SU755874A1 - Тепловая изоляция вакуумных электропечей - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротермии, в частности к теплоизоляции вакуумных и других электропечей, и может быть использовано в электротехнической, полупроводниковой и других отраслях народного хозяйства.

Известна тепловая изоляция вакуумных электропечей, выполненная в виде концентрических экранов из углеродсодержащего материала, например особо чистого графита ΝЭти экраны с толщиной стенки 510 мм изготавливаются путем механической обработки заготовок графита, размеры которых ограничены технологией производства, что соответственно ограничивает возможности увеличения габаритов печей, а также ведет к повышенному расходу графи£

Кроме того, недостатком такой тепловой изоляции является малая термомеханическая прочность экранов и их высокая реакционная способность, сни~25 жающие ресурс работоспособности.

Известна также тепловая изоляция вакуумных печей, например для выращивания монокристаллов из кэрбочизованной ткани с пиролитическим ιή

углеродсодержащим покрытием, выполненная в виде полых цилиндров или спирали [2].

Недостаток изоляции - практически полная газонепроницаемость экранов, что существенно ухудшает дегазацию печи, а также снижает экранирующие свойства. Это связано с необходимостью использования многослойных экранов, выполненных из нескольких слоев ткани, связанных между собой искусственной смолой с последующей карбонизацией и нанесением жесткого пиролитического углеродсодержащего покрытия. При этом комплекс иэ трех-четырехслойного экрана, несмотря на уменьшение теплопроводности получаемого материала, работает как один экран. Кроме того, это приводит к повышенному расходу карбонизованной ткани.

• Цель изобретения - устранение указанных недостатков, облегчение дегаза ции печи и сокращение расхода ткани на изготовление тепловой изоляции.

Указанная цель достигается тем, что в тепловой изоляции, выполненной в виде цилиндров или спиралей из

755874

однослойной карбонизованной ткани с пиролитическим углеродсодержащим покрытием, поверхность экранов имеет сквозную перфорацию плотностью 35 100 отверстий на 1 см¹, а оси отверстий наклонены к оси цилиндра под углом 20 - 60°.

На фиг. 1 изображено устройство спиральной О и концентрической теплоизоляции, ее вертикальное сечение Ъ ,' на фиг. 2 - поперечный разрез участка экранного полотна по перфорации в увеличенном виде.

Каждый отдельный экран или экранная спираль состоят из единичного слоя карбонизованной ткани 1 с пиролитическим углеродсодержащим, например пироуглеродным покрытием 2. При этом между нитями основы сохраняются наклонные (об- 20 - 60°) отверстия 3, диаметр которых зависит от толщины защитного пиролитического покрытия и.может колебаться в пределах 0,05 0,5 мм. Благодаря наличию пиролитического покрытия обеспечивается жесткость экранов и исключаются при их установке дополнительные конструктивные элементы, а газопроницаемость экранов, образующаяся вследствие имеющейся перфорации,об- легчает дегазацию печи как в процессе вакуумирования, так и в течение всего технологического цикла. С другой стороны, наклон осей отверстий к образующей цилиндров, составляющий 20-60°, предотвращает радиальное теплоизлучение через экран, что существенно улучшает тепловые свойства изоляции.

Снижение плотности перфорации ниже 35 отверстий на 1 см² приводит к существенному уменьшению живого сечения поверхности экрана и затрудняет дегазацию объема реакционного пространства. Увеличение плотности перфорации выше верхнего предела приводит к заметному снижению теплозащитных свойств изоляции из-за повышения степени свечения от нагревателя через экран, что приводит к потере, т.е. снижению эффективности экранов.

Выбор предельных углов наклона осей отверстий к образующей основан на том, что увеличение угла.выше верхнего предела увеличивает прямое свечение через экран и соответственно потерю тепла. Уменьшение же угла накло'на против оптимального существенно увеличивает длину каналов, чере| которые осуществляется дегаза.ция, и время пребывания дегазируемых

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

продуктов в объеме теплоизоляции.Это приводит к возможной конденсации парогазовых продуктов и уменьшению живого сечения перфорации.Ограничение · диаметров отверстий пределами 0,050,5 мм связано также с необходимостью обеспечения газопроницаемости экранов и предотвращением теплопотерь за счет прямого свечения через экран. При перфорации с диаметром отверстий более 0,5 мм из-за относительно малой толщины ткани даже при максимальном угле наклона оси отверстия не происходит полного перекрытия переднего устья отверстия задним,а образующиеся при этом просветы приводят к увеличению доли тепла,теряемого из-за свечения. Уменьшение диаметра отверстий ниже минимального существенно снижает живое сечение отверстий и ухудшает степень дегазации реакционной зоны.

Использование данной тепловой изоляции на печах обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями тепловой изоляции практически полное исключение применения для этих целей дорогостоящего конструкционного графита,снижение тепловых потерь на 20-30% упрощение конструкции теплового узла и печи в целом.

Экономический эффект от использования данной тепловой изоляции только для целей получения монокристаллического кремния составит 350400 тыс. руб. в год.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Тепловая изоляция вакуумных электропечей в виде цилиндрических или спиральных экранов из карбонизованной ткани с пиролитическим углеродсодерЬкащим покрытием, отличающаяся тем, что, с целью облег- чения дегазации печи и снижения тепловых потерь, экраны выполнены с сквозной перфорацией 35 - 100 отверстий на 1 см^г, причем диаметр отверстий равен 0,05 - 0,5 мм, а их оси наклонены к образующей под углом 20 - 60° .