Высокотемпературный электронагреватель сопротивления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскмк Соцэалмстммеооа Республик(22) Заявлено 30,05.74 21) 2028349 д 4 - 07 1) М рисоедииеиием заявки Хв -05 В 3/14 01 1 3/04 ооударотоеккык квмктет СССР оо делам кзобретвккк к открыток(53) УДК 621365. ,49 (088,8) ата опубликования описания 19.08.79(72) Авторыизобре А. И, Прихна и А, И. Боримский я Ордена Трудового Красноо Знамени нститут сверхтвердых материалов АН УССР(54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЪЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ Изобретение относится к кольцевым наборным нагревателям высокотемпературных устройств преимущественно высокого давления, на. пример, для синтеза алмазов, кубического нит. рида бора и других сверхтвердых материалов.Известны электронагреватели, выполненные из набора кольцевых неметаллических элементовЯ 23. Однако, все они не дают возможности использования их в устройствах высокого давления для регулирования сопротивления. 1 ОНаиболее близким из известных является вы. сокотемпературный электронагреватель сопротивления преимущественно для устройств высокого давления, выполненный из набора примыкающих друг к другу торцовыми поверхностя ми кольцевых неметаллических элементов 31.При такой конструкции нагревателя контактное сопротивление между отдельными кольцами увеличивает обгцее его электрическое сопротивление, Это дает возможность уменьшить силу 20 тока, необходимого для создания температурыпри прохождении его через кольца и тем самымупростить аппаратуру, применяемую для нагрева Использование колец позволяет также осу.шествить регулирование сопротивления нагрсватсля пугем изменения давления на кольца. Указанные преимущества нагревателя этой конструкции получаем при применении ео в устройствах, работаюших при низком, в том числе атмосферном, давлении (наприл 1 ср, в печах но не при использовании нагревателя в устройствах высокого давления для синтеза сверхтвердых материалов, давление в которых измеряется десятками кбар. При такил высоких давлениях контактное сопротивление между кольцами настолько уменьшается, что спорота ление нагревателя становится почти эквивалент. ным сопротивлению нагревателя, вьп 1 олпенного в виде одного цельного кольца а не набора ко. лец). Тем не менее представляет больнгой ирак. тический интерес создание высокоомного начрсвателя простой конструкции для устройств высокого давления.Цель изобретения - увеличение обшего злект рического сопротивления кольцевого наборнпо нагревателя и расширение диапазона рсгулир нания сопротивления в том числе н при высоких давлениях.Поставленная цель достигается тем, что каж. дый элемент выполнен . иэ двух полуколец, од. но из которых изготовлено из электропроводного материала, а другое из электроиэоляционного, полукольца установлены чередующимися в каждом ряду, со сдвигом друг относительно дру. га на величину площади, ке меныпей, чем пло. щадь поперечного сечения кольца, 1 оНагревательный элемент опнсыеаемой конструкции показан на чертеже, где нз фиг, 1 показан нагреватель в аксонометрической проекции; на фиг, 2 - развертка нескольких электропроводных полуколец в направлении прохождения 15 тока и на фиг, 3 показано расположение нагревателя в высокотемпературном устройстве высокого давления для синтеза сверхтвердых материалов (в качестве примера приведено устройст- во высокого давления типа "чечевица"). гоНагреватель (фиг. 1) состоит из набора установленных друт на друга колец 1, каждое из которых образовано электропроводными 2 (например, из графита) и электроизоляционнымн 3 (например; из окиси алюминия) полукольцами. 25 Концы электропроводных полуколец наложены друг на друга на длине ,. , э(фиг. 2), при которой обеспечивается плошадь контакта Ф, между полукольцами 2 не меньше плошади поперечного сечения 1 кольца, 30Устройство высокого давления (фиг. 3) состо. ит из двух блок-матриц 4 и 5, имеющих на обращенньх друг к друту торцах углублениях, Между углублениями блок-матриц установлен контейнер б из электроизоляцнонного материала. 35 Изоляционная втулка 7 и два торцовых диска 8 электрически изолируют реакционный состав 9 от окружающих его деталей устройства, В коль. цевом зазоре между втулкой 7 и контейнером 6 установлены нагреватель, аналогичный по кон 40 струкции показанному на фиг. 1 и состоящий из электропроводных 10 и электроизоляционных 11 полуколец, а также два токоподвода 12.Каждое кольцо нагревателя может быть изго. товлено либо разъемным, т.е, состоящим из двух. 45 отдельных полуколец, либо неразъемным (полу- кольца соединены между собой) в зависимости от технологии его изготовления.При синтезе.сверхтвердых материалов устройство высокого давления устанавливают между 50 плитами пресса и сжимают, При этом блок-матри. цы сближаются и сжимают контейнер, создавая в нем необходимое высокое давление, вследствие чего между контактирующими поверхностями электропроводных полуколец создается на дежный эле 1 стрический контакт. После создания давления через нагреватель пропускают ток, нагревая реакционный состав до требуемой температуры. Перегрев в местах наложения коннов электропроводных полуколец исключается, так как плошадь наложения установлена не меньше площади поперечного сечения кольца, т.е, 1,Ъ 1,. Токоподводы2 преднаэнач.ны для удаления высокотемпературной зоны от блок. матрицы с целью уменьшения нагрева последних.Как следует иэ описания и видно из чертежа, длина электропроводных полуколец в направле 1 нии прохождения тока значительно больше высоты нагревательного элемента. Поэтому предло. женный нагревательный элемент имеет значитель.но большее электрическое сопротивление по сравнению с известным, плошадь сечения кото. рого в направлении прохождения тока равна кольцевой плошади сечения кольца, а длина проводящего ток материала равна высоте нагре вательного элемента.Обгцее электрическое сопротивление предло. женного нагревателя как видно из фиг, 1 и 2, зависит как от величины контактных сопротивлений, так и от плошади взаимного наложения концов полуколец - при ее увеличении общее сопротивление нагревателя уменьшается, а при ее уменьшении - увеличивается. Таким образом, изменяя площадь взаимного наложения концовсмежных полуколец можно легко регулировать в широких пределах сопротивление нагревателя.Кроме того, в нагревателе увеличение сопротивления и его регулирование достигаются даже в том случае, если контактные сопротивления практически отсутствуют, что делает нагреватель пригодным для применения его в устройствах, работающих при высоких давлениях.Формула изобретенияВысокотемпературный электронагреватель сопротивления преимущественно для устройстввысокого давления, выполненный из набора примыкающих друг к другу торцовыми поверхнос.тями кольцевых неметаллическнх элементов,отличающийся тем, что, с целью расширениядиапазона регулирования сопротивления, каждыйэлемент выполнен из двух полуколец, одно изкоторых изготовлено из электропроводного материала, а друтое из электроизоляционного, полукольца установлены чередующимися в каждомряду, со сдвигом друг относительно друга навеличину площади, не меньшей, чем плошадьпоперечного сечения кольца,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе1, Патент ФРГ 1248828, кл. 21 Ь 1, 1968.2. Патент США 3371142, кл. 13-25, 1968,3. Кинджери В. Л. "Измерения при высокилтемпературах . М., "Энергия", 193, с. 95.ектор Е. ЛУМАН заломов Редак Заказ 4650/5 Подпис тета СГ ытиинаб., д. 4 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 944 ЦНИИПИ Государствен по делам изобретен 113035, Москва, Ж 35, ого ко й и от аушск