Электропечь газостата

 

Изобретение относится к технике для обработки изделий методом горячего изостатического прессования. Электропечь содержит теплоизоляционный колпак в виде герметичного корпуса и крышки с теплоизоляцией , нагреватель из подовой, боковой и сводовой частей. Корпус выполнен в виде отдельных сегментов, герметично соединенных между собой компенсаторами, и теплоизоляционных модулей, установленных на его внутренней и наружной поверхностях . Теплоизоляция крышки установлена на плите, которая подвешена на балке, расположенной внутри корпуса, и снизу закрыта теплоизоляционным слоем, а зазор между плитой и модулями закрыт пластинами . Боковая часть нагревателя выполнена в виде отдельных сегментных блоков, установленных с зазором на опорном кольце и соединенных между собой компенсаторами , а сводовая часть свободно опирается на боковую и зафиксирована от возможных смещений. 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1733878 А (19) (! I ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730249/02 (22) 15,08,89 (46) 15,05,92. Бюл, ¹ 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт злектротермического оборудования (72) B. П. Селезнев и Т. Г. Герус (53) 621.365.412(088.8) (56) Заявка Японии N 55 — 8752, кл. В 22 F 3/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1183298, кл. В 22 F 3/14, 1985. (54) ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ГАЗОСТАТА (57) Изобретение относится к технике для обработки изделий методом горячего изостатического прессования. Электропечь содержит теплоизоляционный колпак в виде

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при обработке различных изделий методом горячего изостатического прессования (ГИ П).

Известно устройство для высокого давления и высокой температуры, содержащее теплоизоляционную защитную оболочку и нагреватель, причем теплозащитная оболочка выполнена в виде нескольких колпаков из металла, располагаемых коаксиально, и пространство между ними заполнено теплоизоляционным материалом.

Недостатком устройства является наличие значительных (особенно при. больших диаметрах рабочего пространства) тепловых деформаций металлических колпаков, причем внутренние колпаки деформируют(si)s F 27 В 1/10, В 22 F 3/14 герметичного корпуса и крышки с теплоизоляцией, нагреватель из подовой, боковой и сводовой частей. Корпус выполнен в виде отдельных сегментов, герметично соединенных между собой компенсаторами, и теплоизоляционных модулей, установленных на его внутренней и наружной поверхностях, Теплоизоляция крышки установлена на плите, которая подвешена на балке, расположенной внутри корпуса, и снизу закрыта теплоизоляционным слоем, а зазор между плитой и модулями закрыт пластинами, Боковая часть нагревателя выполнена в виде отдельных сегментных блоков, установленных с зазором на опорном кольце и соединенных между собой компенсаторами, а сводовая часть свободно опирается на боковую и зафиксирована от возможных смещений. 5 ил. ся в существенно большей степени, чем наружные, что обусловлено разницей в их температурах. Это приводит к уплотнению 1(Ъ теплоизоляционного материала в прослой- г

1слЭ ках между колпаками при первом цикле нагрева, спеканию материала и появлению щелей между внутренним колпаком и теплоизоляцией в последующих циклах, а зто рез- Ж ко снижает эффективность теппоиэопвции ), » из-за увеличения интенсивности конвектив1 ного переноса тепла. Кроме того, с увеличением диаметра устройства, в частности до

2 — 3 м, сложность изготовления подобных коаксиальных колпаков и их последующей сборки существенно возрастает.

НаиЬолее Ьлизкой к предлагаемой является злектропечь газостата, содержащая теплоизоляционный колпак, состоящий из герметичного корпуса и крышки, снабжен1733878 ный теплоизоляцией, и расположенный внутри колпака нагреватель, состоящий из боковой, подовой и сводовой частей, в которой колпак выполнен в виде коаксиально расположенных муфелей с теплоизоляцией, причем внутренний муфель выполнен из композиционного углерод-углеродного материала, а теплоизоляция — из углеродных волокон. Такое решение позволяет резко уменьшить тепловую деформацию внутреннего муфеля и в сочетании с углеродной волокнистой теплоизоляцией практически устранить возможность образования щелей в футеровке. Реализация этого решения совпровождается значительным удорожанием футеровки и невозможностью использования такой электропечи в режимах с горячей загрузкой и выгрузкой обрабатываемых изделий из-за активного взаимодействия углеродных материалов с кислородом воздуха при температурах выше 450 С, Цель изобретения — упрощение конструкции теплоизоляционного колпака, повышение равномерности нагрева, устранение влияния термических деформаций на ухудшение качества теплоизоляции в процессе эксплуатации и повышение надежности работы электропечи в целом, Поставленная цель достигается тем, что, в электропечи газостата, содержащей теплоизоляционный колпак в виде цилиндрического корпуса и крышки с теплоизоляцией, нагревательное устройство в виде сводового, бокового и подового нагревателей, установленных внутри колпака, корпус теплоизоляционного колпака выполнен в виде обечайки, изготовленной из П-образных сегментов, герметично соединенных между собой гибкими компенсаторами и заполненных теплоизоляцией, а на внутренней и на наружной стенках корпуса установлены сегментные теплоизоляционные модули, теплоизоляция крышки выполнена в виде плиты с теплоизоляционным слоем, которая соединена с внутренней поверхностью теплоизоляционных модулей, установленных на внутренней стенке корпуса, через радиально установленные с возможностью перемещения относительно плиты сегментные пластины со штырями, погруженными в теплоизоляционный слой, причем плита подвешена на опорной балке, закрепленной на корпусе теплоизоляционного колпака, и закрыта сверху дополнительным слоем теплоизоляции, боковой нагреватель выполнен в виде опорного кольца и установленных на нем сегментных блоков, соединенных между собой компенсаторами, а сводовый нагреватель свободно опирается на боковой, зафиксирован от

50 смещений и имеет свободу термических перемещений.

На фиг. 1 изображена печь газостата, продольный разрез; на фиг. 2 — цилиндрический корпус, поперечный разрез; на фиг. 3— нагреватель, поперечный разрез; на фиг. 4— элементы круглой плиты; на фиг. 5 — поперечное сечение теплоизоляционного колпака с элементами цилиндрического корпуса, теплоизоляции и подвесных сегментных модулей.

Электропечь газостата состоит из цилиндрического корпуса 1 внутренних 2 и наружных 3 сегментных теплоизоляционных модулей, причем внутренние установлены на кронштейнах 4, а наружные стянуты хомутами 5, сводовой части футеровки, сформированной на круглой плите 6, снабженной теплоизоляционным защитным слоем 7, зафиксированным металлическим круглым листом 8, причем круглая плита подвешена к балке 9, закрепленной на кронштейнах 4 и закрытой сверху дополнительными слоями экрана-волокнистой теплоизоляции 10 и крышкой 11, герметично соединенной с цилиндрическим корпусом 1.

Конструкция корпуса представляет собой осесимметричную обечайку, выполненную из отдельных секций П-образного сечения

19, соединенных между собой герметично гибкими компенсаторами 20. К обечайке с двух сторон приварены фланцы 28.

В целом боковая и сводовая теплоизоляционные футеровки образуют теплоизоляционный колпак электропечи. В состав электропечи входят также сводовый 12, боковой 13 и подовый 14 нагреватели, причем боковой нагреватель образован из отдельных сегментных модулей 15, установленных с зазором на кольце 16 и соединенных между собой с помощью радиальных компенсаторов 17, а сводовый опирается на боковой и фиксируется от смещения с помощью ш поночных направляющих, расположенных под углом 90 друг к другу, которые не препятствуют термическим деформациям элементов нагревателя.

На фиг, 2 показаны отдельные боковые элементы 19 корпуса, термокомпенсаторы

20 и частично фланцы 28, На фиг, 3 показаны нагревательные модули 15, опорное кольцо 16, термокомпенсаторы 17 и нагревательные элементы 24

На фиг. 4 изображен элемент круглой плиты 6 и узел уплотнения щели между плитой и внутренними сегментами. Уплотнение достигается установкой сегментных пластин 26, которые фиксируются от возможных перемещений штырями 27. Такая

1733878

55 конструкция не препятствует взаимным перемещениям плиты 6 и пластин 26 при термических деформациях, не нарушая целостности узла уплотнения, Электропечь работает следующим образом, При нагреве расширения отдельных

П-образных сегментов как корпуса 1, так и бокового нагревателя 13 не приводит к изменению диаметров того и другого, так как воспринимаются компенсаторами. Теплоизоляционные модули при термических деформациях перемещаются друг относительно друга, не нарушая качества и работоспособности теплоизоляции, Круглая плита, расширяясь, скользит по сегментам, зафиксированным на слое теплоизоляции игольчатыми штырями. Сводовая часть нагревателя расширяется, скользя по верхним торцам сегментов бокового нагревателя, и фиксируется от смещений шпоночными соединениями во взаимно перпендикулярных направлениях, Сводовая часть колпака, подвешенная на силовой балке, работающей при относительно низких температурах, сохраняет свою жесткость и в процессе разогрева, и в длительном режиме при рабочей температуре. Герметичное соединение крышки с корпусом препятствует образованию конвективных циркуляционных потоков газа, Модульное исполнение боковой теплоизоляции и бокового нагревателя, использование радиальных компенсаторов термических деформаций в конструкции цилиндрического корпуса и в соединительных элементах бокового нагревателя, подвесная конструкция сводовой теплоизоляции— особенно эффективны при создании электропечей газостатов большого диаметра (3 м и более), так как в этом случае существенно упрощаются изготовление и монтаж электропечи, Кроме того, при температуре до

1200 С предложенная конструкция допускает использование жаропрочных сплавов и сталей в сочетании с муллито-глиноземной волокнистой теплоизоляцией, что, вопервых, делает печь пригодной к горячей

5 загрузке и выгрузке, увеличивая ее производительность, а во-вторых, значительно дешевле электропечей, изготовленных на базе углеродных материалов, выгодно отличаясь от них высокой чистотой газовой среды из10 за отсутствия агрессивных соединений углерода, Формула изобретения

Электропечь газостата, содержащая теплоизоляционный колпак в виде цилинд15 рического корпуса и крышки с теплоизоляцией, нагревательное устройство в виде сводового, бокового и подового нагревателей, установленных в колпаке, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения

20 надежности работы электропечи путем компенсации температурных деформаций, корпус выполнен в виде обечайки из

П-образных сегментов, герметично соединенных между собой гибкими компенсато25 рами и заполненных теплоизоляцией, а на внутренней и наружной стенках корпуса установлены сегментные теплоизоляционные модули, теплоизоляция крышки выполнена в виде плиты с теплоизоляционным слоем, 30 которая соединена с внутренним теплоизоляционным слоем корпуса, через радиально установленные с возможностью перемещения относительно плиты сегментные пластины со штырями, размещенными в

35 теплоизоляционном слое,. причем плита подвешена на корпусе посредством опорной балки и выполнена с расположенным на ней дополнительным теплоизоляционным слоем, боковой нагреватель выполнен в ви40 де опорного кольца и установленных на нем сегментных блоков, соединенных между собой компенсаторами, а сводовый нагреватель свободно установлен на боковой с

45 ограничителями смещения.

1733878

1733878

35 Я7

Составитель В.Селезнев

Редактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревская

Заказ 1660 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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