RU221301U1 - Устройство нагрева капилляров из молибденового стекла, запаянных и заполненных щелочным металлом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам нагрева, и может быть использована для нагрева трубчатых изделий малого диаметра. Устройство содержит цилиндрическое тело, образующее рабочее пространство электропечи, при этом цилиндрическое тело образовано внешним и внутренним цилиндрами, установленными соосно, пространство между внешним и внутренним цилиндрами заполнено теплоизолирующим материалом, внутренний цилиндр является проводником и имеет контактные клеммы, установленные на противоположных концах, при этом для контроля температуры на внутреннем цилиндре установлен термометр сопротивления, а на внешней стороне цилиндрического тела закреплены стойки, в нижней части которых имеются регулируемые ножки. Технический результат - создание конструкции устройства нагрева, обеспечивающего плавление с поддержанием заданной температуры металла, помещенного в капилляры малого диаметра из молибденового стекла. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам нагрева, и может быть использована для нагрева трубчатых изделий малого диаметра.

Для промышленности в настоящее время требуются щелочные металлы высокого качества. Одним из таких щелочных металлов является натрий.

Натрий - серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Чистый металлический натрий огнеопасен. На воздухе склонен к самовоспламенению. Особенно опасен контакт с водой и влажными поверхностями, так как натрий очень активно реагирует с водой, часто со взрывом, образуя едкую щёлочь (NaOH). Обычно в лабораторных условиях для реакций используют количества натрия, не превышающие нескольких десятков граммов (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B9).

Емкости для запайки металлов изготавливают из молибденового стекла. Это стекло широко применяется в электровакуумной промышленности. Благодаря малой величине КТР в него хорошо впаивается проволока из платины, серебра, меди и молибдена (последнее и определило название стекла). Молибденовое стекло отличается высокой механической прочностью и термостойкостью. Оно отличается тугоплавкостью и требует кислородного дутья. Главное достоинство молибденовых стекол - это их способность выдерживать сложную обработку в пламени. В качестве заготовок обычно применяют: цилиндрические трубки с внутренним диаметром 3…60 мм, толщиной стенок 0,8…2,5 мм; стержни диаметром 1…10 мм; цилиндрические заготовки в виде труб диаметром 40… 200 мм с запаянным с одного конца полукруглым дном (колбы) (http://www.bibliotekar.ru/6-steklyannye/69.htm).

Стеклянные емкости могут быть разные по размеру и конфигурации. Обычно они рассчитаны на вес металлов от 3 мг до 200 г. Ампулы защищают металл от окисления и воздушной коррозии. В вакууме или инертном газе металл не тускнеет и не изменяет цвет, сохраняет блеск и высокую чистоту. Щелочные металлы в ампулах в больших объемах потребляет химическая, металлургическая, космическая и электронная промышленность, приборостроение, ядерная энергетика, медицина и оптика (https://ochv.ru/magazin/folder/ampuly-s-metallami).

Для возможности реализации в малых объемах, жидкий металл разливается в капилляры из молибденового стекла с наружным диаметром 2 - 4 мм и длиной 0,5 - 1,0 м. Затем капилляр нарезается на отдельные ампулы с необходимым количеством металла. Для возможности расфасовки в ампулы требуемого количества металла от 1 до 100 мг, необходимо чтобы он находился в жидком состоянии. Для этих целей требуется устройство нагрева, поддерживающее заполненный в капиллярах металл в жидком состоянии.

Известна печь для нагрева технологических труб CZYLOK, представляющая собой параллелограмм с открывающейся верхней крышкой, предназначенная для одновременного нагрева нескольких технологических труб. В боковых закрывающих фитингах выполнены сменные вставки-люверсы на 4 шт. трубы ∅ 25 мм и 3 трубы ∅ 38 (https://labreaktiv.ru/catalog/oborudovanie-dlya-termoobrabotki/pechi-nepreryvnogo-deystviya/pech-dlya-nagreva-tehnologicheskih-trub-czylok/).

Известна печь трубчатая нагревательная ПТН-0,6-40, предназначенная для проведения нагрева деталей до заданной температуры в воздушной атмосфере. Для нагрева деталей предназначена рабочая камера в виде металлической трубы из жаропрочной стали. Загрузочное отверстие рабочей трубы при работе электропечи может оставаться открытым либо может закрываться огнеупорной пробкой. Закрытые отверстия рабочей трубы повышают равномерность нагрева и снижают теплопотери. Камера нагрева электропечи поделена на две независимые зоны нагрева. Рабочая труба, проходящая по центральной оси камеры нагрева через декоративные крышки, имеет на конце приемный лоток для сброса деталей наружу, под нижним концом трубы имеется приемный лоток для деталей, падающих из печи. В нижней части труба имеет теплоизолирующую шторку, которая предотвращает доступ холодного воздуха в печь. В углах рабочей камеры параллельно рабочей трубе расположены проволочные нагреватели на керамических трубках, по четыре в каждой зоне (https://www.uralelectropech.ru/products/trybchat_nagrev/).

Известна трубчатая печь, рабочим пространством которой является труба, в зависимости от температуры эксплуатации сделанная из нержавеющей стали, муллитокремнезема, кварца, или корунда. Предназначенная для: работы в агрессивных средах; особо чистых процессов; работы в атмосфере инертных газов; работы в атмосфере водорода (https://termokeramika.com/promyshlennyye-pechi/trubchatie-pechi).

Известна электрическая вращающаяся печь с секционным нагревом, содержащая нагревательное устройство, выполненное в виде многовиткового цилиндрического индуктора; гладкостенный барабан, установленный соосно внутри нагревательного устройства, опирающиеся на ролики, закрепленные на раме; привод вращения барабана; теплоизоляцию, закрепленную на барабане соосно индуктору на протяжении всей горячей зоны; механизмы загрузки и выгрузки, которые имеют пороги и систему газоотвода, отличающаяся тем, что нагревательное устройство состоит из нескольких модулей (секций) индукционной системы, каждый из модулей включает собственный индуктор, согласующее устройство и инвертор (генератор) (RU 216399 12.09.2022 F27B 7/00 (2006.01)).

Известен аппарат для нагрева металлических изделий, способный нагревать посредством электромагнитной индукции по меньшей мере одно металлическое изделие (11), расположенное в нагревательной камере (12) и перемещаемое вдоль направления подачи (Х1), причем указанный нагревательный аппарат содержит одну или более нагревательных катушек (13), расположенных по кольцу вокруг указанной нагревательной камеры (12) и подлежащего нагреву металлического изделия (11), причем указанные одна или более нагревательных катушек (13) расположены по существу поперечно к направлению подачи (Х1) металлического изделия (11) и способны создавать магнитное поле, имеющее направление (М1), по существу параллельное или совпадающее с направлением подачи (Х1) подлежащего нагреву изделия и ориентированное в ту же сторону, что и указанное направление подачи (Х1) подлежащего нагреву изделия (RU 2790126 28.04.2020 F27B 9/36 (2006.01), F27B 9/06 (2006.01), H05B 6/02 (2006.01), H05B 6/10 (2006.01), H05B 6/36 (2006.01), H05B 6/42 (2006.01), H05B 6/44 (2006.01)).

Известно устройство для последовательного нагрева металлических изделий, построено на принципе нагрева под слоем электролита при обычном для нагревания в электролите включении изделия в цепь тока, характеризующееся размещением втулок в боковых стенках ванны, что позволяет расширить технологические возможности применения электролитного нагрева, распространив его на случаи последовательного нагрева изделий при их горизонтальном положении (SU 206614 17.07.1965 C21D).

Известна электропечь сопротивления, содержащая трубу, образующую рабочее пространство электропечи, спиральный нагреватель, расположенный вокруг трубы и экраны, электропечь дополнительно снабжена слоем теплоизоляции, расположенной между нагревателями и экранами и образующей замкнутое пространство (SU 713916 01.08.1977 C21D 09/00).

Общими недостатками известных устройств является отсутствие возможности нагрева щелочных металлов, заполненных в запаянные капилляры малого диаметра, изготовленные из молибденового стекла.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции устройства нагрева, обеспечивающее плавление с поддержанием заданной температуры металла, помещенного в капилляры малого диаметра из молибденового стекла.

Технический результат достигается тем, что конструкция устройства нагрева капилляров из молибденового стекла, запаянных и заполненных щелочным металлом представляет собой цилиндрическое тело, состоящее из внешнего и внутреннего цилиндров, пространство между цилиндрами заполнено теплоизолирующим материалом, внутренний цилиндр имеет контакты для подвода электричества, а также датчик измерения температуры.

Предлагаемое техническое решение поясняется следующими чертежами:

На фиг.1 показан продольный разрез устройства нагрева.

На фиг.2 показан вид спереди устройства нагрева.

Устройство нагрева капилляров из молибденового стекла, запаянных и заполненных щелочным металлом представляет собой цилиндрическое тело 1, образованное внешним цилиндром 2 и внутренним цилиндром 3, установленных соосно. Пространство между внешним цилиндром 2 и внутренним цилиндром 3 заполнено теплоизолирующим материалом 4. По торцам цилиндрического тела установлены диэлектрические втулки 7 и 14. Внутренний цилиндр 3 изготовлен из металла, на противоположных концах которого имеются контактные клеммы 5. Для возможности определения температуры, на внутреннем цилиндре 3, установлен термометр сопротивления 6. В диэлектрической втулке 7 дополнительно имеется канал 12 для возможности вывода кабелей от термометра сопротивления 6. На внешней стороне цилиндрического тела 1 установлены стойки 8 с перемычками 15. Для обеспечения устойчивости и необходимого положения устройства нагрева имеются регулируемые ножки 13.

Устройство нагрева капилляров из молибденового стекла, запаянных и заполненных щелочным металлом работает следующим образом. Устройство нагрева капилляров из молибденового стекла, запаянных и заполненных щелочным металлом устанавливается в необходимое место, регулируемые ножки 13, закрепленные в нижней части стоек 8 позволяют выровнять и отрегулировать высоту и положение цилиндрического тела 1. Кабели, подсоединенные к контактным клеммам 5, выводятся 9 к понижающему трансформатору (не показано). При прохождении электрического заряда через внутренний цилиндр 3, являющимся проводником и объектом сопротивления, выделяется теплота. Для контроля температуры нагрева на внутреннем цилиндре 3 имеется термометр сопротивления 6. Данные с термометра сопротивления 6 через канал 12 в диэлектрической втулке 7 направляются 10 к измерительному прибору (не показано). Теплоизолирующий материал 4 обеспечивает безопасность использования устройства нагрева, препятствуя достижению внешним цилиндром 2 высоких температур, а также позволяет сохранять тепловую энергию во внутреннем пространстве 11. Капилляры, запаянные и заполненные щелочным металлом, из молибденового стекла (не показано) помещаются во внутреннее пространство 11 внутреннего цилиндра 3. При прохождении капилляра через внутреннее пространство 11 щелочной металл, содержащийся в нем, разогревается и переходит в жидкую фазу, что позволяет добиться необходимого по массе количества металла в ампуле при дальнейшей нарезке капилляра на отдельные ампулы.

Вышеуказанные конструктивные особенности устройства нагрева призваны обеспечить плавление и поддержание в жидком состоянии металлов, запаянных в капиллярах малого диаметра из молибденового стекла.

Claims (1)

1. Устройство нагрева капилляров из молибденового стекла, запаянных и заполненных щелочным металлом, представляющее цилиндрическое тело, образующее рабочее пространство электропечи, отличающееся тем, что цилиндрическое тело образовано внешним и внутренним цилиндрами, установленными соосно, пространство между внешним и внутренним цилиндрами заполнено теплоизолирующим материалом, внутренний цилиндр является проводником и имеет контактные клеммы, установленные на противоположных концах, при этом для контроля температуры на внутреннем цилиндре установлен термометр сопротивления, а на внешней стороне цилиндрического тела закреплены стойки, в нижней части которых имеются регулируемые ножки.