Высокотемпературный электронагреватель сопротивления

Патент 680203

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советскмк

Соц алмстммесюи

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. сана-ву (22) Заявлено 30.05.74 (2! ) 2028349/24 вЂ” 07 с присоединением заявки ХввЂ” (23) Приоритет

<»<,680208 <, 1 (51) М. Кл.

H 05 В 3/14

В 01 J 3/04

Гасударатвеккм(| квмктет

CSCP по делам кзабретвккй

N OTKPblTNN

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень № 30 (53) 7ДК 621365. .49 (088.8) Дата опубликования описания 19.08.79 ( (72) Авторы изобретения

А. И. Прихна и А. И. Боримский

Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов АН УССР (71) Заявитель (54) ВЪ|СОКОТЕМПЕРАТУРНЪ|Й ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к кольцевым наборным нагревателям высокотемпературных устройств преимущественно высокого давления, например, для синтеза алмазов, кубического нитрида бора и других сверхтвердых материалов.

Известны электронагреватели, выполненные из набора кольцевых неметаллических элементов (%2).

Однако, все они не дают возможности использования их в устройствах высокого давления дпя регулирования сопротивления. 1О

Наиболее близким из известных является высокотемпературный электронагреватель сопротивления преимущественно для устройств высокого давления, выполненный из набора примыкающих друг к другу торцовыми поверхностя- 15 ми кольцевых неметаллических элементов (3).

При такой конструкции нагревателя контактное сопротивление между отдельными кольцами увеличивает обгцее его электрическое сопротивление, Это дает возможность уменьшить силу 2О тока, необходимого дпя создания температуры при прохождении его через кольца и тем самым упростить аппаратуру, применяемую для нагрева.

Использование колец позволяет также осуществить регулирование сопротивления нагревателя пу ем изменения давления иа кольца.

Указанные преимущества нагревателя этой конструкции получаем ири применении е<о в устройствах, работающих ири низком, в том числе атмосферном, давлении (например, в печах! но не ири использовании нагревателя и устройствах высокого давления дия синтеза сверхтвердых материалов, давление в которь<х измеряется десятками кбар. При такил выс< ких давлениях контактное сопротивление между кольцами настолько уменьшается, что соиротш ление нагревателя становится почти эквивалентным сопротивлению нагревателя, выиопиеии<но в виде одного цельного кольца (з не набора колец|. Тем не менее представляет боиьигой практический интерес создание высокоомного н<ирсвателя простой конструкции для устройств высокого давления.

Цель изобретения вЂ” увеличение оби<его .гиект. рического сопротивления кольцевого нзборио« нагревателя и расширение диапазона рс<у»

Поставленная цель достигается тем, что каждый элемент выполнен . из двух полуколец, одно из которых изготовлено из электропроводного материала, а другое из электроизоляционного, полукольца установлены чередующимися в каждом ряду, со сдвигом друг относительно друга на величину площади, не меныпей, чем плоШадь поперечного сечения кольца. 10

Нагревательный элемент опнсыеземой конструкции показан на чертеже, где на фиг. 1 показан нагреватель в аксонометрической проекции; на фиг. 2 вЂ” развертка нескольких электропроводных полуколец в направлении прохождения 15 тока и на фиг, 3 показано расположение нагревателя в высокотемпературном устройстве высокого давления для синтеза сверхтвердых материалов (в качестве примера приведено устройст- во высокого давления типа "чечевица"). 20

Нагреватель (фиг. 1) состоит из набора установленных друт на друга колец 1, каждое из которых образовано электропроводными 2 (например, из графита) и электроизоляционнымн 3 (например; из окиси алюминия) полукольцами.

Концы электропроводных полуколец наложены друг на друга на длине ),. f, ... (фиг. 2), при которой обеспечивается плошадь контакта

f> между полукольцами 2 не меньше плошади поперечного сечения fz кольца. 30 Устройство высокого давления (фиг. 3) состоит из двух блок-матриц 4 и 5, имеющих на обращеннь|х друг к друту торцах углублениях, Между углублениями блок-матриц установлен контейнер б из электроизоляцнонного материала. 35

Изоляционная втулка 7 и два торцовых диска 8 электрически изолируют реакционный состав 9 от окружающих его деталей устройства. В кольцевом зазоре между втулкой 7 и контейнером б установлены нагреватель, аналогичный по конструкции показанному на фиг. 1 и состоящий из электропроводных 10 и электроизоляционных

11 полуколец, а также два токоподвода 12.

Каждое кольцо нагревателя может быть изготовлено либо разъемным, т.е. состоящим из двух. 45 отдельных полуколец, либо неразъемным (полу- кольца соединены между собой) в зависимости от технологии его изготовления.

При синтезе. сверхтвердых материалов устройство высокого давления устанавливают между 50 плитами пресса и сжимают, При этом блок-матрицы сближаются и сжимают контейнер, создавая в нем необходимое высокое давление, вследствие чего между контактирующими поверхностями электропроводных полуколец создается íà- 55 дежный эле!стрический контакт. После создания давления через нагреватель пропускают ток, нагревая реакционный состав до требуемой температуры. Перегрев в местах наложения коннов электропроводных полуколец исключается, так как плошадь наложения установлена не меньше плошади поперечного сечения кольца, т.е. 1, 1,.

Токоподводы 2 преднаэнач ны для удаления высокотемпературной зоны от блок-матрицы с целью уменьшения нагрева последних.

Как следует иэ описания и видно из чертежа, длина электропроводных полуколец в направле1нии прохождения тока значительно больше высоты нагревательного элемента. Поэтому предложенный нагревательный элемент имеет значительно большее электрическое сопротивление по сравнению с известным, плошадь сечения которого в направлении прохождения тока равна кольцевой площади сечения кольца, а длина проводящего ток материала равна высоте нагре- вательного элемента.

Общее электрическое сопротивление предложенного нагревателя как видно из фиг. 1 и 2, зависит как от величины контактных сопротивлений, так и от площади взаимного наложения концов полуколец вЂ” при ее увеличении общее сопротивление нагревателя уменьшается, а при ее уменьшении вЂ” увеличивается. Таким образом, изменяя площадь взаимного наложения концов смежных полуколец можно легко регулировать в широких пределах сопротивление нагревателя.

Кроме того, в нагревателе увеличение сопротивления и его регулирование достигаются даже в том случае, если контактные сопротивления практически отсутствуют, что делает нагреватель пригодным для применения его в устройствах, работающих при высоких давлениях.

Формула изобретения

Высокотемпературный электронагреватель сопротивления преимущественно для устройств высокого давления, выполненный из набора примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями кольцевых неметаллическнх элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования сопротивления, каждый элемент выполнен из двух полуколец, одно из которых изготовлено из электропроводного материала, а друтое из электроизоляционного, полукольца установлены чередующимися в каждом ряду, со сдвигом друг относительно друга на величину площади, не меньшей, чем плошадь поперечного сечения кольца, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 1248828, кл. 21 h 1, 1968.

2. Патент США 3371142, кл. 13-25, 1968, 3. Кинджери В. Д. "Измерения прн высокил температурах . М., "Энергия", 1 И 3, с. 95.

680 03

1Cl2. /

Составитель О. М1ецрина

Редактор А. Садомов Техред 3. мужик Корректор Е. Лу ВАМ

Заказ 4650/56

Филиал П!И1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 944 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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