Нагревательное сопротивление Советский патент 1939 года по МПК H05B3/62 F27D11/02 H05B3/44 

Применяющиеся в настоящее время проволочные нагревательные сопротивления, преимущественно из нихрома, не дают возможности ползчать в электрических печах температуру выще 1000. Даже новые сплавы, предложенные в последнее время для нагревательных сопротивлений, например, кэнтел, Не позволявот практически форсировать температуру выще 1250°. Предел дальнейщему повышению температуры кладет, с одной стороны, температура плавления металла, а с другой стороны, его окисляемость на воздухе при накаливании. Первое затруднение можно было бы устранить, применяя в качестве нагревателя вольфрамовую или молибденовую проволоку с очень высокой температурой плавления, для предупреждения же окисления на воздухе делались неоднократные предложения защищать проволочные нагреватели путем заключения их Б газонепроницаемую герметически закрытую эвакуированную оболочку.

Практически, однако, задача получения температур порядка 1500-1800° при помощи сопротивлений из металлической проволоки до сих пор не разрешена.

Целью настоящего изобретения является разрешение именно этой задачи, имеющей первостепенное значение для техники получения высоких температур в электрических печах сопротивления.

Препятствием к разрешению ее до настоящего времени служило то обстоятельство, что при создании газонепроницаемого ввода металлического электрода в защитную оболочку необходимо было считаться с значительной разницей коэфициентов расширения керамического материала оболочки и металла ввода.

Необходимо отметить, что фактически объем воздуха, заключенный в защитной трубке, настолько незначителен, что однократное его количество в состоянии окислить лишь сотые доли процента веса вольфрамового или- молибденового нагревателя. Если, поэтому, заключить вольфрамовую или молибденовую спираль в герметически замкнутую газонепроницаемую высокоогнеупорную трубку, из которой воздух предварительно не удален, то при первом накаливании спирали поверхность ее лищь очень незначительно окислится и на этом окисление остановится.

Однако, при этом возникает другое затруднение. При нагревании до 1500-1600° заключающийся в трубке объем воздуха увеличится в 5-6 раз, 1Ю так как нространство внутри трубки замкнуто, то вместо этого соответственно новысится давление до 5-6 атм. Для того, чтобы раскаленная оболочка не нодверглась разрушению или деформации, ее пришлось бы делать чрезмерно толстой, что явно нецелесообразно. Кроме того, воздух при таком избыточном давлении неизбежно ироникает через неплотности вводов и при остывании образовавшийся внутри полости трубки вакуум засосет через увеличившиеся при выходе воздуха ненлотности новую порцию воздуха.

Согласно изобретению, герметизация ввода осуществляется надеваемой на конец защитно трубки и на охлаж/|аемую проточной водой головку вводов и плотно охватывающей их резиновой трубкой, которая закрепляется на одной из указанных соединяемых частей, с той целью, чтобы допустить выход воздуха из защитной трубки при ее нагреве, но препятствовать засасыванию такового внутрь трубки при ее остывании.

Таким образом зта резиновая трубка работает аналогично обратному клапану.

На чертеже в разрезе показано предлагаемое, согласно изобретению, нагревательное сопротивление.

Спираль / нз молибденовой, или еще лучше вольфрамовой, проволоки приварена своими концами к более толстым, чем она, стержням 2 из молибдена или вольфрама, а эти последние - к стержням 3 из железа с резьбой на их концах. На стержни 2, 3 надета защитная гильза 4 из угля или графита, а конец стержня 5 ввинчен в конец холодильника 5 и затянут гайкой 6. Спираль 1 вместе с деталями 2, 3, 4, 5, 6 свободно вводится в защитную трубку 7 из высокоогнеупорного (керамического) газонепроницаемого материала, а на концы холодильников 5 навинчиваются нанравляющие втулки 8, более или менее плотно входящие в концы трубки 7. Затем при помощи контргаек 9 втулки

эти прочно затягиваются на холодильниках 5. После этого на концы трубки 7 натягиваются резиновые трубки W; их свободные части заворачиваются назад, как показано на чертеже пунктиром. Потом на открытые концы холодильников 5 навинчиваются головки 11с, центральными трубками 12 и вводными и выводными патрубками 13 и 13, для чего придерживают контргайку 9. Для уплотнения в головку У/закладываются резиновые прокладки 14. Когда головка хорошо затянута, отворачивают контргайку 9 и затягивают ею головку //, затем натягивают резиновую трубку 10 на шейку головки 11, как показано на чертеже сплошными линиями, и обвязывают находящуюся на коняе. трубки 7 часть резиновой трубки проволокой 15. К собранному таким образом нагревателю присоединяют резиновые шланги для подачи и. отвода охлан дающей воды и нровода для подвода тока. Вода входит через патрубок 13, течет по трубке Г2 во внутреннюю часть холодильника, проходит по кольцевому нромежутку между трубкой 12 и внутренней стороной стенки 5 и выходит через натрубок 13 наружу. Благодаря такой циркуляции воды место, на которое надета резиновая трубка 10, остается всегда холодным. На наружной поверхности втулки 5 сделано несколько небольших канавок. При накаливании током вольфрамовой спирали и соответствующем повышении температуры трубСИ 7 давление заключенного в ней воздуха, вследствие его расширения, повышается и он, преодолевая упругость резиновой трубки 10, расширяет ее над шейкой головки // н выходит наружу. При выключении тока и остывании трубки :7 объем воздуха в трубке уменьшается и наступает разрежение. В зависимости от количества удалившегося при нагреве воздуха давление в остывшей трубке может понизиться практически примерно до 0,3 атм., причем обратному прониканию воздуха в трубку препятствует резиновая трубка, плотно прижимающаяся под давлением окружающей атмосферы к шейке головки 11.

Необходимо, однако, все же учитывать, что при продолжительных перерывах между периодами нагрева воздух сможет в небольшом хотя бы количестве просочиться внутрь трубки. Для того, чтобы защитить вольфрамовую спираль от вредного действия этого воздуха, концы защитных угольных или графитовых гильз продолжены настолько далеко, что приходятся уже в зоне рабочей части печи. Вследствие этого они накаливаются до высокой температуры и просачивающийся в трубку воздух окисляет их, не затрагивая вольфрама. Допуская тем не менее, что при каждой теплосмене в трубку может засосаться 0,3 объема свежего воздуха, могущего окислить вольфрам, и учитывая, что однократный объем воздуха достаточен для окисления примерно от 0,01 до 0,02/о веса вольфрамовой спирали, мы получили бы, что за 1000 теплосмен окислению подверглось бы от 3 до всего ее веса, что соответствует уменьшению диаметра проволоки (при начальном диаметре, равном 1 мм) от 1 до . Так как каждая теплосмена соответствует по крайней мере нескольким часам работы печи, то срок службы сопротивлений предлагаемой системы составляет многие тысячи часов, чего нельзя сказать ни об одном из известных до настоящего времени нагревательных сопротивлений как проволочного, так и иного типа, в особенности, при высоких температурах. Практически влияние засасываемого обратно воздуха еще меньше, чем подсчитано выше.

Предмет изобретения.

1. Нагревательное сопротивление для печей, выполненное в виде проволочной спирали, заключенной в защитную от окисления воздухом трубку из высокоогнеупорного газонепроницаемого керамического материала, отличающееся тем, что на конец защитной трубки и на охлаждаемую проточной водой головку вводов надета плотно охватывающая их резиновая трубка, закрепленная на одной из указанных соединяемых частей, с той целью, чтобы допустить выход воздуха из защитной трубки при ее нагреве, но препятствовать засасыванию такового внутрь трубки при ее остывании.

2.Форма выполнения нагревательного сопротивления по п. 1, отличающаяся тем, что охлаждаемый проточной водой ввод состоит из свободно проходящего через защитную трубку вместе с нагревательной спиралью 1 холодильника 5, фиксируемого в своем положении при помощи навинчиваемой на него втулки 8 и снабженного навинчиваемой на свободный его конец головкой И, имеющей центральную трубку 12 для подачи воды, подводящий и отводящий воду патрубки 13 и 13 и клемму для присоединения подводящего ток провода.

3.В нагревательном сопротивлении по пп. 1 и 2 применение контргайки 9 для предупреждения поворачивания холодильника при навинчивании головки // и для затягивания последней.

4.В нагревательном сопротивлении по пп. 1--3 применение стержня 3, один конец которого скреплен с нагревательной спиралью, а другой снабжен нарезкой для ввинчивания в днище холодильника 5.

5.В нагревательном сопротивлении по пп. 1--4 применение защитной гильзы 4 из угля или графита, располагаемой между концом нагревательной спирали и холодильником 5 и вводимой в защитную трубку 7 до присоединения последнего. Е авторскому свидетельству Ж. гз г f- Лз 5э92о (;. Сяисарепко