Takistusahju nimetus tuleb ahju soojendusseadme tüübist. Elektri
vool juhitakse läbi aktiivtakistusega soojendusseadme, kus
elektrienergia muutub soojusenergiaks. Takistusahjud leiavad
laialdast kasutust materjalide termotöötlusel, soojendamiseks
enne survetöötlust ning materjalide kuivatamiseks ja
sulatamiseks.
Takistusahjud omavad mitmeid eeliseid:
·
ahju kojas on võimalik saavutada temperatuure kuni 3000°C.
·
soojendatava materjali ühtlane kuumutamine, paigutades vastavalt
kütteelemente ahjukojas või ahjukoja atmosfääri
sundtsirkulatsiooni tulemusena
·
hõlbus võimsuse automaatreguleerimine, mis tagab temperatuuri
režiimi reguleerimise
·
mehhaniseerimise ja automatiseerimine lihtsus, mis hõlbustab
personali tööd ja takistusahjude lülitamist tootmisliinidesse
·
hea hermeetilisus, mis võimaldab soojendada materjale vaakumis
·
oksüdeerimise eest kaitsev gaasikeskkond või kindel atmosfäär
termokeemilise töötlemise jaoks
·
kompaktsus, jne
Eristatakse kahte liiki takistusahjusid:
1.
Kaudse soojendamisega, kus elektrienergia muudetakse
soojusenergiaks ning viimane kandub materjalile kiirguse,
konvektsiooni[1]
või soojusjuhtivuse tulemusena. Ahi koosneb ahjukojast, mis on
ümbritsetud voodriga (tulekindel telliskivi) ning, mis kannab
endal soojendatavat toodet; soojendusseadmetest ja
soojusisolatsiooni kihist, mis on ahju metallkorpusest
isoleeritud (joonis 1). Ahjukojas olevad detailid on tehtud
kuumuskindlatest materjalidest, näiteks kuumuskindlad terase
sulamid.
1.
Perioodilise toimega takistusahju konstruktsiooni skeem: 1 -
soojendusseadmed; 2 - tulekindel vooder; 3 - soojusisolatsioon;
4 - kuumuskindel alus
Suurte samasuguste toodete partiide kuumtöötlemiseks kasutatakse
pidevatoimelisi ahjusid (metoodilised), kus toode liigub vahet
pidamata ahju ühest otsast teise. Sellise ahju eelisteks on
suurem tootlikus, sest toote soojenemine toimub ühtlaselt;
elektrienergia kulu on väiksem; reeglina on nad
automatiseeritud.
Takistusahjudes, mille kuumutamistemperatuur ei ületa 700°C,
kasutatakse laialdaselt ventilaatorite abil gaaside
sundtsirkulatsiooni. Ventilaatorid võivad olla nii ahjukojas kui
ka paikneda koos soojendusseadmetega väljaspool ahju.
Kaudse küttega takistusahjud võivad oma kasutusvaldkonna järgi,
kujult erineda . Näiteks tiigliga või välise küttega
takistusahjusid kasutatakse valdavalt kergsulamite (plii,
alumiiniumi ja magneesiumi sulamid, babiit) sulatamiseks. Samuti
selleks eesmärgiks kasutatakse ahjusid, kus kergsulam
sulatatakse vannis ning kütteseadmed asuvad selle peal.
Laboratooriumites kasutatakse torukujulisi (joonis 2.) ja
kodaahjusid (joonis 3.), samuti termostaate ja kuivateid.
Joonis 2
www.carbolite.ru
Joonis 3
www.smkom.ru
2.
Otsese soojendamisega takistusahi (joonis 3.), kus toode (toru
või varras) kuumutatakse läbi tema juhitava elektrivooluga.
Sellise soojendusmeetodi puhul puuduvad soojendusseadmed.
Elektrienergia muudetakse soojusenergiaks kuumutatavas tootes,
mis tagab väga kiire soojenemise (sekundid).
Joonis 4.
Otsese soojendamisega takistusahju konstruktsioon: 1-
termotöödeldav toode; 2 - pingemadaldus trafo; 3, 4 - kontaktid.
[1]
Konvektsioon - aine liikumisega kaasnev soojuse levimine
vedelikus või gaasis. Tekib raskusjõu toimel, kuna
erisuguse temperatuuriga piirkondades on keskkonna
tihedus erinev.
Küttekehad
Traadist valmistatakse spiraal-
või siksakikujulisi küttekehasid, lindist valmistatakse
aga ainult siksakikujulisi küttekehasid (joonis 1-5).
Suure ristlõike ja mehaanilise tugevusega
siksakikujulised küttekehad kinnitatakse seintele ja
lakke spetsiaalsete kuumuskindlast materjalist
valmistatud kinnitusvahendite abil (konksudele),
põhjaküttekehad paigaldatakse vahetult põhjakividele või
tellistele. Samuti valmistatakse küttekehasid erineva
kujuga keraamilistel karkassidel (2) või süvistatakse
soojusisolatsiooni kanalidesse (3).
Elektrikalorifeeriga ahjudes ja soolavannides
töötemperatuuriga kuni 600°C kasutatakse
toruküttekehasid (joonis 1-6). Toruküttekeha koosneb
kroomnikkeltraadist valmistatud spiraalist (2), mis on
paigutatud kuumuskindlast sulamist torusse (1). Toru
siseseina ja spiraali vahele pressitakse jahvatatud
kristalliline magneesiumoksiid ehk periklas või
pulbriline kvarts (3), mis omavad väikest elektri- ja
suurt soojusjuhtivust. Toruküttekeha on varustatud
väljaviigu (5) ja isolaatoriga (4). Ahjudes
töötemperatuuriga üle 1100 – 1150°C kasutatakse
mittemetalseid küttekehasid,
milliseid valmistatakse näiteks karborundist ehk
siliitsiumkarbiidist. Samuti kasutatakse grafiidist,
söest, molübdeenist ja volframist küttekehasid.
Molübdeenist ja volframist küttekehasid on võimalik
kasutada ainult kaitseatmosfääris.
Elektriahjude orienteeruvad
tarbitavad võimsused on järgmised:
·
8 kuni 160 kW
kamberahjud;
·
25 kuni 160 kW
šahtahjud;
·
20 kuni 1000 kW
kamberahjud elektrotehniliste toodete
kuivatamiseks;
·
10 kuni 150 kW
trummelahjud;
·
90 kuni 270 kW
tõukurahjud;
·
750 kuni 1100 kW
jahutuskambritega varustatud tõukurahjud;
·
6 kuni 800 kW
konveierahjud;
·
kuni 1400 kW
jahutuskambritega varustatud konveierahjud.
Takistusahju
lihtsustatud elektriline skeem (joonis 1-11):
Takistusahju elektrilise skeemi
elementide loetelu:
F1 – ahju küttekehade kaitselüliti
KM1 – ahju küttekehade kontaktor
T – ahju autotrafo
B – temperatuuriandur
F2 – ahju ukse elektriajami
kaitselüliti
KM2 – ahju ukse elektriajami
kontaktor (avamine)
KM3 – ahju ukse elektriajami
kontaktor (sulgemine)
Y – elektromagnetiline pidur
F3 – ahju juhtimisahela kaitselüliti
S1 – ahju ukse elektriajami nupp
(stopp)
S2 – ahju ukse elektriajami nupp
(avamine)
S3 - ahju ukse elektriajami nupp
(sulgemine)
S4 – ahju ukse teekonnalüliti
(rakendub ahju ukse täielikul avanemisel)
S5 – ahju ukse teekonnalüliti
(rakendub ahju ukse täielikul sulgumisel)
M – ahju ukseajami mootor
TRS – temperatuurireguleerimisseade
S6 – töörežiimide ümberlüliti
(automaat-väljas-käsitsi)
KA – küttekehade kontaktori
vaherelee
H1 – signaallamp (lubatud
temperatuuri ületamine ehk temperatuuri kontrollimata tõus)
H2 – signaallamp (küttekehad on
sisse lülitatud)
H3 – signaallamp (küttekehad on
välja lülitatud)
R1, R2, R3 – signaallampide
eeltakistid
