RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO (21) Numer zgłoszenia: 119372 (22) Data zgłoszenia: 28.09.2010 (19) PL (11) 66401 (13) Y1 (51) Int.Cl. B23K 1/008 (2006.01) F27B 9/02 (2006.01) (54) Przepływowy piec komorowy (43) Zgłoszenie ogłoszono: 10.04.2012 BUP 08/12 (73) Uprawniony z prawa ochronnego: SECO/WARWICK SPÓŁKA AKCYJNA, Świebodzin, PL (45) O udzieleniu prawa ochronnego ogłoszono: 29.03.2013 WUP 03/13 (72) Twórca(y) wzoru użytkowego: MARCIN CHAMERA, Świebodzin, PL PL 66401 Y1
2 PL 66 401 Y1 Opis wzoru Przedmiotem wzoru użytkowego jest przepływowy piec komorowy, przeznaczony do lutowania wymienników ciepła, stosowany szczególnie w systemach grzewczym, wentylacji i klimatyzacji. Znany jest ze zgłoszenia patentowego PL 317186 przepływowy piec komorowy do lutowania wyposażony w czujniki w środkowym odcinku przetwarzania albo w którymś z odcinków wlotowym/wylotowym lub w obu. Sygnały generowane przez te czujniki są przetwarzane w sterowniku, tak aby wygenerować sygnał sterujący natężeniem przepływu gazu obojętnego do środkowego odcinka przetwarzania, przez co wstrzymuje się przenikanie powietrza do środkowego odcinka przetwarzania. Znany jest z patentu PL 189455 piec próżniowy z grzaniem konwekcyjno-próżniowym do obróbki cieplnej wyrobów ze stali. Można w nim również prowadzić procesy wyżarzania lub lutowania. Znane są także przepływowe piece do lutowania wykorzystywane do wykonywania w produkcji wielkoseryjnej (50-100 szt./godz.) wymienników ciepła o małych gabarytach (np. dla skraplaczy o wymiarach 500 x 700 mm). Rozwiązanie według wzoru użytkowego umożliwia lutowanie wymienników ciepła wielkogabarytowych z zachowaniem powtarzalności wymaganych parametrów procesu, co do tej pory było niemożliwe. Wielkość takiego wymiennika ciepła dzięki rozwiązaniu osiąga typowy rozmiar 1500 mm x 2500 mm przy zachowaniu parametrów dla procesu przy produkcji seryjnej. Dotychczasowe konstrukcje do seryjnej, taśmowej produkcji nie śledziły parametrów, ponieważ produkt obrabiany był zasadniczo w naturalnym środowisku, co skutkowało gorszą trwałością produktu, podatnością na korozję, zanieczyszczeniami przedostającymi się bezpośrednio na produkt w trakcie produkcji. Celem rozwiązania według wzoru użytkowego jest uzyskanie czystej powierzchni połączenia lutowanego, pozbawionego zanieczyszczeń przy znacznym zwiększeniu gabarytów wymiennika ciepła przy jego seryjnej produkcji. Przepływowy piec komorowy wg wzoru użytkowego jest wyposażony w czujniki, otwory: wlotowy, wylotowy, układ sterowania, instalację gazu obojętnego doprowadzanego do środkowego odcinka przetwarzania i charakteryzuje się tym, że posiada układ zasilania, kolejno komorę suszenia, płukania, lutowniczą, chłodzenia w atmosferze i chłodzenia końcowego w oddzielnych obudowach, przez które przeprowadzony jest system transportu wsadu, a zamykane otwory wlotowe/wylotowe stanowią początek/koniec komór suszenia, płukania, lutowniczej, chłodzenia w atmosferze i są sprzężone z systemem transportu wsadu. Komora suszenia, płukania, lutownicza wykonane są korzystnie ze stali węglowej wyłożonej w środku izolacją termiczną, a komora suszenia i komora lutownicza posiada wentylator konwekcji oraz korzystnie kierownice powietrza. Komora płukania posiada wentylator wyciągowy, przy czym komora suszenia i komora lutownicza wyposażone są dodatkowo w element grzejny i termoparę. Komora płukania i komora chłodzenia w atmosferze posiadają szczelną komorę wewnętrzną wspartą na elementach łączących zasilaną wraz z komorą lutowniczą instalacją gazu obojętnego, korzystnie azotu, która to instalacja wyposażona jest we wskaźniki i zawory regulacji przepływu. Komora chłodzenia końcowego jest korzystnie otwarta i wyposażona w układ wentylatorów, a komora chłodzenia w atmosferze posiada układ dolotowy powietrza i wentylator wyciągowy. Komora płukania jest połączona przed otworem wlotowym, a komora chłodzenia w atmosferze jest podłączona za otworem wylotowym ze skruberem wypełnionym złożem z aktywnego aluminium i wyposażonym w komin wylotowy zawierający dodatkowy wentylator. Komory mogą być dzielone na strefy, przy czym każda strefa wyposażona jest wtedy w wentylator konwekcji a komora suszenia i komora lutownicza w nadmiarowy element grzejny i termoparę. Komora chłodzenia w atmosferze może posiadać więcej niż jeden wentylator wyciągowy, a układ dolotowy powietrza może stanowić zamiennie szczelina lub komin dolotowy. Komora chłodzenia końcowego może być zabudowana, a wtedy układ wentylatorów stanowić mogą wentylatory wyciągowe i/lub wlotowe umieszczone w obudowie komory. Dla ułatwienia przed komorą suszenia może być umieszczony stół stanowiący pole załadowcze. System transportu wsadu może stanowić napęd złożony z motoreduktora, zestawu wałów napędowych i przesuwnej taśmy transportowej, a elementem grzejnym może być palnik lub zestaw elektrycznych, rezystancyjnych elementów grzejnych. Zaletą rozwiązania według wzoru jest, mimo jego złożonej konstrukcji, niski koszt wytworzenia oraz możliwość seryjnej produkcji taśmowej wymienników ciepła z powtarzalnością ponad 10 szt. na godzinę. Przedmiot według wzoru użytkowego został uwidoczniony na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:
PL 66 401 Y1 3 - Fig. 1 - piec komorowy w schemacie blokowym w uproszczonym widoku bocznym, - Fig. 2 - piec komorowy w schemacie blokowym w uproszczonym widoku z góry, - Fig. 3 - przekrój poprzeczny komory suszenia, - Fig. 4 - przekrój poprzeczny komory płukania, - Fig. 5 - przekrój poprzeczny komory lutowniczej, - Fig. 6 - przekrój poprzeczny komory chłodzenia w atmosferze, a - Fig. 7 - przekrój poprzeczny komory chłodzenia końcowego. Przepływowy piec komorowy wg wzoru użytkowego wyposażony jest w czujniki, otwory: wlotowy 10, wylotowy 11, układ sterowania 1, instalację gazu obojętnego 2; zawiera układ zasilania 3, kolejno komorę suszenia 4, płukania 5, lutowniczą 6, chłodzenia w atmosferze 7, chłodzenia końcowego 8 w oddzielnych obudowach, przez które przeprowadzony jest system transportu wsadu 9. Zamykany otwór wlotowy 10 / wylotowy 11 stanowi początek/koniec komory suszenia 4, płukania 5, lutowniczej 6, chłodzenia w atmosferze 7 i jest sprzężony z systemem transportu wsadu 9. Komora suszenia 4, płukania 5, lutownicza 6 wykonane są ze stali węglowej wyłożonej w środku izolacją termiczną 12. Komora suszenia 4 i komora lutownicza 6 posiada wentylator konwekcji 13 oraz kierownice powietrza 14. Komora płukania 5 posiada wentylator wyciągowy 15; komora suszenia 4 i komora lutownicza 6 wyposażone są w element grzejny 16 i termoparę 17. Zasilane gazem obojętnym poprzez instalację gazu obojętnego 2 kolejno komora płukania 5, komora lutownicza 6 i komora chłodzenia w atmosferze 7 posiadają szczelną komorę wewnętrzną 18 wspartą na elementach łączących 19, przy czym gazem obojętnym jest azot. Instalacja wyposażona jest we wskaźniki i zawory regulacji przepływu. Komora chłodzenia końcowego 8 jest otwarta i wyposażona w układ wentylatorów 20, a komora chłodzenia w atmosferze 7 posiada szczelinę powietrza i wentylator wyciągowy 15. Komora płukania 5 jest połączona przed otworem wlotowym 10, a komora chłodzenia w atmosferze 7 jest podłączona za otworem wylotowym 11 ze skruberem 22 wypełnionym złożem z aktywnego aluminium i wyposażonym w komin wylotowy zawierający dodatkowy wentylator skrubera 22. Rozwiązanie wg wzoru użytkowego ma przed komorą suszenia 4 umieszczony stół stanowiący pole załadowcze 23, a system transportu wsadu 9 stanowi napęd złożony z motoreduktora, zestawu wałów napędowych i przesuwnej taśmy transportowej. Element grzejny 16 stanowi palnik. Przykładowy proces lutowania odbywa się w atmosferze ochronnej azotowej w temperaturze 600-605 C. Napęd złożony z motoreduktora i zestawu wałów napędowych służy do przesuwania taśmy transportowej z wsadem przez kolejne komory urządzenia. Otwory wlotowy 10 / wylotowy 11 stanowią drzwi komór automatycznie otwierane tylko na czas przejazdu wsadu. Następnie są one zamykane, a wsad pozostaje w odpowiednich komorach na czas potrzebny do wykonania określonego etapu procesu. W urządzeniu zamontowane są czujniki 17 temperatury. Odczyt z czujników 17 służy do kontrolowania mocy wyjściowej elementów grzejnych 16 w sposób pozwalający na utrzymywanie wewnątrz urządzenia zadanej temperatury. Wsad jest układany na polu załadowczym 23, a następnie poprzez układ 15 sterowania 1 uruchamia się system transportu wsadu 9. Wsad jest nim transportowany do komory suszenia 4, gdzie w temperaturze 200-300 C odparowuje się wodę oraz inne naloty. Wentylator wyciągowy 15 w komorze suszenia 4 usuwa z wnętrza urządzenia atmosferę o dużej zawartości wilgoci i zastępuje ją powietrzem atmosferycznym z zewnątrz urządzenia. Świeże powietrze dostarczane jest układem dolotowym 21. Elementy grzejne 16 zamontowane wewnątrz w obudowach nagrzewają powietrze, a wentylatory konwekcji 13 wymuszają obieg tego powietrza wewnątrz obudów tak, aby dzięki kierownicom powietrza 14 jego obieg następował przez wsad od dołu do góry i rotował. Komora płukania 5 służy do przedmuchania produktu azotem. Komora płukania 5 ogrzewana jest atmosferą z komory suszenia 4. Wentylator wyciągowy 15 komory suszenia 4 umieszczony jest na stropie komory płukania 5. Gorące powietrze z komory suszenia 4 ogrzewa ściany wewnętrzne komory płukania 5, co powoduje utrzymanie wewnątrz komory płukania 5 oraz we wsadzie, temperatury niewiele niższej od temperatury w komorze suszenia 4. Azot dostarczany do komory płukania 5 wypiera na zewnątrz powietrze, które znajduje się w komorze płukania 5, jak i w samym wsadzie. Otwory wlotowe 10/wylotowe 11 automatycznie otwierane są na czas przejazdu wsadu. Poprzednie komory oraz komora lutownicza 6 służą do równomiernego rozgrzania do temperatury lutowania wsadu znajdującego się każdorazowo w komorze wewnętrznej 18, przy czym rozgrzanie następuje elementami grzejnymi 16 tak, aby nagrzewały one powietrze opływające komory
4 PL 66 401 Y1 wewnętrzne 18. Dodatkowo czujniki temperatury 17 zamontowane są nad i pod wsadem. Na podstawie temperatury mierzonej przez te czujniki określany jest czas procesu potrzebny do zlutowania wsadu. Jednocześnie otwory wlotowe 10/wylotowe 11 komór zamykają szczelnie komory wewnętrzne 18 z umieszczonym w nich wsadem przy stałym dopływie azotu do wewnątrz komór wewnętrznych 18. Kluczowym jest utrzymanie pod ścisłą kontrolą takich parametrów procesu właściwego zachodzącego wewnątrz komory lutowniczej 6, jak temperatura panująca wewnątrz, a także skład atmosfery w komorze wewnętrznej 18 komory lutowniczej 6. Komora chłodzenia w atmosferze 7 wymusza przepływ powietrza pomiędzy obudową, a obudową wewnętrzną 18. Przepływające powietrze odbiera ciepło z obudowy wewnętrznej 18, która z kolei jest ogrzewana przez produkt znajdujący się wewnątrz komory chłodzenia 7. Azot dostarczany do wewnątrz zapewnia atmosferę ochronną. Komora chłodzenia końcowego 8 ostatecznie wychładza wsad stanowiący już gotowy zlutowany produkt wyjściowy. Podczas całego procesu wentylator skrubera 22, poprzez instalację skrubera 22 wyciąga atmosferę wydobywającą się z pieca. Aktywne aluminium pochłania część związków fluoru znajdujących się w atmosferze wypływającej z pieca komorowego. Oczyszczona atmosfera wypływa przez komin wylotowy. Zastrzeżenia ochronne 1. Przepływowy piec komorowy, wyposażony w czujniki, otwory: wlotowy, wylotowy, układ sterowania, instalację gazu obojętnego doprowadzanego do środkowego odcinka przetwarzania, znamienny tym, że posiada układ zasilania (3), kolejno komorę suszenia (4), komorę płukania (5), komorę lutowniczą (6), komorę chłodzenia w atmosferze (7), zabudowaną komorę chłodzenia końcowego (8) w oddzielnych obudowach, przez które przeprowadzony jest system transportu wsadu (9), a zamykany otwór wlotowy (10) / wylotowy (11) stanowi początek/koniec komory suszenia (4), płukania (5), lutowniczej (6), chłodzenia w atmosferze (7) i jest sprzężony z systemem transportu wsadu (9), przy czym komora suszenia (4), płukania (5), lutownicza (6) wykonane są korzystnie ze stali węglowej wyłożonej w środku izolacją termiczną (12), a komora suszenia (4) i komora lutownicza (6) posiada wentylator konwekcji (13) oraz korzystnie kierownice powietrza (14), komora płukania (5) posiada wentylator wyciągowy (15), przy czym komora suszenia (4) i komora lutownicza (6) wyposażone są dodatkowo w element grzejny (16), który stanowi palnik lub zestaw elektrycznych, rezystancyjnych elementów grzejnych, oraz termoparę (17), natomiast zasilane gazem obojętnym poprzez instalację gazu obojętnego (2) kolejno komora płukania (5), komora lutownicza (6) i komora chłodzenia w atmosferze (7) posiadają szczelną komorę wewnętrzną (18) wspartą na elementach łączących (19), przy czym gazem obojętnym jest korzystnie azot, a instalacja gazu obojętnego wyposażona jest we wskaźniki i zawory regulacji przepływu, przy czym komora chłodzenia końcowego (8) jest korzystnie otwarta i wyposażona w układ wentylatorów (20), wyciągowych i/lub wlotowych, a komora chłodzenia w atmosferze (7) posiada układ dolotowy powietrza (21) i wentylator wyciągowy (15) i jednocześnie komora płukania (5) jest połączona przed otworem wlotowym (10), a komora chłodzenia w atmosferze (7) jest podłączona za otworem wylotowym (11) ze skruberem (22) wypełnionym złożem z aktywnego aluminium i wyposażonym w komin wylotowy zawierający dodatkowy wentylator skrubera. 2. Przepływowy piec według zastrz. 1, znamienny tym, że komory dzielone są na strefy, z których każda jest wyposażona w wentylator konwekcji (13), a komora suszenia (4) i komora lutownicza (6) w nadmiarowy element grzejny (16) i termoparę (17), przy czym przed komorą suszenia (4) umieszczony jest stół stanowiący pole załadowcze (23). 3. Przepływowy piec według zastrz. 1, znamienny tym, że komora chłodzenia w atmosferze (7) posiada więcej niż jeden wentylator wyciągowy (15), a układ dolotowy powietrza (21) stanowi szczelina lub komin dolotowy. 4. Przepływowy piec według zastrz. 1, znamienny tym, że system transportu wsadu (9) stanowi układ napędowy złożony z motoreduktora, zestawu wałów napędowych i przesuwnej taśmy transportowej.
PL 66 401 Y1 5 Rysunki
6 PL 66 401 Y1
PL 66 401 Y1 7
8 PL 66 401 Y1 Departament Wydawnictw UP RP