RU13419U1 - Нагревательная печь - Google Patents

Abstract

Нагревательная печь, содержащая нагревательную секцию с каркасом из теплоизолирующих панелей, с электронагревательными элементами, размещенными внутри секции по краям рабочей зоны с зазором относительно теплоизолирующих панелей каркаса для обеспечения циркуляции воздуха, и вентилятором, размещенным в верхней части секции, отличающаяся тем, что печь выполнена из N ≥ 2 нагревательных секций, соединенных между собой в продольном направлении с образованием общего внутреннего пространства печи, причем одна из двух крайних секций, расположенных на противоположных концах печи, снабжена торцевой теплоизолирующей дверцей, а другая - снабжена торцевой теплоизолирующей дверцей или закрыта наглухо теплоизолирующей панелью, каждая из секций снабжена собственным пультом управления, электрически связанным с вентилятором и электронагревательными элементами своей секции, в каждой из секций электронагревательные элементы охватывают рабочую зону с четырех сторон - сверху, снизу и с боков - замкнутой в кольцо лентой, в которой выполнены жалюзи для циркуляции воздуха, печь также оснащена по крайней мере одной межсекционной теплоизолирующей перегородкой, выполненной с возможностью сборки-разборки во внутреннем пространстве печи в местах соединения секций между собой, а каждое из мест соединений секций между собой снабжено средствами для обеспечения возможности установки и закрепления указанной межсекционной теплоизолирующей перегородки.

Description

НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ НЕЧЬ

Полезная модель относится к области промышленных электропечей, предназначенных для осуществления операций термической обработки материалов, изделий, продукции, в частности, для осуществления операций по оплавлению порошковых полимерных покрытий, нанесенных на поверхность изделий.

Известны промыпшенные электропечи, содержащие размещенные в теплоизолирующих корпусах рабочие камеры, непосредственно нагреваемые электронагревательными элементами.

Среди таких печей известна, например, печь 1, содержащая размещенную в теплоизолирующем корпусе рабочую камеру, вдоль стенок которой размещены графитовые электронагревательные элементы, причем рабочая камера оснащена впускным и выпускным патрубками для подвода-отвода газа. Печь предназначена для осуществления термической обработки в неокислительной газовой среде.

Известна печь 2, содержащая корпус, внутри которого размещен теплоизоляционный слой, охватывающий рабочую камеру. Вокруг рабочей камеры размещены элементы электронагревателя. К рабочей камере подведены входной и выходной трубопроводы газа высокого давления. Печь предназначена для горячего изостатического прессования, осуществляемого под давлением газа, нагнетаемого в рабочую камеру.

Известна туннельная электропечь 3 с контролируемой атмосферой, содержащая размещенные в соответствующих карманах теплоизолирующего корпуса электронагревательные элементы, предназначенные для нагрева внутренней рабочей камеры электропечи, камера при этом оснащена трубопроводами для подвоМ. кл. F27 В 17/00, F27 D 1/00, F27D 23/00, F27D 11/00

да-отвода газа. Печь предназначена для проведения пайки изделий радиоэлектронной техники в определенной газовой среде.

Известна туннельная электропечь 4, включающая камеру предварительного нагрева, камеру высокотемпературного нагрева и камеру охлаждения. Камеры содержат индивидуальные средства нагрева и общий прямолинейный тоннель с рельсовым путем, по которому через все камеры последовательно перемещается тележка с обрабатываемыми изделиями. Печь предназначена для осуществления последовательного поэтапного нагрева и охлаждения изделий в процессе их термической обработки.

Рассмотренные электропечи 1-4 характеризуются узко специализированным применением, связанным с осуществлением определенных технологических операций в отношении определенной номенклатуры материалов и изделий.

Известны электропечи, в которых нагрев рабочих камерах осуществляется за счет циркуляции горячего теплоносителя.

Среди таких электропечей, известна, например, печь 5, используемая в технологических процессах конвенктивно-радиационной сущки лакокрасочных покрытий. Эта печь содержит рабочую камеру, электронагревательные элементы и вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя в рабочей камере.

Известна электропечь 6, используемая в технологических процессах сушки сельскохозяйственной продукции. Эта печь содержит рабочую камеру - камеру сушки, связанную патрубком с камерой подогрева теплоносителя, в которой установлен электронагреватель, обдуваемый венти.11ятором.

Известна электропечь 7, используемая в технологических процессах сушки пиломатериалов. Эта печь содержит две рабочие камеры - камеры сушки, связанные воздуховодами с камерами подогрева теплоносителя, в которых размещены электронагреватели, обдуваемые вентиляторами.

Общим для электропечей 5,6,7 является вынесение электронагревательных элементов за пределы рабочих камер, в которых осуществляется термообработка изделий и продукции, и подвод тепла в рабочие камеры за счет циркуляции теплоносителя с помощью вентиляторов. Вследствие этого в электропечах 5,6,7 и им аналогичным температура в рабочих камерах сравнительно невысока, что ограничивает область их использования.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является нагревательная печь 8, в которой электронагревательные элементы размещены непосредственно в рабочей камере и при этом также осуществляется принудительная циркуляция теплоносителя с помощью вентилятора, расположенного над нагревательными элементами. В такой печи в зоне нагрева возможно достижение более высоких температур, чем в печах 5,6,7.

Нагревательная печь 8 принята в качестве прототипа. Нечь-прототип содержит секцию (камеру) нагрева, каркас которой выполнен из теплоизолирующих панелей, образующих дно, свод и боковые стенки камеры. Камера нагрева снабжена окнами загрузки и выгрузки изделий. В состав печи входит электронагревательная установка, электронагревательные элементы которой размещены внутри камеры вдоль боковых стенок с зазором между теплоизолирующими панелями и электронагревательными элементами для циркуляции воздуха, вентиляционная установка с вентилятором, размещенным на своде камеры, а также средство для установки обрабатываемых изделий в рабочей зоне, выполненное в виде поворотного стола с приводом от электродвигателя. Внутри рабочей зоны в пространстве между нагревательными элементами размещены элементы направляющего аппарата, охватывающие поворотный стол для обрабатываемых изделий. Элементы направляющего аппарата, наряду с каналами, выполненными в поворотном столе, формируют и направляют потоки теплоносителя к обрабатываемым изделиям.

Работа печи-прототипа осуществляется следующим образом. Вентилятор подает теплоноситель в зазор между направляющим аппаратом и стенками камеры, где он нагревается, омывая элементы электронагревателя; Далее горячий теплоноситель по каналам поворотного стола поступает к изделиям, установленным на поворотном столе, и нагревает их. После этого теплоноситель поступает на всос вентилятора. В рассмотренном процессе элементы направляющего аппарата организуют восходящие потоки теплоносителя, предотвращая турбулизацию, что обеспечивает равномерность распределения потоков теплоносителя в рабочем пространстве камеры.

Конструкция печи-прототипа обеспечивает возможность обработки определенных изделий - клапанов, которые размещаются в специальных гнездах поворотного стола, к которым подходят каналы теплоносителя. В конструкции печипрототипа не предусмотрена возможность трансформации печи для обработки изделий иных форм и размеров.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка универсальной печи, монтируемой из повторяющихся секций исходя из долговременных производственных задач и обладающая возможностью трансформации своего рабочего пространства исходя из текущих потребностей производства.

Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что нагревательная печь, содержащая нагревательную секцию с каркасом из теплоизолирующих панелей, с электронагревательными элементами, размещенными внутри секции по краям рабочей зоны с зазором относительно теплоизолирующих панелей каркаса для обеспечения циркуляции воздуха, и вентилятором, размещенным в верхней части секции, выполнена из N 2 нагревательных секций, соединенных между собой в продольном направлении с образованием общего внутреннего пространства печи, причем одна из двух крайних секций, расположенных на противоположных концах печи, снабжена торцевой теплоизолирующей дверцей, а другая - снабжена торцевой теплоизолирующей дверцей или закрыта наглухо теплоизолирующей панелью, каждая из секций снабжена собственным пультом управления, электрически связанным с вентилятором и электронагревательными элементами своей секции, в каждой из секций электронагревательные элементы охватывают рабочую зону с четырех сторон - сверху, снизу и с боков - замкнутой в кольцо лентой, в которой выполнены жалюзи для циркуляции воздуха, печь также оснащена по крайней мере одной межсекционной теплоизолирующей перегородкой, выполненной с возможностью сборки-разборки во внутреннем пространстве печи в местах соединения секций меясду собой, а каждое из мест соединений секций между собой снабжено средствами для обеспечения возможности установки и закрепления указанной межсекционной теплоизолирующей перегородки.

Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее промыщленного применения поясняются фигурами 1 и 2, где на фигЛ схематически представлена заявляемая печь в рассматриваемом примере реализации с числом секций N 3 (общий вид), а на фиг.2 - схематически представлена одна нагревательная секция (поперечный разрез).

Заявляемая нагревательная печь содержит (фиг. 1,2) N 2 нагревательных секций 1, соединенных между собой в продольном направлении с образованием общего внутреннего пространства печи. На фиг. 1 представлен пример печи с N 3 секциями Ii,l2 Ь, у которой крайние секции li и Ь снабжены торцевыми теплоизолирующими дверцами 2.

Каждая из нагревательных секций 1 выполнена из теплоизолирующих панелей: нижней 3, боковых 4 и верхней 5 панелей, образующих каркас секции.

Внутри каждой секции 1 размещены ленточные электронагревательные элементы 6 (ТЭНы), охватывающие рабочую зону 7 с четырех сторон - сверху, снизу и с боков - замкнутой в кольцо лентой, в которой выполнены жалюзи 8 для циркуляции воздуха. Также, для циркуляции воздуха электронагревательные элементы 6 размещены с зазорами относительно панелей 3, 4, 5.

В каждой из секций 1 в верхней ее части размещен вентилятор 9, крыльчатка которого вращается в кожухе 10. Вентилятор приводится в движение электродвигателем, установленным снаружи секции 1 для исключения перегрева. Верхняя панель 5 секции 1 оснащается вентиляционным отверстием с соответствующей заслонкой (на фигурах не показаны).

Печь оснащается средствами для установки обрабатываемых материалов, изделий, продукции в рабочей зоне 7. Например, это рельсы в нижней части рабочей зоны и/или подвес в верхней части (на фигурах не показаны).

Каждая из секций 1 (Ь, Ь, Ь) снабжена собственным пультом 11 (Hi, Ib, I Ь) управления, связанным электрически с электронагревательными элементами 6 и вентилятором 9 своей секции. Пульты 11 управления электрически связаны также с температурными датчиками (термопарами) и температурными предохранителями своих секций (на фигурах не показаны).

Пульты 11 управления обеспечивают возможность раздельного и автономного управления своими секциями 1. Конструктивно пульты 11 могут быть объединены в рамках диспетчерского пульта печи.

Нагревательная печь также оснащена по крайней мере одной межсекционной теплоизолирующей перегородкой 12, выполненной с возможностью сборкиразборки во внутреннем пространстве печи в местах соединения секций 1 между собой. На фиг.1 показана перегородка 12, установленная между секциями Ь и Ь.

Каждое из мест соединений секций 1 между собой снабжено средствами для обеспечения возможности установки и закрепления межсекционной теплоизолирующей перегородки 12. В качестве таких средств могут быть применены, например, металлические полосы (профили) 13, закрепленные по периметру в торцевых частях секций 1. При соединении секций между собой полосы 13 соседних секций

образуют П-образный профиль с суммарной шириной паза, соответствующей толщине межсекционной перегородки 12.

Для облегчения процесса сборки-разборки во внутреннем пространстве печи перегородка 12 может быть выполнена составной, например, из четырех симметричных частей, соединяющихся между собой по принципу «паз-шип (на фиг. 1 показаны условно верхняя 12i и нижняя 122 составные части такой перегородки).

Работоспособность и практическая реализуемость заявляемой печи проверены при объемах нагревательных секций в вариантах от 3 м до 8 м. При этом каркас секции выполнялся с двойными стенками, промежуток между которыми заполнялся минеральной ватой. Дверной проем снабжался уплотнением по периметру, дверцы выполнялись двустворчатыми и снабжались задвижками, обеспечивающими плотное их закрытие. Количество ленточных нагревателей (ТЭНов) в одной секции - девять, при мощности одного ТЭНа 1, 2 или 4 кВт в зависимости от варианта подключения. Рабочий (регулируемы) диапазон температур в печи от 20 до 300°С. Максимально допустимая температура 400°С. Номинальная потребляемая мощность секции с указанными ТЭНами примерно 30 кВт. Используемое электрооборудование: пульт управления на основе промыщленно выпускаемых терморегуляторов программных марки «ТП301 - «ТПЗОЗ (изготовитель НПК «В APT А, Санкт-Петербург); термопары - никель-копель с открытым слоем; тепловой предохранитель - плавкая вставка из свинца (t шшвления 324°С)

Печь устанавливают и монтируют с числом N секций, определяемым исходя из долговременных производственных задач, в том числе, с учетом предельных продольных размеров изделий, предназначенных для обработки на данном производстве. При обработке длинномерных изделий межсекционная перегородка в печи не устанавливается. Изделия с меньшими продольными размерами обрабатываются в печи с установленной межсекционной перегородкой. Например, на фиг.1 представлен пример установки межсекционной перегородки 12 в трехсекционной

печи, где первая часть, образованная секциями li и Ь, предназначена для обработки более длинных изделий, а вторая, образованная секцией 1з, - более коротких изделий. Печь с установленной межсекционной перегородкой позволяет реализовать режим работы двух независимых печей, которые могут отличаться как температурой, так и характером осуществляемых технологических операций. При этом тепловые режимы в каждой из таких частей устанавливаются независимо с помощью соответств)ющих пультов управления 11.

Работа печи в варианте реализации, показанном на фиг.1, осуществляется следующим образом.

Межсекционная перегородка 12 устанавливается в П-образном пазу, образованном профилями 13 соседних секций Ь и Ь. В случае составной перегородки, перегородка 12 устанавливается путем последовательной установки отдельных ее частей - сначала нижних 122, затем верхних 12i. Установленные таким образом части перегородки 12 скрепляется с профилями 13, например, привинчивается.

Обрабатываемые материалы, изделия, продукция размещаются в соответствующих частях печи - в сдвоенной секции Ь-Ь и одинарной секции Ь - соответственно своим габаритам и осуществляемому технологическому процессу.

С помощью пультов управления 111 и 1Ь устанавливается требуемый тепловой режим в сдвоенной нагревательной секции Ь-Ь, а с помощью пульта управления 1Ь - нужный тепловой режим в нагревательной секции Ь.

Тепловой режим обеспечивается совместной работой нагревательных элементов 6 и вентилятора 9. При этом воздушные потоки, направляемые кожухом 10 от вентилятора 9, проходят (см. фиг.2) сверху вниз по зазору между боковыми панелями 4 и ленточными нагревательными элементами 6, а затем - снизу вверх через жалюзи 8 в рабочую зону 7, обеспечивая равномерный нагрев рабочей камеры и обрабатываемых в ней материалов, изделий, продукции (на фигурах не показаны).

При этом ленточные электронагревательные элементы 6 выполняют наряду с основной своей функцией нагрева еще и функцию направляющего аппарата.

Типичным примером технологического процесса, осуществляемого в заявляемой печи, является процесс оплавления порошковых полимерных покрытий, нанесенных на поверхность изделий. Этот процесс - заключительная стадия общего технологического процесса, используемого при формировании на изделиях покрытий из полимерных материалов с температурой оплавления до 250°С.

Таким образом из рассмотренного видно, что заявляемая полезная модель осуществима, промышленно применима и решает поставленную задачу разработки унявфсальной печи, монтируемой из повторяющихся секций исходя из долговременных производственных задач и обладающей возможностью трансформации своего рабочего пространства исходя из текущих потребностей производства. Это позволяет использовать печь наиболее рациональным образом, минимизировать энергетические и иные производственные затраты в процессе обработки материалов, изделий, продукции разнообразного ассортимента. Перспективная область использования печи - в составе линий порошковых полимерных покрытий. Эффективно также применение печи в качестве универсальной сушильной камеры.

/С79

10

Источники информации

1.Заявка Японии, JP № 5-49916 (В4), кл. F27 В 17/00, F27 D 1/00, публ. 27.07.93.

2.Заявка Японии, JP № 5-49917 (В4), кл. F27 В 17/00, В22 F 3/14, С04 В 35/64, публ. 27.07.93.

3.Авторское свидетельство СССР, SU № 1725049 (А1), кл. F27 В 9/06, публ. 07.04.94.

4.Авторское свидетельство СССР, SU JM 1795245 (А1), кл. F27 В 9/30, публ. 15.02.93.

5.Авторское свидетельство СССР, SU № 1627792 (А1), кл. F26 В 3/30, публ. 15.02.91.

6.Авторское свидетельство СССР, SU № 1606829 (А1), кл. F26 В 9/06, F24 J 2/00, публ. 15.11.90.

7.Авторское свидетельство СССР, SU № 1672172 (AI), кл. F26 В 9/06, публ. 23.08.91.

8.Авторское свидетельство СССР, SU № 1672182 (А1), кл. F27 В 9/16, публ. 23.08.91.

Claims (1)

1. Нагревательная печь, содержащая нагревательную секцию с каркасом из теплоизолирующих панелей, с электронагревательными элементами, размещенными внутри секции по краям рабочей зоны с зазором относительно теплоизолирующих панелей каркаса для обеспечения циркуляции воздуха, и вентилятором, размещенным в верхней части секции, отличающаяся тем, что печь выполнена из N ≥ 2 нагревательных секций, соединенных между собой в продольном направлении с образованием общего внутреннего пространства печи, причем одна из двух крайних секций, расположенных на противоположных концах печи, снабжена торцевой теплоизолирующей дверцей, а другая - снабжена торцевой теплоизолирующей дверцей или закрыта наглухо теплоизолирующей панелью, каждая из секций снабжена собственным пультом управления, электрически связанным с вентилятором и электронагревательными элементами своей секции, в каждой из секций электронагревательные элементы охватывают рабочую зону с четырех сторон - сверху, снизу и с боков - замкнутой в кольцо лентой, в которой выполнены жалюзи для циркуляции воздуха, печь также оснащена по крайней мере одной межсекционной теплоизолирующей перегородкой, выполненной с возможностью сборки-разборки во внутреннем пространстве печи в местах соединения секций между собой, а каждое из мест соединений секций между собой снабжено средствами для обеспечения возможности установки и закрепления указанной межсекционной теплоизолирующей перегородки.