Установка для нагрева и бесконтейнерного удержания вещества в вакууме

Установка для нагрева и бесконтейнерного удержания вещества в вакууме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНЙЯ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >86О358 (61) Дополнительное к авт, санд-ву— (22)Заявлено 27.03.79 (21) 2747332/24-07 (51)М. Кл.

Н 05 Н 1/44

H 05 В 7/20

6 01 М 9/00 с присоединением заявки Ж

9кудзретвены5 квинтет

СССР по делам нзабретеннй н открытнй (23) Приорнтет—

Опубликовано 30.08. 81. Б1оллетень № 32

Дата опубликования опнсання 30. 08.81 (53) УДК621,365.. 29,088, 8)i

Л.В.Лесков, Г.Т.Петровский, И.Н.Саф и И.В.Семешкин (72) Авторы изобретения,l.

1

1 (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА И БЕСКОНТЕ1ХНЕРНОГО

УДЕРЖАНИЯ ВЕЩЕСТВА В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к нагревательным ! устройствам, используемым в метал лургии и технологии неорганических материалов, осуществляемых преимущественно в условиях бесконтейнерного удержания с использованием источников плазменного нагрева.

Известна установка для нагрева

1О вещества, использующая явление электромагнитной индукции. Она содержит источники нагрева (индукционные катушки), источники электропитания с регуляторами напряжения, блок управ15 ления, камеру, в которой располагается нагреваемое вещество. Благодаря .явлению индукции при прохождения переменного тока по катушкам в образце индуцируются соответствующие токи, которые приводят к нагреву образца, а взаимодействие наведенных в образце токов с токами в катушке создает силу, которая может быть использована для бесконтейнерного удержания вещества (I).

Однако эта установка обладает малым КПД и ограниченным выбором навреваемых веществ (с металлической проводимостью).

Известна также установка для нагрева и бесконтейнерного удержания вещества в вакууме, содержащая вакуумную камеру, источники плазмы, например ускорители с анодным слоем, расположенные внутри камеры по вершинам правильного многоугольника, например, тетраэдра, образующего объем для размещения нагреваемого вещества, емкость для хранения рабочего тела, соединенную с узлами подачи рабочего тела в каждый ускоритель (2).

Недостатком этой установки является отсутствие возможности быстрого охлаждения — регулирования скорости нагрева вещества.

86 Цель изобретения — улучшение ка,чества вещества путем регулирования скорости его нагрева.

Для достижения цели в стенки камеры введены соединенные через

Регуляторы расхода с емкостью хранения рабочего тела сопла, число которых кратно двум, а оси противо( лежащих сопел расположены на прямых,. проходящих через центр многоугольника.

На фиг.1 показана установка в целом; на фиг.2 — ускоритель с анодным слоем, принципиальная схема.

Источники плазмы 1-4 размещены в вакуумной камере 5 так, что они образут правильную пространственную фигуру, например тетраэдр, в вершинах которой находятся эти источники. В центре .тетраэра размещено нагреваемое вещество 6. На вещество направлены выходные сечения, по меньшей мере, двух встречно расположенных сопел 7 и 8, соединенных через регуляторы расхода газа 9 и 10 с баками хранения 11. Регулятор расхода связан с блоком 12 управления. На фиг.1 не показаны датчики положения и температуры вещества, осуществляющие обратную связь через блок управления.

Ускоритель с анодным слоем содержит магнит !3, в рабочем зазоре которого расположены анод-парораспределитель 14 и электроды ускорительной камеры 15 и 16, подсоединенные к положительным полюсам последовательно соединенных источников -электропитания 17 и 18. К отрицательному полюсу источника 18 подсоединен нейтралиэатор 19. Источники электропитания связаны с блоком 12 управления. Бак хранения рабочего тела ускорителя и регулятор его расхода на схеме не показаны. Они связаны с ускорителями трактом 20.

Устройство работает следующим образом.

Вещество предварительно размещают, например, механическим способом с помощью перемещаемого держателя, в зону взаимодействия его с потоком плазмы (в центр тетраэдра) . Откачивают вакуумную камеру. Затем подают напряжение с помощью регуляторов на источники электропитания

17 и 18 каждого источника плазмы

1 - 4. С помощью регуляторов расхода

9 и 10 пропускают пары рабочего тела, в каждый ускоритель через анод- паро"

0358

4 распределитель 14. Пары рвбочего тела ионизуются в первой ступени ускорителя — области, образованной электродами 14 и 15, подсоединенными к источнику электропитания 17. Ионы, полученные в первой ступени, ускоряются во второй, образованной электродами 15 и 16, соединеными с источником электропитания 18. Пространствен1о ный заряд ускоренного ионного пучка и величина тока автоматически компенсируются с помощью нейтрализатора

19, работающего, например, по принципу полого катода.

15 Квазинейтральный ионный пучок (поток плазмы) направляется (благодаря выбранному расположению и ориентации источников плазмы в пространстве) на нагреваемое вещество. Регулированием мощности источников плазмы изменяют температуру вещества. При этом плазменными потоками удерживают вещество в центре фигуры между источниками плазмы без контакта со стенками, т.е. осуществляют бесконтейнерное удержание вещества.

После разогрева вещества (расплава) осуществляют его охлаждение. Для этого, например, быстро отключают напряжение на истбчниках плазмы и подают через регуляторы 9 и 10,и сопла 7 и 8 рабочий газ на образец. Характерное время отключения источников электропитания 7((10 . Такого же

35 порядка величины и время срабатывания регулятора подачи газа в сопла.

При попадании встречных по-.оков

rasa на нагретое вещество (расплав) происходит изменение формы образца,.

Расплав принимает форму эллинсоида вместо шара, при этом происходит увеличение поверхности расплава. Это ведет к росту излучаемой образцом энергии, запасенной при нагреве. Кроме увеличения излучаемой энергии про45 исходит отвод мощности набегающими потоками rasa. Таким образом, формирование встречных потоков газа на образец приводит одновременно как к быстрому охлаждению, так и к изменению его формы. Это значит, что при затвердевании возможно получение образца эллипсоидальной формы.

В результате изменения формы нагреваемого образца можно увеличить излучаемую мощность в несколько раз и обеспечить высокую скорость охлаждения. Скорость охлаждения увеличи— вается при снятии мощности набегаюУстановка для нагрева и бескон- 10 тейнерного удержания вещества в вакууме, содержащая вакуумную камеру, источники плазмы, например ускорители с анодным слоем, расположенные внутри камеры по вершинам правильного многоугольника, например, тетраэдра, образующего объем для размещения нагреваемого вещества, емкость для хранения рабочего тела, соединенную

Тираж 892

ВНИИПИ Заказ 10339 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 860358 6 шим потоком. Регулированием расхода : с узлами подачи рабочего тела в кажрабочего тела возможно обеспечить дый ускоритель,о т л и ч а ю щ а я -. заданную скорость охлаждения расплава, с я тем, что, с целью улучшения качто может привести к значительному чества вещества путем регулирования улучшению характеристик получаемого скорости его нагрева в стенки камеры продукта, например, стекла. введены соединенные через регуляторы расхода с емкостью хранения рабочего

Формула изобретения тела сопла, число которых кратно двум, а оси противолежащих сопел расположены на прямых, проходящих через центр многоугольника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тир А.Л. и Фомчн Н.И. Современные методы индукционной плавки.

М., 1975, с. 81.

2. Авторское свидетельство по заявке У 2612989/25, кл. G Ol Х 9/00, 1978.