Электропечь для нагрева Советский патент 1989 года по МПК F27D11/02 

наклонены (no оси печи температура переменна) - имеет место легко регулируемый за счет изменения наклона НЭ 2 градиент температуры, что расширяет технологические возможности печи, т.к. появляется возможность использовать одну и ту же печь как

в процессах обычной плавки с равномерным температурным полем, так и в процессах зонной очистки и перекристаллизации в температурном поле с заданным изменяемым градиентом температуры. 4 з.п, ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к вакуумным электропечам со стержневыми нагревательными элементами. Цель изобретения - расширение технологических возможностей печи за счет регулирования градиента температуры по оси и по сечению печи. Печь содержит корпус 1, стержневые нагревательные элементы (НЭ) 2 с отражательными экранами 15, токоподводящие кольца (К) 3 и 4. НЭ 2 установлены в К 3 и 4 с возможностью наклона к плоскости К 3 и 4, а сами К 3 и 4 - с возможностью поворота относительно вертикальной оси. Для этого НЭ 2 крепятся к К 3 и 4 с помощью сферического шарнирного узла 8. В результате такого соединения огибающая систему НЭ 2 теплоизлучающая поверхность мождет иметь профиль цилиндра, когда НЭ 2 вертикальны / в данном случае температура по высоте неизменна/, либо одноосного гиперболоида, когда стержни наклонены (по оси печи температура переменна) - имеет место легко регулируемый за счет изменения наклона НЭ 2 градиент температуры, что расширяет технологические возможности печи, т.к. появляется возможность использовать одну и ту же печь как в процессах обычной плавки с равномерным температурным полем, так и в процессах зонной очистки и перекристаллизации в температурном поле с заданным изменяемым градиентом температуры. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к конструкции вакуумных электропечей со стержневыми нагревательными элемен- тами и может использоваться в процессах плавки, зонной очистки, пере- кристатшизации в температурных полях с заданным градиентом температуры.

Цель изобретения - расширение тех нологических возможностей печи за счет регулирования градиента температуры по оси и по сечению печи.

На фиг.1 схематически изображена печь, продольный разрез; на фиг.2 и 3 - варинты крепления стержневых нагревательных элементов к токопод- водящим кольцам; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 - распределение тепловых потоков в поперечном сечении тгечи.

Электропечь состоит из корпуса 1, стержневых нагревательных элементов 2, соединенных между собой токопод- водящими кольцами 3 и 4, подсоединен ными к клеммам 5 и 6 электрической цепи питания. Стержни 2 имеют на концах монтажные переходники 7 со сферической олррой 8, закрепляемой между половинами 9 и Ю колец болта- ми 11 во вкладышах -12.

Опоры 8 и вкладыши 12 выполнены из керамики для исключения их прихвата при высоких температурах. Электрический контакт стержней с кольцами 3 и 4 обеспечивается проводниками 13 присоединяемыми к осям 14 стержней 2 и к кольцам. Переходники 7 (фиг.4) выполнены в виде гибкого и упругого элемента - пружины, обеспечивающей и механическое их соединение и электрический контакт стержней с кольцами Дпя направленной концентрации тепла, излучаемого стержнями, они снабжены отражательными экранами 15, закреп- ленными посредством керамических изоляционных вставок 16.

Электропечь работает следующим образом.

В исходном положении стержни 2 занимают вертикальное положение,обозначенное соответственно а-а, b-b, с-с, d-d,.,.,m-m. При таком их расположении по оси о о печи в зоне расположения образца постоянная температура, которую можно изменять лиш по величине путем регулирования напряжения питания.

При осуществлении процессов, связанных с выращиванием кристаллов или зонной плавки, проводится переналадка печи таким образом, чтобы по оси нагревателя имел место градиент температуры. Дпя этого ослабляется эа- тяжка болтов 11, что обеспечивает свободное вращение опоры 8 во вкладышах 12, и поворачивается кольцо 3 относительно кольца 4 на необходимый угол, в результате чего стержни 2 занимают наклонное положение, обозначенное соответственно латинскими буквами со штрихами. В результате этого трансформированная поверхность нагревательной системы примет форму гиперболоида, излучающ.его тепло, и в соответствии с законами излучения .температура по оси печи в центрально точке О, расположенной на действительной оси гиперболоида, максимальная, а вверх и вниз от нее падает, достигнув минимума в плоскости колец При использовании стержней 2 с экранми 16 последние способствуют усиленному теплоотводу через торцы печи, так как ориентированы под острым угл к ее оси, причем чем ближе к торцам, тем больше этот угол и тем больший теплоотвод. Таким образом, экраны . могут способствовать увеличению ГТ по оси печи. Если в центре электропе чи температура соответствует температуре плавления образца 17, то при его введении в печь по оси печи е необходимой скоростью он постепенно нагревается и достигает точки фазового перехода в центре печи, где и

начинает плавиться, а в процессе дапьне йшего движения, попадая затем в область меньших температур, начинает кристаллизоваться и медленно остывать Изменяя периодически направления перемещения образца, можно многократно повторять процесс зонной плавки ипи иной процесс в режиме термоцикли- рования.

Предлагаемая электропечь для нагрева за счет шарнирного ти па связи стержневых нагревательных элементов с токоподводяшими кольцами и обеспечения их взаимного поворота, что обеспечивает трансформацию профиля поверхности, огибающей систему стержней, от цилиндрической, когда они вертикальны, до однополостного гипербо-1 лоида. с изменяемой вещественной полуосью, когда стержни наклонены, является печью универсального типа, позволяющей проводить процессы как в условиях постоянной температуры, так и при наличии градиента .температуры, регулируемого в широких пределах, что расширяет ее технологические возможности и область применения. .

Формула изобретения,

I, Электропечь для нагрева, содержащая цилиндрический корпус, стержневые нагревательные элементы, соединенные между собой токоподйодящими кольцами, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем регулирования градиента температуры по

ные элементы установлены в кольцах с возможностью их наклона, при этом хотя бы одно из колец имеет возможность поворота вокруг продольной оси печи.

элементы выполнены с отражательными экранами.

соединены с токоподводящими кольцами гибкими проводниками. I .

узел выполнен в виде керамической сферы, установленной на конце нагревательного элемента, и керамического вкладьш1а, закрепленного на токоподво- дящем кольце.

Фиг.З

15 16

. фие.