Вертикальная электропечь Советский патент 1981 года по МПК F27B1/10 

1

Изобретение относится к электротегмлии и может быть использовано для нагрева деталей и образцов и их испытаний при высоких температурах.

Известна трубчатая электрическая печь, содержащая камеру с нагревателем, выполненным в виде одной обмотки, размещенной по всей длине камерытрубки р. .,

Такая печь имеет весьма существенный недостаток - температура у концов печи всегда ниже, чем в средней части. Так как температура оказывает сильное влияние на механические свойства материалов, то при испытании образца, неравномерно нагретого по длине, нельзя получить достоверных результатов. Поэтому для высокотемпературных испытаний материалов изготовляют специальные печи обеспечиваающие равномерное распределение температуры по всей длине .(или высоте) образца. Как правило, длина печи при этом в 4-6 раз больше длины рабочей части образца.

Известна электропечь, содержащая камеру с нагревателем, выполненным в виде обмотки. Составленной из нескольких отдельных секций, Соединенных между собой параллельно. Каждая

секция имеет самостоятельный реостат посредствсян которого изменяют силу тока независимо от других секций, что позволяет добиться одинаковой температуры по всей длине печи 2 .

Электропечь имеет тот недостаток, что не позволяет обеспечить равномерное распределение температуры по длине рабочей части образца, соизмеримой с длиной муфеля, в условиях повышенного давления среды)газов.

Известна вертикальная электрическая печь, содержёщая футерованный кожух, муфель, нагревательные секции с независимым регулированием их электрической мсэдности. В печи нагреватели расположены по ее концам, а в средней части печь выполнена без нагревателя. Трубчатый муфель вместе с нагревателями имеет возможность передвижения вдоль оси ее образца дл выравнивания температуры последнего. На головки образца могут быть нгщеты жароупорные диски, чтобы лучистая энергия из верхней и нижней частей зон нагрева не попадала непосредственно на рабочую часть образца 3.

Отмечено также что когда температура на испытуемом образце равна

температуре на захватах, применять жароупорные диски не следует. В случае разных температур на захватах и образце, диски являются тепловыми аккумуляторами и создают тепловой подпор на участках между головками образца и захватами, что способствует снижению тепловых потерь и выравниванию температуры по длине образца .

Очевидно, что при большой длине рабочей части образца, например 300 мм, печь, выполненная без нагревателя в средней части, не обеспечивает равномерный нагрев образца на такой длине, несмотря на возможность перемещения муфеля печи. Как и преды дущая, эта печь не позволяет обеспечить равномерное распределение температуры по длине рабочей части образца, соизмеримой с длиной муфеля, в условиях повышенного давления сре,ди газов.

Для создания повышенного давления в рабочем пространстве муфеля, печь помещена в герметичную камеру. Кожух печи и муфель не являются герметичными и имеют щели для наблюдения за образцом и отверстия для ввода измерительных стержней. Через эти технологически необходимые и довольно небольшие щели и зазоры между кожухом и измерительными стержнями постоянно происходит подсос . холодного газа в рабочее пространство муфеля, так что выравниваться с течением времени температура газа по длине муфеля не может.

Таким образом, в условиях повышенного давления среды газов при длине образца, соизмеримой с длиной муфеля, не представляется;возможным получить в известных вертикальных печах равномерное распределение температуры по всей длине образца.

Цель изобретения - обеспечение равномерного распределения температуры по длине образца в условиях повышенного давления среды газов,,

Указанная цель достигается тем, что футерованный кожух и муфель выполнены секционными, а печь снабжена установленными между секциями . футерованного кожуха и муфеля диафрагмами, выполненными с отверстиями образец, при этом в каждой секции муфеля расположена нагревательная секция.

Диафрагмы снабжены расположенными снаружи футерованного кожуха ведущими кольцами, при этом диафрагмы выполнены ирисовыми и с возможность измерения диаметра отверстия.

Диафрагмы выполнены в виде расположенных между секциями муфеля шайб и установленных на них сменных прокладок .

Диафрагмы с отверстиями для образца , края которых примыкают по

всему периметру к поверхности образца, препятствуют конвективному переносу тепла от нижней части муфеля в верхнюю, локализуют свободную конвекцию в рамках участков, соответствующих каждой нагревательной секции и позволяют реализовать независимое регулирование температуры образца в зоне каждой нагревательной секции, что дает возможность устанавливать равномерное распределение температуры по всей длине образца.

На фиг. 1 изображена печь, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг.2 на фиг.4 вариант выполнения диафрагмы; на фиг 5 - вид Б на фиг.4.

Вертикальная электропечь для нагрева образцов в среде газов повышенного давления содержит кожух 1, муфель 2, нагревательные элементы 3 в каждой секции, имеющие независимую регулировку их мощности. Муфель 2 выполнен из расположенных соосно дру над другом составных частей, фиксированных относительно кожуха 1. Число этих составных частей соответствует числу нагревательных секций печи. Между составными частями муфеля 2 размещены установленные горизонтально ирисовые диафрагмы 4, разделяющие рабочее пространство муфеля на участки. Ведущие кольца 5 диафрагмы 4 расположены снаружи кожуха 1. Каждый лепесток ирисовой диафрагмы 4 имеет на концах штифты б и 7.Штифт 6 закреплен на кожухе 1 и является осевым, а штифт 7 входит в соответствующий радиальный паз поворотной коронки 8 и является ведущим. В кожухе 1 и муфеле 2 имеются отверстия для измерительных стержней 9. Электр печь помещена в герметичную камеру 10, имеющую дроссельный кран 11, штуцер 12, гермовводы 13 для электрических коммуникаций.

На фиг. 4 показан вариант выполнения диафрагмы в виде сменных прокладок 14, которые фиксируются на кольцевых выступах, образованных, например керамическими или кварцевыми шайбами 15, размещенными между составными частями муфеля 2. Такое выполнение диафрагмы, целесообразно, когда образец имеет некруглое поперечное сечение.

Подготовка к работе электропечи производится следующим образом.

В муфель 2 электропечи вставляют образец 16. При вращении с помощью ведущего кольца 5 поворотной коронки 8 все лепестки ирисовой диафрагмы 4 поворачиваются, так как коронка 8 перемещает ведущие штифты 7 лепестков. Диаметр отверстия диафрагмы изменяется, вследствие чего обеспечивается примыкание отверстий диафрагмы 4 к поверхности образца 16. Через отверстия в кожухе 1 и муфеле 2 электропечи к поверхности образца 16 подводят измерительные стержни, а также присоединяют термопары. Камеру 10 герметизируют и через дроссельный кран 11 в нее подают газ под давлением, а через трубопроводы, соединенные.со штуцером 12 и образцом 1, при необходимости нагру жают образец давлением жидкости из-, нутри. Образец может быть также заранее заполнен веществом, увеличивающимся со временем в объеме и имитиpsaoщeм распухание ядерного горючего в оболочке тепловьщеляющего элемента. На этом подготовку к работе печи заканчивают. Далее подают электропитание на обмотки печи. Возникающие вследствие свободной гравитационной конвекции конвективные потоки газа локализуются в пределах каждой секции печи вследствие разделения их диафрагмами и не оказывают влияния на температурный режим образца в соседних секциях. Благодаря этому, независимо регулируя мощность каждой секции, добиваются равномерного распределени температуры по всей длине образца в условиях повышенного давления среды гаэа,. Формула изобретения 1.Вертикальная электропечь, содер жащая футерованный кожух, муфель, на гревательные секции с независимым регулированием их электрической мощности, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения температуры по длине образца в условиях повышенного давления среды газов, футерованный кожух- и муфель выполнены секционными , а печь снабжена установленными между секциями футерованного кожуха и муфеля диафрагмами, выполненными с отверстиями под образец, при этом в каждой секции муфеля расположена нагревательная секция. 2.Электропечь по п.1, о т л и чающаяся тем, что диафрагмы снабжены расположенными снаружи футерованного кожуха ведущими кольцами и выполнены ирисовыми с возможностью измерения диаметра отверстия. 3. Электропечь по п.1, о т л ичающаяся тем, что диафрагмы выполнены в виде расположенных между секциями муфеля шайб и установленных на них сменных .прокладок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Борздыка A.M. Методы горячих механических испытаний метешлов.. М., Металлургиздат 1962, с.7. 2. Там же, с. 10. , 3. Авторское свидетельство СССР № 110132, кл. F 27 О 11/02, 1949,

(Рае. г

иг.з

14

(put.f

Bads

fput. S