SU855367A1 - Радиационна печь дл плавки и термообработки тугоплавких металлокерамических материалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к специальной металлургии, в частности к радиационным печам дл  плавки и термообработки тугоплавких материалов, например к центробежным солнечным печам с вращающимс  тиглем.

Известны радиационные высокотемпературные печи дл  нагрева, плавлени  и термообработки тугоплавких материалов, содержащие охлаждаемый металлический корпус, огнеупорную керамическую футеровку рабочей полости, в которых в качестве источников радиации используютс  либо внещние источники лучистого нагрева, либо непосредственно сама керамическа  футеровка, нагреваема  в процессе разогрева металла высокотемпературным газом 1 и 2.

Недостатками таких печей  вл ютс  сложность их конструкций и трудность эксплуатации , св занна  с применением жидкостного охлаждени .

Известна также центробежна  солнечна  печь, содержаща  концентратор солнечной энергии, водоохлаждаемый металлический корпус (кристаллизатор) с размещенным в нем тиглем из жаростойкого материала , механизм вращени  корпуса печи, систему вод ного охлаждени  элементов печи, а в полости корпуса печи на его рабочем торце закреплен охлаждаемый диафрагмирующий воротник 3.

Однако наличие вод ной рубащки охлаждени  во вращающемс  металлическом корпусе уменьшает термический КПД печи и снижает надежность ее работы. Система вод ного охлаждени  в р де случаев, например в полевых услови х при автономно работающей установке, нуждаетс  в замкну10 том контуре, что усложн ет устройство печи в целом и требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат.

Целью изобретени  - повыщение надежности работы и упрощение конструкции 5 радиационной печи за счет применени  газового самоохлаждени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известной радиационной печи, содержащей концентратор лучистой энергии, охлаждаемый металлический корпус ( кристаллизатор) с жаростойким (тугоплавким) тиглем и механизмом вращени , охлаждаемый корпус выполнен внешне оребренным, на наружной его поверхности закреплена кольцева  теплосъемна  проволочна  решетка из упругого материала с высокой теплопроводностью , и он снабжен системой воздушного охлаждени  в виде вентил тора,закрепленного соосно с охлаждаемым корпусом на валу механизма враидени . Механизм вращени  печи снабжен электромагнитной муфтой сцеплени  валов вентил тора и кристаллизатора. Решетка изготовлена однор дной из проволоки диаметром (1-5)1СГ м и закреплена с зазором между витками () Ю м, обеспечивающим экранировку поверхности теплообмена решетки, равной 1 Xi/(d +S )0,9. Наличие на корпусе внешнего оребрени  с закрепленной однор дной теплосъемной проволочной решеткой, намотанной с зазором , равным $ (1-5)10м, позвол ет при продувке решетки воздухом от вентил тора довести коэффициент теплоотдачи (J.) от стенки к газу до уровн  о.1500 град и тем самым, существенно понизить массогабаритные показатели корпуса и исключить систему вод ного охлаждени . Полученные значени  коэффициента теплоотдачи, примерно на пор док, превышают значени  J- дл  известных конструкций газовых теплообменников, в аналогичных устройствах. Дл  улучшени  теплоотдачи рещетку выполн ют из материала с высоким коэффициентом теплопроводности и защищают с внешней стороны антикоррозионным покрытием . Дл  снижени  гидравлического сопротивлени  газового тракта решетку изготавливают из профилированной проволоки , обеспечивающей после сборки ее небольшое аэродинамическое сопротивление. Увеличение прочностных характеристик решетки при больших оборотах вращени  корпуса достигаетс  применением биметаллической проволоки, например, омедненного молибдена . Облада  небольщим (пор дка 10- 100 мм вод. ст.) гидравлическим сопротивлением газоохлаждающего тракта, система воздушного охлаждени  печи эффективно работает от низконапорного вентил тора или нагнетател , что важно при эксплуатации печи в режимах с небольшим числом оборотов тигл . Регулирование температурного уровн  нагрева кристаллизатора достигаетс  изменением расхода продуваемого сквозь решетку газа, осуществл емого или изменением числа оборотов приводного механизма , или изменением угла наклона лопастей вентил тора. Наличие в механизме вращени  печи электромагнитной муфты сцеплени  позвол ет охлаждать печь при заторможенном кристаллизаторе, что расшир ет технологические операции, проводимые на печи. На фиг. 1 показана предлагаема  печь, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Радиационна  печь дл  плавки и термообработки тугоплавких металлокерамическйх материалов содержит опорную раму 1, с закрепленным приводным двигателем 2, жестко соединенным с вентил тором 3. Вал вентил тора 3 соединен с охлаждаемым корпусом (кристаллизатором) 4 с по.мощью электромагнитной муфты 5. В полости корпуса 4 размещен тигель 6 из жаростойкого материала, заполненный нагреваемым материалом 7. Сверху тигель накрыт светопроницаемым колпаком 8, через который проходит лучиста  энерги  концентратора. Приводной вращающий механизм теплоизолирован от корпуса керамической втулкой 9. Корпус 4 с внешней стороны содержит ребра 10, на наружной поверхности которых закреплена кольцева  теплосъемна  проволочна  решетка 11. Лопасти вентил тора 3 закреплены на регулируемых стержн х 12, дающих возможность измен ть угол наклона лопастей крыльчатки вентил тора. Печь работает следующим образом. Лучиста  энерги  от внешнего источника излучени , например от солнца, фокусируетс  в полости тигл  за счет концентратора и нагревает материал, предварительно загруженный в тигель. Нагреваемый материал пОлВдгревает тигель 6, который теплопроводностью отводит часть тепловой энергии на корпус 4. Ребра 10 корпуса 4 отвод т избыточную тепловую энергию из внутреннего объема на теплосъемную охлаждаемую решетку 11. Нагнетаемый вентил тором 3 газ (воздух) подаетс  в межреберные каналы 13 корпуса 4, откуда с большой скоростью продуваетс  сквозь теплосъемную проволочную решетку 11. Наличие у решетки небольших зазоров между витками и хорошо развитой поверхности теплосъема в сочетании с незначительным (пор дка ДР 10-100 мм вод. ст.) гидравлическим сопротивлением ее щелевых , аэродинамически спрофилированных каналов обеспечивает высокий температурный напор от стенки к газу по всей поверхности решетки. Это способствует достижению высокого (пор дка « 1500 вт/м -град) коэффициента теплоотдачи от нагретой решетки к охлаждающему газу, что дает возможность заменить систему вод ного охлаждени  печи равнозначной ей воздушной. Печь эксплуатируетс  в режиме с вращающимс  и заторможенным корпусом. Наличие электромагнитной муфты 5 сцеплени  валов вентил тора 3 и корпуса 4 позвол ет надежно охлаждать корпус в любом из указанных режимов работы печи. Верхнее положение муфты 5 сцеплени  обеспечивает синхронное вращение корпуса 4 и лопастей вентил тора 3, нижнее (когда муфта 5 опускаетс  и выходит из зацеп

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Радиационная печь для плавки и термообработки тугоплавких металлокерамических материалов, содержащая концентратор лучистой энергии, охлаждаемый металлический корпус с жаростойким тиглем и t5 механизмом вращения, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения конструкции печи, охлаждаемый металлический корпус выполнен с внешней стороны оребренным, на наружной его поверхности закреплена кольцевая тепло- 20 съемная проволочная решетка из упругого материала с высокой теплопроводностью и он снабжен системой воздушного охлаждения в виде вентилятора, закрепленного соосно с охлаждаемым металлическим корпусом на валу механизма вращения.
2. 2. Печь по π. 1, отличающаяся тем, что кольцевая теплосъемная проволочная решетка выполнена однорядной с зазором между витками, обеспечивающим экранировку поверхности теплообмена решетки, равной 1 >d/(d + 5) ^-0,9. где d — диаметр проволоки; <5 — зазор между витками.
3. 3. Печь по π. 1, отличающаяся тем, что механизм вращения печи снабжен электромагнитной муфтой сцепления валов вентилятора и охлаждаемого металлического корпуса.