CS229412B1 - Grafitová odporová pec - Google Patents

Description

• Vynález sa týká grafitovej odporovej pece, kde ohřev pracovného priestoru je zabezpečovaný pomocou grafitového odporového článku válcového tvaru, ktorá je vhodná na ohřev materiálu na vysoké teploty v ochraně vákua elebo plynu. Pec možno použit na r8zne spfisoby technologického spracovania kovových a keramických materiálov ako sú například spekanie, tavenie, žíhanie, kalenie, chemicko-tepelné spracovanie a podobné.

Elektrické odporové pece pre ohřev materiálu v ochraně vákua alebo plynu sú konstruované obvykle tak, že zdrojom tepla je odporový článok najčastejšie válcového tvaru, do vnútorného priestoru ktorého sa vkládá spracovávaný materiál. Pri konštrukcii takýchto pecí sa ako zdroj tepla používajú najčastejšie odporové články vyhotovené z molybdénu. Telesá mávajú obyčajne tvar koša vyhotoveného z drfttov a tyčí, ktoré sú pomocou keramických príchytiek upevněné na základnú kostru telesa.

V niektorých prípadoch, a to najma u laboratórnych pecí, sa používajú odporové články tvaru trubky vyhotovenej z plechu, vhodné perforovaného zárezmi, ktoré určujú odpor článku, ako aj celkový tvar a veTkosť jeho ohrevovej časti. Nevýhodou ohrevovýoh telies tohto typu je váčšinou ich velmi zložitá konštrukcia, obtiažna výroba, časté deformácie v dísledku tepelných dilatácii, silné skrehnutie v d8sledku štrukturálnych zmien materiálu telesa, vyvolaných vysokou teplotou a z toho vyplývajúca náchylnost na mechanické poškodenie pri demontáži pece, vzájomné interakcia medzi kovovými časíami a nosnou keramikou pri vysokých teplotách a podobné. Nevýhodou týchto pecí je tiež ich poměrně nízká pracovné teplota, ktorá neprivyšuje 1 700 °C. K najváčším nevýhodám uvedených pecí patří však čím áalej tým váčší nedostatok a vysoká cena molybdénu, připadne iných ťažkotavitelných kovov.

ťi-e dosiahnutie vysokých teplSt je možné na výrobu odporových ohriévacich telies použiť grafit. Jeho výhodou je, že je lačný, l’ahko dostupný, dobré obrobitel’ný a možno z něho vyrobit telesó 1’ubovol’ného tvaru. Poměrně malá teplotná rozťažnosť zaručuje stálost rozmerov až do vysokých teplSt. Nízký modul pružnosti a vel’ků tepelná vodivost, spolu s malou tepelnou roztažnosťou dávajú grafitu vhodná kombináciu vlastností, ktoré sa prejavujú velkou odolnosťou proti tepelnému rázu a proti vzniku trhlin za premenlivých teplSt.

Sú známe konštrukcie pecí, a to najma laboratórnych, kde eko ohrievacie teleso sa používá grafitový odporový článok spravidla tvaru tyčí, trubiek, skrutkovníc, prstencových článkov a podobné. Převážné vačěina týchto pecí vyžaduje přívod prúdu z obidvoch stráň článku, čo do značnej miery zvyěuje konštrukčnú zložitosť pece, a to nielen z ddvodu oboustranného elektrického propojenia, ale aj z dčvodu tepelnej dilatácie. Tiež pripojenie takýchto pecí na čerpaciu vákuovú sústavu, umiestňovanú obvykle pod pečou, je značné komplikované.

Známe sá tiež pece, kde sa používajú grafitové odporové články, umožňujúce přívod prúdu iba z jednej strany článku, pričom prúdové nástavce sú umiestnené buň paralelné s osou článku, alebo sú na túto kolmé. Nevýhodou doteraz známých konštrukčných riešeni tohto typu pecí je, že prúdové nástavce článku sú vystavené priamemu účinku tepla vyžarovaného z článku, čo zvyšuje nebezpečenstvo ich prehriatia, a tým aj vzájomnej interakoie s kovovými Časťami upínacíeho zariadenia.

Uvedené nedostatky sú odstránené grafitovou odporovou pečou tvaru valcovej nádoby z jednej strany uzatvorenej věkem, na ktorom je instalovaný grafitový odporový článok a z druhej strany uzatvorená priechodným dnom vybaveným přírubou na pripojenie na vékuovaciu čerpaciu sústavu a přírubou na termočlánkovú priechodku, pričom grafitový odporový článok válcového tvaru je pozdlžnymí zérezmi upravený na meandrovité, paralelné zapojené sekcie podTa vynálezu, ktorého podstata je v tom, že ich elektrické přívody umiestnené na rovnakej straně grafitového odporového článku sú ukončené tepelnoizolačnými segmentami tvaru polkruhovej výseče.

Ďalej v tepelno-izolačných segmentooh grafitovo odporového článku sú upevněné přípojné grafitové nástavce. Ďalej přípojné grafitové nástavce sú svorkami vodivo spojené s kovovými elektrickými prívodmi, ktoré prechádzajú cez vékuové priechodky do vonkajšieho prostredia pece.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že přívody odporových sekcií, umiestnené z jednej strany článku, sú ukončené segmentami tvaru plochej kruhovej výseče, nachádzajúcimi se nad vnútorným priestorom článku. Kruhové výseče vytvárajú tepelné tienenie tvaru kruhového disku chrániaoe priestor smerom k elektrickým prívodom proti účinkom tepla vyžarovaného z priestoru článku. V tieniacich tepelno-izolačných segmentooh sú upevněné grafitové nástavce, ktoré slúžia na pripojenie článku na kovové elektrické přívody zavedené do vnútorného priestoru pece.

Výhodou odporovej pece podl’a vynálezu je jej jednoduchá konštrukcia, 1’ahká montáž a demontáž, výrazné zníženie tepelného namáhania upínacieho zariadenia odporového článku, lepšie využitie vnútorného priestoru pece a z toho vyplývajúca l’ahšia regulovateTnost teploty, úplné vylúčenie problémov s dilatáciou odporového článku. Po inštalácii odporového článku na elektrické přívody umiestnené v hornom veku pece sa toto pomocou příruby upevní na válcový plášť pracovného priestoru pece, čím vznikne montážny celok, ktorý sa pri otváraní pece zodvihne nad pracovný priestor pece, takže pri manipulácii se vzorkami je nebezpečenstvo mechanického poškodenia odporového článku prakticky vylúčené. Konštrukčné riešenie pece umožňuje jej jednoduché pripojenie na bežne dostupné vékuovacie sústavy a to pomocou príruby umiestnenej na spodnom veku pece. Pec je vyrobená z běžných, l’ahko dostupných materiálov.

Vyznačuje sa velkou životnostem a velmi dobrou funkčnou spolehlivosťou. Po niekoTko sto hodinách prevádzky nebolo možné na jednotlivých detailech pece pozorovat žiadne znaky fyzického opotřebeni».

Na připojených výkresoch je znázorněný příklad vyhotovenia grafitovej odoorovej pece podTa vynálezu, kde na obr. I je v pozdížnom smere zobrazené celkové konstrukčně rieěenie grafitovej odporovej pece a na obr, 2 je znázorněný odporový článok spolu 3 náStRVCMÍ ,

Grafitový odporový Slénok 1 tvaru vertikáinej trubky je vyhotovený z grafitu. PozdTžnymi zárezmi je upravený na dve meandrovité, paralelné zapojené odporové sekcie 2, ktorých elektrické přívody J sú ukončené tspelno-izolačnými segmentami í tvaru kruhovej výseče, ktoré vytvárajú tepelné tienenie tvaru kruhového disku, chrániace priestor smerom k přívodu elektrického prúdu, proti účinkom tepla vyžarovaného z telesa.

Tepelno-izolačné segmenty £ sú zároveň využité na prípojenie grafitového odporového článku 1 na kovové elektrické přívody 2» a to pomocou přípojných grafitových nástavcov % cez svorky 6. Elektrické přívody 2 prechádzajú cez vákuové priechodky 8 do vonkajšieho prostredia, kde sú připojené na zdroj elektrického prúdu. Vákuové priechodky 8 sú privarené na hornom veku £ pece, ktoré je přírubovým spojením připevněné na válcový plášť 10 pracovného priestoru pece.

Spodně časť válcového plášťa 1,0 je přírubovým spojením připojené na spodně veko 21, ktoré je pomocou priruby 12 upevněné na vákuovaciu sústavu. Příruba 13 slúži na upevnenie termočlánkovej priechodky. Horné veko 2., válcový plášť JO. a spodně veko 11 majú zdvojené steny, ktoré umožňujú ich chladenie vodou. Spodné veko 1 i slúži ako pevný st51, na ktorý sa kladů spracovávané vzorky.

Spodné veko 11 je čiastočne přechodné; kanály 14 zabezpečujú spojenie vnútomého priestoru pece s vákuovacou sústavou a slúžia zároveň ako montážně otvory slúžiace pre přívod termočlénkov. Všetky vnútorné steny pece sú obložené grafitovou plstennou izoláciou 15.

1b a 12» ktorá znižuje tepelné straty vyžarovanim z vonkajšieho povrchu grafitového odporového článku i.

Horné veko £ a válcový plášť 10 spolu s grafitovým odporovým článkom 1 a izoláciou 15 a 16 tvoria jeden montážny celok, ktorý sa pri otváraní pece zdvihne nad manipulačný priestor, čím sa umožní pohodlný přístup k vzorkám; jeho přesné vedenie pri zdvíhaní a spúšťaní zabezpečujú vodiace tyče 18. Pec možno doplniť prívodom a odvodom plynu pre ohřev vzoriek v ochrannej, připadne aktívnej atmosféře.

Grafitová odporová pec podTa vynálezu má mnohostranné použitie. Je vhodná na ohřev kovových a keramických materiálov v ochraně vákua alebo plynu na teploty do 2 000 °C, a to při takých operáeiách, ako sú naprikld spekanie, tavenie, žíhenie, kalenie, chemicko-tepelné spracovanie a podobné.

Claims (3)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Grafitové odporové pec tvaru valcovej nádoby z jednej strany uzatvorenej vekom, na ktorom je instalovaný grafitový odporový člónok a z druhej strany uzatvorená priechodným dnom vybaveným přírubou na pripojenie na vákuovaciu čerpaciu sústavu s přírubou na termočlénkovú prieohodku, pričom grafitový odporový Slénok válcového tvaru je pozdl’žnymi zárezmi upravený na meandrovité, paralelné zapojené odporové sekcie, vyznačené tým, že ioh elektrické přívody (3) umiestnené na rovnakej straně grafitového odporového článku (1) sú ukončené tepelno-izolačnými segmentami (4) tvaru plochéj kruhovej výseče.
2. 2. Grafitové pec podl’a bodu 1, vyznačená tým, že v tepelnoizolačnýoh segmentoch (4) grafitového odporového článku (1) sú upevněné přípojné grafitové néstavce (5)·
3. 3. Grafitová odporové pec podl’a bodu 1, vyznačená tým, že přípojné grafitové nástavce (5) sú svorkami (6) vodivo spojené s kovovými elektrickými prívodmi (7), ktoré prechádzajú cez vákuové priechodky (8) do vonkajšieho prostredia pece.