ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к термическому оборудованию и может быть использована в конструкциях печей для обжига керамических изделий, преимущественно декоративной керамики.
Обжиг - это технологический процесс, во время которого в керамических массах проходит ряд физико-химических преобразований, на конечной стадии завершаются процессом спекания. После обжига снижается пористость изделий, увеличивается их прочность, водонепроницаемость, изменяется цвет, создается декоративное покрытие - изделие приобретает целостность.
Наиболее распространенным устройством для обжига небольших по габаритам изделий служат муфельные печи, состоящие из рабочей камеры, в которой происходит нагрев предметов, корпуса с крышкой, выполняющих защитную и теплоизолирующую функции, и нагревательных элементов, обеспечивающих выполнение термических операций.
Для обеспечения равномерности нагрева изделий в конструкциях печей используют герметизирующие элементы в виде прокладок и уплотнений, размещенные в местах стыка подвижных элементов печи.
Известна индукционная плавильная печь, содержащая каркас, индуктор, футеровку, верхнюю крышку и прижимы, при этом ее верхняя крышка выполнена литой из отходов алюминиевого сплава в виде тонкостенной плиты, наружная сторона которой имеет плоскую поверхность, а противоположная - выступы по всему периметру, при этом выступы наружного и внутреннего контура соединены радиальными ребрами одинаковой с ним высоты, а между крышкой и прижимами установлены прокладки из электроизоляционного материала (см. патент РФ№12727, МПК F27B 14/00, опубл. 27.01.2000 г.).
Размещение прокладки из электроизоляционного материала между крышкой и прижимами не гарантирует потери тепла через возможные зазоры между каркасом печи и крышкой.
Известна герметичная микроволновая вакуумная печь для спекания включающая корпус печи, камеру для микроволнового нагрева, дверцу печи, микроволновый генератор и инфракрасный термометр, при этом на дверце печи в месте контакта с корпусом размещены уплотнительные прокладки (см. патент CN №203163474, МПК F27B 5/05; F27B 5/06; F27B 5/14, опубл. 28.08.2013 г.).
Наличие уплотнительных прокладок только на крышке не обеспечивает надежную герметизацию рабочей камеры и не исключает возможные потери тепла, снижая эффективность работы печи и качество обрабатываемых изделий.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является муфельная печь с вертикальной загрузкой изделий для обжига керамики, содержащая корпус с рабочей камерой, крышку, закрепленную на корпусе, при этом герметизирующие элементы выполнены в виде выступа на огнеупорном кирпиче крышки, который при контакте с корпусом входит в паз, выполненный на внутренней стенке из огнеупорного кирпича корпуса, а для фиксации соединения крышки с корпусом используется зажим
(см. патент CN 102052846 A, F27B 17/00, C04B 33/32, 11.05.2011.).
Недостатками известной конструкции печи является возможность снижения эффективности ее работы и качества обрабатываемых изделии вследствие того, что в условиях индивидуального производства мелких партий изделий при многократном открывании/закрывании крышки место контакта по плоским поверхностям корпуса и крышки, выполненных из огнеупорного кирпича крышки с корпусом, подвергается деформации, приводящей к разрушению герметизирующих элементов.
При этом ухудшается прилегание крышки к корпусу, что приводит к изменению температурных характеристик рабочей камеры, обуславливая неустойчивость работы печи и снижение качества обрабатываемых изделий.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности работы печи и качество обрабатываемых изделий.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи является снижение усилий, разрушающих герметизирующие элементы, за счет снижения усилие, требуемое на открывание крышки, путем компенсации ее веса.
Поставленная задача достигается тем, что в печи для обжига керамических изделий, содержащая корпус с рабочей камерой, крышку, закрепленную на корпусе, и герметизирующие элементы, размещенные на корпусе и крышке, согласно технического решения, она дополнительно снабжена противовесом, закрепленным на крышке в месте ее крепления к корпусу в направлении, противоположном открыванию посредством перекладины с опорой, смещенной вверх относительно оси крепления крышки к корпусу, герметизирующий элемент, размещенный на корпусе, выполнен в виде прокладки из огнеупорной ваты, и имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, а герметизирующий элемент, размещенный на крышке, выполнен в виде уплотнения из термостойкой резины, и имеет в поперечном сечении клиновидную форму.
При этом масса противовеса меньше, чем вес крышки.
Заявляемая совокупность признаков обеспечивает повышение эффективности работы печи и качество обрабатываемых изделий путем снижения влияния сил, разрушающих герметизирующие элементы, за счет снижения усилия, требуемого на открывание крышки.
Это обусловлено тем, что установка на крышку противовеса в направлении, противоположном открыванию, способствует образованию рычажного механизма с точкой опоры, смещенной вверх, в месте крепления крышки к корпусу, обеспечивая уравновешивание веса крышки.
Используя рычажный механизм, можно поднимать груз, прикладывая небольшое усилие.
Величина экономии силы одинакова с соотношением длин более длинного и более короткого плеча рычага.
При этом масса противовеса меньше, чем вес крышки, создает необходимый перевес на стороне крышки для достижения гарантированного нормально закрытого положение крышки при рабочем режиме печи, и достаточный перевес на стороне на стороне крышки для фиксации ее от самопроизвольного закрывания при открытом положении.
Уравновешивание веса крышки противовесом снижает влияние на герметизирующие элементы сил прижима, снижая возможность их преждевременного разрушения и, тем самым, способствует повышению эффективности работы печи.
Клиновидная форма выполнения профиля уплотнения из термостойкой резины усиливает эффект повышения ее прочности за счет снижения сил его «прилипания» к металлическому торцу корпуса из-за меньшей площади контакта острой стороны клина профиля уплотнения с корпусом.
Кроме того, форма выполнения профилей поперечного сечения герметизирующих элементов гарантировано и материалы, из которых они изготовлены, обеспечивают их функциональное назначение за счет образования лабиринтного уплотнения в месте контакта крышки и корпуса.
Заявляемое техническое решение проиллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез печи (условно); на фиг. 2 - схема рычажного механизма (условно); на фиг. 3 - зона контакта герметизирующих элементов, увеличено.
Позиции на чертежах означают следующее: 1 - внешняя часть корпуса; 2 - внутренняя часть корпуса; 3 - рабочая камера печи; 4 - ось поворота крышки; 5 - крышка; 6 - противовес; 7 - перекладина; 8 - герметизирующий элемент в виде прокладки; 9 - герметизирующий элемент в виде уплотнения; 10 - подвесы для монтажа внутренней части 2 корпуса; 11 - решетчатое дно для установки внутренней части 2 корпуса; 12 - электронагреватель; 13 - газоотводящее отверстие; 14 - люк в крышке 5.
1
2
1
2
Обозначения на чертежах означают следующее: Η - смещение крепления перекладины 7; F и F - вес противовеса и крышки; l - длина перекладины 7, l - размер крышки 5.
Заявляемая конструкция печи для обжига керамических изделий состоит из корпуса, содержащего внешнюю часть 1 из керамической плитки и внутреннюю часть 2 в виде огнеупорной футеровки, например, из шамотно волокнистой плиты, которая образует рабочую камеру 3.
На корпусе с возможностью поворота вокруг оси 4 закреплена крышка 5 (фиг. 1).
Печь дополнительно снабжена противовесом 6, вес которого меньше, чем вес крышки 5, и размещенным на перекладине 7, которая жестко закреплена на крышке 3 в месте ее крепления к корпусу в направлении, противоположном открыванию.
Перекладина 7 закреплена на верхней поверхности крышки 5, что образует смещение «Н» вверх относительно оси 4 крепления крышки 5 к корпусу.
Это способствует образованию рычажного механизма с точкой опоры «О» в месте крепления крышки 5 к корпусу на оси 4, обеспечивая уравновешивание веса крышки 5 (фиг. 2).
Кроме того, смещение «Н» крепления перекладины 7 вверх позволяет уменьшить ее длину, требуемую для уравновешивания рычажного механизма, что повышает удобство при эксплуатации печи.
Расчет массы противовеса 6 и длины вылета перекладины 7 осуществляется эмпирически с использованием известных соотношений, например, из условия равновесия рычажного механизма:
1
1
2
2
F⋅l=F⋅l,
1
2
где F - вес противовеса 6, F - вес крышки 5.
1
2
l - длина перекладины 7, l - размер крышки 5.
Используя рычажный механизм, можно поднимать груз, прикладывая небольшое усилие, при этом величина экономии силы одинакова с соотношением длин более длинного и более короткого плеча рычага.
При этом эмпирический подбор масс противовеса 6 и крышки 5 обеспечивает создание необходимого перевеса на стороне крышки 5 для достижения гарантированного нормально закрытого ее положение при рабочем режиме печи, и достаточный перевес на стороне крышки 5 для фиксации ее от самопроизвольного закрывания при открытом положении.
Вес противовеса 6 считается достаточным, если для поднятия крышки 5 не нужно прикладывать большого усилия, но при этом в закрытом положении небольшой перевес остается на стороне крышки 5, чтобы она самопроизвольно не открывалась.
Смещение «Н» точки крепления противовеса 6 вверх относительно оси 4 крепления крышки 5 к корпусу способствует тому, что при открытой (поднятой) крышке 5 небольшое превышение веса возникает уже на стороне противовеса 6, что значительно снижает усилие поднятия крышки 5, исключая при этом возникновение несанкционированных повреждений контактных поверхностей корпуса и крышки 5.
Печь снабжена герметизирующими элементами 8 и 9, размещенными на внутренней части 2 корпуса и крышке 5 (фиг. 1 и 2).
Герметизирующий элемент 8, размещенный на корпусе, выполнен в виде прокладки из огнеупорной ваты, имеющей в поперечном сечении прямоугольную форму, герметизирующий элемент 9, размещенный на крышке 5, выполнен в виде уплотнения из термостойкой резины, имеющего в поперечном сечении клиновидную форму (фиг. 2).
Огнеупорная вата, из которой выполнена прокладка 8 обладает свойствами упругой деформации, что обеспечивает легкое уплотнение при небольшом усилии, и хорошими теплоизолирующими и огнеупорными (выдерживает температурное воздействии до 1250°С) свойствами, что обеспечивает защиту от воздействия высоких температур из камеры 2 на прокладку 8 из термостойкой (до 350°С) резины.
Термостойкая резина, из которой выполнено уплотнение 9, обладает стойкостью к агрессивным средам, не сохнет и сохраняет упругость в условиях воздействия высоких температур, и предохраняет от проникновения из вне в рабочую камеру 3 атмосферного воздуха.
Форма выполнения поперечных сечений прокладки 8 и уплотнения 9 также способствует при смыкании крышки 5 с корпусом сформировать лабиринтное уплотнение в зоне их контакта за счет того, что прямоугольная форма поперечного сечения прокладки 8 обеспечивает плотное соприкосновение с плоской внутренней поверхностью крышки 5, а клиновидная форма уплотнения 9 опоясывает прокладку 8 по периметру ее боковой поверхности, обеспечивая ее защиту от воздействия внешней среды (фиг. 2).
Внутренняя часть 2 корпуса из огнеупорной футеровки смонтирована на подвесах 10 и установлена на решетчатом дне 11 из металлического уголка.
В пазах внутренней части 2 корпуса из огнеупорной футеровки размещен электронагреватель 12, в виде, например, спирали из фехраля.
В нижней части корпуса печи выполнено газоотводящее отверстие 13 для вывода из рабочей камеры 3 возникающих в процессе обработки газов.
На крышке 5 может быть выполнен люк 14 для ввода в рабочую камеру 3 дополнительных ингредиентов для проведения процесса обработки изделий, например, восстановителя.
Заявляемая конструкция печи работает следующим образом.
Обрабатываемые изделия загружаются в рабочую камеру 3 печи, и закрывают ее крышкой 5, вес которой предварительно уравновешен противовесом 6.
При этом прокладка 9 из огнеупорной ваты плотно прижата к внутренней поверхности крышки 5, а уплотнение 10 опоясывает прокладку 9 по периметру ее боковой поверхности.
Включаются требуемые режимы обработки.
По окончании обработки легким нажатием на противовес 6 отсоединяют крышку 5 от корпуса, слегка приподнимая ее. В дальнейшем под действием противовеса 6 крышка 5, поворачиваясь вокруг оси 4, перемещается в нормально открытое положение и фиксируется в нем.
Обработанные изделия выгружаются из печи, загружается новая партия изделий и процесс повторяется.
Заявляемая конструкция печи обеспечивает эффективную эксплуатацию печи, равномерный прогрев рабочего пространства печи и повышение качества термообработки деталей в условиях индивидуального производства преимущественно декоративной керамики.
В пределах заявленной совокупности признаков настоящее техническое решение не ограничивается приведенными примерами выполнения и охватывает любые иные варианты, попадающие в объем прилагаемой формулы для достижения заявленного технического результата.