Устройство для высокотемпературной обработки заготовок с очисткой газовыделений

 

Использование: изобретение относится к порошковой металлургии, к оборудованию дня спекания порошковых заготовок в газовой среде и в вакууме , а также для пропитки заготовок под давлением . Сущность изобретения: устройство выполнено в виде герметично закрытого пробками контейнера , сообщенного с системами подвода и отвода газа, в контейнере размещены теплоизоляционный колпак и нагреватель, образующие рабочую камеру, и теплоизолирующая подставка под заготовки Устройство снабжено системой направления газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух замкнутых, закрытых с одного из торцов и охватывающих друг друга вертикальных перегородок , образующих щелевые полости, при этом каждая последующаяперегородка расположена закрытым торцом оппозитно закрытому торцу предыдущей перегородки, а щелевые полости сообщены между собой и открытых торцов перегородок, теплоизолирующая подставка под заготовку выполнена из материала с адсорбирующей способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей зоны нагревателя , а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода газа 2т.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации па патентам и товарным знакам (21) 5000559/02 (22) 27.08.91 (46) 151193 Бюл. ¹ 41-42 (71) Научно-производственная фирма ТЕХНОГИП" (72) Сноп ВИ„Вайнмахер М.LU. Гриневич ИА; Бле— херов В.М„Глушков В.Н„. Абрамов ЮА (73) Научно-производственная фирма "ТЕХНОГИП" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК С ОЧИСТ—

КОЙ ГАЗОВЫДЕДЕНИЙ (57) Использование: изобретение относится к порошковой металлургии. к оборудованию для спека— ния порошковых заготовок в газовой среде и в вакууме, а также для пропитки заготовок под давлением. Сущность изобретения: устройство выполнено в виде герметично закрытого пробками контейнера, сообщенного с системами подвода и отвода газа, в контейнере размещены теплоизоляционный (В) RU (1Ц 2002583 Cl (51) 5 B22 F3 14 колпак и нагреватель, образующие рабочую камеру, и тепло изолирующая подставка под заготовки.

Устройство снабжено системой направления газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух замкнутых закрытых с одного из торцов и охватывающих друг друга вертикальных перегородок, образующих щелевые полости, при этом каждая последующая перегородка расположена закрытым торцом оппозитно закрытому торцу преды— дущей перегородки, а щелевые полости сообщены между собой и открытых торцов перегородок, теплоизолирующая подставка под заготовку выполнена из материала с адсорбирующей способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей зоны нагревателя, а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода газа.

2 ил.

2002583 кое техническое решение позволяет 55 отводить газовыделения без загрязнения силовых деталей и нагревателя с теплоиэоляционным колпаком, Однако. устройство ненадежно в работе. Весьма сложно осуществить синхронизацию по давлению в реторте и за ней. Выделения как и в случае

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к оборудованию для спекания порошковых заготовок в газовой среде и в вакууме, а также для пропитки заготовок noq давлением, Наиболее эффективно оно может быть использовано в вакуумно-компрессионных печах и газостатах для одностадийного (беэ перегрузки) спекания заготовок с отгонкой пластификатора, а также для получения материалов класса углерод-углерод путем пропитки под давление"„; углеродных заготовок расплавом пека.

И з вести ы устройства для высокотемпературной обработки заготовок, например е .куум: ые печи фирмы ipsen, см. каталог VV

10/87е, содержащие вакуумную систему и герметично закрытый крышками контейнер, в котором размещены теплоиэоляционный колпак, нагреватель и теплоизолирующая подставка под заготовки, Такая конструкция!! å позволяет спекать в одну стадию (без перегрузки) порошковые заготовки с пластификатором, а также осуществлять пропитку углеродных заготовок пеком, так как при этом выделениями загрязняется нагреватель, теплоизоляция, стенки контейнера и крышки, а также контрольно-распределительная аппаратура t1).

Вакуумная печь не позволяет осуществлять доуплотнение спеченных изделий в газовой среде под давлением, что ограничивает ее технологические оозможности и снижает качество изделий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для высокотемпературной обработки заготовок с очисткой гаэовыделений (а.с. М 1369101 Тазостат"), содержащее системы подвода и отвода газа, герметично закрытый пробками контейнер, о котором размещены теплоизоляционный колпак и нагреватель с токоподводящей и рабочей зонами, образующие рабочую камеру, Внутри рабочей камеры установлена тонкостенная герметичная реторта с теплоизолирующей подставкой под заготовки. Реторта каналом сообщена с системами подвода и отвода газа.

Газостат снабжен системой синхронизации давления внутри и снаружи реторты.

Очистка или сжигание газовыделений осуществляется вне контейнера газостата. Та10

50 вакуумной печи загрязняют контрольнораспределительную аппаратуру и сбросной канал, что приводит к недопустимому перепаду давлений, разрушению тонкостенной реторты и нагревателя с теплоизоляционным колпаком. Такие поломки приводят к длительным простоям газостата, что снижает его производительность и повышает эксплуатационные затраты.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности устройства.

Эта цель достигается за счет того, что устройство для высокотемпературной обработки заготовок с очисткой газовыделений, содержащее системы подвода и отвода газа и герметично закрытый верхней и нижней пробками контейнер, в котором размещены теплоиэоляционный колпак и нагреватель с токоподводящей и рабочей зонами, образующие рабочую камеру, а также теплоизолирующую подставку под заготовки, согласно изобретению снабжено системой направления газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух замкнутых, закрытых с одного иэ торцов и охватывающих друг друга вертикальных перегородок, образующих щелеоые полости, при этом каждая последующая перегородка расположена закрытым торцом оппозитно закрытому торцу предыдущей перегородки, щелевые полости сообщены между собой у открытых торцов перегородок, теплоиэолирующая подставка выполнена из материала с адсорбирующей способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей зоны нагревателя, а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода газа.

На фиг,1 показано предлагаемое устройство, разрез, вариант исполнения с двумя перегородками о конструкции водородно-вакуумно-компрессионной печи; на фиг.2 — то >ке, вариант исполнения с тремя перегородками в конструкции газостата для высокотемпературной пропитки пеком заготовок под высоким газостатическим давлением.

Устройство (фиг.1) содержит герметично закрытый верхней 1 и нижней 2 пробками контейнер 3, в котором размещены теплоизоляционный колпак 4 и нагреватель с токоподводящей 5 и рабочей б зонами, образующие рабочую камеру 7. Устройство снабжено системой направления газовых потоков 8 в рабочей камере 7, содержащей две охватывающие друг друга замкнутые вертикальные перегородки 9 и 10, образующие между собой щелеоую полость 11, Вер2002583 хний торец перегородки 9 герметично прикреплен к дну теплоизоляционного колпака

4. Перегородка 10 с нижнего торца герметично закрыта крышкой 12 и установлена на пробке 2 контейнера 3. На крышке 12 внутри перегородки 9 ниже уровня рабочей зоны

6 нагревателя установлена теплоизолирующая подставка 13, образующая с перегородкой 9 щелевую полость 14. Подставка 13 выполнена из высокопористого композиционного материала типа углерод — углерод, имеющего высокую ..адсорбирующую способность. На подставке 13 на поддонах (не показаны) размещены заготовки 15. Нижний открытый торец перегородки 9 расположен ниже рабочей зоны 6 нагревателя и образует с крышкой 12 перегородки 10 зазор 16, через который щелевые полости 11 и 14 сообщаются между собой. Пространство внутри перегородки 9 каналом 17 сообщено с источником водорода (не показан).

Выход из щелевой полости 11 каналом 18 сообщен с вакуумной системой (не показана) и с горелкой (не показана) для сжигания гэзовыделений в водородном факеле, Пространство между верхней пробкой 1 и теплоизоляционным колпаком 4 каналом 19 сообщено с источником (не показан) инертного газа высокого давления. Осевое усилие пробок воспринимают байонетные затворы

20.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

В загруженный заготовками, предварительно отвакуумированный и промытый эргоном контейнер 3 по каналу 17 подают водород. Одновременно рабочей зоной 6 нагревателя осуществляют нагрев заготовок l5. В процессе нагрева из заготовок выделяются продукты разложения пластификатора. В потоке водорода они попадают через щелевую полость 14 в щелевую полость 11, э затем по каналу 18 в горелку, где они сжигаются в водородном факеле. В процессе прохождения продуктов разложения через щелевую полость 14 тяжелые продукты деструкции (олигомеры) конденсируются и адсорбируются теплоизолирующей подставкой 13. Таким образом, на факеле сжигаются только продукты разложения, которые при температуре окружающей среды находятся в газовой фазе, По окончании процесса отгонки пластификатора прекращают подачу водорода и вакуумируют контейнер. Одновременно по заданной программе повышают температуру в рабочей камере и осуществляют высокотемпературное спекание заготовок в вакууме. В процессе вакуумного спекания продолжается, хотя и менее интенсивно, процесс выде5

55 ления из заготовок продуктов разложения пластификатора, При этом, как и в описанНоМ выше случае тяжелые продукты разложения конденсируются и адсорбируются подставкой 13, а газообразные продукты отсасываются вакуумной системой, По окончании вакуумного спекания в контейнере по каналу 19 поднимают давление аргона и осуществляют процесс высокотемпературного газостатического доуплотнения заготовок. После выдержки при заданных давлении и температуре изделия охлаждают по заданной программе, выпускают, а затем откачивают аргон иэ контейнера в баллоны, Контейнер вакуумируют, заполняют воздухом, открывают и извлекают готовые изделия.

Устройство на фиг,2 содержит герметично закрытый верхней 21 и нижней 22 пробками контейнер 23, в котором размещены теплоизоляционный колпак 24 и нагреватель с токоподводящей 25 и рабочей 26 зонами, образующие рабочую камеру 27.

Устройство снабжено системой направления газовых потоков в рабочей камере 27, содержащей охватывающие друг друга наружную 28, промежуточную 29 и внутреннюю 30 замкнутые перегородки, образующие между собой щелевые полости

31 и 32. Перегородка 30 со стороны верхнего торца герметично закрыта крышкой ЗЗ. Промежуточная перегородка 29 герметично закрыта с нижнего торца крышкой 34 и установлена на пробке 22. Верхним торцом наружная перегородка 28 герметично прикреплена к дну теплоизоляционного колпака 24. На крышке 34 перегородки 29 внутри перегородки 30 ниже уровня рабочей эоны

26 нагревателя установлена теплоизолирующая подставка 35, образующая с перегородкой 30 щелевую полость 36. Подставка

36 выполнена из пористого материала типа углерод-углерод. На подставке 36 размещена капсула 37 с заготовкой 38 в виде каркаса, заполненного пеком. Нижний открытый торец перегородки 30 расположен ниже рабочей зоны 26 нагревателя, а между ним и крышкой 34 имеется зазор 39, через который щелевые полости 32 и 36 сообщены между собой. Каналом 40 щелевая полость

31 через электромагнитный клапан 41 сообщена с вакуумной системой (не показана).

Каналом 42 полость между верхней пробкой

21 и теплоизоляционным колпаком 26 сообщена с источником (не показан) аргона высокого давления. Осевое усилие пробок 21 и

22 воспринимает силовая рама (не показана).

Устройство на фиг.2 работает следующим образом.

2002583

В предварительно отвакуумированный контейнер 23 с заготовкой 38 в капсуле 37 по каналу 42 подают аргон и одновременно нагревают заготовку до температуры выше температуры плавления пека. Под давлением аргона расплавленный пек пропитывает поры каркаса. После выдержки повышают температуру в рабочей камере и карбонизируют заготовку в условиях совместного воздействия высокого давления и высокой температуры. В процессе нагрева иэ капсулы выделяются газообразные продукты пиролиэа. В процессе прохождения продуктов пиролиза через. щелевую полость 36 тяжелые фракции конденсируются и адсорбируются пористой теплоизолирующей подставкой 35, а несконденсировавшиеся легкие фракции через щелевую полость 39, Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК С

ОЧИСТКОЙ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЙ, содержащее системы подвода и отвода газа и герметично закрытый. верхней и нижней пробками контейнер, в котором размещены теплоизоляционный колпак и нагреватель с токоподводящей и рабочей зонами, образующие рабочую камеры, а также теплоиэолирующую подставку под заготовки, отличающееся тем, что оно снабжено системой направления газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух замкнутых, закрытых с одного из торцов и канал 40 и электромагнитный клапан 41 удаляются из контейнера. По окончании процесса карбониэации охлаждают изделие, выпускают и откачивают из контейнера ар5 гон, вакуумируют его и заполняют воздухом.

Затем раскрывают контейнер и извлекают капсулу с изделием.

Экспериментальная проверка заявленного устройства для получения высокоплот10 ных изделий из материала типа углерод-углерод путем пропитки каркаса пеком под давлением с последующей карбонизацией показала полное отсутствие загрязнений на деталях контейнера, 15 нагревателя и регулирующей аппаратуры. (56) Патент Великобритании N 1335127, кл.

С 7 А, 1973.

20 охватывающих одна другую вертикальных перегородок, образующих щелевые полгсти, при этом каждая последующая перегородка расположена закрытым торцом

25 оппозитно закрытому торцу предыдущей перегородки, щелевые полости сообщены между собой у открытых торцов перегородок, теплоизолирующая подставка выполнена из материала с адсорбирующей

30 способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей эоны нагревателя, а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода

35 аз

2002583

К 30к9уинои rucmeee

2002583

ОФ И ЛОЧЮI Й ИНфП1И020 аиа 5ысокио бадленил

7 1аку мной

Л ХбЯ Л дог. Z

Составитель M.Çoòîâý

Редактор Е.Полионова . Техред M,Moðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 3205

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r: Ужгород, ул, Гагарина, 101