×
20.04.2023
223.018.4e9e

Результат интеллектуальной деятельности: Теплоизолирующий колпак печи газостата

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к оборудованию для изостатического прессования порошковых материалов, заключенных газостат. Теплоизолирующий колпак печи газостата содержит корпус, выполненный в виде муфеля и внешней оболочки с боковыми и верхними блоками теплоизоляции между ними, распределительный кольцевой коллектор с регулирующими клапанами и теплообменником в виде пучка Г-образных труб, размещенных на внешней поверхности муфеля и сообщают пространство над верхним блоком теплоизоляции с коллектором, при этом кольцевой коллектор выполнен в виде отдельных камер с регулирующим клапаном на каждой из них, а пространство между камерами заполнено теплоизоляцией. Технический результат заключается в увеличении габарита по диаметру рабочего пространства, обеспечивающего расширение номенклатуры обрабатываемых заготовок по габаритам. 2 ил., 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии в частности к оборудованию для изостатического прессования порошковых материалов, заключенных в капсулу, именуемому в литературе как газостат.

Установка для горячего газостатического прессования представляет собой цилиндрический контейнер высокого давления, в полости которого размещена печь, включающая теплоизолирующий колпак с нагревателем и садкой заготовок, подвергающихся прессованию высоким давлением газа при одновременном нагреве садки заготовок.

Известна конструкция теплоизоляционного колпака печи газостата (Земцов В.Н., Печи газостатов. Конструкция и опыт эксплуатации. В кн. Металлургия гранул. Вып. 2. М., ВИЛС, 1984. С. 285-297). Конструкцию колпака образуют внутренняя горячая и наружная холодная цилиндрические коаксиальные обечайки, пространство между которыми заполнено тепловой изоляцией. При этом наружная (холодная) обечайка выполнена из отдельных кольцевых секций, изготовленных из гофрированных листов, обеспечивающих постоянное плотное прижатие теплоизоляции к горячей обечайке колпака благодаря ее упругой деформации, как при нагреве, так и охлаждении колпака печи.

Недостатком данного колпака является отсутствие в его конструкции средств управления тепловыми потерями печи, обуславливающими стабильность теплозащитных свойств колпака на всем протяжении цикла прессования и вследствие этого значительную продолжительность периода естественного охлаждения печи после завершения рабочего цикла и пониженную производительность газостата.

Другая конструкция теплоизоляционного колпака газостата известна из публикации (Е.И. Старовойтенко, A.M. Казберович, В.А. Зенин. Опыт разработки, изготовления и эксплуатации компрессионных печей газостатов в ОАО «ВИЛС». Технология легких сплавов, 2020. №4. С. 47-53). В ней приведена конструктивная схема колпака, дополненная, по отношению к приведенной выше конструкции, системой управляемого выпуска горячего газа из рабочего пространства печи при охлаждении ее после прессования. Данная конструкция значительно сокращает период охлаждения рабочего пространства печи совместно с садкой и тем увеличивает производительность газостата.

Недостатком данной конструкции является ее сложность и высокая затратность при реализации. Система управляемого выпуска при этом предполагает наличие дополнительного теплообменника - охладителя газа сложной конструкции, размещаемого отдельно от колпака в контейнере и заметно уменьшающего размеры печного пространства и, соответственно, объем загружаемой садки на прессование.

Наиболее близким аналогом по отношению к предлагаемой конструкции колпака, принятым за прототип, является конструкция теплозащитного колпака по авторскому свидетельству SU 1459378 от 09.09.1986 г.

Теплоизолирующий колпак печи газостата, по данному изобретению содержит корпус, выполненный в виде внутренней и внешней оболочек с теплоизоляцией между ними, распределительный кольцевой коллектор с регулирующими клапанами и теплообменник, выполненный в виде пучка Г-образных труб, соединяющих сводовую часть внутренней оболочки колпака с коллектором, и размещенного на поверхности внешней оболочки.

Недостатком данной конструкции является то, что размещение теплообменника на внешней оболочке колпака влечет за собой уменьшение габарита по диаметру рабочего пространства колпака и печи. Это приводит к ограничению номенклатуры обрабатываемых заготовок по их габаритам, допускающим загрузку в печь.

Технической проблемой предполагаемого изобретения является устранение недостатка конструкции колпака - прототипа, а именно расширение номенклатуры загружаемых заготовок по их габаритам и дополнительно - повышение теплозащитных свойств колпака и снижение за этот счет расхода энергии на нагрев садки заготовок.

Техническая проблема решается тем, что теплоизолирующий колпак печи газостата, включает корпус, выполненный в виде внутренней оболочки - муфеля и внешней оболочки с боковыми и верхними блоками теплоизоляции между ними, распределительный кольцевой коллектор с регулирующими клапанами и теплообменником в виде пучка Г-образных труб, причем трубы теплообменника размещены на внешней боковой поверхности оболочки - муфеля и сообщают пространство над верхним блоком теплоизоляции с коллектором, который выполнен в виде отдельных камер с регулирующим клапаном на каждой отдельной камере, а пространство между камерами заполнено теплоизоляцией.

Заявляемая конструкция отличается от прототипа тем, что Г-образные трубы теплообменника размещены на внешней боковой поверхности оболочки- муфеля и сообщают пространство над верхним блоком теплоизоляции с коллектором, который выполнен в виде отдельных камер с регулирующим клапаном на каждой отдельной камере, а пространство между камерами заполнено теплоизоляцией.

Технический эффект, обозначенный в цели предполагаемого изобретения - увеличение габарита по диаметру рабочего пространства печи, обеспечивающего расширение номенклатуры обрабатываемых заготовок по габаритам, который достигается тем, что теплообменник из Г- образных труб, закрепленных на поверхности оболочки - муфеля становится внутренним элементом колпака и не влечет за собой уменьшение диаметра внутреннего пространства печи в отличие от конструкции прототипа, где теплообменник увеличивает внешний габаритный размер (диаметр) колпака с соответствующим уменьшением диаметра внутреннего пространства печи при сохранении необходимой толщины и эффективности боковой теплоизоляции колпака.

Выполнение кольцевого коллектора из отдельных камер с клапанами с заполнением пространства между ними дополнительной теплоизоляцией, обеспечивает тем самым снижение тепловых потерь печи в режиме нагрева садки и выдержки ее при фиксированной температуре с соответствующим снижением расхода энергии, потребляемой нагревателями печи.

Конструктивная схема колпака (продольный разрез) печи с управляемыми теплозащитными свойствами представлена на рис. 1, и на рис. 2 показано поперечное сечение колпака в плоскости А - А.

На продольном сечении схемы рис. 1 изображена полость силового контейнера высокого давления газостата образованного гильзой 1 с нижней 2, промежуточной 2а и верхней 3 пробками, уплотненными герметизирующими манжетами 13 и с каналами охлаждения 17, размещен теплоизолирующий колпак печи, состоящий из внутренней горячей оболочки-муфеля 4 с верхней заглушкой 5, опирающийся через кольцо 6 на промежуточную пробку 2а. Горячая оболочка - муфель теплоизолирована блоками высокотемпературной волоконной изоляции - боковыми 7 и потолочными 8, 9. Слои теплоизоляции уплотнены и прижаты к муфелю сбоку гофрированной обечайкой 10, а наверху - дисками 11. Сборка муфеля с теплоизоляцией закрыта снаружи стальной оболочкой 12 с дренажными отверстиями 14, сообщающими газовое пространство теплоизоляции с окружающим колпак газом, поперечное сечение колпака рис. 2.

Новым элементом, дополняющим штатную конструкцию колпака, обеспечивающим управление его теплозащитными свойствами, является теплообменник, состоящий из отдельных стальных каналов (Г-образных трубок) 15, приваренных к муфелю 4 и снабженных внизу электромагнитными клапанами 16, встроенными в коллектор в виде камер 18, открывающими/закрывающими движение газа по трубкам 15.

Клапаны 16 нормально закрытого типа обеспечивают при их включении движение газа (или тягу) по трубкам 15 под действием разности плотностей между горячим газом в трубках 15 и холодным в пространстве за колпаком. В нормально закрытом положении клапаны перекрывают такое движение, и обмен газа между горячей и холодной зонами колпака невозможен.

При работе печи в режиме нагрева клапаны отключены (закрыты) и не влияют на теплозащитные свойства колпака. При окончании нагрева и отключении печи, когда наступает период естественного охлаждения рабочего пространства, клапаны включают в работу в прерывистом или постоянном режиме. При этом обеспечивается дополнительный отвод тепла из рабочего пространства через муфель в пространство за колпаком.

Управление данным процессом можно обеспечить как в ручном, так и автоматическом режимах по сигналам от термопар, контролирующих текущую температуру в рабочем пространстве печи.

Пример реализации предлагаемого изобретения.

Изготовлен теплоизолирующий колпак для печи газостатической установки модели QIH -250 с осевым усилием 250 МН с размерами внутреннего пространства силового контейнера:

- диаметр, мм - 1450;

- высота, мм - 3240.

Конструкция колпака полностью соответствует заявляемой и показанной на рис. 1 и рис. 2. Основные рабочие параметры печи с данным колпаком следующие:

- давление прессования (рабочего газа в контейнере), МПа - 150;

- максимальная температура в рабочем пространстве, °С - 1250;

- масса садки заготовок, загружаемой для прессования в печь, кг - до 5000;

Данный теплоизоляционный колпак в составе печи газостата QIH-250 применялся для горячего газостатического прессования партии заготовок типа диск из жаропрочного сплава на основе никеля и показал следующие эксплуатационные характеристики, приведенные в таб. №1. Там же в таблице №1 для сравнения показаны аналогичные характеристики для подобной печи с теплоизолирующим колпаком, изготовленным в соответствии с конструкцией прототипа. Приведенные характеристики получены в цикле прессования, проходившем при номинальных значениях рабочих параметров, отмеченных выше.

Расчетные данные, представленные в таб. 1, указывают на преимущества предлагаемой конструкции колпака перед прототипом. Они заключаются в большем габарите по диаметру загружаемой садки (1200 мм против 1150 мм у прототипа) и ее предельной массы (5000 кг против 4750 кг у прототипа). Это позволяет обрабатывать более крупные заготовки в данном газостате, что очень важно для расширения их номенклатуры. Дополнительная теплоизоляция колпака, заложенная между камерами коллектора с управляющими клапанами дает значимый эффект по снижению расхода электроэнергии печью за один цикл прессования, составляющий порядка 500 кВт×час.

Теплоизолирующий колпак печи газостата, содержащий корпус, выполненный в виде муфеля и внешней оболочки с боковыми и верхними блоками теплоизоляции между ними, распределительный кольцевой коллектор с регулирующими клапанами и теплообменником в виде пучка Г-образных труб, размещенных на внешней поверхности муфеля и сообщающих пространство над верхним блоком теплоизоляции с коллектором, отличающийся тем, что кольцевой коллектор выполнен в виде отдельных камер с регулирующим клапаном на каждой из них, а пространство между камерами заполнено теплоизоляцией.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 62 items.
27.04.2015
№216.013.4775

Установка для получения металлических порошков распылением вращающейся заготовки

Изобретение относится к получению металлических порошков. Установка содержит камеру с накопителем заготовок и устройством их поштучной подачи на распыление, камеру с механизмом вращения заготовки в виде двух приводных опорных барабанов с нажимным роликом и механизмом продольной подачи заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549797
Дата охранного документа: 27.04.2015
20.07.2015
№216.013.62d5

Способ получения изделий из гранулированных жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано для изготовления тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей, работающих при повышенных температурах. Способ получения изделия из гранулированного жаропрочного никелевого сплава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556848
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.08.2015
№216.013.70e3

Способ повышения стойкости к сульфидной коррозии порошковых никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковым сплавам на основе никеля, обладающим повышенным сопротивлением к сульфидной коррозии, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей. Способ получения изделия из жаропрочных никелевых сплавов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560469
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.12.2015
№216.013.9a80

Способ массовых испытаний лёгких сплавов на коррозионное растрескивание под напряжением

Предлагаемое изобретение относится к области исследования и контроля качества легких сплавов для авиационных и других тяжело нагруженных изделий. Испытания проводятся в специальном растворе на нагруженных до заданных растягивающих напряжений образцах. Способ испытания легких сплавов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571177
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.04.2016
№216.015.3699

Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия системы al-zn-mg-cu пониженной плотности и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu пониженной плотности и изделиям из них, предназначенным для разового применения. Сплав с плотностью 2,80 г/ см содержит, мас.%: цинк 6,0-8,0, магний 3,4-4,2, медь 0,8-1,3, скандий 0,02-0,06, цирконий 0,07-0,12,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581953
Дата охранного документа: 20.04.2016
10.06.2016
№216.015.44bc

Устройство для управления нагревом заготовок в проходной индукционной нагревательной печи

Изобретение относится к индукционным печам методического действия. Технический результат - снижение неравномерности нагрева заготовок. Устройство содержит подпружиненную подвижную термопару, установленную на приводной каретке для замера температуры нагретой заготовки перед выгрузкой из печи, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586382
Дата охранного документа: 10.06.2016
13.01.2017
№217.015.76ee

Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала. Сплав содержит, мас. %: магний 5,7-6,3, титан 0,01-0,03,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599590
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.ac97

Деформируемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве электропроводного конструкционного материала, в частности для токопроводящих элементов, а также в качестве заготовки для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612475
Дата охранного документа: 09.03.2017
25.08.2017
№217.015.b082

Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения поршней двигателей внутреннего сгорания из заэвтектического силумина. В способе осуществляют расплавление шихты в печи, рафинирование расплава от водорода, внепечное модифицирование расплава лигатурой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613498
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b1ae

Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия системы al-zn-mg-cu и изделие из него

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала. Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613270
Дата охранного документа: 15.03.2017
Showing 21-27 of 27 items.
29.03.2019
№219.016.f3b4

Порошковый жаропрочный никелевый сплав

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к жаропрочным никелевым сплавам. Может использоваться в газотурбинных двигателях для изготовления тяжело нагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Порошковый жаропрочный никелевый сплав содержит, мас.%: углерод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002368683
Дата охранного документа: 27.09.2009
19.04.2019
№219.017.2f1e

Плазмотрон

Заявленное изобретение относится к области плазмотронной техники и может быть использовано во всех областях промышленности, где применяются плазмотроны постоянного тока. Заявленный плазмоторн содержит корпус, вольфрамовый катод и соединенное с корпусом сопло-анод с выходным каналом, причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002350052
Дата охранного документа: 20.03.2009
18.05.2019
№219.017.59fe

Способ термообработки деталей из жаропрочных никелевых сплавов для повышения сопротивления малоцикловой усталости

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термообработке жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве деталей газотурбинных двигателей (дисков, валов и др.), работающих в условиях жесткого циклического нагружения. Способ термообработки деталей из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002455383
Дата охранного документа: 10.07.2012
29.05.2019
№219.017.6823

Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях. Предложен способ получения изделия из жаропрочных никелевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002453398
Дата охранного документа: 20.06.2012
19.06.2019
№219.017.875f

Жаропрочный порошковый никелевый сплав

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к жаропрочным никелевым сплавам. Может использоваться в газотурбинных двигателях для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Жаропрочный порошковый никелевый сплав, содержит, мас.%: углерод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002371495
Дата охранного документа: 27.10.2009
20.08.2019
№219.017.c19c

Способ поэтапной закалки заготовок из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки заготовок из высоколегированных гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве деталей газотурбинных двигателей. Способ поэтапной закалки заготовок из гранулируемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697684
Дата охранного документа: 16.08.2019
31.05.2020
№220.018.2306

Центробежный струйно-плазменный способ получения порошков металлов и сплавов

Изобретение относится к металлургии, к области производства сферических порошков из металлов и сплавов, предназначенных для дальнейшей переработки методами аддитивных технологий или горячего изостатического прессования в готовые изделия. Центробежный струйно-плазменный способ получения порошков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722317
Дата охранного документа: 29.05.2020
+ добавить свой РИД