Патент РФ № 2092762

Установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий

Патент Российской Федерации

Классы патента: F28G1/16, F28G3/16, F28G11/00

Номер заявки: 94045200/12

Дата подачи заявки: 27.12.1994

Дата публикации: 10.10.1997

Заявитель: Воробьев Владимир Васильевич

Автор: Воробьев Владимир Васильевич

Патентообладатель: Воробьев Владимир Васильевич

Суть изобретения:

Использование: обработка металлоизделий от смолистых отложений. Сущность изобретения: установка содержит топку с горелкой, дымоотвод, муфель, выхлопную трубу, паропровод с соплом для подачи в муфель водяного пара. В стенку дымоотвода вмонтирована дымозаборная камера, выполненная в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной.

Дымозаборная камера соединена с муфелем посредством примыкающего к диффузору нисходящего газохода. Сопло паропровода укреплено в дымозаборной камере перед горловиной концентрично горловине и диффузору. Установка снабжена камерой, сообщающейся с муфелем и выхлопной трубой.

Изобретение относится к конструкциям установок парогазовой обработки металлоизделий, загрязненных смолистыми отложениями, и может использоваться в пищевой промышленности для очистки хлебных форм от смолистых тестовых отложений, образующихся в процессе выпечки хлеба в конвейерных печах, а также для очистки деталей сельскохозяйственных машин от смолистых отложений перед ремонтом.

Известно устройство для термообработки твердого топлива, содержащее топку с горелкой, дымоотвод и муфель с выхлопной трубой /1/.
Недостатком известного устройства является низкое качество обработанной поверхности металлоизделий, загрязненных смолистыми отложениями в процессе эксплуатации, например, деталей сельхозтехники, что объясняется значительным окислением поверхности металлоизделий в результате горения остатков смол на поверхности с развитием локальных температур свыше 900 oC.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка парогазового термообезжиривания металлоизделий, содержащая колпак с нагревателями, муфель с выхлопным патрубком, дымоотвод и паропровод для подачи в муфель водяного пара /2/.

Однако эта установка характеризуется сравнительно высокими энергозатратами, обусловленными необходимостью обогревать муфель при помощи электроэнергии.

Технический результат, получаемый от изобретения, повышение качества поверхности обработанных металлоизделий и снижение энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что в установке парогазовой обработки загрязненных металлоизделий, содержащей средство нагрева, дымоотвод, муфель, выхлопную трубу и паропровод для подачи в муфель водяного пара, согласно изобретению в стенку дымоотвода вмонтирована дымозаборная камера, выполненная в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной, соединенная с муфелем посредством нисходящего газохода, соединенного с диффузором, а паропровод имеет сопло, укрепленное в дымозаборной камере перед горловиной концентрично горловине и диффузору.

На фиг. 1 изображен общий вид установки парогазовой обработки загрязненных металлоизделия; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1.
Установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий содержит топку 1 с горелкой 2, дымоотвод 3, муфель 4, выхлопную трубу 5 и паропровод 6 с соплом 7 для подачи водяного пара в муфель 4. В стенку 8 дымоотвода 3 вмонтирована дымозаборная камера 9, выполненная в виде сужающегося конусообразного патрубка 10 с цилиндрической горловиной 11, переходящей в диффузор 12. Дымозаборная камера 9 соединена с муфелем 4 посредством нисходящего газохода 13, примыкающего к диффузору 12. Сопло 7 укреплено в дымозаборной камере 9 перед горловиной 11 концентрично горловине 11 и диффузору 12. Муфель 4 оборудован люком 14. Верхняя часть дымоотвода 3 снабжена заслонкой 15. В выхлопной трубе 5 укреплен фильтр-патрон 16 с зернистым материалом для улавливания аэрозолей.
Подвергаемые обработке загрязненные металлоизделия 17 закладывают в муфель 4 при открытом люке 14.
Установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий снабжена камерой 18, которая используется при необходимости значительного увеличения производительности процесса обработки. Внутреннее рабочее пространство камеры 18 сообщается с муфелем 4 при помощи патрубка 19, а с выхлопной трубой 5 сообщается при помощи патрубка 20. Патрубок 19 укреплен в нижней части камеры 18, а патрубок 20 в ее верхней части. В камере 18 выполнено окно 21 для загрузки и выгрузки металлоизделий 17, которое закрывается крышкой 22. Рабочий объем камеры 18 превышает рабочий объем муфеля 4 в несколько раз, что позволяет загружать в камеру 18 во много раз большее количество металлоизделий 7 по сравнению с муфелем 4, благодаря чему обеспечивается возможность длительного пребывания в атмосфере камеры 18 одновременно большого количества металлоизделий 17 независимо от времени обработки металлоизделий 17, заложенных в муфель 4.

Установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий может выполняться без камеры 18, при этом патрубки 19 и 20 соединяют напрямую.

Установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий работает следующим образом.
Подвергаемые парогазовой обработке загрязненные металлоизделия 17 закладывают в муфель 4 и загружают в камеру 18, после чего закрывают люк 14 и крышку 22. Открывают заслонку 15 и включают горелку 2, подавая к ней топливо, например, природный газ. Образующиеся при сжигании топлива продукты сгорания дымовые газы движутся вдоль топки 1, омывая наружные стенки муфеля 4, а затем поднимаются по дымоотводу 3 вверх, огибая заслонку 15 в атмосферу. При сжигании топлива коэффициент избытка воздуха поддерживают в пределах от 1,1 до 1,5, а температуру дымовых газов в пределах от 800 до 1100 oC.

После подъема температуры металлоизделий 17 до 110 oC включают подачу водяного пара на сопло 7 по паропроводу 8. Выходящая из сопла 7 струя водяного пара проходит через патрубок 10 и горловину 11 в диффузор 12, откуда по нисходящему газоходу 13 поступает в муфель 4, из муфеля 4 по патрубку 19 водяной пар попадает в камеру 18, откуда по патрубку 20 направляется в фильтр-патрон 16 и через выхлопную трубу 5 выбрасывается в атмосферу. Скорость выходящей из сопла 7 струи водяного пара поддерживают в пределах от 80 до 120 м/с. При этом в дымозаборной камере 9 создается разрежение, вследствие чего некоторая часть дымовых газов засасывается из дымоотвода 3 через патрубок 10 в горловину 11, образуя при этом парогазовый альфа-теплоноситель, представляющий собой смесь продуктов сгорания топлива и водяного пара в пропорции от 1:0,5 до 1,2.

Закрывают заслонку 15, обеспечивая этим направление всех дымовых газов в дымозаборную камеру 4 и производят парогазовую обработку загрязненных металлоизделий 17 альфа-теплоносителем. При этом температуру альфа-теплоносителя поддерживают в пределах от 350oC до 600 oC в зависимости от химического состава смолистого загрязнения материала металлоизделий 17, изменяя соотношение расхода топлива, коэффициента избытка воздуха и расхода водяного пара. Парогазовый альфа-теплоноситель по нисходящему газоходу 13 попадает в муфель 4, где омывает металлоизделия 17, затем через патрубок 19 поступает в камеру 18, где омывает металлоизделия 17 и по патрубку 20 попадает в фильтр-патрон 16, откуда через выхлопную трубу 5 выбрасывается в атмосферу. При этом по мере движения парогазового альфа-теплоносителя температура металлоизделий повышается, приближаясь к температуре альфа-теплоносителя. Температуру металлоизделий 17 в муфеле 4 поддерживают в пределах от 350 oC до 600 oC, благодаря чему достигается интенсивное глубокое окисление углеродсодержащих смолистых отложений на поверхности металла с сохранением его исходных свойств. Температуру металлоизделий 17 в камере 18 поддерживают в пределах от 300 oC до 35 oC, благодаря чему обеспечивается достаточно полное окисление смолистых отложений, загрязняющих поверхность металлоизделий, за счет большой продолжительности пребывания металлоизделий в атмосфере альфа-теплоносителя.

При этом смолистые отложения, загрязняющие поверхность металла, окисляются без образования сажи и оксида углерода, что обусловлено избытком водяного пара, наличием кислорода в продуктах сгорания топлива и непрерывным отводом из зоны окисления образующихся веществ при поддержании температуры в зоне окисления выше 300 oC. Под действием парогазового альфа-теплоносителя часть продуктов окисления смолистых отложений уносится в виде аэрозолей в выхлопную трубу 5, оседая в фильтр-патроне 16, а часть осыпается в виде золы на дно муфеля 4 и камеры 18. Дымовые газы, очищенные от аэрозолей, выбрасывают в атмосферу. После полного удаления смолистых отложений с поверхности заложенных в муфель 4 металлоизделий 17 процесс парогазовой обработки прекращают, для чего выключают горелку 2 и перекрывают подачу пара на сопло 7. Открывают люк 14 и извлекают из муфеля 4 обработанные, очищенные от смолистых отложений металлоизделия 17. Закладывают в муфель загрязненные металлоизделия, закрывают люк 14, подают пар на сопло 7 и включают горелку 2, возобновляя процесс парогазовой обработки. Выгрузку находящихся в камере 18 металлоизделий 17 при этом не производят, продолжая парогазовую обработку этих металлоизделий в течение длительного времени, которое может составлять более суток независимо от продолжительности процесса обработки металлоизделий 17 в муфеле 4. Такое низкотемпературное окисление смолистых отложений позволяет уменьшить образование вредных веществ и предотвратить быстрое загрязнение фильтр-патрона 16 сажистыми отложениями при выносе из зоны окисления аэрозолей.

После полной очистки поверхности металлоизделий 17, находящихся в камере 18, от смолистых отложений горелку 2 выключают и прекращают подачу водяного пара на сопло 7. Открывают крышку 22 и через окно 21 выгружают обработанные металлоизделия 17. Открывают люк 14 и извлекают из муфеля 4 обработанные металлоизделия 17.
Использование предложенной установки парогазовой обработки загрязненных металлоизделий позволяет обеспечить по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:
повысить качество поверхности обработанных металлоизделий за счет осуществления процесса в среде контролируемой парогазовой атмосферы с заданной температурой нагрева, предотвращающей окисление металла;
предотвратить образование вредных веществ (сажи, оксида углерода, акролеина) за счет низкотемпературного окисления смолистых обгрязнений поверхности металла;
снизить энергозатраты на обработку за счет утилизации тепла отходящих дымовых газов.

Формула изобретения: Установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий, содержащая средство нагрева, дымоотвод, муфель, выхлопную трубу и паропровод для подачи в муфель водяного пара, отличающаяся тем, что в стенку дымоотвода вмонтирована дымозаборная камера, выполненная в виде сужающегося конусообразного патрубка с переходящей в диффузор цилиндрической горловиной, соединенная с муфелем посредством нисходящего газохода, соединенного с диффузором, а паропровод имеет сопло, укрепленное в дымозаборной камере перед горловиной концентрично горловине и диффузору.