Высокотемпературная лабораторная печь Советский патент 1983 года по МПК F27B17/02 F27D1/18 

Изобретение относится к нагревательным и плавильным печам, в частности к электрическим печам сопрртивлеввя, и может быть использовано для лабораторных целей в металлургической , химической , керамической, стекольыой промышленности, а также в области физики и радиоэлектроники.

В лабораторной практике широко используются электрические печи сопротивления, рабочее пространство которых герметично изолировано от нагревателя и окружающей среды огнеупорной трубкой.

Максимально достигаемая температура в рабочем-пространстве таких печей определяется материалом используемой .огнеупорной трубки, материалом нагревателя и подводимой к печи мощностью (в зависимости от назначения печи объем рабочей зоны и длина ее могут быть различны). Так, например, при использовании трубки из .O-tf максимально достигаемая температура составляет 1800с.

Для герметизации огнеупорных керамических трубок в настоящее время используют вакуумные замазки (цицеин)-или резину, максимальная ; рабочая температура которых не превышает eO-lSO C (и зависимости от типа замазки или резины). Поэтому одно из технических решений пре5 дусматривает. удаление-, места уплотнения теплонапряжения трубки от высокотемпературной рабочей зоны на расстояние, которое за счет естественного охлаждения обеспечивает не-.

10 обходимую температуру, места контакта резины с теплонапряженной керамической трубкой, что приводит к увеличению балластного объема рабочего пространства |ll.

Известна печь, в которой охлажде15ние уплотняющего материала происходит путём контакта его с принудительно охлаждаемой поверхность корпуса или других элементов устройст20 2Ь

Однако это не позволяет в достаточной степени сократить длину нерабочей части герметичной трубки, поскольку вследствие низкой теплопроводности уплотняющег.о материбша (пи25деина, резины) место контакта уплотнения с поверхностью теплонапряженной трубки охлаждается незначительно..

Наиболее близкой по технической

30 сущности и достигаемому результату

к изобретению является высокотемперахурная лабоработная печь для работы в вакууме и контролируемой атмосфере , содержащая бифиллярный;тру.бчатый графитовый нагреватель, соединенНИИ с водоохлаждаемыми токо подводами, окруженный теплоизолирующим слоем и заключенный в водоохлаж даемый кожух с крышками, образующим герметичную камеру, атмосфера .в которой может обуславливаться, внутри, камеры размещен тедлонапряженный керамический экран из окиси алюми.ния, с помощью резиновых колен изолированный от атмосферного воздуха и атмосферы в кожухе печи.

Замена атмосферы в герметичной кмере печи производится через специальные отверстия в кожухе. В нижнем фланце находятся детали управления рабочими условиями в рабочей зоне печи - визирное устройство, ввод термопары и фланец для продувки газом Г 3 .. , Недостатками известной печи являются большое расстояние- от верхнего торца огнеупорного экрана до изотермической зоны, что не позволяет применить для исследований оптику с увеличением свыше хЮО, большая доля балластного объема рабочего пространства (), звтрудняющая проведение динамических исследований и снижающая их точность, т.е. низкая производительность печи.

Целью изобретения является повышение производительнбсти печи.

Поставленная цель достигается .тем, что в высокотемпературной -лабо$ аботной печи, содержащей водоохшаждаемые корпус и крышки, теплоизояяцию, бифиллярный графитовый наг.реватель с водоохлаждаемыми токоподводами и трубчатый экран с герметичными уплотнениями на концах, н внутренней поверхности крышки выполнен кольцевой паз, в котором размещен верхний торец экрана.

Такое выполнение обеспечивает интенсивное охлаждение торца и внутреней поверхности теплонапряженного экрана и места контакта резинового уплотнения с огнеупорньтм теплонапряженным экраном, что позволяет приблизить изотермическую зону к верхнему его концу и уменьшить долю балластного объема рабочего пространства.

На чертеже изображена высокотемпературная лабораторная печь с герметичным рабочим пространством, разрез.

Печь содержит графитовый бифиллярный нагреватель 1, соединенный с водоохлаждаемыми токоподводамн 2 и окруженный теплоизоляционным слоем 3, заключенным в водоохлаждаемый кожух 4. Кожух 4 печи, верхний 5 и нижний б фланцы образуют

герметичную нагревательную камеру, изменение состава атмосферы в которой производится через фланец 7 в кожухе 4, Внутри нагревателя 1 распложен .огнеупорный трубчатый экран 8 закрепленный в верхней 9 и нижней 10 крышках. Герметичность рабочего пространства .внутри трубчатого экрана обеспечивается резиновыми уплотнениями 11 и 12, расположенными соответственно в пазу верхней крышки 9 и на нижнем конце экрана 8. Верхняя крышка 9 имеет смотровое стекло 13. для наблюдения за объектами в рабочем пространстве. В нижней крышке 10 расположен герметичны ввод термопары 14, отверстие 15 для создания требуемо,й атмосферы в рабочем пространстве печи.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец, подвергаемый нагреву или расплавлению,„помещают в изотермическую зону печи внури теплонапряженного керамического экрана 8 и герметизируют крышками 9 и 10 рабочее пространство. При этом верхний торец керамического экрана 8 касается дна охлазкдаемого кольцевого паза верхней крышки 9. Боковая поверхность паза плотно контактирует с внутренней поверхностью керамического экрана, а резиновое уплотнение 11 плотно зажато между дном и боковой поверхностью паза в крькаке 9 выступом фланца 5 и наружной поверхностью экрана 8. Снизу керамический трубчатый экран упора не имеет и поддерживается в рабочем положении за счет сил трения уплотнений а и 12.

В нагревательной камере в кожухе печи в рабочем пространстве внутри экрана 8 создают и поддерживают необходимую газовую атмосферу, подсоединяя их через соответствующие фланцьа 7 и 15 к системе подготовки, контроля и регулирования газов.

Подав на токоподводы 2 электрическое напряжение, разогревают нагрватель и рабочее пространство печи с исследуемым образцом, контролируя нагрев по показаниям термопары 14. Разогреваясь, теплонапряженный экран 8 удлиняется в зазор между нижним торцом экрана и нижней крышкой 10. В результате контакта торца и внутренней поверхности верхней части теплонапряженного экрана 8 с водоохлаждаемым пазом крышки 9 обеспечивается интенсивный отвод тепла от места контакта резинового уплотнения 11 С поверхностью теплонапряженного экрана. Наблюдение за объектами в изотермической зоне рабочего пространства ведется через смотровое окно 13 при помощи длиннофокусной оптической системы с увеличением больше xlOO

и рабочим расстоянием 64 мм (микроскопы МБС-9, МБС-200).

В результате использования предложенного решения у печи появляются принципиально новые возможности проведения различных физико-химических исследований, а именно:

1.Расстояние от гляделки до изотермической зоны лечи позволяет применять микроскопы МБС-9 и МБС-20 Появляется возможность вести наблюдение под микроскопом за состоянием поверхности и поведением образцов при температурах металлургических расплавов и получать при этом качественно новую .нформацию

о механизме процессов. Изучение и фотографирование изменения формы капель вещества позволяет более точно определять свойства расплавов плотность, поверхностное.натяжение, температуры плавления.

2.Уменьшение балластного объема (по сравнению с известной печью на 10%) обеспечивает повышение точности газовых анализов при проведении исследований динамики обезуглероживания расплава на 2-3%.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет получить качественно новые научные данные о Механизме и динамике протекания высокотемпературных процессов в расплавах и более точно определять их физико-химические свойства.

Формула изобретения

-Высокотемпературная лабораторная печь, содержащая водоохлаждаемые корпус и крышки, теплоизоляцию-,

0 бифиллярный графитовый нагреватель с водоохлаждаемыми токоподводами и трубчатый экран с герметичными уплотнениями на концах, отличающаяся тем, что, с целью повы5шения производительности печи, на внутренней поверхности крышки выполнен кольцевой паз, в котором размещен верхний торец экрана.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Филиппов С.И., Арсентьев П.П., Яковлев В.В. и др. Физико-химические методы исследований металлургических : роцессов. М. , Металлургия,

5 1968, с. 459, рис. 189.

2.Там же. с. 497, рис. 198 д.

3.Печь . Проспект фирмы Сетарам, Франция.