Высокотемпературная лабораторная печь

СОЮЗ СОВЕТСКСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК 09 О 17/О ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК У(54) ВЫСО ПЕЧЬ (57) Изобвательнымческим пе быть использовано в лабор таллургической, химическо ной промышленности, а так торной практике в области радиоэлектроники. Цель из ориях ме и стекол е в лабора физики и6 ретенияв ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 4221567/23-0204.01.8715,03.89. Бюл. И 10Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров(56) АвторскФ 998832, кл етение относится к нагрепечам, в частности электри ам сопротивления, и может повышение эксплуатационных характеристик печи за счет уменьшения тепловых потерь. Печь содержит теплоизоляционный корпус, нагреватель в видекоаксиальных цилиндрови 2, соединенных друг с другом в нижней части,внутренний цилиндр 1 (ВЦ 1) котороговыполнен с проточкой на наружной поверхности, устройство компенсацииразности температурных удлинений цилиндров. Ввиду того, что сечениенаружного цилиндра больше сеченияВЦ 1, он имеет низкую температуру и является дополнительным экраном. Проточка на ВЦ 1 создает пережим сечения, а уменьшение сечения вызываетувеличение сопротивления прохождениюэлектротока и этим достигается максимальная температура по высоте про- .точки, В данной печи достигаетсяэкономия электроэнергии за счет использования теплоизоляционной засыпки, расположенной на днище между экранами, 2 з.п. ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к нагрева,тельным и плавильным печам, в частности электрическим печам сопротивления, и может быть иепользовано в ла 5 бора ториях металлургической, химической и стекольной промышленности, а также в лабораторной практике в области Физики и радиоэлектроники.Целью изобретения является повы-. 10 шеяие эксплуатационных характеристик печи за счет увеличения размера изо.термической эоны и уменьшение оксн.альных размеров печи при повышении производительности. 15На Фиг, 1 схематично показана предлагаемая печь, продольный разрез; на Фиг. 2 - нагреватель.Печь содержит графитовый бифиляриый нагреватель, состоящий из двух 20 концентрических цилиндров -1 и 2, плотно соединенных друг с дру ом в нижней части при помощи коническихповерхностей. Нагреватель окружен тепловым экраном 3 и заключен в водо охлаждаемый корпус 4 теплоизоляционной засыпкой 5. В качестве экрана применен графитовый цилиндр, а в ка,честве теплоиэолирующей эасыпки - техническая сажа. Крышка 6 печи слу .життокоподводом. Она изолирована от корпуса печи асбоцементнойпрокладкой 7 и имеет четыре реэьбо-вых отверстия 8 для десульфурациисажи при югреве, которые после десульфурации закрываются пробками.Наружный цилиндр 2 бифилярного нагревателя закрепляется в подвешенном состоянии в крышке 6 печи за счет "сил трения, создаваемых разрезной ко-нической втулкой 9 иэ графита прижииаемой сверху к коническому токонодводу 10 в крышке печи асбоцементным 11 и металлическим кольцами 12.Внутренний цилиндр 1 бифилярного нагревателя соединяется с верхним водоохлаждаЕмым токоподводом 13 также при помощи разрезной конической графитовой втулки 14 и нажимных асбоцементного 15 и металлического 16 колец. Верхний водоохлаждаемый50 токоподвод 13 имеет возможность аксиального перемещения по направляющим шпилькам 17, закрепленных в крышке печи, Иеста контакта разрезных графитовых втулок и конических поверхностей верхнего токоподвода и токоподвода в крышке печи интенсивно охлаждаются Водой е Верхний токоподвод изолирован от крышки печи (нижний токоподвод) при помощи изоляционных втулок, шайб и асбоцементных колец 1 и 15.11 ружинами 18 обеспечивается надежность контакта конических поверхностей внутренней и наружных труб бифилярного нагревателя.Такая конструкция позволяет обеспечить компенсацию разности удлинений внутреннего и наружного цилиндров нагревателя различных по длине и имеющих различную температуру при работе, так как одна из них имеет проточку для создания необходимой зоны равномерного нагрева, а вторая ее не имеет и служит одновременно тепловым экраном.Трубчатый огнеупорный экран 19 (цилиндр) проходит внутри бифилярного нагревателя. Своим нижним концом он вставлен в проточку в днище 20 водоохлаждаемого корпуса и образует нагревательную камеру, нижний конец которой закрывается поднимающимся носочным затвором 21. В песочном затворе закрепляется огнеупорная подставка 22, с помощью .которой вводятся испытуемые образцы в зону равномерного нагрева печи.Контроль температуры в рабочей зоне производится с помощью термопары 23, вмонтированной в песочный затвор, или с помощью пирометров излучения, также через устройство, вмонтированное в песочный затвор, или же через верхний торец экрана 19.В песочный затвор может быть вмонтирован штуцер 24 для подачи в печь защитного газа.Верхний конец трубчатого экрана 19 имеет шибер 25, при открывании которого производится наблюдение за исследуемым объектом.Для уменьшения теплопотерь пространство между днищем 20 печи, нагревателем и тепловым экраном заполнено теплоизоляционной засыпкой 26.Для защиты нагревателя от окисления и удлинения тем самым срока его службы, в пространство между нагревателем (цилиндрами 1 и 2) и тепловым экраном 3 через штуцер в днище корпуса и .через теплоизолирующую засыпку 26 по трубке 27 подается инертный гаэ.10 15 20 30 40 50 55 размеров печи при повышении производительности, нагреватель закрепленз 46Печь работает следующим образом,При подаче напряжения на печь черезводоохлаждаемые токоподводы п роисходитразогрев нагревателя. При нагревепроисходит тепловое расширение цилиндров 1 и 2, равное по абсолютнойвеличине в связи с различной их длиной и различной температурой нагрева.Надежность контакта коническихповерхностей цилиндров при нагревеобеспечивается наличием прижимныхпружин и компенсирующего устройства.Цилиндры при работе нагреваются поразному, так как один из ннх имеетпроточку для создания необходимойзоны равномерного нагрева. Второйцилиндр не имеет проточки и служитодновременно тепловым экраном. Поокончании работы установки и отклю-.чения электропитания происходит остывание нагревателей, сжатие труб.Надежность контакта и в этом .случае обеспечивается наличием компенсирующего устройства,При проведении испытаний на данной печи необходимо обеспечить определенную величину зоны равномерногонагрева и воздушную среду в рабочейзоне. В печи отсутствуют уплотнения,требующие интенсивного водяного охлаждения узлов, соприкасающихся степлонапряженным экраном 19, чтопозволяет теплоиэолировать нижний. конец экрана (тем самым значительноснизить тепловые потери от нижнего иверхнего торцов печи и одновременнозначительно расширить величину изотермической эоны печи при уменьшениибалластного объема ее рабочего про"странства и оксиальных размеров.Ввиду того, что сечение наружного цилиндра 2 больше сечения внутреннего цилиндра, то она имеет болеенизкую температуру при работе печина этой части нагревателя. и являетсядополнительным тепловым экраном,Внутренний цилиндр меньшего поперечного сечения имеет проточку по высоте, которая создает пережим сечения,т.е. уменьшение сечения вызывает увеличение сопротивления прохождениюэлектрического тока .и этим достигает-,ся максимальная температура по высоте проточки.Экономия же электроэнергии ( на20 ь) происходит за счет значительного уменьшения тепловых потерь, достигаемых применением засыпки с меньшей теплопроводностью (в данном случае, сажи) между днищем 20 печи, цилиндрами 1 и 2 нагревателя и тепловым экраном 4, отсутствием смотрового отверстия и уменьшения аксиальных размеров печи, достигаемого за счет выполнения проточки на внутреннем цилиндре 1 нагревателя. Последнее позволяет сконцентрировать максимальную температуру в рабочей зоне печи.Применение предлагаемой печи увеличивает высоту зоны равиомеряого нагрева, за счет применения проточки в нагревателе, позволяет иошользовать печь для высокотемпературиьщ испытаний различных материалов, при которых нормированы требомноя к величине зоны наивысшей темнературы.При проведении высокотемпературных (до 2000 С и выше) нсследозаний сравнительно крупноразмерйык по высоте (до 100 мл) образцов материа 525(до 2000 С) испытаний материалов и лов в различных газовых средах (вовдух, инертныйгаз, восстановительныйгаз - СО, Н и др.), что позволит1получить новые данные о поведенииматериалов в указанных услоаияк ина этой основе разрабатывать новые стойкие огнеупорные материалы.Таким образом,.применение предлагаемого устройства позволяет применить печь для высокотемпературных получить качественно новую инфоркацщо о протекающих Физико-химических процессах и на этой основе разрабо-. тать новые стойкие материалы.Фо рмула из о бре т ения 1. Высокотемпературная лабораторная печь, содержащая водоохлаждаемый корпус с крышкой и днищем, коаксиально установленные в корпусе теплоизодяцию, цилиндрические экраны, бифилярный графитовый нагреватель с охлаждаемыми токоподводами, расположенный между экранами, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повьдиения эксплуатационных характеристикпечи за счет увеличения изотермическай зоны и уменьшения аксиальных иа крышке и выполнен в виде коаксиальных цилиндров, при этом в нижней части нагревателя наружная поверх465685 с тавитель Н. К хред Л,Сердюкова кинаКорректор Л. Пилипенк Редакто еред аказ 931/40 Тираж 533 Подписное сударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,101 ность внутреннего цилиндра и внутренняя поверхность наружного цилиндра выполнены сопряженными по конической поверхности, а на наружной поверхности внутреннего цилиндра выполнена проточка,2. Печь по п. 1, отличаю - щ а я с я тем что она снабжена устройством компенсации разности тем 1 пературных удлинений внутреннего и наружного цилиндров нагревателя.3. Печь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью экономии электроэнергии эа счет уменьшения тепловых потерь, она снабжена уплотнением, расположенным между экранами на днище и выполненным в виде тепло- изоляционной засыпки.