Графитовый теплозащитный экран

Графитовый теплозащитный экран

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ГРАФИТОВЫЙ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН, содержащий пластины , состыкованные боковыми гранями посредством соединительных элементов, отлисл со 01 О1 чающийся тем, что, с целью повышения надежности работы экрана при высоких температурах , снижения трудоемкости и повышения качества изготовления и сборки экрана , каждый соединительный элемент выполнен в виде конического штифта и конической втулки, наружная и внутренняя поверхности которой выполнены со встречно направленными конусностями, при этом меньшее основание втулки расположено в плоскости стыковки соседних пластин. 2. Экран по п. 1, отличающийся тем, что втулка выполнена из материала с коэффициентом термического расширения меньшим , чем у материала штифта, но большим, чем у материала пластин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(51) F 27 D 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO 3

С

СЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3266585/22-02 (22) 31.03.81 (46) 15.02.84. Бюл. № 6 (72) С. А. Сурков, И. М. Розенман и С. Г. Наумов (53) 621.783.07 (088.8) (56) l. Гуревич О. С. и др. Высокотемпературные электропечи с графитовыми элементами. М., «Энергия», 1974, с. 71, рис. 36.

2. Авторское свидетельство СССР № 440811, кл. Н 05 В 3/42, 1970. (54) (57) 1. ГРАФИТОВЫЙ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН, содержаший пластины, состыкованные боковыми гранями посредством соединительных элементов, отли„„ЯУ„„1073550 А чающийся тем, что, с целью повышения надежности работы экрана при высоких температурах, снижения трудоемкости и повышения качества изготовления и сборки экрана, каждый соединительный элемент выполнен в виде конического штифта и конической втулки, наружная и внутренняя поверхности которой выполнены со встречно направленными конусностями, при этом меньшее основание втулки расположено в плоскости стыковки соседних пластин.

2. Экран по п. 1, отличающийся тем, что втулка выполнена из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у материала штифта, но большим, чем у материала пластин.

1073550

З5

Известен теплозащитный экран, выполненный в виде цилиндра из графита (1).

Недостатками данного экрана является то, что на его изготовление идет целая заготовка, увеличение размеров экрана ограничивается допустимыми размерами заготовки. Кроме того, недостаточно высок выход годного при их изготовлении, а также недостаточно высока надежность работы экрана в печи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сборный теплозащитный экИзобретение относится к элементам конструкции электропечей, а именно к теплозащитным экранам.

Повышение производительности ла бораторных и промышленных печей для изучения высокотемпературных процессов и для получения материалов по технологическим процессам с высокотемпературными стадиями может быть достигнуто путем интенсификации процесса, а также путем увеличения единичной загрузки каждой печи. Инте нси фи ка ци я процесса требует дл ител ьных и сложных исследований и, более того, не всегда возможна. Вторая возможность повышения производительности печей — увеличение единичной загрузки. Необходимое для повышения загрузки увеличение рабочего объема нагревателя сопровождается увеличением размеров нагревателя и теплозащитных экранов. В современных печах используются экраны, например из графита, имеющие например размеры: внутренний диаметр 380 мм, внешний — 420 мм, высота 450 мм. При изготовлении каждого. такого экрана используется одна заготовка весом 120 кг, причем получается только один экран, а все остальное уходит, практически, в пыль (вес экрана 22 кг, т.е. используется только 18,5О/р материала). Увеличение размеров экрана требует увеличения размеров заготовки, а такой рост нежелателен, так как с увеличением размеров заготовки растет трудоемкость ее производства и снижается выход готовой продукции. Кроме того, при изготовлении целикового экрана выход годного также недостаточно высок из-за возможных включений, полостей, трещин, а также из-за возможного боя готовых экранов или заготовок по неосторожности. Надежность работы целикового экрана в печи также невысока из-за возможности его растрескивания при больших перепадах температур.

Кроме того, при возможном разрушении тигля или просто разбрызгивании его содержимого при попадании металла даже на небольшую часть экрана последний приходится снимать с эксплуатации..Необходимо разработать такую конструкцию экрана, которая позволяет избежать указанных недостатков. ран, содержащии пластины трапецеидального поперечного сечения, контактирующие боковыми гранями, образующие правильный многогранник, и выполненные из графита и несколько слоев углеродной ткани, навернутой на многогранник. Смежные пластины связаны между собой соединительными элементами (2).

Недостатками такого экрана являются невысокая надежность работы экрана при высоких температурах, связанная с возможным прослаблением соединения смежных пластин при нагреве, трудоемкость при изготовлении и сборке экранов, а также низкий выход годных экранов при их изготовлении из-за сколов краев пластин при их соединении.

Цель изобретения — повышение надежности работы экрана при высоких температурах, снижение трудоемкости и повышение качества изготовления и сборки экрана.

Поставленная цель достигается тем, что в графитовом теплозащитном экране, содержащем пластины, состыкованные боковыми гранями посредством соединительных элементов, каждый соединительный элемент выполнен в виде конического штифта и конической втулки, наружная и внутренняя поверхности которой выполнены со встречно направленными конусностями, при этом меньшее основание втулки расположено в плоскости стыковки соседних пластин.

Кроме того, втулка выполнена из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у материала штифта, но большим, чем у материала пластин.

На фиг. 1 показан сборный теплозащитный экран, общий вид; на фиг. 2 — две пластины и их соединение (для большей наглядности примыкающие друг к другу части пластин условно сняты по плоскости сечения, проходящего перпендикулярно биссектриссе угла между экранами); на фиг. 3— теплозащитный экран, разрез по плоскости, в которой лежат оси штифтов и втулок.

Сборный теплозащитный экран устанавливается в нагревательный узел, содержащий нагреваемый объект 1 (например, тигель с нагреваемым веществом), нагреватель 2 и собственно теплозащитный экран, выполненный из пластин 3 трапецеидального поперечного сечения, контактирующих боковыми гранями, и образующих правильный многоугольник и соединительные элементы, выполненные в виде конического штифта 4 и конической втулки 5 с встречно направленными конусностями наружной и внутренней поверхностей. Втулка 5 установлена на штифте 4 соосно, а в отверстиях или пазах пластин так, что их ось отсекает на проекциях пластин 3 на перпендикулярную им плоскость равные участки. Штифт 4 может быть выполнен с конусностью 1:30 — 1:100, конус1073550

Фиг. 2 4г. 1

Составитель Е. Максимова

Редактор Г. Гербер Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Заказ 11794/37 Тираж 578 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ность внутренней поверхности втулки 5 также может быть 1:30 — 1: IOO, а внешней поверхности 1:10 — 1:50. Втулка 5 выполнена из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у материала штифта 4, но большим, чем у материала пластин 3, например из графита марки ВПП, материал шпильки — МПà — 6, материал пластин — ГМЗ.

Сборный теплозащитный экран собирается следующим .образом.

В пластинах 3 выполняются конические отверстия, прямоугольные или клиновые (вершинами встречно), пазы, пластины 3 состыковываются боковыми гранями, и в отверстия или пазы в пластинах 3 с разных сторон вставляются сначала втулка 5, а затем штифт 4, соединяющие вместе смежные пластины 3. После: сборки всего экрана штифты 4 плотнее вставляют или слегка забивают во втулки 5, а втулки 5 — в пластины 3, причем поджатие или забивание этих элементов выполняют поочередно до тех пор, пока весь экран не приобретет целостность и не перестанет деформироваться при отрыве от опорной поверхности, »а которой собирали экран.

При нагреве печи экран, собранный из пластин 3 с помощью втулок 5 и штифтов 4, пропускает только часть тепла от нагревателя 2, отражая остальное тепло к нагревателю 2, что позволяет снизить плотность тока по нагревателю 2, необходимую для достижения заданной температуры, и таким образом, повысить стойкость нагревателя 2 при нагреве объекта 1. В особенности это актуально для крупногабаритных электропечей, экраны большого диаметра для которых очень часто не могут быть изготовлены из сплошной заготовки.

Предлагаемый экран был применен вместо экрана для печи, и мев щего внешн и и диаметр 420 при высоте 450 мм и внутреннем диаметре 380 мм, на изготовление которого раньше шла одна заготовка весом 120 кг. (Вес экрана 22 кг, т.е. полезное использование материала не превышает 18,5%).

Пластины изготовлены из графита марки ГМЗ и имеют размеры 450 х 67 мм".

Штифты (из МПà —,6) имеют длину 80 мм, диаметр на одном конце 8 мм на другом

10 мм (конусность 1:80). Втулки (из ВПП) имеют длину 90 мм, наружный диаметр на одном конце 20 мм, внутренний — 8 мм (конусность наружной поверхности 1:10, внутренней — 1:80). Экран диаметром 20 мм собирается из восемнадцати пластин за

15 — 20 мин на его изготовление тратится в совокупности не более 25 — 30 ч станочного . времени. Выход годных экранов при изготовлении 99%, при сборке 99,5%.