SU860358A1 - Установка дл нагрева и бесконтейнерного удержани вещества в вакууме - Google Patents

Description

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА И БЕСКОНТЕЙНЕРНОГО УДЕРЖАНИЯ ВЕЩЕСТВА В ВАКУУМЕ

Нзобретение относитс  к электротех11ике , а именно к нагревательным устройствам, используемым в метал лургин и технологии неорганических материалов, осуществл емых преимуDtecTseHHO в услови х бесконтейнерного удержани  с использованием источников плазменного нагрева. Известна установка дл  нагрева вещества, использующа   вление элект ромагнитной индукции. Она содержит источники нагрейа (индукционные катушки , источники электропитани  с регул торами напр же1ш , блок управлени , камеру, в которой располагаетс  нагреваемое вещество. Благодар  , влению индукции при прохождени  переменного тока по катушкам в обра це индуцируютс  соответствующие токи которые привод т к нагреву образца, а взаимодействие наведенных в образ це токов с токами в катушке создает силу, котора  может быть использова ДЛЯ бесконтейнерного удержани  вещества fl . Однако эта установка обладает малым КПД и ограниченным выбором наереваемых веществ (с металлической проводимостью ) . Известна также установка дл  нагрева и бесконтейнерного удержани  вещества в вакууме, содержаща  вакуумную камеру, источники плазмы, например ускорители с анодным слоем, расположенные внутри камеры по верщинам правильного многоугольника, например, тетраэдра, образующего объем дл  размещени  нагреваемого вещества, емкость дл  хранени  рабочего тела, соединенную с узлами подачи рабочего тела в каждый ускоритель 2. Недостатком этой установки  вл етс  отсутствие возможности быстрого охлаждени  - регулировани  скорости нагрева вещества.

Цель изобретени  - улучшение ка ,чества вещества путем регулировани  скорости его нагрева.

Дл  достижени  цели в стенки камеры введены соединенные через регул торы расхода с емкостью хранени  рабочего тела сопла, число которых кратно двум, а оси противолежащих сопел расположены на пр мых, проход щих через центр многоугольника .

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

Источники плазмы 1-4 размещены в вакуумной камере 5 так, что они образут правильную пространственную фигуру , например тетраэдр, в вершинах которой наход тс  эти источники. В центре .тетраэра размещено нагреваемое вещество 6. На вещество направлены выходные сечени , по меньшей мере, двух встречно расположенных сопел 7 и 8, соединенных через регул торы расхода газа 9 и 10с баками хранени  11. Регул тор расхода св зан с блоком 12 управлени . На фиг.1 не показаны датчики положени  и температуры вещества, осуществл ющие обратную св зь через блок управлени  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-электропитани  17 и 18. К отрицательному полюсу источника 18 подсоединен нейтрализатор 19. Источники электропитани  св заны с блоком 12 управлени . Бак хранени  рабочего тела ускорител  и регул тор его расхода на схеме не показаны. Оки св заны с ускорител ми трактом 20.

Устройство работает следующим образом .

Вещество предварительно размещают например, механическим способом с помощью перемещаемого держател , в зону взаимодействи  его с потоком плазмы (в центр тетраэдра) . Откачивают вакуумную камеру. Затем подают напр жение с помощью регул торов на источники электропитани  17 и 18 каждого источника плазмы 1 - 4. С помощью регул торов расход 9 и 10 пропускают пары рабочего в каждый ускоритель нерез анод-парораспределитель 14. Пары рвбочего тела ионизуютс  в первой ступени ускорител  - области, образованной электродами 14 и 15, подсоединенными к источнику электропитани  17. Ионы, полученные в первой ступени, ускор ютс  во второй, образованной электродами 15 и 16, соединеными с источником электропитани  18. Пространственный зар д ускоренного ионного пучка и величина тока автоматически компенсируютс  с помощью нейтрализатора 19, работающего, например, по принципу полого катода.

Квазинейтральный ионный пучок (поток плазмы) направл етс  ( благодар  выбранному расположению и ориентации источников плазмы в пространстве) на нагреваемое вещество. Регулированием мощности источников плазмы измен ют температуру вещества. При этом плазменными потоками удерживают вещество в центре фигуры между источниками плазмы без контакта со стенками, т.е. осуществл ют бесконтейнерное удержание вещества.

После разогрева вещества (расплава ) осуществл ют его охлажде1ше. Дл  этого, например, быстро отключают напр жение на источниках плазмы и подают через регул торы 9 и 10.и сопла 7 и 8 рабочий газ на образец. Характерное врем  отключени  источников электропитани  Т 10 С- Такого же пор дка величины и врем  срабатывани  регул тора подачи газа в сопла.

При попадании встречных потоков газа на нагретое вещество (расплав происходит изменение формы образцу. , Расплав принимает форму эллипсоида вместо шара, при этом происходит увеличение поверхности расплава. Это ведет к росту излучаемой образцом энергии, запасенной при нагреве. Кроме увеличени  излучаемой энергии происходит отвод мощности набегаю1Цими потоками газа. 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 изменени  формы нагреваемого образца можно увеличить излучаемую мощность в несколько раз и обеспечить высокую скорость охлаждени . Скорость охлаждени  увеличиваетс  при сн тии мощности набегаюшим потоком. Регулированием расхода рабочего тела возможно обеспечить заданную скорость охлаждени  расплав что может привести к значительному улучшению характеристик получаемого продукта, например, стекла.

Claims (2)

1.Тир А.Л. и Фом:1н Н.И. Современные методы индукционной плавки.

М., 1975, с. 81.

2.Авторское свидетельство по за вке № 2612989/25, кл, G 01 М 9/00, 1978.