ПЕЧЬ ВАКУУМНАЯ
VACUUM OVEN

Изобретение относится к термическому оборудованию и может быть использовано в конструкциях печей для термообработки и/или пайки изделий, например теплообменников из алюминиевых сплавов.
Известна высокотемпературная вакуумная электропечь, содержащая водоохлаждаемый корпус с двумя торцевыми крышками, в котором размещены тепловые экраны и нагревательные элементы. Торцевые тепловые экраны выполнены в виде одно- или многозаходных шнеков, прикрепленных к крышкам посредством кронштейнов. В корпусе печи на поде смонтирован стол для установки обрабатываемого изделия. Под может быть выполнен выкатным. Загрузка-выгрузка изделия осуществляется путем отката одной из торцевых крышек, шарнирно связанной с подом. Устанавливают на под изделие, закатывают под в печь, закрывают торцевую крышку, герметизируют ее стык с торцом корпуса. Включают в работу системы печи, например вакуумную, нагрева рабочего пространства печи, и выдерживают изделие в печи заданное время, после чего отключают системы, в случае необходимости охлаждают прошедшее обработку изделие, открывают крышку и выкатывают под со столом, на котором находится изделие. Снимают изделие со стола.
(См. а.с. СССР №1446434, кл. F27B/04, 1988 г.)
В результате анализа конструкции известной печи необходимо отметить, что нагревательные элементы, установленные в ее корпусе, не обеспечивают равномерного нагрева рабочего объема корпуса, особенно если он имеет удлиненную форму. Это приводит к снижению качества выпускаемой продукции. Кроме того, в конструкции данной печи не гарантирована надежность стыка «подвижная крышка - торец корпуса» и, как следствие, снижается качество обработки.
Известна печь электрическая, содержащая полый корпус с торцевыми крышками. Одна крышка прикреплена к корпусу стационарно, а вторая имеет возможность перемещения (откат от корпуса печи). Откатная крышка смонтирована на самоходной тележке, перемещающейся по направляющим (рельсам).
На внутренней поверхности подвижной крышки смонтированы консоли, на которых установлены тепловые экраны. Под (позицией не обозначен) выполнен выкатным. На нем размещен стол для установки изделия. На внутренней поверхности подвижной крышки установлен нагревательный элемент, выполненный в виде пластины П-образной формы, через токоподвод связанный с источником электропитания.
В корпусе смонтирован второй нагревательный элемент, выполненный в виде пластины П-образной формы, посредством токоподвода связанный с источником электропитания.
В корпусе также смонтированы тепловые экраны.
Нагревательные элементы имеют идентичную форму, установлены горизонтально, торцевыми стенками к крышкам соответственно на крышке и в корпусе с разворотом относительно друг друга на 90° относительно оси корпуса печи. Нагревательные элементы выполнены из листового жаропрочного металла.
(См. опубл. заявка №2006144911, кл. F27B 5/04, опубликовано 27.06.2008 г. - наиболее близкий аналог.)
В результате анализа конструкции данной печи необходимо отметить, что механизм фиксации передней крышки на торце корпуса сложен, фиксация осуществляется в течение длительного времени, что не гарантирует надежной герметизации рабочего объема печи по стыку с передней крышкой. Кроме того, известная конструкция печи не позволяет осуществлять регулировку положения изделия в зоне обработки. Все это снижает производительность печи и качество обработки в ней изделий.
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции печи вакуумной, обладающей высокой производительностью в работе и позволяющей получать изделия стабильно высокого качества.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в вакуумной печи, содержащей полый корпус с торцевыми крышками, одна из которых закреплена на корпусе, а другая имеет возможность перемещения, а также размещенные в корпусе торцевые, боковые, верхний и нижний блоки нагревателей, выполненные в виде панелей с экранной теплоизоляцией, последний экран блоков нагревателей является несущей конструкцией, причем нижний блок нагревателя механически связан с откатной крышкой и имеет возможность возвратно-поступательного перемещения, выполняя функцию пода, на котором устанавливается изделие. На нижнем блоке нагревателя (поде) имеются базовые поверхности для установки изделия. В откатной крышке в торце ее фланца, контактирующего с фланцем корпуса, установлено шнуровое уплотнение, а по образующей фланца в проточке установлено надувное уплотнение. Передний фланец корпуса в торцевой части снабжен кольцевым выступом; в закрытом положении надувное уплотнение крышки взаимодействует с внутренней поверхностью выступа, при этом кольцевая камера, образованная уплотнениями и выступом, подсоединяется к вакуумной системе.
Посадочные места нижнего блока нагревателя (пода), предназначенные для установки изделия, могут иметь возможность настроечного перемещения по вертикали.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна». Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из решений, известных из уровня техники, а следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1, 2 - печь вакуумная, общий вид;
на фиг.3 - выносной элемент А по фиг.1;
на фиг.4 - выносной элемент Б по фиг.1.
Печь вакуумная содержит полый корпус 1 преимущественно цилиндрической формы с торцевыми крышками 2 и 3. Крышка 2 (задняя) прикреплена к корпусу 1 стационарно, а крышка 3 (передняя) имеет возможность перемещения, то есть отводится от торца корпуса, в который осуществляется загрузка-выгрузка изделия (изделий).
Корпус 1, крышки 2 и 3 являются водоохлаждаемыми. Система их охлаждения является известной и в материалах настоящей заявки не описана.
В корпусе 1 печи размещены блоки нагревателей: торцевой передний 4, торцевой задний 5, боковой левый 6, боковой правый 7, верхний 8 и нижний 9.
Блоки нагревателей образуют замкнутое пространство, в котором осуществляется обработка (например, пайка) изделия. Каждый блок нагревателей выполнен в виде слоистого пакета, состоящего из экранов 10, электроизоляторов 11 и резистивных зиговых нагревателей 12. Торцевые блоки нагревателей крепятся на крышках, а остальные устанавливаются внутри корпуса печи. Наружный экран всех нагревательных блоков является несущей конструкцией.
На наружных экранах блоков нагревателей (боковых, верхнем и нижнем) установлены опоры качения 13, благодаря которым блоки перемещаются по направляющим корпуса печи.
Нижний блок нагревателя 9 является выкатным подом, наружный экран которого шарнирно сцеплен с крышкой 3.
Крышка 3 через шаровой шарнир 14 подвешена на опоре, установленной на устройстве загрузки-выгрузки.
Выкатной под имеет два положения:
1) переднее (рабочее) - когда изделие находится внутри корпуса печи;
2) заднее (загрузка-выгрузка изделия) - когда под находится вне печи.
На поде предусмотрены посадочные места «Б» (фиг.4), дающие возможность вертикального перемещения поддона 15, например, посредством установок втулок 16, обеспечивающих заданное положение изделия по высоте печи, что позволяет осуществлять нагрев изделия в оптимальных условиях.
На торце крышки 3 (фиг.3), обращенной к фланцу 17 корпуса 1, имеется уплотнение 18, например, в виде шнура. На образующей крышки 3 имеется кольцевая проточка, в которой расположено торцевое надувное уплотнение 19. Внутренний диаметр выступа фланца корпуса 17 несколько больше наружного диаметра фланца крышки 3, заходящей в полость выступа фланца, то есть между наружной поверхностью фланца крышки и внутренней поверхностью выступа фланца корпуса имеется кольцевой зазор (кольцевая полость) 20.
Печь оснащена вакуумной системой для вакуумирования полости корпуса 1 и полости 20. Выполнение вакуумной системы известно.
Естественно, что для обеспечения функционирования печи она снабжена всеми необходимыми средствами: системой нагрева рабочего пространства печи, системой охлаждения печи, системой вакуумирования полости печи, системой измерения температуры печи и др. Все эти средства являются известными для специалистов, они не составляют предмета патентования и поэтому нет необходимости в их подробном описании.
Печь вакуумная работает следующим образом. Работу печи рассмотрим на примере пайки теплообменника из алюминиевого сплава.
Печь должна быть подключена ко всем ее системам. Под 9 выкатывают в заднее положение. На поддон 15 устанавливают подлежащее пайке изделие, например радиатор. Втулками 16 регулируют положение изделия по высоте, добиваясь, чтобы оно при пайке в печи занимало положение, обеспечивающее его равномерный нагрев со всех сторон. В зависимости от размеров изделия и рабочего объема печи в печь может быть загружен один или несколько радиаторов. Поэтому под термином «изделие» в настоящей заявке следует понимать как одно изделие, так и несколько, одновременно проходящих обработку в печи. Использование проставочных втулок 16 обеспечивает необходимое положение изделия по высоте. Для получения качественных изделий необходимо, чтобы изделие находилось примерно на одинаковых расстояниях от нагревательных элементов блоков нагревателей, поэтому при изменении размеров изделий необходимо проводить регулировку их положения в печи посредством элементов 16. Это могут быть также шайбы, прокладки и пр. Такая регулировка обеспечивает одинаковый температурный режим обработки всего изделия, что повышает качество обработки.
После установки изделия на поддон с пульта управления дают команду на перемещение пода 9 в переднее положение, в результате чего изделие перемещается в полость печи и располагается в зоне обработки (внутри полости, образованной блоками нагревателей 4-9). Рабочая поверхность крышки 3 при этом располагается внутри выступа фланца 17 полости 20. Уплотнение 18 поджато к торцевой поверхности фланца 17.
Включают вакуумную систему на откачку атмосферы корпуса. При достижении остаточного давления не более 100 мм рт.ст. открывают вентиль, через который подается атмосфера под давлением в надувное уплотнение 19. Уплотнение надувается, поджимается к внутренней поверхности выступа фланца 17 и герметизирует полость 20. После герметизации полости 20 открывается клапан и подключается система вакуумирования. При этом исключается попадание атмосферы в полость печи уплотнением 19.
Достоинствами данного соединения «крышка-фланец» являются: полное отсутствие крепежных элементов; фиксация крышки в закрытом положении осуществляется очень быстро; надежно герметизируется полость печи со стороны передней крышки; упрощается технология изготовления фланца и крышки, так как их поверхности устанавливаются относительно друг друга с зазором; крышка не может быть отведена от фланца до тех пор, пока не будет разгерметизирована полость 20.
Благодаря тому что изделие находится в замкнутом объеме на равном расстоянии от нагревательных элементов, прогрев изделия осуществляется одновременно со всех его сторон, внутри данного объема в течение всего технологического цикла поддерживается заданная температура, что позволяет осуществлять пайку с высоким качеством.
Температура и давление в печи в процессе обработки изделия контролируются датчиками.
По окончании процесса пайки отключают системы печи, заполняют рабочий объем атмосферой, снимают давление из надувного уплотнения 19 и расфиксируют крышку 3 с корпусом 1. Перемещением механизма загрузки-выгрузки отводят крышку 3 от торца корпуса 1 и выкатывают готовое изделие из полости печи. Снимают изделие с поддона, устанавливают на него новое, подлежащее обработке изделие, и далее цикл повторяется.
Данная печь может быть использована не только для пайки, но и для нагрева и термообработки изделий.