Резистивный нагреватель Советский патент 1979 года по МПК H05B3/42 

Из ретенке относктся к устройствам нагрева в аппаратах ) твердофазного давления, например, в вттарвтвх. рпя синтеза сверхтверль х. ме TepwanoB.

Обычно используемые HarpeBuTQnui в ячейках высокого аавпетая соя&рзк&т нагреватель, например трубчатый, и но тактнь1е эпе&троввов л W.

OcHOBiOiiM аепостатком их являются большие гре ненгы теш1ератур в об аэце иэ-за неравномернсго теплоЬтвола в осевом и радиальном направлениях.

TaKnas известно ycTpoi cTBO для соз Дания температурных полей заданной конфигурации в апп&ратак сверхвысокого давления, содержащее установленные в корпусе нвгреватепь, коатакттле эпектровводы и лопопнктепътле пластннч тыё нагреватепн - эаектроввор з, размешенные между нвгреватепем tt контакт нымп эпектроввокамтл а. Соотношение размеров утквтоных петапеЛ устройства поаёкрается таккм образом, чтобы их

аиектрическое сопротивление рйводило к выделению Tenna,, дШгеШчйоГо Ьлй У обеспечения температурного птя заданной конфигурации, найришр, с i anbjMH .грапнентамк температур Ш Образце.

Неаостаткамн лзвестг устройства являются: значктепыа ю грапненты да лений в твердофазных Ьбраэцах возможность снижения давле « njfoTeKSf НИИ в испытуемом обр В й§ фазовых пре& ..п L- - ращений и реакций с уменьшением объема; труаоемкость: попбора размеров я сапротивпений oeTanefHSTpeeaTiena дня создания температурнй пёпей с малыми градиентами;, при высокой теыяерат т пр й дения специальные , с йспояьзованнем веществ с и1Йи8Шш Глиния ми фазовых равновеси4,вют достаточной точности иэ-за ° ЭЗШ11й Эбъек ных эффектов под аавлён §КГв Шту& р t:.s S SE - -; ; --i-i;ii- bii, . . ,„

MOM образце я станцвртё,

Наиболее близким кПпредлбжевному зесгквному вагреватетао ятяется ней

грёватель, содержащий соединенный с токоподводами по концам и охватывающий нагреваемое изделие нагревательный элемент, выполненный в виде коаксиально расположенных металлических труб

1€: :

Однако этот нагреватель при исполь зоваНИИ его в аппаратах сверхвысокого давления не обеспечивает увеличения уровня давлений.. а также снижения градиентов давления и температуры.

Целью данного изобретения является повышение качества изделий в аппаратах сверхвысокого давления путем увеличения уровня давления, а также снижения его градиентов и градиентов температуры.

Поставленная цель достигается тем, Что в пространстве между коаксиальными трубами нагревателя размещено неЭлектропроводное вещество с положи- тельным объемным эффектом плавления, точка плавления которого при заданном давлении ниже, чем температура нагре вателя, например хлористый натрий.

На чертеже изображен резистивный нагреватель, размешенный в ячейке высокого давления аппарата типа наковальни с лунками,

Резистивный нагреватель состоит из внешней 1 и внутренней 2 труб, расположенных коаксиадьно, между ними помещено специально подобранное вещество или смесь веществ 3, пластинчатых 4 и контактных S эпектровводов. Нпастинчатые электровводы 4 приЪарены к трубам 1 и 2. Во внутренней трубе 2 помешен испытуемый образец 6, Резистивный нагреватель помещен в контейнер 7 из упругр-пластичного теппоаяектроизолирующег.о материала, например пи. рофиллита. Контейнер Находится между

двумясимметрично расположенными наковальнями 8,

Устройство работает следующим с6ра зом. При приложении встречно направ ленных усилий к наковальням 8 они сближаются, материал контейнера 7 сжимается, частично вытекает, образуя

. уплотняющий заусенец, и за счет большого трения удерживает созданное высокое давление в ячейке. После создания ВЫСОК1ЖО давления к наковальням 8 подается электрическое напряжение. Ток

проходит через верхнюю наковалбшо 8, контактный эдектроввод 5, пластинчатый эпектроввод 4 (одловременно явпяющийся в нагревателем), трубы нагреватель КОГО элемента 1 и 2 и далее через пластинчатый электроввод 4, контакт ный электроввод 5 на нижнюю наковальню Во При постепенном повьииении подаваемого напряжения и силы тока температура резистивного нагревателя возрастает. По добтиженйи заданных в опыте температуры ппавпенйя вещества (смеси веществ) 3 и давления вещесрво плавится с увеличением объема и создает избыточное давление на образец 6 через внутреннюю трубу нагревателя 2, Тонкостенная труба нагревателя, изготовленная, например, из таких металлов, как платина, никель, нихром, жаропрочная сталь и Т.Д.1 легко деформируется и не препятствует передаче избььточного давления на сбразец. Общее давление в контейнере удерживается за счет более высокого давления в заусенцах.

При заданных температуре и давлении вещество (смесь веществ) 3 находится в расплавленном состоянии и обеопечивае т гидростатические условия та образца, т.е. полностью устраняет гр&диенты давлений, характерные для твер дофазных аппаратов.

Ввиду того, что теплопроводность расплава Вьш1е, чём у твердсй О , в ячейке описанной конструкции oftновременнр снижаются градиенты те пературы по высоте образца.

Использование вещества или смеси веществ со свсйствами изолятора обеонечивает достаточно вьюокое Электросо противление расплава, существенно больше, чем сопротивление металлических труб 1 и 2. Следовательно, в условиях высоких температур и давлений основным тёплрвыделяюишм элементом являются трубы 1 и 2.

Для обеспечения длительной надежной работы устройства, вещество (смесь веществ) 3 дихжно быть химически инертно к материалу нагревательного элемента.

Примерами веществ, удовлетворяющих перечислен1ШМ1 fefciiye условиям, являются различные соли , неорганических кислот, в твердом состоянии являющиеся лзопягторами; хлориды, бромиды, металлов 1

группы-НаСВ,МаВп. KB , AgCE | карбонаты щелочных и щелочноземельны элементов -No jCOj K CO jCaCO j , MgCO«{ сульфаты щелочных и щелочноземельных элементов 2 4CaSO , MgSO ; нитраты и нитриты

щелочных металлов - Noi НОд , К N0. NaNOju (использование нитратов и нитритов ограничено сравнительно невысокими давлениями, так как при высоких давлениях они плавятся с отрицательным объемнь1м эффектом ),} эвтектические смеси - NaC6 -I- Kct jNa СВ -ь

- VaBpj Ma C03+K2COg-,VajS04 + K,,e04i MgS04 Ca604; Via NO 5

+КиОз-NaW02 KNOiMT.A.

в TOM случае, когда внутри оболочек нагревателя помешено вещество с известной зависимостью температуры плавления (Т,д ) от давления (Р), напримерМаСЕ , ЛаЫОэ KVO 5 то, измеряя с помощью обычно или дифференциальной термопары темпе ратуру плавления этого вещества в опыте, можно по известной кривой -i (Р) решить одновременно очень трудную для техники сверхвысоких давлений задачу - определить величину давления .при высокой температуре.

Предлагаемый резистивный нагреватель имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом и другими известными устройствами резистивного нагрева: повышает уровень давления в ячейке высокого давления -создает гидростатические условия для образца; уменьшает градиенты температуры по высоте нагревателя; создает, возмр ность точного измерения давления при

ВЫСОКОЙ температуре с использованием вещества с известной зависимостью температуры плавления от давления.

Формула изобретения

Резистивный нагреватель, содерж ший соединенный с токоподводами по концам и охватывающий нагрёва мое й делие нагревательный Элемент, выполненнь1й в виде коаксиально расположенных металлических труб, о т л и ч а и и с я тем, что, с целью повышения качества изделий в сверхг высокого давления путем увеличения уровня давления, а также снижения его градиентов и градиентов температуры, в пространстве между коаксиальными трубами нагревателя размешено незлектропроводное вещество с попожитеп ным объемным эффектом плавления, точкаплавления кот(ого при заданном давлении ниже, чем температура нагревателя, например хлористый натрий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Сб. Современная техника сверхвысоких давлений . М., Мир, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР № 443786, кл. В 30 в 1/32, 1972.

3.Патент Ага-лии N 1049390, Н 5 Н, 1966.