ПЕЧЬ ШАХТНАЯ
SHAFT FURNACE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для термической обработки деталей.
Известна электропечь (Шахтная высокотемпературная электропечь ПШЗ 10.20/9, РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ, фирма «Накал», Оборудование для термообработки), выполненная в сварном каркасе из профильного и листового металла, футерованного шамотными кирпичами. Печь оборудована подъемным механизмом с гидроприводом, крышка поднимается вверх при помощи гидравлического насоса и отводится в сторону.
Недостатками прототипа являются:
- неравномерный прогрев;
- большое время разогрева и остывания (высокая инерционность);
- трудоемкость изготовления шамотной кладки;
- быстрая изнашиваемость кладки;
- отсутствие контроля изнашиваемости уплотнения гидроцилиндра;
- невозможность ввода контрольного термопреобразователя и трубопроводов для подвода инертных газов.
Предлагаемым изобретением решается задача:
- повышение качества термообработки деталей;
- уменьшение трудоемкости изготовления печи шахтной;
- обеспечение безопасности при работе с печью;
- увеличение срока эксплуатации печи.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:
- равномерный прогрев рабочего пространства печи;
- малое время разогрева печи и ее остывания;
- уменьшение трудоемкости изготовления за счет менее затратной конструкции печи;
- уменьшение потребляемой мощности;
- контроль изнашиваемости уплотнения гидроцилиндра;
- свободный ввод контрольной термопары и трубопроводов для подвода инертных газов;
- безопасное эксплуатирование печи шахтной;
- уменьшение веса.
Указанный технический результат достигается тем, что в печи шахтной, состоящей из внешнего каркаса, муфеля, изолированных друг от друга волокнистой теплоизоляцией, крышки, подъемного механизма, реторты, электрооборудования, новым является то, что между муфелем и внешним каркасом с волокнистой теплоизоляцией имеется воздушный зазор.
В печи шахтной на каркасе может быть расположен ограничивающий упор.
В печи шахтной подъемный механизм может быть снабжен фиксирующим упором.
В печи шахтной в гидроцилиндре подъемного механизма может быть предусмотрено отверстие для диагностики.
В печи шахтной крышка может быть футерована волокнистой теплоизоляцией определенным образом при помощи шпилек и кронштейнов, находящихся внутри изоляции и закрепленных к верхнему закрытию, причем волокнистая теплоизоляция закрыта теплоизолирующей тканью.
В печи шахтной футеровка рабочей зоны может быть выполнена шамотными плитами, которые крепятся к внешнему каркасу шпильками.
В печи шахтной может быть в шамотной плите, соединяющей внешний каркас и муфель, расположен желоб.
Муфель футерован в рабочей зоне шамотными плитами. Внешний каркас изолирован волокнистой теплоизоляцией. Между муфелем и каркасом предусмотрен воздушный зазор. Волокнистая теплоизоляция внешнего каркаса отделена от наружного закрытия воздушным зазором. Двойной воздушный зазор уменьшает передачу тепла на внешнюю поверхность печи, что обеспечивает безопасную работу около печи шахтной и уменьшает потребляемую мощность.
На каркасе предусмотрен ограничивающий упор, который при закрытии крышки гарантирует ее правильное положение в горизонтальной плоскости.
Печь шахтная оснащена фиксирующим упором, который при открытой крышке фиксирует ее положение, что позволяет безопасно производить загрузку и выгрузку деталей.
Гидроцилиндр подъемного механизма содержит отверстие для диагностики целостности уплотнения, что позволяет вовремя менять уплотнения.
Крышка представляет собой сварную конструкцию, футерованную определенным образом волокнистой теплоизоляцией. Теплоизоляция крепится к верхнему закрытию с помощью шпилек и кронштейнов, которые расположены внутри теплоизоляции, то есть, нет металлических конструкций в зоне нагрева, что уменьшает потребляемую мощность.
Теплоизоляция закрыта изоляционной тканью для предотвращения преждевременного износа волокна и попадания его в рабочее пространство печи, что улучшает качество термообработки деталей, а также на наружную поверхность печи при открытии и закрытии, делая работу на печи безопасной. Волокнистая теплоизоляция крышки позволяет выравнивать кладку муфеля, тем самым улучшая герметизацию рабочей зоны печи.
Футеровка муфеля выполнена шамотными плитами, которые закреплены шпильками к каркасу муфеля. Шпильки позволяют снизить давление на дно печи шахтной, что предотвращает преждевременное разрушение теплоизоляции и выпадения шамотных плит, а также уменьшает трудоемкость при изготовлении печи шахтной. Шамотные плиты имеют малое время остывания, что уменьшает инерционность печи.
Внешний каркас и муфель соединены между собой шамотной плитой в верхней части печи для улучшения герметизации рабочей зоны. В плите расположен желоб для ввода контрольного термопреобразователя и для подвода инертного газа в случае термообработки деталей в защитной атмосфере. Желоб перекрывается волокнистой теплоизоляцией крышки.
Все вышеописанные отличительные признаки позволяют получать детали очень высокого качества после термообработки.
Технические решения с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявленное решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена конструктивная схема печи шахтной; на фиг.2 - вид А; на фиг.3 - вид Б; на фиг.4 - схема укладки теплоизоляции крышки, на фиг.5 - желоб для ввода контрольного термопреобразователя и трубопровода для инертного газа.
Печь шахтная состоит из внешнего каркаса 1 и муфеля 2, закрывающихся крышкой 3 при помощи подъемного механизма 4. Внутри внешнего каркаса 1 размещен муфель 2. Внешний каркас 1 и муфель 2 соединены шамотными плитами 5 в верхней части печи. В плите 5 расположен желоб 6 для ввода контрольного термопреобразователя или подвода инертного газа. Желоб 6 перекрывается волокнистой изоляцией крышки. Муфель 2 футерован шамотными плитами 7 в рабочей зоне, которые крепятся шпильками 8 к каркасу муфеля 9. Муфель 2 изолирован от внешнего каркаса 1, снабженного волокнистой изоляцией 10, воздушным зазором 11 для предотвращения передачи тепла на наружную поверхность печи. В рабочем пространстве по стенкам муфеля 2 на керамических винтах 12 расположены спиральные нагреватели 13, навитые на керамические трубки 14. Внутри муфеля 2 установлена реторта 15, которая представляет собой сварную конструкцию из листового металла и прутка. Реторта 15 позволяет выровнять температуру внутри печи. Крышка 3 футерована определенным образом при помощи шпилек 16 и кронштейнов 17, находящихся в теплоизоляции 18. Волокнистая теплоизоляция 18 крышки 3 закрыта изоляционной тканью 19. Кронштейны 17 крепятся к верхнему закрытию 20 и не имеют контакта с рабочей зоной печи шахтной, что позволяет уменьшить теплопередачу на наружную поверхность печи, тем самым обеспечивая безопасную работу около печи и уменьшая потребляемую мощность. Закрытая крышка 3 ограничена в движении упором 21, который находится на внешнем каркасе 1. Крышка 3 может открываться с помощью подъемного механизма 4. Подъемный механизм 4 представляет собой сборную конструкцию, состоящую из гидроцилиндра 22, упора 23, кронштейнов 24 и 25, гидравлической помпы 26. Гидроцилиндр 22 является сборной конструкцией, с помощью которой поднимается и опускается крышка 3. Гидроцилиндр 22 имеет диагностическое отверстие 27, позволяющее контролировать изнашиваемость уплотнения 28. Перемещение поршня цилиндра осуществляется с помощью гидравлической помпы 26. Упор 23 служит поворотным механизмом гидроцилиндра 22 и крышки 3. Кронштейны 24 и 25 соединяют гидроцилиндр 22 и крышку 3. На подъемном механизме 4 расположен фиксирующий упор 29, который закрепляет крышку 3 в открытом состоянии.
На каркасе установлен бесконтактный выключатель 30, который служит для отключения нагревателей 13 при открытии крышки 3. Внутри реторты 15 установлены датчики температуры 31 для контроля температурного режима в рабочей зоне. Датчики соединены с автоматизированной системой управления, включающей в себя «Многоканальные регуляторы температуры «Термодат 16Е5» (см. Инструкцию по эксплуатации завода-изготовителя Приборостроительное предприятие «Системы контроля», г.Пермь, ул.Костычева, 42 А). Приборы позволяют производить регулирование температуры по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону, сводящему к минимуму инерционность системы поддержания заданной температуры в каждой зоне, а также позволяющие дистанционно управлять печью шахтной с помощью компьютера. Приборы контроля температуры и органы управления печью шахтной входят в состав электрооборудования 32. Для предотвращения разрушения плит 5 и регулирования плотности закрытия крышки 3 имеются регулируемые упоры 33.
Печь шахтная работает следующим образом.
Печь шахтная настраивается на заданный режим величиной, выставленной на регулируемых каналах «Термодатов 16Е5» и подбором коэффициентов ПИД закона регулирования, обеспечивающих минимальную инерционность системы поддержания заданной температуры. В печь шахтную загружают детали, для чего открывают крышку 3 при помощи подъемного механизма 4 и фиксируют упором 29, затем закрывают, крышку 3 плотно прижимают к кладке муфеля 2 за счет своего веса, правильное закрытие обеспечивает ограничительный упор 21. Включают нагрев. Происходит процесс термообработки. Время выдержки деталей в печи шахтной определяется технологическим процессом. После процесса термообработки отключают нагрев. Для быстрого понижения температуры необходимо приоткрыть крышку 3, отрегулировав упоры 33 или повернуть ее на небольшой угол. После остывания печи шахтной, которое контролируется приборами «Термодат 16Е5», открыть крышку и выгрузить детали.