RU189819U1

RU189819U1 - Device for the manufacture of electric heating element high-temperature furnace

Info

Publication number: RU189819U1
Application number: RU2018112853U
Authority: RU
Inventors: Константин Петрович Мельник; Виктор Адольфович Краковский; Александр Августович Тик
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кристалл Т"
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-06-05

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для изготовления высокотемпературных печей, эксплуатируемых при температурах до 1400°С, например, для выращивания монокристаллов, и может найти применение при изготовлении электронагревательного элемента. Технической задачей данной полезной модели является создание такого устройства для изготовления электронагревательного элемента высокотемпературной печи, которое позволит получить равномерный шаг намотки проволоки нагревательного элемента для обеспечения требуемого градиента рабочей температуры высокотемпературной печи. Поставленная задача решается тем, что устройство для намотки проволоки, содержащее каркас для намотки проволоки, катушку с проволокой, узел натяжения и механизм осевого перемещения, при этом в устройство введена катушка с шаблонным намоточным материалом, устанавливаемая на том же расстоянии от каркаса (на одной линии, что и катушка с проволокой), а для управления узлом натяжения и механизмом осевого перемещения предусмотрен шаговый электродвигатель, соединенный интерфейсом с ЭВМ. Введение в устройство катушки с шаблонным намоточным материалом позволяет получать высокую точность сплошной намотки нагревательной проволоки. Шаг намотки по величине точно фиксируется с помощью выбора необходимого диаметра шаблонного материала.The invention relates to devices for the manufacture of high-temperature furnaces operated at temperatures up to 1400 ° C, for example, for growing single crystals, and can be used in the manufacture of an electric heating element. The technical task of this utility model is the creation of such a device for the manufacture of an electric heating element of a high-temperature furnace, which will allow to obtain a uniform step of winding the wire of the heating element to provide the required gradient of the working temperature of the high-temperature furnace. The problem is solved in that the device for winding the wire containing the frame for winding the wire, the coil with wire, the tension assembly and the axial movement mechanism, while the coil with the template winding material inserted at the same distance from the frame (in one line as the coil with wire), and for controlling the tension unit and the axial movement mechanism there is a stepper motor connected by an interface with a computer. Introduction to the device coil with a template winding material allows to obtain high precision continuous winding of the heating wire. The step of winding in size is precisely fixed by choosing the required diameter of the template material.

Description

Полезная модель относится к устройствам для изготовления элементов высокотемпературных печей, эксплуатируемых при температурах до 1400°С, например, для выращивания монокристаллов, и может найти применение при изготовлении электронагревательного элемента.The invention relates to devices for the manufacture of elements of high-temperature furnaces operated at temperatures up to 1400 ° C, for example, for growing single crystals, and can be used in the manufacture of an electric heating element.

При выращивании монокристалла из расплава для успешного затравливания и кристаллизации необходимо создание точного значения температуры расплава и знание температурного градиента нагревательного элемента. Температурный градиент - это величина изменения температуры на единицу длины в направлении распространения теплоты, т.е. по направлению нормали к изотермической поверхности.When growing a single crystal from the melt, it is necessary to create the exact temperature of the melt and knowledge of the temperature gradient of the heating element for successful seeding and crystallization. The temperature gradient is the amount of temperature change per unit length in the direction of heat propagation, i.e. in the direction of the normal to the isothermal surface.

Известно наматывающее устройство, в которое входит авторегулятор намотки. Устройство содержит ведущий и ведомый валы, установленную на валу катушку, на которую наматывают проволоку, приводной механизм, выполненный в виде силового цилиндра и связанного с ним узла преобразования возвратно-поступательного движения цилиндра во вращательное движение ведомого вала (патент РФ, №2069111, В21С 47/02, 10.03.2002).Known winding device, which includes the automatic winding. The device contains a master and driven shafts, a coil mounted on a shaft, onto which a wire is wound, a drive mechanism made in the form of a power cylinder and an associated unit for converting the reciprocating movement of the cylinder into rotational movement of the driven shaft (RF patent No. 2069111, В21С 47 / 02, 10.03.2002).

Недостатком этой конструкции является сложность привода перемещения, и трудоемкость его настройки на необходимый диаметр проволоки.The disadvantage of this design is the complexity of the actuator movement, and the complexity of setting it to the desired diameter of the wire.

Известно также устройство для изготовления электронагревательного элемента высокотемпературной печи, в котором на каркас из металлических пластин наматывается нагревательная проволока с нанесением слоя высокоглиноземистой обмазки поверх проволоки с одновременным заполнением зазоров этой же обмазкой для создания сплошного защитного слоя вокруг нагревательной проволоки, приведенное в способе изготовления нагревательного блока электропечи (авторское свидетельство, SU, 1786687, Н05В 3/64, 07.01.1993).It is also known a device for manufacturing an electric heating element of a high-temperature furnace in which a heating wire is wound onto a frame of metal plates with a layer of high-alumina coating over the wire while filling gaps with the same coating to create a solid protective layer around the heating wire, described in the method of manufacturing the heating unit of the electric furnace (certificate of authorship, SU, 1786687, H05B 3/64, 01.01.1993).

Недостаток этого устройства усматривается в сложности конструкции, в трудности обеспечения качественной равномерной намотки, так как отсутствует регулировка шага намотки.The disadvantage of this device is seen in the complexity of the design, in the difficulties of ensuring high-quality uniform winding, since there is no adjustment of the winding pitch.

При проведении патентно-информационного поиска прямых аналогов предлагаемой полезной модели не выявлено.When conducting a patent information search, direct analogues of the proposed utility model have not been identified.

Технической задачей данной полезной модели является создание такого устройства для изготовления элементов высокотемпературных печей, которое позволит получить равномерный шаг намотки проволоки нагревательного элемента для обеспечения требуемого градиента рабочей температуры высокотемпературной печи.The technical task of this utility model is the creation of such a device for the manufacture of elements of high-temperature furnaces, which will allow to obtain a uniform step of winding the wire of the heating element to ensure the desired gradient of the working temperature of the high-temperature furnace.

Поставленная задача решается тем, что устройство для изготовления электронагревательного элемента высокотемпературной печи, содержащее каркас для намотки проволоки и барабан с проволокой, при этом оно дополнительно снабжено барабаном с шаблонным намоточным материалом, установленным на том же расстоянии от упомянутого каркаса, что и барабан с проволокой, кареткой для укладки рядов проволоки и шаблонного материала на упомянутый каркас, регулятором намотки, включающим шаговый электродвигатель для управления кареткой, который соединен интерфейсом с ЭВМ и узлом натяжения.The problem is solved in that a device for manufacturing an electric heating element of a high-temperature furnace, comprising a wire winding framework and a wire drum, while it is additionally equipped with a drum with a pattern winding material installed at the same distance from said wire frame as the wire drum, a carriage for laying the rows of wire and the template material on the said frame, a winding regulator including a stepper motor for controlling the carriage, which is connected computer interface and tension unit.

Введение в устройство катушки с шаблонным намоточным материалом позволяет получать высокую точность намотки нагревательной проволоки. Размещение барабана с шаблонным намоточным материалом и барабана с проволокой на одинаковом расстоянии от каркаса для намотки проволоки необходимо для того, чтобы обеспечивалось равномерное натяжение проволоки и шаблонного намоточного материала. Для устранения сползания и провисания наматываемых материалов предусмотрен узел натяжения. Шаг намотки по величине точно фиксируется с помощью выбора необходимого диаметра шаблонного материала. ЭВМ необходима для программного обеспечения работы устройства в целом.Introduction to the device coil with a template winding material allows to obtain high precision winding of the heating wire. Placing the drum with the template winding material and the drum with the wire at the same distance from the frame for winding the wire is necessary in order to ensure uniform tension of the wire and the template winding material. To eliminate the creep and sagging of the winding materials, a tension unit is provided. The step of winding in size is precisely fixed by choosing the required diameter of the template material. The computer is required for the software operation of the device as a whole.

В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежом, на котором показано устройство для изготовления электронагревательного элемента высокотемпературной печи.In the future, the essence of the utility model is explained in the description and drawing, which shows a device for manufacturing an electric heating element of a high-temperature furnace.

Устройство для изготовления электронагревательного элемента содержит каркас 1 для намотки проволоки в виде керамической трубы, барабан 2 с намоточной проволокой, барабан 3 с шаблонным материалом, каретку 4 для укладки рядов проволоки и шаблонного материала, регулятор намотки 5 с шаговым электродвигателем (на чертеже не показан), узлом натяжения 6, элемент 7, предназначенный для предотвращения сползания намоточной проволоки и шаблонного материала, ходовой винт 8, направляющая штанга 9, концевой датчик 10.A device for manufacturing an electric heating element comprises a frame 1 for winding a wire in the form of a ceramic pipe, a drum 2 with a winding wire, a drum 3 with a pattern material, a carriage 4 for laying rows of wire and a pattern material, a winding regulator 5 with a stepping motor (not shown) , tension unit 6, element 7, designed to prevent slipping of the winding wire and the template material, lead screw 8, guide rod 9, end sensor 10.

Устройство работает следующим образом. Концы намоточной проволоки и шаблонного материала продевают через пазы элемента 7, и каретки 4 и закрепляют на каркасе 1 (керамической трубе), который соединен цепной передачей с регулятором 5. При включении шагового электродвигателя (на рисунке не обозначен) регулятора 5, каркас 1 начинает вращаться и на его поверхность укладываются намоточная проволока и шаблонный материал. Одновременно через зубчатые колеса (на чертеже не обозначены) регулятора 5 приводится во вращение ходовой винт 8, на котором расположена каретка 4, начинается ее перемещение в одном направлении по направляющей штанге 9 (механизм осевого перемещения). На штанге 9 установлен концевой датчик 10. После намотки одного ряда намоточной проволоки и шаблонного материала по команде датчика 10 происходит выключение шагового электродвигателя регулятора.The device works as follows. The ends of the winding wire and the gauge material are threaded through the slots of the element 7, and the carriage 4 and fixed to the frame 1 (ceramic tube), which is connected by a chain transmission to the regulator 5. When the stepping motor (the figure is not indicated) of the regulator 5 is turned on, the frame 1 starts to rotate winding wire and patterned material are laid on its surface. At the same time, through the gears (not indicated in the drawing) of the regulator 5, the lead screw 8, on which the carriage 4 is located, is rotated, its movement in one direction along the guide rod 9 begins (axial movement mechanism). The end sensor 10 is mounted on the rod 9. After winding one row of the winding wire and the template material, at the command of the sensor 10, the stepper motor of the regulator is turned off.

В качестве нагревательного материала используют нихромовую или фехралевую проволоку, например Х15Н60 (Н), Х20Н80 (Н), ХН70Ю-Н, Х23Н33ЮСН, Х23Ю5 (Т), а в качестве шаблонного материала можно использовать различные гибкие шнуры или провода, например ПВЗ, ПВС с требуемым диаметром поперечного сечения.Nichrome or fechral wire is used as a heating material, for example X15H60 (H), X20H80 (N), XH70YU-N, X23N33USN, X23Yu5 (T), and various flexible cords or wires, such as PVZ, PVA required cross-sectional diameter.

Claims

A device for manufacturing an electric heating element of a high-temperature furnace, comprising a skeleton of a heating element installed with the possibility of its rotation for winding a wire, and a drum with a winding wire, while it is additionally equipped with a drum with a template winding material, a carriage for laying rows of winding wire and a template winding material, winding regulator, tension unit, element designed to prevent the winding wire and template material from slipping, the carriage for laying the rows of the winding wire and the template winding material is installed with the possibility of axial movement, and the winding controller is connected by a gear drive with the carriage and chain transmission to the frame of the heating element.