Piece laboratoryjne

Ponieważ laboratoria mają do czynienia tylko z bardzo małymi ilościami podgrzanych materiałów lub produktów, piece laboratoryjne muszą być małe, kompaktowe, o niskim poborze mocy, a jednocześnie wszechstronne i obejmować szeroki zakres temperatur.

W laboratoriach najczęściej stosowane są piece rurowe, szybowe (tyglowe) i muflowe. W piecach rurowych, szybowych i muflowych w umiarkowanych temperaturach drut lub taśma grzejna nawija się na rurę ceramiczną lub muflę (szamot i korund dla wyższych temperatur) i całość umieszcza się w płaszczu z masową izolacją termiczną (rys. 1).

Ryż. 1. Rurowy piec laboratoryjny

Rurowe piece laboratoryjne są z reguły wyposażone w dwoje drzwi, wyciszanie — jedne. Aby zapobiec przesuwaniu się grzałki podczas rozszerzania się na skutek nagrzewania oraz aby zapobiec zwarciu cewki, mufla i rurki wykonane są ze spiralnymi rowkami, w których układany jest drut. Innym sposobem naprawy jest pokrycie mufli lub rurki na grzejniku warstwą powłoki (np. szamotu).

W piecach tego typu grzałka jest oddzielona od przestrzeni roboczej ścianką rury lub mufli.Ma to swoje zalety, ponieważ grzejnik jest chroniony zarówno przed wpływami mechanicznymi, jak i chemicznymi, i zapewniona jest niemożność zamykania zwojów rozgrzanymi częściami, ale między grzejnikiem a komorą roboczą powstaje różnica temperatur 150-200 ° C, z powodu na opór cieplny ściany.

Ponieważ ponadto moc pieców laboratoryjnych jest niewielka, a grzejniki wykonane są z drutu lub taśmy o małych przekrojach, takie piece mogą zwykle pracować na nichromie do 800 — 900 ° C.

Do wyższych temperatur piece rurowe i szybowe produkowane są z otwartym grzejnikiem spiralnym ze stopu 0Kh23Yu5A (EI-595) i 0Kh27Yu5A (EI-626), układanym w kanałach rury lub szybu, takie piece mogą pracować do 1200-1250 ° C . Szereg konstrukcji pieców rurowych, szybowych i muflowych w temperaturze 1200 — 1500 ° C wykonuje się za pomocą grzejników karborundowych (ryc. 2) i dwukrzemku molibdenu.

Ryż. 2. Laboratoryjny piec rurowy z promiennikiem rurowym z węglików spiekanych

Dotychczas szeroko stosowane piece laboratoryjne z grzałkami platynowymi obecnie nie są produkowane, gdyż zakres temperatur 1000 — 1300°C takich pieców pokrywają obecnie piece z tańszymi grzałkami wykonanymi ze stopów 0X23Yu5A i 0Kh27Yu5A lub węglika.

Do wyższych temperatur dawniej powszechnie stosowano piece z grzałkami węglowymi lub grafitowymi, które nadal są stosowane.

Najczęściej spotykanym piecem jest centralna część, której znajduje się rura węglowa służąca jako grzejnik. Wewnętrzna część tuby to przestrzeń robocza, w której umieszczane są produkty lub materiały przeznaczone do podgrzewania.

Końce lamp są zaciśnięte w mocnych butach z węgla lub żeliwa, przez które dostarczane jest do nich napięcie z transformatora obniżającego napięcie.Izolacją termiczną przy tak wysokich temperaturach jest albo sadza, która wypełnia całą przestrzeń między korpusem pieca a rurą, albo ekrany ceramiczne lub węglowe.

Ponieważ rura węglowa intensywnie utlenia się w powietrzu, korpus pieca jest hermetycznie zamknięty, a piec pracuje w atmosferze wodoru, azotu lub w próżni. Jeżeli piec pracuje bez atmosfery ochronnej, to żywotność rury węglowej mierzona jest w godzinach.

Napięcie dostarczane do lampy ze względu na duży przekrój, a co za tym idzie niską rezystancję wynosi 20-30 V, w związku z czym prądy płynące przez piec są duże i dla ułatwienia zasilania lampę umieszcza się zawsze obok transformatora zasilającego, zwykle w tej samej obudowie.

Piece z nagrzewnicą węglową pracują w temperaturach około 1500 — 1700°C, ale przy specjalnej konstrukcji można uzyskać 2000 — 2100°C.

Ponieważ piece z grzejnikiem grafitowym (węglowym) są niewygodne w obsłudze i nie mogą być stosowane w przypadkach, gdy nawęglanie nagrzewanych materiałów jest niepożądane, w praktyce laboratoryjnej stały się również szeroko stosowane piece z grzejnikami molibdenowymi i wolframowymi z ekranami, próżnią lub wodorem.

Zobacz też w tym temacie: Wyposażenie elektryczne górniczego pieca elektrycznego SSHOD