Электропечь для нагрева

 

Изобретение относится к вакуумным электропечам со стержневыми нагревательными элементами. Цель изобретения - расширение технологических возможностей печи за счет регулирования градиента температуры по оси и по сечению печи. Печь содержит корпус 1, стержневые нагревательные элементы (НЭ) 2 с отражательными экранами 15, токоподводящие кольца (К) 3 и 4. НЭ 2 установлены в К 3 и 4 с возможностью наклона к плоскости К 3 и 4, а сами К 3 и 4 - с возможностью поворота относительно вертикальной оси. Для этого НЭ 2 крепятся к К 3 и 4 с помощью сферического шарнирного узла 8. В результате такого соединения огибающая систему НЭ 2 теплоизлучающая поверхность мождет иметь профиль цилиндра, когда НЭ 2 вертикальны / в данном случае температура по высоте неизменна/, либо одноосного гиперболоида, когда стержни наклонены (по оси печи температура переменна) - имеет место легко регулируемый за счет изменения наклона НЭ 2 градиент температуры, что расширяет технологические возможности печи, т.к. появляется возможность использовать одну и ту же печь как в процессах обычной плавки с равномерным температурным полем, так и в процессах зонной очистки и перекристаллизации в температурном поле с заданным изменяемым градиентом температуры. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51)4 Р 27 D 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4350/64/31-02 (22) 28.12.87 (46) 23.09.89. Бюл.й 35 (71) Кабардино-Балкарский государст венный университет (72) Н.Я.Диденко (53) 621.365.46.002.5(088.8) (56) Лейканд М.С. Вакуумные электрические печи. М.: Энергия, 1968, с.132. (54) ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ДЛЯ НАГРЕВА (57) Изобретение, относится к вакуумным электропечам со стержневыми нагревательными элементами. Цель изобретения — расширение технологических воэможностей печи эа счет регулирования градиента температуры по оси и по сечению печи. Печь содержит корпус 1, стержневые нагревательные элементы (НЭ) 2 с отражательными экранами 15, токоподводящие кольца (К)

3 и 4. НЭ 2 установлены в К 3 и 4 с возможностью наклона к плоскости

К 3 и 4, асами К 3 и 4 - с возможностью поворота относительно вертикальной оси. Для этого НЭ 2 крепятся к К 3 и 4 с помощью сферического шарнирного узла 8. В результате такого соединения огибающая систему НЭ 2 теллоизлучающая поверхность может иметь профиль цилиндра, когда НЭ вертикальны (в данном случае температура по высоте неизменна), либо одноосного гиперболоида, когда стержни

3 150957 наклонены (по оси печи температура переменна) — имеет место легко регулируемый за счет изменения наклона

НЭ 2 градиент температуры, что расширяет технологические возможности печи, т.к. появляется возможность использовать одну и ту же печь как

9 4 в процессах обычной плавки с равномерным температурным полем, так и в процессах зонной очистки и перекристаллизации в температурном поле с заданным изменяемым градиентом температуры. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к конструкции вакуумных электропечей со стержневыми нагревательными элементами и может использоваться в процессах плавки, зонной очистки, перекристаллизации в температурных полях с заданным градиентом температуры.

Цель изобретения — расширение тех- 20 нологических возможностей печи за счет регулирования градиента температуры по оси и по сечению печи.

На фиг.1 схематически изображена печь, продольный разрез; на фиг.2 и 25

3 — варинты крепления стержневых нагревательных элементов к токоподводящим кольцам; на фиг.4 — сечение

А-А на фиг.2; на фиг ° 5 — распределение тепловых потоков в поперечном 30 сечении печи.

Электропечь состоит из корпуса 1, стержневых нагревательных элементов

2, соединенпых между собой токоподводящими кольцами 3 и 4, подсоединен- 35 ными к клеммам 5 и 6 электрической цепи питания. Стержни 2 имеют на концах монтажные переходники 7 со сферической опорой 8, закрепляемой между половинами 9. и 10 колец болта- 40 ми 11 Bo вкладьппах 12.

Опоры 8 и вкладыши 12 выполнены из керамики для исключения их прихвата при высоких температурах. Электрический контакт стержней с кольцами 45

3 и 4 обеспечивается проводниками 13, присоединяемыми к осям 14 стержней

2 и к кольцам. Переходники 7 (фиг.4). выполнены в виде гибкого и упругого: элемента — пружины, обеспечивающей и механическое их соединение и электрический контакт стержней с кольцами.

Дпя направленной концентрации тепла, излучаемого стержнями, они снабжены отражательными экуанами 15, закрепленными посредством керамических изоляционных вставок 16.

Электропечь работает следующим образом.

Б исходном положении стержни 2 занимают вертикальное положение,обозначенное соответственно а-а Ъ-Ь, с-с, d-4,...,тп-ш. При таком их pac-! l положении по оси О О печи в зоне расположения образца постоянная температура, которую можно изменять лишь по величине путем регулирования напряжения питания.

При осуществлении процессов, связанных с выращиванием кристаллов или зонной плавки, проводится переналадка печи таким образом, чтобы по оси нагревателя имел место градиент температуры. Для этого ослабляется затяжка болтов 11, что обеспечивает свободное вращение опоры 8 во вкладышах 12, и поворачивается кольцо 3 относительно кольца 4 на необходимый угол, в результате чего стержни 2 занимают наклонное положение, обозначенное соответственно латинскими буквами со штрихами. В результате этого трансформированная поверхность нагревательной системы примет форму гиперболоида, излучающего тепло, и в соответствии с законами излучения .температура по оси печи в центральной точке "0", расположенной на действительной оси гиперболоида, максимальная, а вверх и вниз от нее падает, достигнув минимума в плоскости колец.

При использовании стержней 2 с экранами 16 последние способствуют усиленному теплоотводу через торцы печи, так как ориентированы под острым углом к ее оси, причем чем ближе к торцам, тем больше этот угол и тем больший теплоотвод. Таким образом, экраны могут способствовать увеличению ГТ по оси печи. Если в центре электропе». чи температура соответствует температуре плавления образца 17, то при его введении в печь по оси печи с необходимой скоростью он постепенно нагревается и достигает точки фазового перехода в центре печи, где и

15095 начинает плавиться, а в процессе дальнейшего движения, попадая затем в область меньших температур, начинает кристаллизоваться и медленно остывать.

Изменяя периодически направления

5 перемещения образца, можно многократно повторять процесс зонной плавки . или иной процесс в режиме термоциклирования. 10

11редлагаемая электропечь для нагрева за счет шарнирного типа связи стержневых нагревательных элементов с токоподводящими кольцами и обеспечения их взаимного поворота, что обеспечивает трансформацию профиля поверхности, огибающей систему стержней, от цилиндрической, когда они вертикальны, до однополостного гипербо-< лоида с изменяемой вещественной 2Q полуосью, когда стержни наклонены, является печью универсального типа, позволяющей проводить процессы как в условиях постоянной температуры, так и при наличии градиента,темпера- 25 туры, регулируемого в широких пределах, что расширяет ее технологические возможности и область применения.

Формула изобретения

1„ Электропечь для нагрева. содержащая цилиндрический корпус, стержневые нагревательные элементы, соеди79 6 ненные между собой токоподводящими кольцами, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем регулирования градиента температуры по оси и по сечению печи.„ нагревательные элементы установлены в кольцах с возможностью их наклона, при этом хотя бы одно из колец имеет воэможность поворота вокруг продольной оси< печи.

2. Электропечь по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что нагревательные элементы выполнены с отражательными экранами.

3. Электропечь по пц.1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что нагревательные элементы соединены с токоподводящими кольцами посредством mapнирных узлов.

4. Электропечь,по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что нагревательные элементы электрически соединены с токоподводящими кольцами гибкими проводниками.

5. Электропечь по п.З, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что шарнирный узел выполнен в виде керамической сферы, установленной на конце нагревательного элемента, и керамического вкладыша, закрЕпленного на токоподводящем кольце.

1509579

Корректор Н.Борисова

Редактор С,Патрушева

Заказ 5789/31 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1$

Составитель Ю.Луц

Техред И.Верес