Теплоизоляция вакуумных электропечей Советский патент 1981 года по МПК F27D1/00 

() ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ ВАКУУМНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

Изобретение относится к электротермии , в частности к теплоизоляции вакуумных и других электропечей, и может быть использовано в электротехнической, полупроводниковой и других отраслях народного хозяйства. Известна тепловая изоляция вакуум ных электропечей, например, для вырёщивания монокристаллов, и карбонизованной ткани с пиролитическим углеводородсодержащим покрытием, выполненная в виде полых цмлиндроп или спирали 1 . Недостатком такой изоляции является практически полная газонепроницаемость экранов, что существенно ухудшает дегазацию печи, а также снижает экранизирующие свойства. Это связано с необходимостью использования многослойных экранов, выполненных из неСКОЛЬКИХ слоев ткани, связанных между собой искусственной смолой с последую щей карбонизацией и нанесением жесткого пиролитического углеродосодержащего покрытия. При этом комплекс из трех-четырехслойного экрана, несмотря на низкую теплопроводность материала, работает как один экран, кроме того, это приводит к повышенному .расходу карбонизированной ткани. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является тепловая изоляция вакуумных электропечей ,выполненная в виде цилиндров или спиралей из однослойной карбонизованной ткани с пиролитическим покрытием со сквозной перфорацией 21. Сквозная перфорация плотностью 35-100 отверстий на 1 см, а оси отверстий наклонены к оси цилиндра под углом 20-60°. Недостатком известной теплоизоляции является относительно низкая стойкость ближайших к нагревателю слоев ткани иа-за интенсивного взаимодействия парогазовых продуктов, выделяющихся в процессе эксплуатации с материалом теплоизоляции. Это взаимодей38ствие обусловлено повышенной температурой экранировки и протеканием через перфорацию продуктов, способных к реагированию с образованием углеродосодержащих соединений. Кроме того, в связи с большим объе мом выделяющихся продуктов, и, в соответствии с этим, значительным уно,сом массы теплоизоляции, постоянно происходит ухудшение теплозащитных внутренних слоев теплоизоляции и появляется необходимость их замены. Это существенно сокращает срок службы теплоизоляции. Цель изобретения - увеличение срока службы тепловой изоляции. Поставленная цель достигается тем, что тепловая изоляция вакуумных элект ропечеи, выполненная в виде цилинд- , ров или спиралей из карбонизованной ткани с пиролитическим углеродосодержащии покрытием сквозной перфорацией, снабжена газопроницаемой мембраной, выполненной из графита, с открытой пористостью в пределах и расположенной коаксиально цилиндру или спирали. Причем мембрана выполнена в виде цилиндра. Кроме того, мембрана выполнена в виде многогранника. На фиг. 1 изображена теплоизоляция с цилиндрической мембраной , на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 -тепл изоляция с многогранной мембраной; на фиг. k - разрез Б-Б на фиг.З. Тепловая изоляция состоит из собст венной тепловой изоляции , выполненной в виде спирали 1 или цилиндров 2 из карбонизованной ткани с пиролитическим углеродосодержащим покрытием и имеющей сквозную перфорацию (не показано) , облегчающую дегазацию печи, и цилиндрическую или многогранную газопроницаемую мембрану 3 и 4, выполненную из графита с otкpытoй пористостью . Благодаря наличию открытой пористости мембрана не является препятствием для прохождения через нее выделяющихся в процессе газообразных продуктов и не ухудшает условия дегазации печи, с другой стороны, в свя зи с тем, что мембрана расположена в непосредственной близости от нагреват ля и имеет более высокую температуру нежели тепловая изоляция, проходящие через нее газообразные продукты актив но взаимодействуют с нею. Это взаимо.действие сопровождается расходованием массы материала мембраны, что снижает долю взаимодействия с материалом тепловой изоляции. В случае получения монокристалла кремния в ходе процесса в объем печи выделяются пары кремния, которые при взаимодействии с графитовой мембраной образуют карбид,оставшийся на поверхности в объеме мембраны, практически не нарушая ее пористой структуры. Выбор предельных значений величины открытой пористости графита, из которого изготовляется мембрана, осно- . ван на необходимости сохранить в широких пределах ее газонепроницаемость. При открытой пористости графита менее 10 мембрана становится практически газонепроницаемой, что ведет к ухудшению дегазации печи и снижению степени вакуумирования реакционного пространства. Это влечет за собой ухудшение качества получаемого продукта. При открытой пористости графита, превышающей 0, материал мембраНЫ теряет свои конструкционные свойства. Кроме того, при этом происходит частичный выйос и их взаимодействие с материалом теплоизоляции, сопровождаемое непрореагированных продуктов за мембрану ее расходованием. Эксплуатация тепловой изоляции в установках для получения монокристаллов кремния показала; что оптимальная . пористость мембраны в этом случае должна составлять 25-30. ЙспсзЛьзование предлагаемой теплоизоляции в вакуумных электропечах сопротивления обеспечивает по сравнению с известными конструкциями теплоизоляции, снижение тепловых потерь на 15-20%, увеличение срока службы теплоизоляции в 1,5-2,0 раза и упрощение конструкции теплового узла установки в целом. Формула изобретения .Теплоизоляция вакуумных электропечей, выполненная в виде цилиндра или спирали из карбонизованной ткани с пиролитическим углеродосодержащим покрытием со сквозной перфорацией, отли чающая ся тем, что, с целью увеличения срока службы теплоизоляции, она снабжена газопроницаемой мембраной, выполненной из графита с открытой пористостью

и установленной коаксиально цилиндру или спирали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

У

фиг. 1

Фиг. 2

Г

cfJtte.3

1

ФигМ