УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЖИГА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к металлургии, к оборудованию для термической обработки крупногабаритных полых изделий, в частности, корпусов реакторов атомных энергетических установок водо-водяного типа, нефтехимических реакторов и другого крупногабаритного оборудования.
Известно устройство для термической обработки корпусов ядерных реакторов, которое содержит набор электромагнитов, размещаемых внутри корпуса и выполняющих роль нагревателей. Электромагниты выполнены в виде множества колец, которые загружаются внутрь с помощью крана (US 4652423 [1]). Недостатком известного устройства является то, что оно может быть применено только для корпусов строго цилиндрической формы и одного типа размера.
Известно устройство для термической обработки, в частности, для отжига корпусов атомных реакторов, которое содержит множество нагревателей, размещаемых внутри корпуса реактора. Каждый нагреватель снабжен для контроля температуры термопарой и индивидуальным блоком управления (ЕР 0404430 [2]). Недостатками известного устройства являются большие энергопотери, связанные с отсутствием теплоизоляции у нагревателей и наличие температурного градиента по стенкам обрабатываемого корпуса.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для отжига корпусов реакторов. Устройство представляет собой множество нагревателей, размещаемых внутри корпуса. Каждый нагреватель содержит два резистора и закрепленную между ними термопару. Во время отжига управляющий компьютер регистрирует температуру в области каждого нагревателя и регулирует силу тока, подаваемую на нагреватели, с тем, чтобы обеспечить требуемое распределение температур по внутренней поверхности корпуса (JP 3035197 [3]).
Недостатками известного устройства являются большие энергопотери, связанные с отсутствием теплоизоляции у нагревателей и наличие температурного градиента перпендикулярно стенкам обрабатываемого корпуса.
Заявляемое в качестве полезной модели устройство для отжига крупногабаритных полых изделий направлено на снижение расхода электроэнергии, обеспечение равномерности нагрева стенок обрабатываемого изделия и расширение номенклатуры обрабатываемых изделий.
Указанный результат достигается тем, что устройство для отжига крупногабаритных полых изделий содержит источник тока, соединенный через блок управления с электронагревателями, установленными в теплоизолированных панелях, размещаемых внутри изделия, и размещаемые оппозитно им снаружи теплоизолированные панели с электронагревателями и/или теплоизолирующие элементы.
Указанный результат достигается также тем, что размещенные внутри изделия теплоизолированные панели соединены между собой с возможностью их смещения относительно друг друга к центру полости изделия.
Указанный результат достигается также тем, что каждая из размещенных внутри полости изделия теплоизолированных панелей разделена на несколько тепловых зон, в каждой из которых установлен электронагреватель, соединенный с источником тока через отдельный блок управления.
Использование электронагревателей, установленных в теплоизолированных панелях, размещаемых внутри изделия, позволяет уменьшить потери тепла и, соответственно, снизить расход электроэнергии на проведение отжига. Размещение электронагревателей в теплоизолированных панелях снаружи оппозитно внутренним позволяет обеспечить равномерность нагрева стенок обрабатываемого изделия. При этом можно использовать для размещения снаружи теплоизолированные нагреватели и/или просто теплоизолирующие панели (элементы). В любом из вариантов реализации будет достигаться как экономия электроэнергии, так обеспечение равномерности нагрева стенок обрабатываемого изделия. Использование нескольких теплоизолированных панелей с установленными внутри нагревателями расширяет номенклатуру обрабатываемых изделий, т.к. позволяет размещать панели с нагревателями внутри изделия «по месту».
Соединение между собой размещенных внутри полости изделия теплоизолированных панелей с возможностью их смещения относительно друг друга к центру также расширяет номенклатуру обрабатываемых изделий, т.к. позволяет перемещать сборку из теплоизолированных панелей с нагревателями в полость изделия через входное отверстие меньшего размера, чем внутренний размер полости.
Разделение теплоизолированных панелей, размещаемых внутри полости изделия, на несколько тепловых зон позволяет варьировать в широких пределах выбор тех участков изделия, которые следует подвергать термической обработке (отжигу). Это позволяет существенно сэкономить расход энергии при необходимости отжига не всего изделия в целом, а только его конкретных участков. Соответственно, для осуществления такого режима работы устройства необходимо отдельное управление каждым из электронагревателей, установленных в теплоизолирующих панелях. Поэтому каждый из нагревателей целесообразно соединять с источником тока через отдельных блок управления.
Сущность заявляемого устройства поясняется примером его реализации и чертежами. На фиг.1 схематично показан наиболее предпочтительный вариант реализации устройства, на фиг.2 показан вариант соединения теплоизолирующих панелей в виде шести лучевой звезды.
Устройство для отжига крупногабаритных полых изделий содержит источник тока 1 (постоянного или переменного), выбираемый из числа известных по параметрам, необходимым для выбранных режимов отжига изделия. Источник тока 1 соединен с блоком управления 2, который позволяет регулировать силу тока, подаваемого на соединенные с ним электронагреватели 3, которые установлены в теплоизолированных панелях 4. В качестве блока управления может быть использован любой из числа известных, в том числе и с применением компьютеров или микропроцессоров. Для регулирования заданной температуры отжига могут быть применены различные датчики температуры, на основании которых будет осуществляться регулирование силы тока, подаваемого на электронагреватели. В качестве электронагревателей может быть использован любой из числа известных. Теплоизолирующие панели выполняют в виде плоских коробов (или выполненные с соответствующей кривизной), заполненных соответствующим теплоизолирующим материалом, который выдерживает высокие температуры и является диэлектриком (силикаты, шамотный кирпич, асбест и т.д.). Каждая из теплоизолированных панелей может быть индивидуально закреплена внутри изделия любым из известных способов. Однако наиболее предпочтительно соединять отдельные панели между собой в единый блок так, чтобы панели могли перемещаться относительно друг друга к центру и от центра внутренней полости изделия. В этом случае можно разместить внутри изделия все панели одновременно и затем переместить каждую из них к внутренним стенкам изделия. Такое соединение в единый блок можно осуществить любым из известных способов. Например, теплоизолирующие панели можно соединить между собой на шарнирах в ленту, ленту в исходном состоянии свернуть в спираль, а после размещения внутри полости изделия развернуть спираль так, чтобы теплоизолирующие панели вошли в контакт с внутренними стенками изделия. В другом варианте можно разместить теплоизолирующие панели так, чтобы каждая их них являлась гранью многолучевой звезды, которая в собранном состоянии размещается внутри изделия, а затем грани смещаются к стенкам изделия с одновременным смещением к ним вершин лучей звезды (см. фиг.2).
В конечном итоге панели 4 оказываются закрепленными на внутренней поверхности изделия 5. На наружной поверхности изделия 5 оппозитно панелям 4 закрепляют либо теплоизолирующие панели 6, которые могут представлять собой плоские (или выполненные с соответствующей кривизной) короба, заполненные теплоизолирующим материалом, либо теплоизолированные панели с электронагревателями, аналогичные установленным внутри изделия. В последнем случае электронагреватели наружных панелей соединяются с источником тока 1 через блок управления 2.
В частных случаях реализации каждый из электронагревателей, находящихся в составе теплоизолированных панелей, может быть снабжен индивидуальным блоком управления. Учитывая нынешнее состояние этой области техники - систем управления - реализация такой схемы управления нагревателя не составит труда для специалиста.
Устройство функционирует следующим образом. Во внутреннюю полость подвергаемого термообработке изделия 5 помещают, а затем закрепляют на его внутренних стенках теплоизолированные панели 4 с закрепленными в них нагревателями 3. С наружной стороны оппозитно теплоизолированным панелям 4 закрепляют либо теплоизолирующие панели 6, либо панели, аналогичные размещенным внутри. Включают с помощью блока управления 2 подачу тока от источника 1 на выбранные для осуществления термообработки этого изделия нагреватели так, чтобы на выбранных участках изделия поддерживался требуемый температурный режим. После проведения обработки в течение заданного времени устройство отключают.