Резистивный нагреватель

Резистивный нагреватель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Соцналмстмыесен

Республик

О П И С А Н и

И ОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 13.02.76 (2l) 2329143/24-07 с присоединением заявки №(И) М. Кл

У

Н 05 В 3/42

B 01 Х 3/04

Гюеударстюенныю наннтет

СССР юю делам нзаюретенню н ютнюнтнй (23) Приоритет—

Опубликовано 15.02 79фюллетеиь ¹ 6 (Я) УЙК 621.365, .48 (088.8) дата опубликования описания 18.02.79 (72) Автор изобретения

В. A. Киркинский

Институт геологии и геофизики Сибирского отделения АН СССР и Новосибирский государственный университет (71) Заявители (54) РЕЗИСТИВНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к устройся вам нагрева в аппаратах сверхвысокого твердофазного давления, например, в аппаратах для синтеза сверхтвердых материалл ов.

Обычно используемые нагреватели s ячейках высокого давления содержат нагреватель, например трубчатый, и контактные электровводы fl) .

Основным недостатком их являются большие градиенты температур в обраэце иэ-за неравномерного теплоотвода в осевом и радиальном направлениях.

Также известно устройство для создания температурных полей заданной конфигурации в аппаратах сверхвысокого давления, содержащее установленные в корпусе нагреватель, контактные электр овводы и дополнительные пластинчатые нагреватели - электровводы, размещенные между нагревателем и контактными епектровводами (2). Соотношение размеров отдельных деталей устройства подбирается таким образом, чтобы их электрическое сопротивление приводило к выделению тепла, достаточного для

Обеспечения температурного поля заданной конфигурации, например, с мапыми градиентами температур в образце.

Недостатками известного устройства являются: значительные градиенты давлений в твердофаэных образцах возмоненость снижения давления при протекании в испытуемом образце фазовых щ>ев36 ращений и реакций с уменьшением объема; трудоемкость подбора размеров я сопротивлений деталей нагревателя для создания температурных полей с малыми градиентами;. измерение равнения

15 при высокой температуре требует прове» дения специальной градуировки, с испорть» зованием веществ с известными линиями фазовых равновесий н не дает достаточной точности и."-ь за различия объемных эффектов под давлением в испытуемом образце и стандарте.

Наиболее близким к предложенному резистивному нагревателю является на

20 греватель, содержащий соединенный с токоподводами по концам и охватываю=. щий нагреваемое иэделие нагревательный зпемент, вь1полненный в виде коаксиапьно расположенных металлических труб (3).

Однако этот нагреватель при испопь= эовании его в аппаратах сверхвысокого давления не обеспечивает увеличения ! уровня давлений. а также снижения гра="

1 диентов давления и температуры, Целью данного изобретения является повышение качества изделий в аппаратах сверхвысокого давления путем уве; личения уровня давления, а также снижения его градиентов и градиентов темпе-. ратуры.

Поставленная цепь достигается тем, что в пространстве между кааксиальными трубами нагревателя размещено неапектропроводное вещество с положительным объемным эффектом плавления, точка плавления которого при заданном давлении ниже, чем температура нагревателя, например хлористый натрий.

На чертеже изображен резистивный нагреватель, размещенный в ячейке вы=сокого давлении аппарата типа наковаль= ни с лунками", Резистивный нагреватедь .состоит из внешней 1 и внутренней 2 труб, распсложенных кааксиально, между ними помещена специальна подобранное веществ во или смесь веществ 3, пдастинчатых

4 и контактных 5 апектровводов. Япастинчатые апектровводы 4 приварены к трубам 1 и 2. Во внутренней трубе 2 помещен испытуемый Образец 6. Резпстивный нагреватель помещен B контейнер

7 иэ упруго-пластичного теплоапектроизопируюшего материала, например пи==. рофиппита. Контейнер находится между двумя симметрично расположенными наковальнями 8.

Устройство работает следующим Образом. При приложении встречно направленных усилий к наковальням 8 они сближаются, материад контейнера 7 сжимается, частично вытекает, образуя уплотняюший заусенец, и за счет боль=шаго трения удерживает созданное вь1с о кое давление в ячейке. После создания высокого давления к наковальням 8 по=дается апектрическое напряжение. Ток

t проходит через верхщою наковальню 8,, контактный апектроввад 5, пластинчатый ачектроввод 4 (одновременно являющийся и нагреватедем), трубы нагреватеп. наго злемента 1 и 2 и далее через ппастинчатый злектроввод 4, контактный злектроввод 5 на нижнюю наковальню 8, При псстепенном повышении подаваемагo напряжения и силы тока температура резистивного нагревателя воэрастает, По достижении заданных в опыте температуры павпения вещества (смеси веществ) 3 и давления вещестВо плавится с увеличением объема и создает иэбь|точное давление на образец

6 через внутреннюю трубу нагревателя

2. Тонкостенная труба нагревателя, изготовленная, например, из таких металлов, как платина, никель, нихром, жарс прочная сталь и т,д., легко деформируется и не препятствует передаче избыточного давления на образец. Общее давление в контейнере удерживается за счет более высокого давления в заусенU.QX.

При заданных температуре и давлении вещество (смесь веществ) 3 находится в расплавленном состоянии и обеспечивает гидрастатические условия дпя образца, т,е. полностью устраняет градиенты давлений, характерные для твердофазных аппаратов.

Ввиду тога, что теплопроводность расплава выше, чем у твердого веществ ва, в ячейке описанной конструкции одновременно снижа отся градиенты темпера;"ópû по высоте образца.

Использование вещества или смеси веществ со свойствами изолятора обесцечивает достаточно высокое апектрасв= противне нис расплава, существенно балыке, чем сопротивление металлических труб 1 и 2, Следовательно, в условиях высоких температур и давлений основным теппавыдепяюшим апементом являются трубы 1 и 2.

Дпя обеспечения длительной надежной работы устройства вещество (смесь веществ) 3 должно быть химически инертно к материалу нагревательного зле ме нта.

Примерами веществ, удовлетворяющих перечисленным выше условиям, являются различные сопи неорганических кисдот, в твердом состоянии. явпяошиеся изапяторами: хпориды, бромиды, металлов 1 группы - ЙаСУ, Идар, 45v А СД карбонаты щелочных и шепочнаэемельных апементов - Ha К СО, Са СО, 9gCO, сульфаты щелочных и шелочназемедьных апементов -Яд Я94, g () ("

2 2 -йЬО ) УЯВД иитраты H HHTpHTbl

647884

25 щелочных металлов - НО МО, KNOy gg NQ, g ЯО (использование нитратов и цитритов ограничено сравнительно невысокими давлениями, так как при высс ких давлениях они плавятся с отрицательным объе1ным эффектом ), эвтектические смеси - ИаС0 + КСс Кg С 0 +

+Мавп и аСО ÊãÑÎ,Ма,904 Ф

+И 804; МР04 Ca904, МаNO + о кто„.; к ис кио .А.

8 том случае, когда внутри оболочек нагревателя помещено вещество с известной зависимостью температуры плавления (Тп ) от давления (P), например Й а С С, А СО, МО МО

К1(0 g, то,измеряя с помощью обычной или дифференциальной термопары температуру плавления этого вещества в опыте, можно по известной кривой ТПд

= (Р) решить одновременно очень трудную для техники сверхвысоких давлений задачу - определить величину давления .при высокой температуре.

Предлагаемый резистивный нагреватель имеет следующие преимушества по сравнению с прототипом и другими известными устройствами резистивного нагрева: повышает уровень давления в ячейке высокого давления, с оэдает гидростатические условия для образца; уменьшает градиенты температуры по высоте нагревателя; создает возможность точного измерения давления при высокой температуре с использованием вещества с известной зависимостью температуры плавления от давления.

Формула изобретения

Резистивный нагреватель, с одержащий соединенный с токоподводами по концам и охватывающий нагреваемое иэделие нагревательный элемент, выполненный в виде «оаксиально расположенных металлических труб, о т л и ч а кiшийся тем, что, с целью повышения качества изделий в аппаратах сверх высокого давления путем увеличения уровня давления, а также снижения его градиентов и градиентов температуры, в пространстве между коаксиальными трубами нагревателя размещено неэлект ропроводное вещество с попожитепьным объемным эффектом плавления, точка плавления которого при заданном давлении ниже, чем температура нагревателя, например хлористый натрий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. Современная техника сверх высоких давлений . М., Мир, 1964, 2. Авторское свидетельство СССР

hb 4437B6, кл. В 30 в 1/32, 1972.

3. Патент Англии М 1049390, Н 5 Н, 1866.

Составитепь. О. Кедрина

Редактор Q, Зубов Техреду. Лпферова орректоР кравченко

Заказ 338/53 Тираж 943 Подписное

UHNHIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиап ППП Патент", г, Ужгород, уп. Проектнан, 4