Высокотемпературная лабораторная печь Советский патент 1989 года по МПК F27B17/02 

Изобретение относится к нагревательным и плавильным печам, в частности электрическим печам сопротивления, и может быть иепользовано в ла-- бораториях металлургической, химической и стекольной промьпиленности, а также в лабораторной практике в области Физики и радиоэлектроники,

Целью изобретения является повы- ше«ие эксплуатационных характеристик печи за счет увеличения размера изотермической зоны и уменьшение окси- альных размеров печи при повышении производительности.

На фиг. 1 схематично показана предлагаемая печь, продольный разрез на фиг. 2 - нагреватель.

Печь содержит графитовый бифиляр- ный нагреватель, состоящий из двух концентрических цилиндров I и 2, плотно соединенных друг с другом в нижней части при помощи конических поверхностей. Нагреватель окружен тепловым экраном 3 и заключен в водо охлаждаемый корпус 4 теплоизоляционной засыпкой 5. В качестве экрана применен графитовый цилиндр, а в качестве теплоизолирующей засыпки - техническая сажа. Крьшка 6 печи слу- жит токоподводом. Она изолирована от корпуса печи асбоцементной прокладкой 7 и имеет четыре резьбовых отверстия 8 для десульфурации сажи при нагреве, которые после де- сульфурации закрываются пробками. Наружный цилиндр 2 бифилярного нагревателя закрепляется в подвешенном состоянии в крьшке 6 печи за сче сил трения, создаваемых разрезной ко нической втулкой-9 из графита прижи- вемой сверху к коническому токопед- воду 10 в крышке печи асбоцементным 11 и металлическим кольцами 12.

Внутренний цилиндр 1 бифилярного иа.гревателя соединяется с верхним водоохлаждаемым токоподводом 13 также цри помощи разрезной конической графитовой втулки 14 и нажимных асбоцементного 15 и металлического 16 колец. Верхний водоохлаждаемый токоподвод 13 имеет возможность аксиального перемещения по направляющи шпилькам 17, закрепленньпс в крышке печи. Мейта контакта разрезных графитовых втулок и конических поверхностей верхнего тркоподвода и токопод- вода в крьш1ке печи интенсивно охлаждаются водой.

Верхний токоподвод изолирован от крьш1ки печи (нижний токоподвод) при помощи изоляционнь1Х втулок, шайб и асбоцементных колец 11 и 15.

Пружинами 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 пессчньй затвор или с помощью пи{ ометров 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 за щитного 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 засьткой 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 щтуцер в днище корпуса и через теплоизолирующую за- сьтку 26 по трубке 27 подается инертный газ.

Печь работает следующим образом При подаче напряжения на печь чер водоохлаждаемые токоподводы происхо разогрев нагревателя. При нагреве происходит тепловое расширение цилиндров 1 и 2, равное по абсолютно величине в связи с различной их длной и различной температурой нагре

Надежность контакта конических поверхностей цилиндров при нагреве обеспечивается наличием прижимных пружин и компенсирующего устройства Цилиндры при работе нагреваются по- разному, так как один из них имеет проточку для создания необходимой зоны равномерного нагрева. Второй цилиндр не имеет проточки и служит одновременно тепловым экраном. По окончании работы установки и отключения 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 равномерного нагрева и воздушную среду в рабочей зоне. В печи отсутствуют уплотнения, требующие интенсивного водяного охлаждения узлов, соприкасающихся с теплонапряженным экраном 19, что позволяет теплоизолировать нижний конец экрана (тем самым значительно снизить тепловые потери от нижнего и верхнего торцов печи и одновременно значительно расширить величину изотермической зоны печи при уменьшении балластного объема ее рабочего пространства и оксиальных размеров.

Ввиду того, что сечение наружного цилиндра 2 больше сечения внутреннего цилиндра, то она имеет более низкую температуру при работе печи на этой части нагревателя, и является дополнительным тепловым экраном. Внутренний цилиндр меньшего поперечного сечения имеет проточку по высоте, которая создает пережим сечения, т.е. уменьшение сечения вызывает увеличение сопротивления прохождению электрического тока.и этим достигается максимальная температура по высоте проточки.

Экономия же электроэнергии (v на 20%) происходит за счет значительного уменьшения тепловых потерь, достигаемых применением засыпки с меньшей

. з. ит а.

1465685

ГО

15

теплопроводностью (в данном случае, сажи) между днищем 20 печи, .цилиндрами I и 2 нагревателя и тепловым экраном А, отсутствием смотрового отверстия и уменьшения аксиальных размеров печи, достигаемого за счет вьтолнения проточки на внутреннем цилиндре 1 нагревателя. Последнее позволяет сконцентрировать максимальную температуру в рабочей зоне печи.

Применение предлагаемой печи увеличивает высоту зоны равномерного нагрева, за счет применения проточки в нагревателе, позволяет иснель- зовать печь для высокотемпературных испытаний различных материалов, при которых нормированы требоваякя к 20 величине зоны наивысшей гемнературы. При проведении высокотемпера.тур- ных (до 2000 С и вьпке) исследований сравнительно крупноразмерных по высоте (до 100 мл) образцов матерна- 5 лов в различньк газовых среда-х (воздух, инертньй газ, восстанои ельш газ - СО, Hj и др.), что озволиу получить новые данные о поведвиии материалов в указанных условиях и 0 на этой основе разрабатывать новые стойкие огнеупорные материалы.

Таким образом,-применение предлагаемого устройства позволяет применить печь для высокотемпературных 5 (до испытаний материалов и получить качественно новую инфо1 а- цио о протекающих физико-химических процессах и на этой основе разработать новые стойкие материалы.

Форму

л а и 3 о б

р е т е н и я

1. Высокотемпературная лаборатор- ная печь, содержащая водоохлаждаемый 45 ко.рпус с крышкой и днищем, коаксиаль- но установленные в корпусе теплоизоляцию, цилиндрические экраны, бифи- ЛЯР1ШЙ графитовый нагреватель с охлаждаемыми токоподводами, расположен- 50 ный между экранами, отличаю- Щ а я с я тем, что, с целью повьиие- иия эксплуатационных характеристик печи за счет увеличения изотермической зоны и уменьшения аксиальных 55 размеров печи при повышении произво- . дительности, нагреватель закреплен . на крышке и выполнен в виде коаксиальных цилиндров, при этом в нижней части нагревателя наружная поверх514656856

ность внутреннего цилиндра и внутрен- пературных удлинений внутреннего и

нар гокного цилиндров нагревателя.

3. Печь по п. 1, отличающаяся

няя поверхность наружного цилиндра выполнены сопряженными по конической поверхности, а на наружной поверхности внутреннего цилиндра выполнена проточка.

2. Печь по п. 1, отличающаяся тем,, что она снабжена

тем, что, с целью эконом электроэнергии за счет уменьшения тепловых потерь, она снабжена уплот нением, расположен}1ым между экранам на днище и выполненным в виде тепло3. Печь по п. 1, отличающаяся

тем, что, с целью экономии электроэнергии за счет уменьшения тепловых потерь, она снабжена уплотнением, расположен}1ым между экранами на днище и выполненным в виде тепло

Изобретение относится к нагревательным печам, в частности электрическим печам сопротивления, и может быть использовано в лабораториях металлургической, химической и стекольной промышленности, а также в лабораторной практике в области физики и радиоэлектроники. Цель изобретения - I повышение эксплуатационных характеристик печи за счет уменьшения тепловых потерь. Печь содержит теплоизо ляционный корпус, нагреватель в виде коаксиальных цилиндров I и 2, соединенных друг с другом в нижней части, внутренний цилиндр 1 (ВЦ I) которого выполнен с проточкой на наружной поверхности, устройство компенсации разности температурных удлинений цилиндров. Ввиду того, что сечение наружного цилиндра больгае сечения ВЦ 1, он имеет низкую температуру и является дополнительным экраном. Проточка на ВЦ Г создает пережим сечения, а уменьшение сечения вызывает увеличение сопротивления прохождению электротока и этим достигается максимальная температура по высоте проточки. В данной печи достигается экономия электроэнергии за счет использования теплоизоляционной засыпки, расположенной на днище между экранами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ш W С О) СП Од bo 1СЛ

устрюйством компенсации р азности тем-ю изоляционной засылки.

Редактор Ю, Середа

Составитель Ы. Кузовкина

Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Иилипенко

Заказ 931/40

Тираж 533

ВНИИ1Ш Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

/J

Подписное