Высокотемпературная электропечь Советский патент 1988 года по МПК F27B1/09 F27D11/02 

Изобретение относится к электротермии, а именно к высокотемпературным электропечам, работающим в окислительной среде, с нагревателями из тугоплавкого металла с защитными покрытиями, и может быть использовано для получения стекловолокна и для термообработки различных материалов при температуре до 1950°С.

Целью изобретения является повышение максимальной температуры в ра- бох1ем объеме при сохранении однородности теплового поля, упрощении регулирования температурыо , На фиг.1 изображена электропечь, разрез; на фиг.2 - узел крепления спирали в электрическом зажи1- е.

Электропечь содержит корпус 1 с теплоизолятором 2 и рабочим каналом 3, отделенным алундовым чехлом .4 от изолятора. К корпусу 1 печи через изоляционные прокладки 5 крепятся водоохлшкдаемые электрические зажимы 6. Нагревательньй элемент, состоя щий из рабочей 7 и регулирующей 8 спиралей, помещен в, рабочий канал и закреплен в электрических зажимах 6 через медные втулки 9, укрепленные на концах спиралей 7 и 8, Спирали 7 и 8 выполнены из молибдена 10 с си лицидным покрытием 11 боковой поверх ности.

Электропечь работает следующи - образом.

Подается напряжение на электрические зажим1з 6, а через них и втулки . 9 -- Ш; рабочую 7 и регулирующую 8 спирали. До температуры в объеме около на обеих спиралях поддерживают одинаковую температуру (1880-1890 С). Для получения в объеме более высокрй температуры повышают темпера.туру рабочей спирали и постепенно уменьшают температуру регулирующей спирали.

Выполнение нагревательного элемента печи в ввде двойной спирали с автономным питанием и охлаждением воляет получать в рабочем объеме тем- пе ратуру до 1950°С. Этого удается достичь за счет предотвращения локального перегрева межвитковых участков покрытия при температурах на поверхности нагревательного элемента около 2000°С. Перегрев, возникавший из-за влияния излучения соседних витков друг на друга, приводил к образованию эвтектики между силицидными фазами

0

5

0

покрытия и выходу нагревателя из строя о В данной конструкции перегрев ликвидируется тем, что на регулирующей спирали поддерживается более низкая температура, чем на рабочей, что уменьщает 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 1900- 1950°С,

Для обеспечения надежного тепло- съема с концов нагревательиь1Х элементов и возножности его регулирования нагревательные спирали крепятся в электрических зажимах через медные втулки. Медные втулки, в свою очег редь, закреплены на концах -нагревателя, причем находятся в контакте непосредственно с молибденовой осног- вой, для чего покрытие нанесено только 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 поддерживать нужный тепловой режим между витками.

Б таблице приведены сравнительные эксплуатационные характеристики известной и пр)едлагаемой печей. Для удобства сравнения размеры рабочей камеры и футеровки у них выбраны одинаковыми: диаметр 60 мм, длина 150мм.

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 из

строя за счет локального межвитково- го нагрева, либо к нарушению однородности теплового поля.

Данная электропечь, по сравнению с известной, имеет меньше непроизводительных потерь мощности на токо- подводах, позволяет легко регулировать температуру в рабочем объеме до температур 1950-1960°С с сохранением однородного теплового поля, т.е. имеет максимальную рабочую температуру на 110° выше, чем известная, причем используют нагревательный элемент такого же типа (молибден с силицвдным покрытием). Это позволяет существенно расширить область применения печи и использовать ее, в частности, для плавки стекловолокна при производст- ве световодов.

Формула изобретения

1, Высокотемпературная электропечь, содержащая теплоизоляционный корпус, нагреватель в виде спирали из молибдена с силицидным покрытием с водоохлаждаемыми электрозажимами, источник питания, отличающаяся 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 основного нагревателя, при этом витки нагревателя вьшолнены 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.Электропечь по п.1, о т.л и - чающаяся тем, что, с целью уменьшения потерь электроэнергии за счет улучшения проводимости, нагревателя закреплены электрозажимами через втулки, вьшолненные из меди.

3.Электропечь по п.1,отличающаяся тем, что, с целью упрощения регулирования температуры, нагреватели имеют автономное соединение с источником питания.

Изобретение относится к электропечам высокотемпературным, работающим в окислительной среде с нагревателями из тугоплавкого металла с защитным покрытием. Цель изобретения - повьшение максимальной температуры в рабочем объеме с сохранением однородности теплового поля. Высокотемпературная электропечь содержит теплоизолированную рабочую камеру. водоохлаждаемые электрические зажимы для крепления нагревателя н нагрева- тельный элемент. Нагревательный элемент вьшолнен из молибдена с силидид- ным покрытием на боковой поверхности и представляет собой две совмещенные спирали, имеющие автономное питание и охлаждение Диаметр спиралей и шаг одинаковы. Диаметр сечения одной спирали равен 1-1,6 диаметра сечения другой о Спирали крепятся в электрических зажимах через медные втулки, расположенные на их концах. Возможность получения высокой температуры обеспечивается тем, что на регулирующей спирали поддерживается более низкая температура, чем на рабочей. Это уменьшает влияние излучения соседних витков. При соблюдении равенства диаметров и шагов витков нагревателей обеспечивается достижение одинаковых тепловых условий. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. 2 ил. с S (Л

Предлагаемая 30

за

520

20

вышел из строя, локальный перегрев

1890 1950 1990 1930 1990 2000

1890

1880

1860

1840

1840

3030594

3020553

2030553

2020533

грея рабочей сп роли

А 3 7 1900-1940 1980 1860 Неодяородяость

549 349

теплового пЬля

1900 1930 1880 Локальный пере- ,грев рабочей

спирали

1900 1930 1880

1930 1950- 1850- Локальный перепокрытие нанесено ял всю поверхность нагревателя, включая торцы, медная втулка поэтому не присоединена на молибден, Д присоединена на силицид.

Продолжение таблицы

теплового пЬля

1930 1880 Локальный пере- грев рабочей

спирали

1930 1880

1950- 1850- Локальный пере2000 1930 грев рабочей спи- раля иэ-эа трудности регуя.гем- .пераггры

Г//////7/

/X

т.

ф1/е.2