozzles 66 66 szt pcs

Za pomocą urządzenia modułowego 1, które zastosowano w przykładzie 3 można obrabiać kręgi blachy aluminiowej 9 o szerokościach korzystnie od 1600 do 2000 mm, oraz o średnicach zewnętrznych korzystnie od 1700 do 1900 mm.With the modular device 1 used in Example 3, it is possible to process aluminum sheet coils 9 with widths of preferably 1600 to 2000 mm and external diameters of preferably 1700 to 1900 mm.

Przykład 4Example 4

Urządzenie modułowe do nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie wsadu odpowiada temu z przykładu 3, z tym, że płaszczyzny czołowe 8 kręgu 9 o średnicy zewnętrznej 01900 mm i wewnętrznej 0700 mm są symetrycznie oddalone od końcówek dysz 3 o około 100 mm, a wszystkie osie dysz 3 są pochylone w jednakowy sposób obwodowo pod kątem β wynoszącym 45° i odśrodkowo pod kątem γ wynoszącym 70°. Pozostałe parametry jak w przykładzie 3. W tabeli 4 przedstawiono parametry dla przykładu 4.The modular device for blowing gas onto the surface of the heat-treated charge corresponds to that in example 3, except that the front planes 8 of the coil 9 with an outer diameter of 01900 mm and an inner diameter of 0700 mm are symmetrically spaced from the ends of the nozzles 3 by about 100 mm, and all axes of the nozzles 3 are inclined in the same way circumferentially at an angle β of 45° and centrifugally at an angle γ of 70°. Other parameters as in example 3. Table 4 shows the parameters for example 4.

Tabela 4Table 4

Przykład 4 Example 4 Parametr Parameter Wartość Value Jednostka Unit Średnica zewnętrzna / wewnętrzna kręgu Coil outer/inner diameter φ 1900 / φ 700 φ1900 / φ700 mm mm Szerokość kręgu Circle width 2000 2000 mm mm Podparcie kręgu Vertebra support na siodle w osi modułów on the saddle in the axis of the modules Średnica dysz Nozzle diameter 70 70 mm mm Długość dysz Nozzle length 150 150 mm mm Kątp Angle 45° 45° KątT angleT 70° 70° Odległość dysza - powierzchnia czołowa kręgi The distance of the nozzle - the end face of the vertebrae 100 100 mm mm Średnica szyku wewnętrznego Diameter of the inner pattern φ 650 φ 650 mm mm Ilość dysz w szyku wewnętrznym Number of nozzles in an internal pattern 12 12 szt pcs Średnica szyku środkowego Center Pattern Diameter φ 1090 φ 1090 mm mm Ilość dysz w szyku środkowym Number of nozzles in the middle pattern 24 24 szt pcs Średnica szyku zewnętrznego Outer pattern diameter φ 1530 φ 1530 mm mm Ilość dysz w szyku zewnętrznym Number of nozzles in the outer pattern 30 thirty szt pcs Całkowita iość dysz Total number of nozzles 66 66 szt pcs

PL 242460 Β1PL 242460 B1

Za pomocą urządzenia modułowego 1, które zastosowano w przykładzie 4 można obrabiać kręgi blachy aluminiowej 9 o szerokościach korzystnie od 1800 do 2030 mm, oraz o średnicach zewnętrznych korzystnie od 1700 do 1930 mm.With the modular device 1, which is used in Example 4, it is possible to process aluminum sheet coils 9 with widths preferably of 1800 to 2030 mm and outer diameters of preferably 1700 to 1930 mm.

Przykład 5Example 5

Urządzenie modułowe do nadmuchu gazu na powierzchnię obrabianego cieplnie wsadu zbliżone jest do tego z przykładu 1, z tym, że krąg blachy aluminiowej 9 o szerokości 1000 mm, w centralnej części komory grzejnej 6 wsadowego pieca konwekcyjnego 7, podparty jest na siodle, przy czym przesunięcie osi kręgu względem osi modułów 1 wynosi 200 mm. Płaszczyzny czołowe 8 kręgu 9 o średnicy zewnętrznej 01500 mm i wewnętrznej 0700 mm są symetrycznie oddalone od końcówek dysz 3 o około 380 mm. Moduł 1 ma postać blachy stalowej stanowiącej płytę nośną 2 o średnicy 1930 mm z zamocowanymi na jej powierzchni dyszami 3 o przekroju zaokrąglonych kwadratowo wymiarach 150 mm x 150 mm i zaokrągleniu R25 oraz długości 320 mm, mierzonej w osi dyszy, usytuowanymi w dwóch koncentrycznych szykach kołowych. Wewnętrzy szyk 4 o średnicy 0600 mm zawiera 5 dysz 3, a zewnętrzny szyk 5 o średnicy 01120 mm zawiera 9 dysz 3. Wszystkie osie dysz 3 są pochylone w jednakowy sposób obwodowo pod kątem β wynoszącym 80° i odśrodkowo pod kątem y wynoszącym 85°. W tabeli 5 przedstawiono parametry dla przykładu 5.The modular device for blowing gas onto the surface of the heat-treated charge is similar to that in example 1, except that the circle of aluminum sheet 9, 1000 mm wide, in the central part of the heating chamber 6 of the batch convection oven 7, is supported on a saddle, and the shift axis of the coil relative to the axis of the modules 1 is 200 mm. The front planes 8 of the coil 9 with an outer diameter of 01500 mm and an inner diameter of 0700 mm are symmetrically spaced from the ends of the nozzles 3 by about 380 mm. Module 1 has the form of a steel sheet constituting a support plate 2 with a diameter of 1930 mm with nozzles 3 mounted on its surface with square rounded cross-sections of 150 mm x 150 mm and R25 rounding and a length of 320 mm, measured in the axis of the nozzle, located in two concentric circular arrays . The inner array 4 with a diameter of 0600 mm contains 5 nozzles 3, and the outer array 5 with a diameter of 01120 mm contains 9 nozzles 3. All axes of the nozzles 3 are inclined in the same circumferential way at an angle β of 80° and centrifugally at an angle y of 85°. Table 5 shows the parameters for example 5.

Tabela 5Table 5

Przykład 5 Example 5 Parametr Parameter Wartość Value Jednostka Unit Średnica zewnętrzna / wewnętrzna kręgu Coil outer/inner diameter φ 1500 / φ 700 φ1500 / φ700 mm mm Szerokość kręgu Circle width 1000 1000 mm mm Podparcie kręgu Vertebra support na siodle, nie w osi modułów on the saddle, not in the axis of the modules Przesunięcie osi kręgu względem osi modułów Offset of the axis of the circle relative to the axis of the modules 200 200 mm mm Wymiar przekroju poprzecznego dysz Nozzle cross-sectional dimension 150x150 R25 150x150 R25 mm mm Długość dysz Nozzle length 320 320 mm mm Kątp Angle 80° 80° KątT angleT 85° 85° Odległość dysza — powierzchnia czołowa kręgi The distance between the nozzle and the end face of the vertebrae 380 380 mm mm Średnica szyku wewnętrznego Diameter of the inner pattern φ 600 φ 600 mm mm Ilość dysz w szyku wewnętrznym Number of nozzles in an internal pattern 5 5 szt pcs Średnica szyku zewnętrznego Outer pattern diameter φ 1120 φ 1120 mm mm Ilość dysz w szyku zewnętrznym The number of nozzles in the outer pattern 9 9 szt pcs Całkowita iość dysz Total number of nozzles 14 14 szt pcs

Za pomocą urządzenia modułowego 1, które zastosowano w przykładzie 5 można obrabiać kręgi blachy aluminiowej 9 o szerokościach korzystnie od 800 do 1200 mm, oraz o średnicach zewnętrznych korzystnie od 1400 do 1700 mm.With the modular device 1 used in example 5, it is possible to process aluminum sheet coils 9 with widths of preferably 800 to 1200 mm and outer diameters of preferably 1400 to 1700 mm.

W sytuacjach kiedy użytkownik prowadzi w tym samym piecu procesy dla szerokiej gamy wsadów różniących się średnicami i/lub szerokością, zwykle zauważalna jest duża różnica w efektywności transferu ciepła do wsadu między przypadkami, dla których rozmiary wsadu są optymalne dla wymiarów komory grzejnej (głównie z uwagi na bliskość czoła kręgu do dysz) a przypadkami, dla których rozmiary wsadu są nieoptymalne dla wymiarów komory grzejnej, czyli o dużej odległości czoła kręgu od dysz oraz dla średnic odbiegających znacząco od średnicy zespołu dysz.In situations where the user runs processes in the same furnace for a wide range of loads that differ in diameter and/or width, there is usually a significant difference in heat transfer efficiency to the load between cases where the size of the load is optimal for the dimensions of the heating chamber (mainly due to to the proximity of the coil face to the nozzles) and cases where the size of the charge is not optimal for the dimensions of the heating chamber, i.e. with a large distance of the coil face from the nozzles and for diameters significantly different from the diameter of the nozzle set.

Dla przedstawionej konstrukcji zespołu dysz osłabienie współczynnika wnikania ciepła a [W/m²K‘¹] na powierzchni czołowej 8 kręgu blachy 9, na skutek zmniejszenia jego szerokości z 1900 do 1000 mm nie przekracza 20%, natomiast równomierność rozkładu temperatury pozostaje na podobnym, należytym poziomie pomimo przesunięcia osi kręgu 9 względem osi modułów 1.For the presented structure of the nozzle set, the weakening of the heat transfer coefficient a [W/m ² K' ¹ ] on the front surface 8 of the sheet metal coil 9, as a result of reducing its width from 1900 to 1000 mm, does not exceed 20%, while the uniformity of temperature distribution remains similar, proper level despite the displacement of the axis of the coil 9 relative to the axis of the modules 1.

Claims

Patent claims

1. A modular device for blowing gases onto the surfaces of heat-treated charges, which is part of the blowing system for chamber batch furnaces, in which the movement of gases during convection heating and cooling is generated by mechanical means, and the blowing onto the surface of the charge is carried out from two opposite sides of the process chamber furnace, connected to a flow machine located outside the process chamber, which sucks gas from the space of the process chamber, and then pumps it through a set of channels equipped with heating elements, to a modular device in which the resultant gas stream is accelerated and properly directed to the surface of the charge, and which modular device consists of a rigid plate connected to the walls of the furnace process chamber, provided with through-holes enabling gas flow through the nozzles, and of nozzles fixed permanently on the surface of the plate and tilted in two directions in relation to the axis of the plate, with characterized by the fact that the nozzles (3) are arranged on the surface of the support plate (2), evenly with respect to the axis of symmetry (OP) of this support plate (2), in at least two regular arrays (4), (5), which nozzles ( 3) are deflected circumferentially from the axis of symmetry (OP) of the carrier plate (2) by the angle of circumferential deflection (β) and are deflected centrifugal by the centrifugal angle (γ), the angle of circumferential deflection (β) of the nozzles (3) is included between the lying on the first plane (P1) with the axis of symmetry (OD) of the nozzle (3) and the straight line (ST) tangential to the circle with the center coincident with the center of symmetry (O) of the support plate (2) and the radius determined by the point (N) of intersection of the axis of symmetry (OD) of the nozzle (3) with the plane of the support plate (2), while the centrifugal angle (γ) of the nozzles (3) is contained between the axis (OD) of the nozzle (3) lying on the plane (P2) and the straight line passing through the center of symmetry (O ) of the support plate (2) and the point (N) of intersection of the axis of symmetry (OD) with the plane of the support plate (2).

2. A modular device for inflating gases according to claim 1, characterized in that the circumferential deflection angle (β) and the centrifugal angle (γ) for each nozzle (3) are the same and amount to 45-89°.

3. A modular device for inflating gases according to claim 1, characterized in that the nozzles (3) are arranged in two concentric arrays (4) and (5), with 6 to 24 nozzles in the outer array (5) and 3 to 12 in the inner array (4) nozzles.

4. A modular device for inflating gases according to claim 1, characterized in that the distance between successive arrays (4) measured along the radius of the plate (2) is from 1 to 5 hydraulic diameters of the nozzle (3) at the outlet.

5. A modular device for inflating gases according to claim 1 or 4, characterized in that the distance between successive arrays (4) is 180-300 mm and constitutes 18-32% of the length of the plate radius (2).

6. A modular device for inflating gases according to claim 1. 1, characterized in that the total area of all nozzle openings (3) in a rectangular projection on the surface of the support plate (2) of the device is 4-30% of the total area of the support plate (2) in a rectangular projection.

7. A modular device for inflating gases according to claim 1. 1, characterized in that the nozzles (3) have a circular cross-sectional shape.

8. A modular device for inflating gases according to claim 1. 1, characterized in that the support plate (2) is circular in shape.

9. A modular device for inflating gases according to claim 1. 1, characterized in that the nozzles (3) are rectangular in cross-section.

10. A modular device for inflating gases according to claim 1. 1, characterized in that the nozzles (3) are arranged on the support plate (2) in three circular arrays (4), (5), (10).

11. A modular device for inflating gases according to claim 1. 1, characterized in that the nozzles (3) are mounted on the support plate (2) with the use of a profiled reducer - confusor.