Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2034
.pdf
водорода. После завершения процесса нагрева или обработки шихты контейнер извлекается, шихта
перемещается в новое положение, а затем помещается в охладитель, в котором также поддерживается
подача выбранного газа, в данном случае водорода.
Этот охладитель, внешне несколько напоминающий нагреватель или контейнер, имеет охлаждающие
элементы для снижения температуры предварительно обработанной смеси. Для перемещения заряда из
нагревателя в охладитель требуется всего несколько секунд, и любой оксид, образовавшийся в течение этого
периода, будет восстановлен в процессе охлаждения благодаря присутствию указанного газа в охладителе. В
тех случаях, когда время, затрачиваемое на охлаждение, является ограничивающим фактором
производительности печи, могут быть использованы дополнительные охладители, при этом загрузку можно
перемещать из одного в другой. После того как температура заряда достаточно снизится, охладитель
снимается, а заряд перемещается в третье положение, где его снимают с опорной платформы, и на него
устанавливают другой заряд, который затем перемещают в нагреватель или первый упомянутый контейнер.
Нагреватель и охладитель для простоты выполнены в виде цилиндрических корпусов, имеющих верхнюю или
нижнюю часть, но не имеющих дна.
Их выгодно снимать с зарядов одновременно и с помощью одного и того же механизма. Заряды можно
перемещать с одного места на другое! любым подходящим транспортным средством. Один из очень простых
способов — установить шихты на поворотный стол, и когда печь и охладитель подняты, перемещать их из
одного положения в другое, вращая стол. На чертежах цифра 5 обозначает фундамент, выполненный из
бетона или другого подходящего материала. На ней установлена опорная плита 6, над которой на
шарикоподшипниках 6а опирается вращающаяся головка или стол 7, вращающийся вокруг центральной
вертикальной колонны 8 в качестве оси. 9 и 10 обозначают другие колонны, поддерживающие концы балки
подвесного моста 11, которая имеет V-образную форму в плане, как показано на рис. 2. Вертикальная колонна
также служит опорой для средней части моста. На мостике установлены два гидравлических цилиндра 12 и
13, каждый из которых содержит поршень 14, показанные пунктирными линиями. К нижнему концу каждого
поршневого штока крепится вилка 15, которая, в свою очередь, шарнирно соединена с деталью !
подниматься и опускаться. Вода под давлением одновременно подается в цилиндры по трубам 16 под
управлением соответствующего клапана, так что нагреватель и охладитель могут подниматься и опускаться
одновременно. Нагреватель обозначен цифрой 17 и представляет собой металлический цилиндр 18 с
закрытыми боковыми и верхней стенками и открытым дном, который установлен таким образом, чтобы
опираться под собственным весом на пластину 19, поддерживаемую поворотным столом. Эта плита является
частью погрузочной платформы. Внутри цилиндра находится толстая облицовка 20 из огнеупорного кирпича
или другого жаростойкого материала, а над ней — головка 21 из аналогичного материала, но выполненная в
виде относительно большого диска или плиты. Футеровка удерживается между кольцом 22, приваренным к
контейнеру, и крышкой нагревателя. При желании могут быть также предусмотрены крепежные болты 23 (рис.
2). В нижней части образованной таким образом камеры, входящей в состав загрузочной платформы,
расположен слой песка или аналогичного материала 24, на котором заряд поддерживается любым
подходящим способом.
Как показано, промежуточные опорные устройства 25 предусмотрены или могут быть предусмотрены для
размещения зарядного колодца внутри камеры, а также для разделения частей указанного заряда друг от
друга. Заряд обозначен цифрой 26 и на данном рисунке имеет форму турбинных элементов, части которых
должны быть соединены путем плавления металла, причем в качестве материала для этой цели используется
медь. Однако следует понимать, что заряд может иметь иной характер, и вместо сплавления с ним может
быть проведена иная обработка. Например, в качестве исходного материала могут использоваться стальные
листы или частично изготовленные методом штамповки детали, которые необходимо подвергнуть отжигу.
Вокруг обрабатываемого объекта располагается любой подходящий нагревательный элемент или резистор
30. Как показано на рисунке, он включает в себя один или несколько элементов, выполненных в основном в
форме спирали и поддерживаемых внутренней облицовкой контейнера путем частичного встраивания в нее.
Конкретный тип нагревательного элемента не имеет значения для настоящего изобретения. Цепь
нагревательного элемента закладывается посредством гибких проводников или кабелей 31 (рис. 2),
проходящих через стенку контейнера. Для того чтобы нагреватель можно было поднимать и опускать, сверху
предусмотрена двутавровая балка, соединенная с нижним кольцом 22 длинными стержнями 32.
Центр балки соединен с проушиной 15. Мы предпочитаем шарнирно соединять штоки гидравлических
цилиндров с балкой, чтобы при опускании нагревателя он мог свободно направляться по направляющим,
которые входят в зацепление с вертикальными колоннами, и таким образом точно выравниваться с
неподвижной лабиринтной прокладкой на погрузочной платформе. Когда гидравлическое давление под
подъемными поршнями сбрасывается, нагреватель опирается на основание собственным весом, и если вдруг
произойдет взрыв, нагреватель поднимется вверх! незначительно и, таким образом, действовать как
предохранительный клапан. Водород непрерывно подается в нагреватель по трубе 33, соединенной с
источником питания гибкой трубой, не только когда она находится над зарядом, но и когда она поднята над
ним. Тот факт, что водород легче воздуха, заставляет его подниматься в нагревателе, и поэтому очень мало
газа будет выходить вокруг его нижней части, когда нагреватель поднят. На рисунке 34 показана труба
относительно небольшого диаметра, через которую небольшое количество газа может выходить и сжигаться
на ее конце.
Поскольку газ может выходить через трубу только тогда, когда нагреватель заполнен, логично предположить,
что пламя на конце трубы постоянно служит визуальным индикатором количества газа внутри нагревателя.
Давление газа в нагревателе немного выше атмосферного, поэтому во время работы он имеет тенденцию
улетучиваться в районе нижней части нагревателя. Для предотвращения этого или, по крайней мере, для
минимизации этого явления, предусмотрена специальная упаковка. Это можно сделать различными
способами, но мы сочли показанный способ удовлетворительным. На фиг. 3, 22 показано металлическое
кольцо на контейнере, которое поддерживается платформенной пластиной 19, между которыми находится
кольцевой зазор 36, поддерживающий вес нагревателя. В кольце и пластине имеются выточенные
концентрические канавки, каждая из которых содержит цилиндрический уплотнительный элемент 37. Эти
элементы расположены или расставлены таким образом, что образуют лабиринт. В кольцевых пространствах
между элементами находится заполняющий материал, дополнительно ограничивающий утечку газа.
Для этой цели можно использовать песок, но наиболее подходящим материалом, который мы нашли,
являются мелкие частицы чугуна, похожие на дробь, такие же, как те, которые используются при
пескоструйной обработке отливок. Размер кадра на рисунке значительно преувеличен в иллюстративных
целях. Когда нагреватель опускается в рабочее положение, можно заметить, что части уплотнения,
удерживаемые им, располагаются между частями, удерживаемыми загрузочной платформой. Таким образом,
становится видно, что герметизация двух частей нагревателя устанавливается автоматически, что имеет
очень большое значение для аппарата такого типа. В аппарате такого типа наблюдается небольшая утечка
водорода из нагревателя в рабочем положении и более значительная при его подъеме и нарушении
герметичности уплотнения. Чтобы предотвратить незамеченную утечку и возможное образование
взрывоопасной смеси, предусмотрена кольцевая горелка 39, к которой постоянно подается осветительный газ
любым подходящим способом.
На нижней стороне горелки расположено относительно большое количество отверстий (40), через которые
выходит и сжигается отработанный газ. В результате этого любой выделяющийся водород мгновенно сгорает,
и, следовательно, опасность взрыва полностью исключается. Сжигание выбранного газа в этой точке служит
визуальным индикатором того, поддерживается ли надлежащая подача газа. Когда нагреватель находится в
поднятом положении во время процесса передачи, часть газа в его нижней части, из-за смешивания с
воздухом, сгорает ярким красным пламенем, при этом потребляемое таким образом количество газа
непрерывно поступает из источника. В аппарате такого типа необходимо определить условия внутри печи, то
есть установить необходимую температуру, чтобы можно было включать или выключать резисторы, изменять
ток или делать и то, и другое для поддержания надлежащей температуры. Простейший способ добиться этого
— использовать одну или несколько трубок клапана, например, модель 41, каждая из которых имеет
смотровое окошко.
Предпочтительно, чтобы эти трубки вводились в печь на разных уровнях и в разных точках по окружности,
чтобы можно было наблюдать средние условия. Теперь обратимся к охладителю, который обычно
обозначается номером 45. Вкратце, это контейнер с двойными стенками 4G, закрытый сверху и открытый
снизу. Между стенками контейнера находится пространство 47, которое постоянно снабжается охлаждающей
водой, например, из водопроводной магистрали. Холодная вода подается снизу по трубе 48 (рис. 2), а
нагретая вода выходит сверху через выходное отверстие 49, соединенное с соответствующим сливом.
Входное и выходное отверстия соединены гибкими трубами, чтобы не препятствовать перемещению
контейнера. Способы крепления частей охладителя и уплотнительные элементы аналогичны описанным в
связи с нагревателем, поэтому подробное описание не требуется. Водород непрерывно подается в
охладитель по трубе 50 во время процесса охлаждения, и небольшое его количество может выходить через
выходное отверстие 51, где он сжигается и служит визуальным индикатором.
Охладитель также снабжен кольцевой горелкой, расположенной вокруг набивки описанного ранее типа, и
предназначенной для тех же целей. Загрузочная платформа включает в себя пластину 19, кольцо 36 и корпус
24, а также его держатель и нижнюю часть упаковочного элемента, все из которых были описаны в связи с
нагревателем. Принцип работы аппарата заключается в следующем: Если указано, что нагреватель нагрет до
рабочей температуры и правильно загружен, то изделие, независимо от его характера, может оставаться в
нем до завершения операции или обработки. Если, например, работа включает в себя детали турбины,
которые необходимо спаять медью, то температура регулируется до необходимого значения и
поддерживается до тех пор, пока медь не расплавится и не заполнит все соединения между соединяемыми
деталями, после чего подается водород! постоянно поддерживается в рабочем состоянии. Пока нагреватель
выполняет свою работу, дежурный снимает готовое изделие и помещает на погрузочную платформу новую
партию, состоящую из деталей, подлежащих сплавлению или иной обработке.
После завершения процесса нагрева в соответствии с установленными правилами! С помощью смотровых
трубок или других индикаторных средств вода под давлением подается в цилиндры 12, 13 по трубам 16. Это
приводит к тому, что поршни в цилиндрах одновременно поднимают нагреватель и охладитель. Когда заряд
поднимается достаточно высоко, чтобы освободить место для загрузки, оператор поворачивает поворотный
стол таким образом, чтобы новая загрузка располагалась непосредственно напротив нагревателя, а загрузка,
прошедшая пайку или иную обработку, — непосредственно напротив охладителя. Стол может вращаться с
помощью электропривода или съемного ручного рычага 55 (рис. 2). Этот рычаг шарнирно прикреплен к столу
в точке 56 и имеет связанное с ним устройство фиксации стола, включающее скользящий запорный болт 57,
один конец которого входит в одну из периферийных выемок 58 на столе. К затвору посредством штифтового
соединения прикреплен рычаг 59, на внешнем конце которого расположен кулачок 60, на который
воздействует штифт 61, установленный на рычаге. Когда оператор надавливает на рычаг для поворота стола,
рычаг сначала поворачивается вокруг оси 56, в результате чего кулачок 60 и штифт 61 отводят фиксирующий
болт, а затем ударяет по упору 62, после чего стол можно повернуть в новое положение, и фиксирующий болт
может войти в другую выемку на 120° от первой.
Следующий шаг — опустить нагреватель и охладитель в рабочее положение; после чего продолжить работу,
как описано выше? повторяются: Поскольку охладитель является ограничивающим фактором аппарата для
некоторых видов работ, мы можем либо повысить эффективность охладителя, либо установить
дополнительный охладитель, либо и то, и другое. На фиг. 4 изображен охладитель, в целом соответствующий
описанному выше типу, но дополнительно снабженный охлаждающей спиралью 65, которая намотана в виде
открытой спирали, и через которую циркулирует вода от одного конца до другого. Впускная и выпускная трубы
соединены, соответственно, с источником водоснабжения и канализацией. Помимо этого, для циркуляции
выбранного газа внутри охладителя может быть предусмотрен циркуляционный вентилятор 66, повышающий
эффективность охлаждения. Вентилятор может приводиться в движение электродвигателем 67 через шкивы
и ремень. В такой конструкции предпочтительно предусмотреть направляющее и управляющее средство,
например, 68, которое включает в себя цилиндрическую конструкцию из листового металла с отверстием 69
для приема горячего газа и направления его к центру вентилятора, а также цилиндрический направляющий
элемент для направления отходящего газа вниз, главным образом между змеевиком и внутренней стенкой
охладителя.
Еще один способ усилить охлаждающий эффект — установить дополнительный охладитель, как показано на
рис. 5. На рисунке 17 изображен нагреватель, охладители 45 и 45а, аналогичные показанным на рис. 1, а на
рисунке 24 — песчаный слой на платформе станции погрузки и разгрузки. При такой схеме период
охлаждения вдвое превышает период нагрева. На фиг. 6 показана дальнейшая модификация изобретения, в
которой нагрев осуществляется ступенчато, что необходимо при обработке одних видов стали и желательно
при обработке других. Иными словами, нежелательно брать некоторые виды металлов, например,
быстрорежущую сталь, используемую в производстве инструментов и резцов, при комнатной температуре и
внезапно подвергать их воздействию максимальной или рабочей температуры. В таких случаях мы
устанавливаем несколько нагревателей и используем их при разных температурах, что легко достигается
регулированием величины электрического тока, проходящего через резисторы или нагревательные элементы.
На этом рисунке цифра 7 обозначает поворотный стол, как и прежде, на котором установлено столько же
платформ для поддержки заряда, сколько нагревателей и охладителей плюс одна платформа, используемая
в качестве загрузочной платформы. Например, но не в качестве ограничения, нагреватель 17 может
непрерывно поддерживаться при температуре 400°C, нагреватель 17а — при 600°C, а нагреватель 17а — при
1000°C. В такой конфигурации охлаждение также может осуществляться поэтапно. путем обеспечения
различных способов охлаждения в каждом охладителе 45, 45a и 45b, предназначенных для достижения
различных эффектов, или же все охладители могут быть спроектированы для работы при одной и той же
температуре. Разница в охлаждающем эффекте может быть достигнута путем изменения количества
циркулирующей воды, протекающей через охлаждающий змеевик или змеевики, или же эффективная
поверхность последних может быть различной для разных охладителей, что легко понять. Средства для
подъема и опускания нагревателей и охладителей, а также для вращения поворотного стола могут быть, что и
описанные ранее, с соответствующими модификациями, учитывающими увеличенное количество устройств.
В процессе работы заряды будут последовательно перемещаться с одного положения на другое, как и
прежде. Данный аппарат особенно хорошо подходит для отжига листового железа или стали как в виде
листов, так и в виде частично готовых изделий. Как известно, при изготовлении многих изделий методом
последовательной вытяжки необходимо проводить отжиг между определенными операциями. Обычно это
делается путем размещения деталей в ! Отжиг в контейнерах и помещение контейнеров в печи с
предварительным покрытием деталей песком или другим материалом для максимально полного удаления
воздуха. Очевидно, что эта процедура относительно медленная, и даже при проявлении максимальной
осторожности детали никогда не бывают очень блестящими после извлечения, и часто на них остается
окалина, что, конечно же, крайне нежелательно, когда детали будут подвергаться дальнейшим операциям
штамповки. Благодаря усовершенствованной конструкции детали, подлежащие отжигу, просто помещаются в
контейнер, который затем устанавливается в нагреватель и охладитель.
Благодаря водороду детали будут блестящими, без окалины и готовыми к дальнейшей обработке. Следует
особо отметить, что нагреватель всегда поддерживается при рабочей температуре, а охладитель — при
температуре охлаждения, и, следовательно, производительность может быть значительно увеличена по
сравнению с печами, которые необходимо нагревать и охлаждать между двумя последовательными полными
операциями. В большой одноступенчатой печи, подобной той, с которой мы знакомы, полный цикл работы
занимает приблизительно 41 час, распределенный следующим образом: нагрев 12 часов, охлаждение 24 часа
и загрузка 5 часов. В больших печах, которые обычно используются для отжига листового железа, полный
цикл от начала до конца занимает 70 часов. В качестве иллюстрации, но не в качестве ограничения нашего
изобретения, можно сказать, что после нагрева печи до заданной температуры на выполнение работы
требуется всего около полутора часов, и в это время также завершается охлаждение готовой загрузки и
загрузка платформы...
«В некоторых областях работы, в частности, при сплавлении металлов с медью, необходимо довольно
быстро понизить температуру обрабатываемого изделия от рабочей температуры до примерно 100 градусов
ниже, чтобы предотвратить дальнейшее старение сплава или другие нежелательные последствия. Это было
сложно сделать в старых типах печей, где температуру приходилось снижать одновременно как всей массы
футеровки печи, так и обрабатываемого изделия». Кроме того, потери тепла в результате этой операции были
очень велики и, как отмечалось выше, серьезно снижали производительность. При описанной конфигурации
охладителя процесс охлаждения происходит быстро, особенно с самых высоких температур, что как раз и
необходимо для достижения наилучших результатов. Благодаря постоянно нагреваемому нагревательному
элементу печи и отдельному охладителю, продукт будет иметь более однородную консистенцию. Кроме того,
скорость охлаждения можно регулировать по желанию, просто изменяя количество циркулирующей воды,
поступающей в охладитель.
Мы описали различные платформы для поддержания заряда как установленные на поворотном столе и
перемещающиеся одновременно, но очевидно, что каждое из этих устройств может быть самостоятельным, и
для их перемещения могут использоваться другие средства. В тех случаях, когда требуется более медленное
охлаждение обрабатываемой детали, например, при отжиге листовой стали, циркуляцию воды в охладителе
можно исключить, в этом случае предпочтительно предусмотреть большее количество охладителей, которые
следует переместить на расстояние от нагревательного элемента печи, чтобы они не мешали ее работе. Как
будет отмечено, части заряда установлены одна над другой на соответствующих опорах. Такое вертикальное
расположение в сочетании с нагревателем и охладителем, которые поднимаются и опускаются сверху,
особенно желательно, поскольку нагретый груз можно перемещать, не повреждая компоненты, размягченные
от тепла. Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы
заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты