Так как в лабораториях приходится иметь дело лишь с очень небольшими количествами нагреваемых материалов или изделий, то лабораторные печи должны быть небольшими, компактными, маломощными и в то же время универсальными и охватывающими широкий диапазон температур.
Чаще всего в лабораториях применяют трубчатые, шахтные (тигельные) и муфельные печи. В трубчатых, шахтных и муфельных печах на умеренные температуры на керамическую трубку или муфель (шамотные, а для более высоких температур корундовые) наматывается проволока или лента нагревателя и все помещается в кожух с насыпной теплоизоляцией (рис. 1).
Рис. 1. Трубчатая лабораторная печь
Трубчатые лабораторные печи, как правило, снабжаются двумя дверками, муфельные — одной. Для того чтобы нагреватель не сдвигался при расширении от нагревания и не происходило витковых замыканий, муфель и трубки делаются с винтовыми канавками, в которые и закладывается проволока. Другой способ закрепления ее заключается в обмазке муфеля или трубки поверх нагревателя слоем обмазки (например, шамотным раствором).
В печах такого типа нагреватель отделен от рабочего пространства стенкой трубки или муфеля. Это имеет свои преимущества, так как нагреватель получается защищенным как от механических, так и от химических воздействий и обеспечивается невозможность замыкания витков нагреваемыми деталями, но зато между нагревателем и рабочей камерой образуется температурный перепад в 150 - 200°С, обусловленный тепловым сопротивлением стенки.
Так как, кроме того, мощность лабораторных печей невелика и нагреватели выполняются из проволоки или ленты небольших сечений, то нормально такие печи могут работать на нихроме до 800 - 900°С.
Для более высоких температур трубчатые и шахтные печи выполняются с открытым спиральным нагревателем из сплава 0Х23Ю5А (ЭИ-595) и 0Х27Ю5А (ЭИ-626), уложенным в пазы трубы или шахты, такие печи могут работать до 1200 - 1250°С. Ряд конструкций трубчатых, шахтных и муфельных печей на 1200 - 1500°С выполняется с карборундовыми (рис. 2) нагревателями и из дисилицида молибдена.
Рис. 2. Лабораторная трубчатая печь с нагревателем из карборундовой трубки
Широко применявшиеся ранее лабораторные печи с платиновыми нагревателями в настоящее время не изготавливаются, так как температурный диапазон 1000 - 1300°С таких печей в настоящее время перекрывается печами с более дешевыми нагревателями из сплавов 0Х23Ю5А и 0Х27Ю5А или карборундовыми.
Для более высоких температур ранее широко применялись, да и сейчас еще применяются печи с угольными или графитовыми нагревателями.
Наиболее распространена печь, центральной частью которой является угольная труба, служащая нагревателем. Внутренняя часть трубы представляет собой рабочее пространство, в которое помещают нагреваемые изделия или материалы.
Концы труб зажимают в мощные угольные или чугунные башмаки, через которые к ней подводится напряжение от понижающего трансформатора. Теплоизоляцией при таких высоких температурах служат либо сажа, которая заполняет все пространство между кожухом печи и трубой, либо керамические или угольные экраны.
Так как угольная трубка на воздухе интенсивно окисляется, то кожух печи делается герметичным и печь работает в атмосфере водорода, азота или в вакууме. Если же печь работает без защитной атмосферы, то срок службы угольной трубы измеряется часами.
Напряжение, подаваемое к трубе, благодаря ее большому сечению и, следовательно, малому сопротивлению составляет 20 - 30 В, поэтому токи, протекающие через печь, велики и для облегчения токоподвода труба всегда помещается рядом с питающим трансформатором, обычно в одном кожухе.
Печи с угольным нагревателем работают с температурами около 1500 - 1700°С, но при специальной конструкции можно получить 2000 - 2100°С.
Так как печи с графитовым (угольным) нагревателем неудобны в работе и не могут быть использованы в тех случаях, когда нежелательным является науглероживание нагреваемых материалов, то в лабораторной практике получили широкое применение также печи с молибденовыми и вольфрамовыми нагревателями с экранами, вакуумные или водородные.
Смотрите также по этой теме: Электрооборудование шахтной электропечи СШОД