Устройство для изготовления электронагревательного элемента высокотемпературной печи

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.
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.
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).
Недостатком этой конструкции является сложность привода перемещения, и трудоемкость его настройки на необходимый диаметр проволоки.
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).
Недостаток этого устройства усматривается в сложности конструкции, в трудности обеспечения качественной равномерной намотки, так как отсутствует регулировка шага намотки.
При проведении патентно-информационного поиска прямых аналогов предлагаемой полезной модели не выявлено.
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.
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.
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.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежом, на котором показано устройство для изготовления электронагревательного элемента высокотемпературной печи.
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.
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.
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.