Газовый затвор протяжной печи

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для герметизации входной и выходных проемов протяжных печей для термообработки металлической полосы в защитной газовой среде различного состава. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения, что обеспечивается поддержанием заданного гидравлического режима в камерах затвора. Как следствие достигается более экономичное расходование защитного газа. Затвор содержит корпус, разделенный пережимами со шторками на камеры нагнетания, промежуточную , отсоса и входную, циркуляционный вентилятор, блок стабилизации режима газоплотности с рабочей камерой, подающим коллектором со щелевым соплом и газоприемным коллектором перепуска газа в камеру отсоса. Шарнирно на срезе щелевого сопла закреплен газораспределительный узел, выполненный в виде патрубка, ограниченного с двух боковых сторон секторами, со стороны выхода газов частью цилиндрической поверхности со щелевым отверстием , к большим сторонам которого прикреплены пластины под углом 25-450 к продольной оси симметрии канала газораспределительного узла. На границе камер нагнетания и промежуточной выполнена профильная перегородка, образующая газоход со стенкой газоприемного коллектора перепуска газа в камеру отсоса, соединяющий рабочую камеру с камерой нагнетания. 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

yi г ;()в)щ

" %ЗИМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (У 1 3

Q1 (л) (21) 4607156/02 (22) 10.10.88 (46) 23.06.91. Бюл. N. 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) А.Ф.Малец (53) 621.783.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 723352, кл. F 27 О 7/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1190174, кл. F 27 В 9/30, 1987. (54) ГАЗОВЫЙ ЗАТВОР ПРОТЯЖНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для герметизации входной и выходных проемов протяжных печей для термообработки металлической полосы в защитной газовой среде различного состава. Цель изобретения — повышение надежности уплотнения, что обеспечивается поддержанием заданного гидравлического режима в камерах затвора. Как следствие достигается более экономичное расходование защитного газа. Затвор соИзобретение относится к металлургии и может быть использовано для герметизации входных и выходных проемов протяжных печей для термообработки металлической полосы в защитной газовой среде различного состава.

Цель изобретения — повышение надежности уплотнения за счет поддержания заданного гидравлического режима в камерах затвора, вследствие чего достигается более экономичное расходование защитного газа.

На фиг,1 приведен затвор, продольный разрез: на фиг.2 — газораспределительный узел, аксонометрия.

Термическая печь 1, в которой обрабатывается движущаяся по роликам 2 полоса,, ЯД 1657531 А1 (я)5 С 21 0 1/18, F 27 В 9/30 держит корпус. разделенный пережимами со шторками на камеры нагнетания, промежуточную, отсоса и входную, циркуляционный вентилятор, блок стабилизации режима гаэоплотности с рабочей камерой, подающим коллектором со щелееым соплом и газоприемным коллектором перепуска газа в камеру отсоса. Шарнирно на срезе щелевого сопла закреплен газораспределительный узел. выполненный в виде па рубка. ограниченного с двух боковых сторон секторами, со стороны выхода газов частью цилиндрической поверхности со щелевым отверстием, к большим сторонам которого о прикреплены пластины под углом 25-450 к продольной оси симметрии канала газораспределительного узла, На границе камер на- 3 гнетания и промежуточной выполнена профильная перегородка. образующая газоход со стенкой газоприемного коллектора перепуска газа в камеру отсоса, соединяющий рабочую камеру с камерой нагнетания.

2 ил.

3, уплотняется газовым затвором, представляющим собой корпус. разделенный перегородками 4 и поворотными шторками 5 на камеру 6 нагнетания, промежуточную камеру 7, камеру 8 отсоса и входную камеру 9.

Затвор оборудован блоком стабилизации режима гаэоплотности, включающим подающий коллектор 10 со щелевым соплом 11 и шарнирно закрепленным на его срезе газораспределительным узлом, помещенные в рабочей камере 12. Подающий коллектор соединен через шибер 13 с выхлопом циркуляционного вентилятора 14. Газораспределительный узел выполнен в виде патрубка и состоит из боковых секторов 15, на которых установлена цилиндрическая поверх1657531 ность 16 со щелевым отверстием 17. и направляющих пластин 18. 3а цилиндрической поверхностью жестко с корпусом затвора закреплены два гаэоприемных коллектора 19 и 20 со смежными входными каналами 21 и 22 перепуска защитного газа, причем первый коллектор через трубопровод 23 соединен с камерой отсоса, а второй — с камерой нагнетания, Рабочая камера имеет сообщение с камерой отсоса через трубопровод24 и камерой нагнетания через окно 25. Щелевое сопло, газораспределительный узел и входные каналы имеют одинаковые линейные размеры.

Газовый затвор протяжной печи работает следующим образом.

При работе затвора на номинальнîM давлении защитного газа в печи под действием избыточного давления газ из печного обьема поступает в камеру 6 нагнетания, откуда эа счет перепада давлений через пережимы. образованные перегородками 4 и шторками 5, поступает в промежуточную камеру 7, а затем в камеру отсоса 8. Необходимый уплотняющий эффект достигается эа счет возникновения гидравлического сопротивления при перетоке газа через систему камер, ограниченных пережимами.

Основная часть газового потока иэ камеры

8 отсоса отбирается циркуляционным вентилятором 14 и через блок стабилизации режима уплотнения и коллектор 20 вновь возвращается в камеру 6 нагнетания. Меньшая часть защитного газа, не поступившая на всас циркуляционного вентилятора 14, выбрасывается в окружающую среду через входную камеру 9, ограниченную перегородками 4 и шторками 5, исключая подсосы наружного воздуха в основной циркуляционный контур затвора.

Выбор расстояния от среза щелевого сопла подающего коллектора до выходной кромки щелевого отверстия цилиндрической поверхности газораспределительного узла в пределах 8 — 12 калибров щелевого сопла определяется оптимальными условиями отклонения от первоначального направления плоской струи и гаэораспределительного узла при действии на их боковые стороны перепада статического давления газа, возникающего в рабочей камере блока стабилизации газоплотности, а также оптимальными условиями отвода rasa в камеры нагнетания и отсоса.

При расстоянии от среза щелевого сопла до кромки щелевого отверстия менее 8 калибров щелевого сопла ширина струи в

so e ее выхода иэ газораспределительного узла и угол ее отклонения от первоначаль5

55 ного положения недостаточны для обеспечения плавного и точного регулирования режима уплотнения в необходимом диапазоне изменения давления газа в печном обьеме, При расстоянии от среза щелевого сопла до кромки щелевого отверстия более 12 калибров щелевого сопла имеет место значительное отклонение траектории плоской струи, от первоначального положения, что приводит к дестабилизации положения газораспределительного узла относительно направления распространения плоской струи.

Ширина щелевого отверстия, образованного цилиндрической поверхностью газораспределительного узла, в пределах

1,45 — 1,75 калибра щелевого сопла выбрана из условия обеспечения равенства расходов защитного газа, перетекающего через щелевое сопло подающего коллектора и щелевое отверстие газораспределительного узла. При ширине щелевого отверстия менее 1.45 калибра щелевого сопла расход защитного газа через поперечное сечение меньше расхода газа, вытекающего через щелевое сопло подающего коллектора, что приводит к увеличению выбросов защитного газа из затвора иэ-эа перетока дополнительного количества газа иэ рабочей камеры блока стабилизации в камеру отсоса по перепускному трубопроводу. При ширине щелевого отверстия более 1,75 калибра щелевого сопла подающего коллектора расход защитного газа через его поперечное сечение больше расхода газа, вытекающего через щелевое сопло подающего коллектора, что приводит к подсосам воздуха в затвор вследствие интенсивного овода газовой среды из камеры отсоса по перепускному трубопроводу в рабочую камеру блока стабилизации.

Угол установки направляющих пластин газораспределительного узла, равный 2445 относительно осевой плоскости боковых секторов, определяется оптимальными условиями стабилизации положения газораспределительного узла относительно направления движения плоской струи, вытекающей из щелевого сопла приемного коллектора, При угле установки направляющих пластин газораспределительного узла менее 25 относительно осевой плоскости боковых секторов проекции стабилизирующих равнодействующих сил, возникающих за счет действия динамического напора плоской струи на направляющие пластины, на плоскость перпендикулярной оси газораспределительного узла, незначительны по величине.

Это приводит к недостаточно точной фиксации газораспределительного узла относи1657531

55 тельно направления распространения плоской струи. При угле установки направляющих пластин более 45 относительно осевой линии боковых секторов происходит интенсивное растекание боковых частей плоской струи по плоскостям направляющих пластин эа пределы гаэораспределительного узла, при этом траектория основной части плоской струи становится неустойчивой, что приводит к возникновению колебаний газораспределительного узла относительно оси подвески и нарушению режима работы уплотнения.

С целью сохранения постоянных незначительных выбросов защитного газа из затвора при изменении давления газа в печи в широких пределах в нем предусмотрено плавное гаэодинамическое регулирование режима уплотнения печного проема, Это достигается следующим образом, Циркуляционный вентилятор 14 через шибер 13, подающий коллектор 10 и щелевое сопло 11 нагнетает защитный газ в рабочую камеру 12. Образующаяся плоская струя, распространяясь в рабочей камере

12, входит в газораспределительный узел, стабилизируя его положение относительно направления движения плоской струи за счет воздействия динамического напора потока на направляющие пластины 18, и разделяет рабочую камеру 12 на две зоны с различным давлением газа, Зона рабочей камеры 12, соединенная с камерой 6 нагнетания через окно 25, находится под печным давлением, а другая зона сообщена с камерой 8 отсоса через трубопровод 24 и имеет более низкое давление.

По мере распространения плоской струи защитного газа от щелевого сопла 11 до направляющих пластин 18 происходит увеличение ее ширины за счет эжекции окружающей среды из рабочей камеры 12, При движении струи в пределах направляющих пластин 18 часть потока, равная начальному расходу газа из щелевого сопла 11, проходит через щелевое отверстие 17 и в зависимости от режима работы устройства поступает в газоприемные коллекторы 19 и

20. Другая, оставшаяся часть потока, натекает на направляющие пластины 18, стабилизируя их положение, разворачивается на них и в виде двух равных потоков по сторонам основной струи поступает снова в рабочую камеру 12. В результате этого с обеих сторон плоской струи в рабочей камере 12 возникают два локальных циркуляционных контура с постоянным примерно равным расходом защитного газа, не оказывающих влияния на угол отклонения гаэораспреде5

35 лительного узла блока стабилизации режима газоплотности затвора.

Таким образом, угол отклонения газораспределительного узла определяется в основном одним внешним параметром — изменением разности давления среды в зонах рабочей камеры 12, разделенных плоской струей защитного газа. Под действием разности давления газа в рассматриваемых зонах рабочей камеры 12 траектория плоской струи отклоняется от первоначального положения. Одновременно с этим, под действием динамического напора на внутренние поверхности направляющих пластин 18 гаэораспределительный узел также отклоняется на определенную величину. В зависимости от угла отклонения газораспределительного узла щелевое отверстие 17 цилиндрической поверхности 16 изменяет свое положение относительно входных каналов 21 и 22, при этом вытекающий иэ отверстия 17 гаэ поступает в камеру 6 нагнетания или в камеру 8 отсоса, или в обе камеры одновременно, Так как входные каналы

21 и 22 эа исключением части площади, находящейся против щелевого отверстия 17, перекрыты цилиндрической поверхностью

16, то ненужные перетоки защитного газа из напорной камеры 6 в камеру 8 отсоса практически исключены при любом расчетном положении газораспределительного узла.

При работе печи на максимальном давлении в ее рабочем объеме на плоскую струю, вытекающую из щелевого сопла, и газораспределительныйуэел действует значительный перепад давления, отклоняя их в сторону эоны с меньшим давлением, при этом щелевое отверстие 17 выходит эа пределы входного канала 21 и весь газ, подаваемый вентилятором 14, поступает в камеру 6 нагнетания через входной канал 22 и газоприемный коллектор 20. Входной канал 21 в этом случае перекрыт цилиндрической поверхностью 16.

При уменьшении давления защитного . газа в печи плоская струя защитного газа вместе с газораспределительным узлом уменьшает свой угол отклонения от первоначального положения и газ, вытекающий из щелевого отверстия 17, частично захэатывается входным каналом 21 и через газоприемный коллектор 19 подается в камеру 8 отсоса, компенсируя снижение перетока газа из камеры 6 нагнетания в камеру 8 отсоса через пережим промежуточной камеры 7, обеспечивая неизменный расход среды через.циркуляционный вентилятор, при этом выбросы защитного газа из затвора остаются на прежнем уровне.

1657531 иг.1

Блок стабилизации режима газоплотности обеспечивает работу затвора при снижении избыточного давления газа в печи до нуля. При этом входной канал 22 перекрывается полностью цилиндрической поверхностью 16 и весь газ из циркуляционного вентилятора 14, минуя камеру 6 нагнетания, поступает через входной канал 21, газоприемный коллектор 19 и трубопровод 23 в камеру 8 отсоса, не оказывая влияния на газоплотность уплотняемого проема. Необходимый угол отклонения газораспределительного узла от первоначального положения при определенном давлении газа в печи задают путем изменения расхода среды посредством шибера 13. подаваемоr0 в щелевое сопла 11, и величиной проходных зазоров, образованных перегородками

4 и поворотными шторками 5. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает плавное регулирование режима уплотнения проема печи при изменении

" давления в ней от максимального значения до нуля.

Применение изобретения обеспечит повышение надежности уплотнения на всех режимах работы печного агрегата и дополнительную экономию защитного газа. Кроме того, за счет более высокой надежности работы системы автоматического регулирования газового режима печи возрастает годовая производительность агрегата, снизится брак вследствие уменьшения количества простоев агрегата иэ-за расбалансировки системы регулирования и расход электроэнергии на привод циркуляционно5 го вентилятора.

Формула изобретения

Газовый затвор протяжной печи, содержащий корпус, разделенный на камеры на10 гнетания, промежуточную, отсоса и входную с пережимами и шторками. циркуляционный вентилятор, блок стабилизации режима газоплотности, выполненный в виде рабочей камеры. подающего коллектора

15 со щелевым соплом и газоприемного коллектора перепуска газа в камеру отсоса, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, затвор снабжен газораспределительным узлом, 20 закрепленным шарнирно на срезе щелевого сопла и выполненным в виде патрубка, ограниченного с двух боковых сторон секторами, со стороны выхода — цилиндрической поверхностью со щелевым отверстием, к

25 большим сторонам которого прикреплены пластины под углом 25 — 45 к продольной оси симметрии патрубка и дополнительным газоходом, образованным профильной перегородкой и стенкой газоприемного кол30 лектора перепуска газа в камеру отсоса и соединяющим рабочую камеру с камерой нагнетания.

1657531

Составитель В.Смирнов

Техред М,Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор И.Дербак

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

Заказ 1689 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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