ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА В РЕГУЛИРУЕМОЙ ГАЗОВОЙ АТМОСФЕРЕ

Вертикальная печь для обжига в регулируемой газовой атмосфере является устройством, предназначенным для обжига предварительно гранулированных либо брикетированных твердых веществ в атмосфере различных газов. Заявляемое устройство может применяться в химической и керамической промышленности для получения веществ и материалов с заданными свойствами.
Известны печи, в которых обжиг твердого вещества, загруженного в контейнеры, происходит в вертикальном обжиговом канале, при продвижении в нем контейнеров с обжигаемым материалом с помощью оригинального привода, основанного на скатывании контейнеров со встроенными шарами по спиралевидным направляющим (см. список используемых источников информации п.1), также с помощью проталкивания шаров в цилиндрическом канале (см. список используемых источников информации п.2).
Наличие в конструкции известных печей дополнительных узлов, механизмов и приводов, работающих в непосредственной близости с зоной обжига, приводит к значительному усложнению конструкции печи, ее удорожанию, затрудняет решение важных технологических задач (например, задачу регулирования атмосферы в зоне обжига), а также снижает надежность устройства в целом вследствие его усложнения.
Наиболее близкими аналогом заявляемой вертикальной печи является устройство (см. список используемых источников информации п.3), в котором обжигаемый материал под действием силы тяжести перемещается сверху вниз по вертикальному обжиговому каналу в установленных один на другой контейнерах, имеющих сквозное центральное газоходное отверстие, проходящее через днище каждого контейнера, а регулирование газовой атмосферы осуществляется с помощью поднимаемой при загрузке в печь каждого контейнера пробки с газоходными трубками, по которым осуществляется подача в реакционную зону печи газа и отвод газообразных продуктов процесса.
Существенными недостатками этого устройства являются сложность организации совместной работы механизма газораспределения и загрузочного устройства печи, проблема синхронизации работы этих двух устройств, а также проблема контакта нагреваемых компонентов с
атмосферным кислородом при загрузке очередного контейнера, которая сопровождается подъемом газораспределительного механизма.
Техническая задача при разработке заявляемого устройства состояла в создании загрузочного и приемного узлов печи, которые в совокупности с контейнерами, содержащими термообрабатываемый материал, без дополнительных газозатворных механизмов предотвращают попадание атмосферного воздуха в зону обжига печи при перемещении в ней контейнеров.
Поставленная задача решается тем, что горизонтальное сечение каналов загрузочного и приемного узлов, через которые производится загрузка в печь и выгрузка из печи контейнеров с термообрабатываемым материалом, совпадает с горизонтальным сечением контейнеров так, что вертикальный столб поставленных друг на друга контейнеров постоянно перекрывает доступ атмосферного воздуха через загрузочный и приемный узлы в зону обжига.
Техническим результатом, достигаемым с помощью предлагаемого устройства, является возможность проведения высокотемпературного обжига твердых веществ и материалов в регулируемой газовой атмосфере при непрерывном либо циклическом режиме прохождения контейнеров с термообрабатываемым материалом через печь.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая конструкция печи предусматривает возможность продвижения контейнеров с обжигаемым материалом с одновременным и технологически независимым от этого продвижения регулированием газообмена посредством проходящих в стенках трубы обжигового канала подводящих и отводящих газопроводов, благодаря чему печь имеет в рабочей зоне заданный газовый состав в течение всего процесса обжига.
Основной частью загрузочного и приемного узлов и основным конструктивным элементом, позволяющим решить поставленную техническую задачу, является труба обжигового канала, причем ее внутренний размер соответствует наружному размеру контейнера таким образом, чтобы с одной стороны обеспечить свободное скольжение контейнеров в канале, а с другой стороны воспрепятствовать проникновению в зону обжига атмосферного воздуха через загрузочный и приемный узлы.
Кроме того, контейнеры и стенки обжигового канала выполнены из одного и того же материала, что особенно важно для создания горизонтальных газоплотных сечений в условиях значительных изменений температуры.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами:
Рис.1 - Принципиальная схема, разрезы заявляемой вертикальной печи в вертикальной и горизонтальной плоскостях (вариант цилиндрической формы обжигового канала и контейнеров).
Рис.2 - Контейнер (вариант цилиндрической формы)
На рис.1 изображена вертикальная печь для обжига в регулируемой газовой атмосфере, которая состоит из нагреваемой внешними нагревательными элементами (9) трубы обжигового канала (1), подводящего (2) и отводящего (3) газопроводов с регулировочной арматурой (4) и (5), а также телескопического разгрузочного приспособления (6), выдвигающегося из горизонтальной разгрузочной площадки (7).
Обжиговый канал представляет из себя внутреннюю полость обогреваемой снаружи трубы, имеющей постоянное сечение по всей длине, за исключением зоны 1, в которой происходит обжиг шихты. В зоне 1 обжиговый канал имеет проточки (уширения) для обеспечения необходимого газообмена. Загрузочный узел размещается в верхней части трубы обжигового канала, имеющей постоянное сечение, совпадающее по внутреннему периметру с горизонтальным внешним сечением контейнера (8). Приемный узел размещается в нижней части трубы обжигового канала, имеющей также постоянное сечение, совпадающее по внутреннему периметру с горизонтальным внешним сечением контейнера (8). Контейнеры (8), могут быть различной формы, например цилиндрической
(рис 2), при этом они имеют сплошные основания, а в боковых стенках проделаны отверстия, предназначенные для обеспечения газообмена. Контейнеры в общем случае представляют из себя отрезки трубы постоянного сечения с закрытым нижним торцом.
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом:
Через верхнее загрузочное устройство подаются контейнеры (8), загруженные гранулированной смесью твердых компонентов (шихтой). Подача в обжиговый канал газа, в атмосфере которого происходит обжиг, осуществляется по вертикальному каналу (2), проделанному в стенке трубы обжигового канала (1). Газоотвод продуктов синтеза, а также избыток газа -реагента происходит через газоотводный канал (3), проходящий в стенке трубы обжигового канала (1).
Контейнеры с шихтой по мере проведения обжига перемещаются вниз в обжиговом канале, стенки которого нагреваются до заданной температуры при помощи нагревательных элементов (9). Контейнеры (8) (рис.2) имеют в стенках несколько отверстий для осуществления газообмена. Движение контейнеров, поставленных один на другой, происходит под действием их собственного веса и при помощи телескопического разгрузочного приспособления (6). В средней части обжигового канала контейнер попадает в рабочую зону печи, где при заданной температуре происходит обжиг с участием твердых компонентов (шихты) и газа, который подается в
обжиговый канал, описанным выше способом. Захватный механизм (10) служит для того, чтобы во время опускания контейнера с материалом, прошедшим термообработку, на разгрузочную площадку (7) удерживать стопку контейнеров, находящихся в печи.
Установленные друг на друга контейнеры со сплошными основаниями, позволяют создать газовые затворы в нижней и верхней зонах обжигового канала, препятствующие попаданию атмосферного воздуха в рабочую зону печи и удерживающие заданный газовый состав в рабочей зоне печи.
Разгрузочное приспособление (6) подводится своей горизонтальной площадкой под нижний контейнер, а захватный механизм (10) принимает на себя вес всей стопки контейнеров. Затем разгрузочное приспособление опускает контейнер на разгрузочную площадку (7), где происходит остывание и выгрузка термообработанного материала из контейнеров.
Использованные источники информации:
7. Pat. JP 5187778, Yamada Hirotshugu, Vertical burning furnace, IPC F 27 B 9/26; F 27 B 9/14, 1993.07.27
2. Pat. JP 5010674, Kitamura Masanori, Vertical type continuous, IPC F 27 B 9/26; F 27 B 9/24, 1993.01.19
3. Pat. JP 8054190, Tanaka Shigeki, Heat treating box and vertical heat treating furnace, IPC F 27 D 3/12; F 27 B 9/26, 1996.02.27