Піч шахтна

Реферат: Піч шахтна, що містить встановлений на фундаменті каркас та з'єднаний з ним кожух з горловиною завантажувальною, футерований зсередини вогнетривким матеріалом, балки опорні, що закріплені на каркасі, балки розсувні, що встановлені з можливістю фіксації на балках опорних, одну або декілька підвісок для садіння, що встановлені на балках розсувних, півкришки футеровані, рухомо встановлені над горловиною завантажувальною, ущільнювачі півкришок, горловини та підвісок для садіння, що виконані з вогнетривкового еластичного матеріалу, і пристрій переміщення півкришок, що містить два циліндри силових, шарнірно закріплених до зовнішньої сторони першої балки опорної, два вали рушійні, що розташовані симетрично відносно поперечної осі печі і закріплені вальницями до балок опорних, при цьому на кожному валу рушійному, паралельно між собою і симетрично подовжній осі печі шахтної, закріплені два важелі ведучі для кінематичного зв'язку із відповідною півкришкою і важіль рушійний шарнірно зв'язаний із штоком свого циліндра силового, причому кожна півкришка задньою частиною шарнірно закріплена на важелях ведучих і додатково забезпечена важелями опорними, наприклад двома, встановленими паралельно важелям ведучим і шарнірно закріпленими у передній частині півкришки і до своєї балки опорної, а вали рушійні розташовані нижче за рівень півкришок футерованих. UA 93499 U (12) UA 93499 U UA 93499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, що заявлена, належить до вертикальних печей, а саме до шахтних печей з розсувними півкришками, і призначена для виконання різних видів термічної обробки сталевих виробів в підвішеному стані (у садіннях), переважно гартівно-відпускних, і може бути використана на металургійних і машинобудівних підприємствах. Відома піч шахтна, що містить футерований зсередини вогнетривкими матеріалами вертикальний кожух з горловиною, балки опорні, розсувні футеровані півкришки, що закривають горловину кожуха зверху і що переміщуються в горизонтальній площині, балки розсувні, підвіску для садіння, що встановлена на балки розсувні, механізм горизонтального переміщення півкришок та механізм переміщення балок розсувних. Півкришки футеровані забезпечені котками і переміщуються по напрямних, що розташовані на балках опорних. Механізми переміщення півкришок футерованих і балок розсувних виконані у вигляді електроприводів з редукторами і ланцюговими передачами, що взаємодіють з півкришками та балками розсувними. Півкришки мають у робочому положенні теплові ходові приміжки над горловиною кожуха і в районі підвіски з садінням. Герметизація робочого простору печі шахтної між півкришками і горловиною кожуха в робочому положенні виконана за допомогою пісочного затвора, розміщеного по периметру зімкнутих півкришок (див. наприклад, ОМТРМ 5432-002-66. Термічне і нагрівальне устаткування для машинобудування. НДІ Інформаш. - М., 1966 р. - С. 3435). До істотних недоліків відомої печі шахтної можна віднести громіздкість конструкції та підвищену металоємність механізмів переміщення півкришок і балок розсувних. Іншим істотним недоліком відомої печі шахтної є недостатня герметичність робочого простору, що обумовлена наявністю пісочного затвора і недостатня герметичність місць сполучення елементів півкришок і підвіски садіння. Це призводить до значних втрат теплової енергії в процесі роботи печі шахтної і до збільшення витрат енергоносія (природного газу), при цьому також зменшується економічність і ефективність роботи печі шахтної. Крім того, втрати теплової енергії підсилюють нерівномірність теплового поля в робочому просторі печі шахтної, що зменшує рівномірність нагріву деталей садіння і може привести до браку в процесі виконання термообробки. Вищеперелічені недоліки більшою мірою усунені в іншій відомій печі шахтній, що містить футерований корпус, розсувні та опорні балки, півкришки футеровані, одну або декілька підвісок для садіння, що спираються на балки розсувні. Півкришки футеровані своїми опорними котками встановлені на рухомих напрямних, змонтованих на балках опорних. Горизонтальне переміщення півкришок виконують за допомогою механізму, що містить силові циліндри і систему поворотних важелів, що сполучені за допомогою валів поворотних з важелями і тягами. Підйом півкришок футерованих з напрямними виконують за допомогою механізму, що містить силовий циліндр і систему поворотних і підйомних важелів, зв'язаних між собою за допомогою рушійних валів. Герметизація робочого простору печі шахтної забезпечена за рахунок щільного притиснення півкришок футерованих своєю вагою до горловини завантажувальної кожуха футерованого. Відома піч шахтна забезпечила виконання термічної обробки одного або декількох садінь водночас, а також чергову заміну садінь в процесі термообробки (див., наприклад, Патент України № 12029, МПК F 27 В 1/00). Заявлена корисна модель і відома піч шахтна мають такі спільні ознаки: вертикальний кожух, що футерований зсередини вогнетривкими матеріалами, завантажувальна горловина, балки опорні, балки розсувні, півкришки футеровані, механізм переміщення півкришок футерованих, одна або декілька підвісок для садіння, засоби герметизації робочого простору печі шахтної у вигляді ущільнювачів півкришок, горловини та однієї або декількох підвісок. За сукупністю істотних ознак відома піч шахтна є найбільш близькою до корисної моделі, що заявляється, і може бути прийнята за прототип (найближчий аналог). Проте найближчому аналогу властиві і істотні недоліки: - велика тривалість за часом циклу розкриття - закриття горловини завантажувальної печі шахтної, що обумовлена послідовним виконанням двох операцій, наприклад під час відкриття печі шахтної для заміни підвіски з садінням. Перша операція - підняття півкришок футерованих спільно з напрямними у верхнє положення, друга операція - горизонтальне переміщення півкришок в крайні положення від поперечної осі печі шахтної. Це приводить до додаткових втрат теплової енергії печі і збільшує витрату енергоносія - природного газу; - наявність двох роздільних рушіїв - рушія підйому півкришок і рушія горизонтального переміщення півкришок, що істотно ускладнює конструкцію печі шахтної і призводить до збільшення витрат на її виготовлення, монтаж та обслуговування; 1 UA 93499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - збільшення ваги печі шахтної та її габаритних розмірів в горизонтальній площині та необхідність використання додаткової площі в цеху для розміщення механізму підйому півкришок та для його обслуговування; - зменшення терміну служби опорних котків півкришок футерованих, що потрапляють у зону дії теплового випромінювання печі шахтної під час виконання операції по розкриттю-закриттю завантажувальної горловини; - інтенсивне зношування ущільнювачів підвісок (однієї або декількох), що знаходяться у тісному контакті з шийками підвісок, за рахунок механічного тертя під час підйому та опусканню півкришок. У основу корисної моделі поставлено задачу - створити піч шахтну спрощеної конструкції, підвищеної ефективності і економічності, а також зменшити витрати на виготовлення, монтаж і обслуговування печі шахтної шляхом оснащення півкришок футерованих додатковими опорними важелями з шарнірними вузлами та забезпечення плоскопаралельного переміщення півкришок футерованих і за рахунок технічного результату, що полягає в забезпеченні одночасного переміщення півкришок футерованих у вертикальній і горизонтальній площинах та скороченні часу циклу під час розкриття і закриття горловини завантажувальної. Для вирішення поставленої задачі в печі шахтній, що містить встановлений на фундаменті каркас та з'єднаний з ним кожух з горловиною завантажувальною, футерований зсередини вогнетривким матеріалом, балки опорні, що закріплені на каркасі, балки розсувні, що встановлені з можливістю фіксації на балках опорних, одну або декілька підвісок для садіння, що встановлені на балках розсувних, півкришки футеровані, рухомо встановлені над горловиною завантажувальною, ущільнювачі півкришок, горловини та підвісок для садіння, що виконані з вогнетривкового еластичного матеріалу, і пристрій переміщення півкришок, що містить два циліндри силових, шарнірно закріплених до зовнішньої сторони першої балки опорної, два вали рушійні, що розташовані симетрично відносно поперечної осі печі і закріплені вальницями до балок опорних, при цьому на кожному валу рушійному, паралельно між собою і симетрично подовжній осі печі шахтної, закріплені два важелі ведучі для кінематичного зв'язку із відповідною півкришкою і важіль рушійний шарнірно зв'язаний із штоком свого циліндра силового, відповідно до заявленої корисної моделі, кожна півкришка задньою частиною шарнірно закріплена на важелях ведучих і додатково забезпечена важелями опорними, наприклад двома, встановленими паралельно важелям ведучим і шарнірно закріпленими у передньої частини півкришки і до своєї балки опорної, а вали рушійні розташовані нижче за рівень півкришок футерованих. Вказаний технічний результат не можливо отримати, якщо з наведеної сукупності істотних ознак виключити будь-який. Тільки завдяки тому, що в печі шахтній кожна півкришка задньою частиною шарнірно закріплена до важелів ведучих і додатково забезпечена важелями опорними, наприклад двома, що встановлені паралельно до важелів ведучих і шарнірно закріпленими до передньої частини півкришки та до своєї балки опорної, а вали рушійні розташовані нижче за півкришки футеровані, забезпечено плоско-паралельне переміщення півкришок футерованих, скорочений час циклу на розкриття-закриття півкришок футерованих, скорочені втрати теплової енергії і витрата енергоносія, підвищена ефективність роботи печі шахтної. Заявлена корисна модель є новою, оскільки в науково-технічній і патентній літературі не виявлено опису печі шахтної з вищепереліченою сукупністю істотних ознак. Заявлена корисна модель є промислово застосовною, оскільки на ПАО НКМЗ спроектована і виготовлена піч шахтна для ковальсько-пресового цеху № 2. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де: - на фіг. 1 показаний загальний вид печі шахтної, літерою З позначено закриті півкришки; - на фіг. 2 показаний вигляд А (на фіг. 1), літерою Р позначені розкриті півкришки; - на фіг. 3 показаний розріз Б-Б (на Фіг. 1), а літерами позначені положення півкришок: С стиковане (півкришки закриті та стикуються відповідними боковими поверхнями), Р - розкрите; - на фіг. 4 показаний розріз В-В (на фіг.1) літерами позначено: Д - дугові траєкторії руху півкришок; С - стиковане положення півкришок, Р - розкрите положення півкришок; - на фіг. 5 показаний перетин Г-Г (на фіг. 3, повернено), літерою З позначено закрите положення півкришки; - на фіг. 6 показаний переріз Д-Д (на фіг. 3, повернено), літерою С - позначено стиковане положення півкришок, що контактують ущільнювачами; - на Фіг. 7 показаний переріз Е-Е (на Фіг. 3, повернено), літерами позначені положення півкришок: Д - дугові траєкторії руху півкришок; К - етап контакту з шийкою підвіски садки, С стиковане положення півкришок. 2 UA 93499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Піч шахтна (див. фіг. 1…7) містить встановлений на фундаменті вертикальний каркас 1, кожух 2 з горловиною завантажувальною 3, що жорстко зв'язаний з каркасом 1 і футерований зсередини вогнетривким матеріалом. На каркасі 1 закріплені балки опорні 4. Балки розсувні 5, встановлені на балках опорних 4 з можливістю переміщення в горизонтальній площині і фіксації, наприклад, за допомогою пальців 6 у відповідних отворах 7 (див. фіг. 3), що виконані на полицях балок опорних 4. На балках розсувних 5 встановлена одна або декілька підвісок 8 з садіннями 9. Кожна підвіска 8 з садінням 9 встановлена за допомогою вантажопідйомного крана 10 у відповідні посадочні місця 11 на балках розсувних 5. Півкришки футеровані 12 рухомо встановлені над горловиною завантажувальною 3. Піч шахтна забезпечена ущільнювачами 13 горловини завантажувальної 3, ущільнювачами 14 півкришок 12 і ущільнювачами змінними 15, що контактують з шийкою 16 однієї або декількох підвісок 8, виконаними з еластичних вогнетревких матеріалів. Вищеперелічені ущільнювачі спільно герметизують робочу зону 17 печі шахтної. Механізм переміщення півкришок футерованих 12 містить два циліндри силових 18, які розташовані по одну сторону від подовжньої осі печі шахтної, і за допомогою шарнірів 19 закріплені до зовнішньої сторони балки опорної 4. Механізм переміщення півкришок також містить два вали рушійні 20, які розміщені по обидві сторони відносно поперечної осі 21 печі шахтної та закріплені вальницевими вузлами 22 до балок опорних 4. На кожному валу рушійному 20, по обидві сторони відносно подовжньої осі 23 печі шахтної та паралельно між собою, жорстко закріплені два важелі ведучі 24. Важелі ведучі 24 кінематично зв'язані із своєю півкришкою 12 відповідно. Важіль рушійний 25 зв'язаний шарніром 26 зі своїм циліндром силовим 18. Навколо печі розташований майданчик робочий 27. Відмітними особливостями заявленої корисної моделі є: - кожна півкришка 12 своєю задньою частиною закріплена шарнірами 28 на важелях ведучих 24; - кожна півкришка 12 додатково забезпечена двома важелями опорними 29, розташованими у передній стиковій частині по обидві сторони подовжньої осі 23 печі, паралельно важелям ведучим 24, і закріпленими шарнірами 30 до півкришки 12 а шарнірами 31 - до своїх кронштейнів 32, закріплених до балок опорних 4; - два вали рушійні 20 розташовані нижче за рівень півкришок 12. Піч шахтна працює таким чином. Для термічної обробки деталей, згідно з технологічним режимом, наприклад для загартування, в робочу зону 17 печі шахтної краном 10 (див. Фіг. 2, Фіг. 4) вводиться одна або, по черзі, декілька підвісок 8 (див. Фіг. 1) з підвішеним садінням 9. При цьому кожна підвіска 8 своїми заплечиками встановлена в свої місця посадочні 11 на балках розсувних 5, що розташовані на балках опорних 4, закріплених на каркасі 1, а кожна балка розсувна 5, залежно від габаритних розмірів садіння 9 і лінійних розмірів заплечиків підвіски 8, може займати певне положення на балках опорних 4 і фіксуватися до них за допомогою, наприклад пальців 6 і у відповідних отворах 7 (див. Фіг. 3), що виконані на полицях балок опорних 4. По команді оператора синхронно вмикаються два циліндри силових 18 (див. Фіг. 2), що встановлені опозитно, по обидві сторони поперечної осі 21 печі шахтної (див. Фіг. 3) та закріплені своїми корпусними шарнірами 19 до зовнішньої сторони балки опорної 4, яка виконує ще і функцію екрана захисного (див. Фіг. 1) від теплового випромінювання при відкриванні печі. Штоки циліндрів силових 18 своїми тяговими зусиллями за допомогою шарнірів 26 і важелів рушійних 25 діють на вали рушійні 20, обертаючи їх на певний кут в вальницях 22, закріплених до балок опорних 4. Вали рушійні 20 обертаючись, за допомогою своїх важелів ведучих 24 з шарнірами 28, штовхають півкришки 12. Завдяки важелям опорним 29, що розташовані по обидві сторони від подовжньої осі 23 печі шахтної, паралельно до важелів ведучих 24 і закріплених шарнірами 30 до передньої частини півкришок 12, а шарнірами 31 до кронштейнів 32 балок опорних 4, півкришки 12 рухаються паралельно одна до одної по дугових траєкторіях Д і переміщуються з крайніх початкових положень Р в крайні робочі положення С. Таким чином, складовими руху півкришок 12 є водночас вертикальні переміщення та більшою мірою горизонтальні переміщення. При цьому півкришки 12 пружно контактують ущільнювачами 13 з горловиною завантажувальною 3 кожуху 2, а ущільнювачами 14 - між собою своїми стиковими передніми частинами. Ущільнювачі змінні 15 (див. фіг. 7), на етапі контакту К, взаємодіють з однією або декількома шийками 16 підвісок 8, тим самим спільно герметизуючи робочу зону 17 печі від навколишнього простору. Ущільнювачі 13, 14, 15 виконані з еластичного вогнетривкового матеріалу, наприклад з керамічного волокна. 3 UA 93499 U 5 10 15 Після закривання півкришками 12 горловини завантажувальної 3 виконується процес термообробки садіння 9. Далі, у разі потреби повної або часткової заміни садіння 9, у випадку циклічної періодичності термообробки, для вивантаження і можливого завантаження садіння 9 виконують вищеназвані дії у зворотній послідовності. Таким чином, за рахунок шарнірної установки півкришок 12 на опорних і ведучих важелях, що зв'язані, відповідно, з балками опорними і валами рушійними, розташованими нижче за рівень півкришок, що рухаються водночас у вертикальній та горизонтальній площинах, за допомогою єдиного механізму забезпечено: - істотне скорочення часу на закривання-розкривання та витрат енергоносія під час виймання або завантаження садіння; - значне зменшення капітальних і експлуатаційних витрат на виготовлення; - підвищення зручності в експлуатаційному обслуговуванні, зважаючи на безперешкодний доступ до вузлів устаткування, особливо при технологічній заміні ущільнювачів змінних; - підвищення надійності і терміну служби вузлів механізму, видалених із зони високих температур, і ущільнювачів змінних що нормально контактують з однією або декількома підвісками для садіння. Все це зрештою підвищує ефективність використання печі шахтної. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Піч шахтна, що містить встановлений на фундаменті каркас та з'єднаний з ним кожух з горловиною завантажувальною, футерований зсередини вогнетривким матеріалом, балки опорні, що закріплені на каркасі, балки розсувні, що встановлені з можливістю фіксації на балках опорних, одну або декілька підвісок для садіння, що встановлені на балках розсувних, півкришки футеровані, рухомо встановлені над горловиною завантажувальною, ущільнювачі півкришок, горловини та підвісок для садіння, що виконані з вогнетривкового еластичного матеріалу, і пристрій переміщення півкришок, що містить два циліндри силових, шарнірно закріплених до зовнішньої сторони першої балки опорної, два вали рушійні, що розташовані симетрично відносно поперечної осі печі і закріплені вальницями до балок опорних, при цьому, на кожному валу рушійному, паралельно між собою і симетрично подовжній осі печі шахтної, закріплені два важелі ведучі для кінематичного зв'язку із відповідною півкришкою і важіль рушійний шарнірно зв'язаний із штоком свого циліндра силового, яка відрізняється тим, що кожна півкришка задньою частиною шарнірно закріплена на важелях ведучих і додатково забезпечена важелями опорними, наприклад двома, встановленими паралельно важелям ведучим і шарнірно закріпленими у передній частині півкришки і до своєї балки опорної, а вали рушійні розташовані нижче за рівень півкришок футерованих. 4 UA 93499 U 5 UA 93499 U 6 UA 93499 U 7 UA 93499 U 8 UA 93499 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9