ГАЗОСТАТ
AEROSTAT

Изобретение относится к оборудованию для обработки материалов и наиболее эффективно может быть использовано для компактирования изделий из гранул и порошков различных материалов, для «залечивания» пор в отливках и диффузионной сварки материалов.
Аналогом заявляемого технического решения является печь для спекания порошка под давлением, описанная в изобретении №419014, М.кл. B22F 3/14, опубликованном 05.03.1974 г. Она содержит рабочую камеру, образованную контейнером и входящими в него верхней и нижней пробками, нагреватель и теплоизоляционный колпак, укрепленный на верхней пробке, и донную теплоизоляцию, установленную на нижней пробке.
Основным недостатком аналога является длительное время охлаждения обрабатываемых изделий.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газостат (см. US 2003/0197295 A1, B22F 3/15, 23.10.2003, 8 стр.), содержащий силовой контейнер, образующий рабочую камеру, герметично закрытую верхней и нижней пробками с уплотнениями и соединенную с источником давления газа, с системами его охлаждения и циркуляции и баллонной станцией, выполненные в пробке через независимые каналы подачи и сброса давления, теплоизоляционный колпак, прикрепленный к верхней пробке боковой нагреватель, а на нижней пробке на керамическом основании установлен донный нагреватель с теплоизоляцией и стол с размещенным на нем загрузочным стаканом для обрабатываемых заготовок.
Основным недостатком прототипа является низкая стойкость керамических деталей нагревателя, которые при резком охлаждении испытывают тепловой удар и преждевременно разрушаются, выводя нагреватель из строя.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы нагревателей газостата.
Технический результат достигается за счет изоляции зоны нагревателей от зоны ускоренного охлаждения разграничительным стаканом с фланцем, изолирующим зону боковых нагревателей от зоны загрузки с теплоизоляционным колпаком посредством ниппеля, вмонтированного в теплоизоляционный колпак на канале сброса давления и жестко скрепляющего его с верхней пробкой газостата.
Предлагаемый газостат изображен в разрезе на чертеже.
В него входят контейнер 1, верхняя 2 и нижняя 3 пробки с уплотнениями 4, боковой нагреватель 5, имеющий несколько зон нагрева, и донный нагреватель 6, установленный на керамической подставке 7, которая размещена на теплоизоляционных плитах 8 в полости стола 9, установленного на нижней пробке. На стол 9 загружается сменный стакан 10 с заготовками. В стакане выполнены сквозные отверстия на боковых стенках и в донной части (на чертеже не показаны) для охлаждения заготовок и снижения перепада температур при нагреве. Кроме того, на торце нижней пробки размещена кольцевая теплоизоляционая плита 11, предохраняющая пробку от теплового воздействия со стороны рабочей зоны. Теплоизоляция контейнера и верхней пробки осуществляется теплоизоляционным колпаком 12, жестко закрепленным на верхней пробке 2. Через верхнюю пробку проходят электровводы к шинам 13 нагревателя, соединенным с секторами 14 и далее с боковыми нагревателями 5. Нагреватели могут быть намотаны на каркас с керамическими изоляторами либо на керамические трубки 15 (см. чертеж), расположенные по окружности.
Разрезные сектора 14 крепятся к кольцу 16 из диэлектрического материала. Зона боковых нагревателей - А отделена от рабочей зоны - Б, в которой находятся заготовки, разграничительным стаканом 17, между фланцем которого и нижним торцом колпака набита теплоизоляционная высокотемпературная вата 18, отделяемая от зоны нагревателей - А экранами 19.
Крепление разграничительного стакана 17 к колпаку 12 и его центрирование относительно оси контейнера осуществляется ниппелем 20 и гайкой 21.
Работа газостата осуществляется следующим образом. В исходном положении нижняя пробка 3 выдвинута из контейнера 1. На стол 9 нижней пробки устанавливается сменный загрузочный стакан 10 с заготовками. Нижняя пробка поднимается, герметизируя пространство внутри контейнера 1. После вакуумирования рабочего пространства внутрь контейнера закачивается рабочий газ, включаются нагреватели 5 и 6 и осуществляется нагрев до требуемой температуры. Благодаря донному нагревателю 6 время нагрева и градиент температур в рабочей зоне сокращаются. После нагрева заготовок до требуемой температуры и выдержки нагреватель отключается, нагретый газ сбрасывается через водоохлаждаемую верхнюю пробку и теплообменник в баллоны газовой системы, и затем начинается циркуляция газа компрессором низкого давления из баллонной станции в контейнер и обратно. Охлажденный газ подается через канал верхней пробки в контейнер 1 и далее через зазоры между колпаком 12 и контейнером поступает к нижней пробке 3, а от нее в рабочую зону - Б контейнера, охлаждая заготовки, размещенные в загрузочном стакане 10. Охлаждению способствуют отверстия, сделанные в опорном выступе стола 9 и в загрузочном стакане 10. Так как зона А боковых нагревателей 15 изолирована набивкой из теплоизоляционной высокотемпературной ваты 18, то охлажденный газ практически не попадает в зону нагревателей А, предотвращая тепловой удар на керамические детали нагревателя и обеспечивая их медленное охлаждение.
Полость стола 9 с донным нагревателем 6 так же охлаждается медленно, так как холодный газ, имеющий более высокую плотность, не может вытеснить нагретый газ с меньшей плотностью из герметичного стола через зазоры между столом и нижней пробкой 3. Поэтому керамическая подставка 7, на которой установлен донный нагреватель, так же охлаждается медленно и не испытывает тепловых ударов. Благодаря «изоляции» зон нагрева долговечность работы нагревателей возрастает.
После охлаждения заготовок до допустимой температуры газ откачивается в баллонную станцию, нижняя пробка опускается и заготовки извлекаются из загрузочного стакана.
Предлагаемое изобретение повышает надежность и долговечность работы нагревателей газостата при ускоренном охлаждении заготовок, за счет:
- снабжения газостата разграничительным стаканом с фланцем, изолирующим зону боковых нагревателей от зоны загрузки с теплоизоляционным колпаком посредством ниппеля, вмонтированного в теплоизоляционный колпак на канале сброса давления и жестко скрепляющего его с верхней пробкой газостата;
- снабжения газостата экранами и газопроницаемой теплоизоляцией для отделения зоны боковых нагревателей между колпаком и разграничительным стаканом от остальной полости контейнера.
- размещения донного нагревателя внутри стола, который выполнен с опорным выступом, предназначенным для центрирования загрузочного стакана и имеющим боковые отверстия для циркуляции рабочего газа, внутренняя полость стола сообщена с полостью силового контейнера посредством зазоров между столом и нижней пробкой, а донный нагреватель установлен на теплоизоляционных плитах;
позволяющих изолировать зону нагревателей от зоны ускоренного охлаждения.