Высокотемпературная электропечь

(51)4 127 В 1 09 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЛЬСТВУ НИЕ(71) Харьковский государственный университет им,А,М,Горького(54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ (57) Изобретение относится к электро печам высокотемпературным, работающим в окислительной среде с нагревателями из тугоплавкого металла с защитным покрытием. Цель иэобретения - повышение максимальной температуры в рабочем объеме с сохранением однородности теплового поля, Высоко- температурная электропечь содержит теплоизолированную рабочую камеру,К АВТОРСКОМУ СВИ водоохлаждаемые электрические зажимыдля крепления нагревателя и нагревательный элемент. Нагревательный элеМент выполнен из молибдена с силицидным покрытием на боковой поверхностии представляет собой две совмещенныеспирали, имеющие автономное питаниеи охлаждение, Диаметр спиралей и шагодинаковы. Диаметр сечения одной спирали равен 1-1,6 дйаметра сечениядругой, Спирали крепятся в электрических зажимах через медные втулки,расположенные на их концах. Возможность получения высокой температурыобеспечивается тем, что на регулирующей спирали поддерживается болеенизкая температура, чем на рабочей,Это уменьшает влияние излучения соседних витков. При соблюдении равенства диаметров и шагов витков нагревателей обеспечивается достижениеодинаковых тепловых условий. 2 з.п.ф-лы, 1 табл. 2 ил, 1446433Изобретение относится к электротермии, а именна к высокотемпературным электропечам, работающим в акис"лительной среде, с нагревателями иэтугоплавкого металла с защитными покрытиями, и может быть использованодля получения стекловолокна и длятермоабработки различных материаловпри температуре до 1950 С, 10Целью изобретения является повышение максимальной температуры в рабочем объеме при сохранении однородности теплового поля, упрощении ре"гулирования температуры. 15На фиг.1 изображена электропечь,разрез; на фиг.2 - узел крепленияспирали в электрическом зажиме,Электрапечь содержит корпус 1 степлаизалятарам 2 и рабочим каналом 203, отделенным алундовым чехлом 4 отизолятора, К корпусу 1 печи черезизоляционные прокладки 5 крепятсяводоохлаждаемые электрические зажимы 6, Нагревательный элемент, состоя щий из рабочей 7 и регулирующей 8спиралей, помещен в рабочий канал изакреплен в электрических зажимах 6через медные втулки 9, укрепленныена концах спиралей 7 и 8, Спирали 7 30и 8 выполнены из молибдена 10 с снлицидпым покрытием 11 боковой поверхности,Электропечь работает следующим образом.Подается напряжение на электрические зажимы 6, а через них и втулки .9 - па рабочую 7 и регулирующую 8 спирали, До температуры в объеме около 1850" С на обеих спиралях поддерживаюто одинаковую температуру 1880-1890 С). Для получения в объеме более высокой температуры повышают температуру рабочей спирали и постепенно уменьшают температуру регулирующей спирали,Выполнение нагревательного элемента печи в виде двойной спирали с автономным питанием и охлаждением позволяет получать в рабочем абьеме температуру да 1950 С. Этого удается да 50 стичь за счет предотвращения локального перегрева межвиткавых участков покрытия при температурах на поверхности нагревательного элемента около 2000 С. Перегрев, возникавший из-зао 55 влияния излучения соседних витков друг на друга приводил к образованию эвтектики между силицидными фазами покрытия и выходу нагревателя из строя. В данной конструкции перегрев ликвидируется тем, что на регулирующей спирали подцерживается более ниэ" кая температура, чем на рабочей, что уменьшает влияние излучения соседних витков друг на друга.Шаг и диаметр спиралей выбираются равными, чтобы обеспечить одинаковые тепловые условия по всем виткам рабочей и регулирующей спиралей. При диаметре сечения регулирующей спирали меньше диаметра рабочей спирали не удается предотвратить локальный перегрев в покрытии рабочей спирали либо нарушается однородность теплового поля (при увеличении шага), При меньшем диаметре рабочей спирали шаг спиралей увеличивается настолько, что нарушается однородность теплового поля при температурах в объеме 1.900" 1950 С.Для обеспечения надежного тепло- съема с концов нагревательных элементов и возможности его регулирования нагревательные спирали крепятся в электрических зажимах через медные втулки, Медные втулки, в свою очередь, закреплены на концах нагревателя, причем находятся в контакте непосредственно с молибденовой осно-," вой, для чего покрытие нанесено толька на боковую поверхность спирали, а на торцах отсутствует. Упрощение регулировки температуры в объеме обеспечивается за счет применения двойного спирального нагревательного элемента с автономным питанием спиралей. Такая конструкция совместно с диаметром сечения спирали позволяет регулировать нагрев - охлаждение спирали и подцерживать нужный тепловой режим между витками.В таблице приведены сравнительные эксплуатационные характеристики известной и предлагаемой печей. Для удобства сравнения размеры рабочей камеры и футеравки у них выбраны одинаковыми: диаметр 60 мм, длина 150 мм.Из таблицы видно, что при соблюдении всех условий, отраженных отличительными признаками предлагаемой печи, возможно получение в рабочем объеме температуры до 1950-1960 С с однородным тепловым полем, Нарушения указанных условий приводит либо к выходу нагревательного элемента из14464 ура ен ка раб Известная 1820 188 1850 190 20 50-1890 1940 5 7 родность го пореватель а строя, ый переНеодно теплов ля. На вывел локаль 20 Предлагаемая 0 1890 18 990 1860 950 20 20 5 930 . 1860.1990 1840 940 000 184 строя за счет локального межвиткового нагрева, либо к нарушению однородности теплового поляДанная электропечь, по сравнению с известной, имеет меньше непроизводительных потерь мощности на токо- подводах, позволяет легко регулировать температуру в рабочем объеме доотемператур 1950-1960 С с сохранением 10 однородного теплового поля, т.е. имеет максимальную рабочую температуру на 110 вышее, чем известная, причем используют нагревательный элемент та- . кого же типа (молибден с силицндным 15 покрытием). Зто позволяет существенно расширить область применения печи и использовать ее, в частности, для плавки стекловолокна при производст-, ве световодов. 20 формула изобретения 1. Высокотемпературная электро" печь, содержащая теплоизоляционный корпус, нагреватель в виде спирали из молибдена с силицидным покрытиемс водоохлаждаемыми электрозажимами, источник питания, о т л и ч а ю -334щ а я с я тем, что, с целью повышения максимальной температуры в рабочей зоне при сохранении однородности теплового поля, печь снабжена дополнительным спиральным нагревателем, совмещенным со спиральным нагревателем, а витки дополнительного нагревателя расположены между витками основВного нагревателя, при этом витки нагревателя выполнены с равным диаметром и шагом навивки, а диаметр сечения дополнительного спирального нагревателя равен 1,0 - 1,6 диаметра сечения основного спирального нагревателя, причем силицидное покрытие расположено на боковой поверхности нагревателей.2. Злектропечь по п.1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения потерь электроэнергии за счет улучшения проводимости, нагревателя закреплены электрозажимами через втулки, выполненные из меди.3. Злектропечь по п.1, о т л и - чающая с я тем, что, с целью упрощения регулирования температуры, нагреватели имеют автономное соединение с источником питания.1446433 ечание Температура, С в Нагревательный элемент Вид печи личество ковДиаметр се о" ре о т нутренний пр мекдувитка- раб етр аб, рег аб, р 4 4 50 Локальный перегрев рабочей скн 1980 ЭО 5 0 900"1940 1980 1860 Неоднородность(теплового воа 90 2 2 90 19 0 5 0:1 5 4 покрытие нанепрнсоедккена на му н ая втулка о на всю поверхность нагревателя, включая торцымолибден, Й присоединена на силицид. Продолжение таблицы 80 Локальный перегрев рабочей спирали 50- 1850- Локальный вере 00 1930 греврабоЧей спн"рели нэ-еа трудкоста регул.тем1446433 оставитель Н.Куехред И.Верес инаКоррек Гербер Редак ешетник Заказ 6735 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проект Тираж 561 ВНИИПИ Государстве по делам изобре13035, Москва, Ж,ого нии ауш Подписноекомитета, ССи открытийкая наб., д