Циркуляционный вентилятор колпаковой печи

 

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулонов на заводах металлургии и машиностроения . Цель - снижение мощности привода вентилятора. Циркуляционный вентилятор колпаковой печи содержит вал, ступицу, диск, кольцевую обечайку , лопатки, кольцевой выходной канал, образованный обечайкой и диском. Лопатки выполнены по длине составными из радиальной части со стороны ступицы и наклонной к горизонтальной плоскости со стороны обечайки. Они закреплены полностью одной стороной на обечайке , а другой снизу на радиальной части лопатки, сверху на диске, при этом кольцевой выходной канал в проекции полностью перекрывается наклонными частями лопаток, а угол их наклона устанавливают в пределах 25- 45L 3 ил-, (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4448151/02 (22) 11.05 ° 88 (46) 30.03,91. Бюл. № 12 (71) Институт черной металлургии (72) В.В. Трегубов, В.Д. Морозов, О,Н. Штехно, В.Я. Лютый, Л.В. Трегубова и С.А. Братусь (53) 621.783.?46(088.8) (56) Заяка Японии ¹ 61-54092, кл. С 21 В 9/673, 1986.

Авторское свидетельство СССР

15448?7, кл. С 21 Э 9/673, 1989. (54) ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ВЕНТИЛЯТОР КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулоИзобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулонов на заводах металлургии и машиностроения.

Цель изобретения — снижение мощности привода вентилятора, Снижение энергозатрат обеспечивается при заданном расходе защитного газа в кон уре циркуляции за счет более совершенной проточной части вентилятора. При неизменных энергозатратах можно увеличить кратность циркуляции защитного газа, а следовательно, снизить удельные расходы топлива или электроэнергии на нагрев рулонов.

„.SU„„1638183 А1 (gg)5 С 21 П 9/673, F 27 В 11/00 нов на заводах металлургии и машиностроения. Цель — снижение мощности привода вентилятора. Циркуляционный вентилятор колпаковой печи содержит вал, ступицу, диск, кольцевую обечай-. ку, лопатки, кольцевой выходной канал, образованный обечайкой и диском. Лопатки выполнены по длине составными из радиальной части со стороны ступицы и наклонной к горизонтальной плоскости со стороны обечайки. Они закреплены полностью одной стороной на обечайке, а другой снизу на радиальной части лопатки, сверху на диске, при этом кольцевой выходной канал в проекции полностью перекрывается наклонными частями лопаток, а угол их наклона устанавливают в пределах 2545 . 3 ил, На йиг. 1 показана схема колпаковой печи; н» Фиг,2 - циркуляционный вентилятор, общий вид; на фиг.3разрез А-А на фиг.2„

Колпаковая печь содержит муфель

1, рулоны 2, крышку 3, каналы конвекторных колец 4, внутреннюю полость 5, опорное кольцо 6, кольцевую щель 7 направляющего аппарата, звенья 8 направляющего аппарата, опирающиеся на его днище 9 и образующие диффузоры 10, входное отверстие 11 под вентилятором, решетку 12, кольцевую полость 13, ступицу 14, диск 15, кольцевую обечайку 16, радиальные 17 и наклонные 18 лопатки, входное 19 и кольцевое выходное 20 отверстия и вал 21, 1638l83

Предлагаемый вентилятор устанавливают с минимально возможным по условиям безопасной эксплуатации зазором между решеткой и диском; входное отверстие под вентилятором между днищем и кольцевой обечайкой устанавливают, соблюдая условия минимизации аэродинамических потерь при прохождении через. него объема защитного газа, 0 циркулирующего в системе, а внутреннюю полость рулонов при их установке на стенд ориентируют относительно оси вентилятора, при этом нижний край ступицы опирают на соответствующий выступ на валу, Отжиг рулонов в колпаковой печи с использованием предлагаемого способа циркуляции защитного газа и предлагаемого циркуляционного вентилятора производят следующим образом.

На нижнем конвекторном кольце стенда колпаковой печи формируют стопу рулонов с установленными между ними конвекторными кольцами, накрывают крышкой и муфелем, продувают защитным газом, в том числе с включенным циркуляционным вентилятором, устанавливают нагревательный колпак и зажигают горелки. После завершения отжи30

ra колпак снимают и производят охлаждение стопы рулонов под муфелем, Затем снимают муфель и распаковывают стопу„ Объем защитного газа, циркулирующего в системе, перед подачей снизу во внутреннюю полость рулонов при вращении предлагаемого циркуляционного вентилятора засасывается из диффузоров через входное отверстие под вентилятором во входное отверстие вентилятора и, проходя как через радиальные, так и наклонные части лопатки, формируется в виде кольцевого восходящего потока. Формирование кольцевого восходящего потока происходит под

15 действием наклонных частей лопаток, которые выталкивают захватываемый их нижними концами и поступающчй с радиа альных частей лопаток защитный газ через кольцевое выходное отверстие, Защитный газ, поступивший во входное отверстие вентилятора, совершает винтообразно-осевое перемещение в сторону кольцевого выходного отверстия по наклонным частям каналов, образованным наклонно установленными на кольцевой обечайке по ее ширине и жестко соединенными с ней лопатками, и выталкивается плоскостью этих лопаток, направленной в сторону вра» щения вентилятора. 3а противоположной плоскостью наклонных частей лопаток, обращенной к входному отверстию, при вращении вентилятора создается разрежение, под действием которого через входное отверстие поступает защитный газ из диффузоров. Дополнительное разрежение создается в районе ступицы при вращении вентилятора радиальными частями лопаток под действием центробежных сил. Совокупное действие радиальных и наклонных частей лопаток при вращении вентилятора увеличивает расход и статическое давление нагнетаемого потока по сравнению с известными циркуляционными вентиляторами колпаковых печей при одинаковых диаметре, высоте, числе лопаток и оборотов ротора. Этому способствует то, что наклонные части лопаток, образуя острый угол 45-25 с гоо ризонтальной плоскостью в направлепии вращения вентилятора, позволяют перемещать нагнетаемый поток с меньшими аэродинамическими потерями.

Предпочтительная величина этого угла составляет 45-25 в зависимости от о требуемой высоты кольцевой обечайки при замене известных вентиляторов предлагаемым. Угол наклона частей лоо паток больше 45 при одном и том же их числе приводит к уменьшению площади проекции кольцевого выходного канала, которая по всей ширине полностью, а по периметру полностью перекрыта этими лопатками, В свою очередь, уменьшение площади проекции лопаток относительно площади кольцевого выходного канала уменьшает расход и статическое давление газа, так как уменьшает активную поверхность лопаток, воздействующую на газ в вертикальном направлении относительно этого канала. Уменьшение угла наклона лопаток менее 25 приводит к тому, что при соотношении высоты кольцевой обечайки и ширины кольцевого выходного канала, равном или близком к единице, достигается практически полное перекрытие кольцевого выходного канала проекцией лопаток, после чего также начинает уменьшаться расход газа, подаваемого вентилятором, т.е. увеличивается холостой ! пробег частиц газа по лопаткам. Статическое давление газа, создаваемое предлагаемым вентилятором, достигает j максимума, когда наклонные каналы, образуемые лопатками, имеют пересечение проекции верхнего края одной лопатки с проекцией нижнего края соседней лопатки. Это достигается, когда число лопаток составляет не менее восьми, Дальнейшее увеличение

16 числа лопаток и уменьшение угла их наклона менее 25О не увеличивает статического давления газа, подаваемого предлагаемым вентилятором, так как при одном и том же числе оборотов двигателя скорость схода частиц газа с лопаток постоянна, а обратный циркуляционный поток в самом вентилято- ре возрастает по мере увеличения давления. Таким образом при полностью перекрытом проекцией лопаток 18 кольцевом выходном канале достигается расход газа, характеризуемый максимальным статическим давлением.

Объем защитного газа, циркулирующего в системе и сформированный предлагаемым вентилятором в виде кольцевого восходящего потока, через решетку поступает во внутреннюю полость рулонов и через каналы конвертерных колец выбрасывается .перпендикулярно боковой поверхности муфеля, затем движется сверху вниз по кольцевой полости между муфелем и наружной поверхностью рулонов, поступает в кольцевую цель направляющего аппарата и через диффузоры, образованные звеньями направляющего аппарата, и входное отверстие под вентилятором поступает на входное отверстие вентилятара.

Таким образом, защитный газ, циркулирующий в системе, перед подачей снизу во внутреннюю полость рулонов формируют в виде кольцевого восходящего потока.

Такое формирование потока защитного газа в колпаковой печи увеличивает расход и статическое давление нагнетаемого потока во внутренней полости рулонов за счет его винтообразно-осевого перемещения в сторону выходного кольцевого канала вентилятора по наклонным каналам, образованным наклонно установленными на кольцевой обечайке по ее ширине и жестко соединенными с ней лопатками, как за счет уменьшения аэродинамических потерь в самом вентиляторе, так и в диффузорах направляющего аппарата, во внутренней полости рулонов и в

38183

6 кольцевой полости. Увеличение расхода и статического давления восходящего потока через внутреннюю полость рулонов повышает скорости нагрева и охлаждения внутренних витков рулонов. Движение большего объема защитного газа по каналам конвекторных колец от внутренних витков к наружным позволяет ускорить нагрев и охлаждение рулонов в аксиальном на правлении через их торцовые поверхности, Истечение. большего объема за10

55 щитного газа из каналов конвекторных колец перпендикулярно внутренней боковой поверхности муфеля позволяет существенно улучшить теплоотдачу в самом узком звене теплопередачи от дымовых газов колпака к защитному газу, циркулирующему под муфелем.

Перемещение большего объема защитного газа, .циркулирующего в системе, через кольцевую полость между муфелем и наружной поверхностью рулонов сверху вниз стопы позволяет поддерживать в процессе отжига максимальную при нагреве и минимальную при охлаждении темп ратуру потока при входе во внутреннюю полость рулонов. Это также способствует повышению скорости нагрева и охлаждения внутренних витков рулонов. В процессе перемещения по каналам конвекторных колецв процессе нагрева рулонов температура защитного газа понижается, а в процессе охлаждения — повышается. Это способствует выравниванию и одновременно ускорению нагрева и охлаждения внутренних и наружных витков рулонов

В результате ускорения нагрева и охлаждения внутренних и наружных витков рулонов повышается производи= тельность стенда колпаковой печи; снижается расход топлива, электроэнергии и длительность цикла пребывания рулонов в термическом отделении, Это обусловлено возможностью более длительного сжигания топлива горелками с максимальным расходом, интенсификацией теплообмена на боковой поверхности муфеля, рулонов и в каналах конвекторных колец.

Возможно улучшение качества готовой продукции за счет устранения пе-. регрева наружных витков и сокращения длительности периодов нагрева и охлаждения, что уменьшает слипание и сваривание витков рулонов, ведущие к появлению дефектов типа излома, 1638183 те стопы рулонов.

12

ZO а также выравнивает механические свойства по длине полосы и по высо5

Формула из о бр ет ения

Циркуляционный вентилятор колпаковой печи, содержащий вал, ступицу, диск, кольцевую обечайку, лопатки, жестко соединенные с диском, ступицей и обечайкой, кольцевой выходной канал, образованный обечайкой и диском, отличающийся тем, что, с целью снижения мощности приво15 да вентилятора, лопатки выполнены по длине составными из радиально установленной вертикальной части со стороны ступицы и установленной наклонно к горизонтальной плоскости части со стороны обечайки, при этом наклонная часть лопатки закреплена на обечайке снизу на радиальной части лопатки, а сверху - на диске, при этом кольцевой выходной канал в плане полностью перекрыт наклонными частями лопаток, а угол их наклона составляет 25-45, l638I83

Составитель В. Смирнов

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор А. Осауленко

Заказ 902 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101