ГИБКОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК H05B3/58 

Изобретение относится к области электронагрева, а именно к разработке устройств для электротехнических установок.

Известны конструкции нагревательных устройств из металлических материалов в виде ленты или проволоки с изоляционной оболочкой из высокотемпературного кремнеземного волокна.

(П.М.Корольков. Термическая обработка сварных соединений трубопроводов и аппаратов, работающих под давлением. М.: Стройиздат, 1982, с.17).

Наиболее близким объектом по своей сущности к предлагаемому техническому решению являются нагреватели, выполненные в виде плоского мата, в котором электронагревательным элементом служит нихромовая проволока (излучатель), на которую надеваются изоляторы. Для увеличения длины такого нагревательного устройства, концы проволок свариваются (там же, с.18).

Недостатком такого нагревателя является наличие сварных соединений, являющихся дополнительным источником дефектов, трещин, и как следствие - перегрев излучателя и разрушение нагревателя. Особенно низок срок службы таких изделий при работе в области высоких температур, кроме того, максимальная температура, достигаемая с помощью такого устройства, не превышает 1050^oC, что бывает недостаточно, например, при термообработке паропроводных труб после длительной эксплуатации.

Цель изобретения - повышение долговечности нагревателя, повышение его удельной поверхностной мощности, снижение трудозатрат на его изготовление и себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, что гибкое нагревательное устройство содержит излучатель и охватывающие его керамические изоляторы, причем керамические изоляторы выполнены разъемными из двух или более элементов с открытыми пазами, а угол раскрытия пазов составляет 30-60^o. Керамические изоляторы размещены на концах излучателя и соединены с помощью элементов, выполненных в виде втулок, и закреплены фиксаторами. Соединение элементов керамических изоляторов выполнено по типу "ласточкин хвост".

На фиг. 1 показан общий вид гибкого нагревательного устройства; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - разрез Б-Б (крепление концевых изоляторов с помощью керамической втулки и фиксатора); на фиг. 4 и 5 - общий вид разъемных керамических изоляторов.

Гибкое нагревательное устройство состоит из нагревательного элемента 1 - излучателя (фиг. 1), выполненного в виде змеевика с параллельными ветвями и смонтированных на нем элементов керамических изоляторов 2, замыкающих керамических узлов и краевых керамических изоляторов 4.

Каждый элемент керамического изолятора 2 монтируется на двух соседних ветвях нагревательного элемента 1, после монтажа элементы керамических изоляторов 2 образуют ряды 5, причем в соседних рядах они расположены в шахматном порядке (со сдвигом на одну ветвь электронагревательного элемента), и в тех рядах, где участок крайней ветви оказывается свободным, на него нанизывается краевой керамический изолятор 4. Поскольку ветви электронагревательного элемента размещены в керамических узлах с зазорами, после сборки получается гибкий мат, который можно сворачивать, например, в виде цилиндра, чем достигается лучшее прилегание нагревательного устройства к нагреваемой криволинейной поверхности, например к трубе.

Каждый элемент керамического изолятора 2 состоит из основания 8, снабженного двумя продольными пазами 10 (фиг. 2 и 4), в которые вкладываются две соседние ветки излучателя, и продольным T-образного сечения элементом 9, элементы соединенных между собой по типу "ласточкин хвост".

Элемент 9 (см. фиг.2 и 5) выполнен в виде пластины с продольным Т-образным выступом 12. Сборка элементов керамического изолятора 2 осуществляется вдвиганием выступа 12 элемента 9 в паз 11 основания 8. Обратное выдвигание элемента 9 из паза 11 блокируется скругленными боковинами 13 и 14 оснований 8 элементов керамического изолятора 2 соседних рядов, для чего боковины 13 и 14 выполнены выступающими над плоскостью 15 стыка основания 8 с элементом 9. Блокировка элемента 9 крайних рядов элементов керамического изолятора 2 осуществляется замыкающими керамическими узлами 3. При монтаже каждого элемента керамического изолятора 2 его основание 8 надвигается на две соседние ветви змеевика излучателя 1 так, чтобы они вошли в пазы основания, а затем элемент 9 вдвигается своим Т-образным выступом 12 в T-образный паз 11 основания 8. При этом частично перекрываются пазы 10 основания 8, оставляя открытые просветы для прямого прохода теплового излучения от электронагревательного элемента. В то же время элемент керамического изолятора 2 остается зафиксированным на ветвях электронагревательного элемента 1, так как ширина этих просветов меньше сечения проволоки электронагревательного элемента 1. Для большей эффективности указанных просветов (пазов) они имеют расширение, образуемое скосами 23 на боковинах 13 и 14 основания 8 и скосами 24 на краях пластины элемента 9. Угол раскрытия пазов (просветов) 30-60^o обеспечивает наибольший эффект для теплового излучения и позволяет достичь температуры нагреваемого изделия до 1150-1200^oC. При угле раскрытия меньше 30^o не достигаются такие температуры, при угле раскрытия более 60^o излучатель будет выпадать из паза. Замыкающий элемент керамического изолятора 3 (см. фиг. 3) состоит из керамической шайбы (втулки) 16, размещаемой в петле змеевика электронагревательного элемента 1 и надвигаемого на них кожуха 17. Взаимная фиксация шайбы 16 и кожуха 17 осуществляется либо металлическим шплинтом 18, либо элементом крепления нагревательного устройства к несущему каркасу конкретной конструкции нагревателя. Замыкающий элемент керамического изолятора должен обеспечить:
а) фиксацию узла относительно электронагревательного элемента,
б) блокирование элементов керамического изолятора ближайшего ряда,
в) открытые просветы для прямого прохода теплового излучения от излучателя к нагреваемой поверхности,
г) глухую керамическую изоляцию электронагревательного элемента с тыльной стороны нагревателя.

д) возможность теплового расширения излучателя.

Устройство оказывается полностью собранным и представляет собой поперечно направленный мат заданных габаритов. Нагреватель можно использовать непосредственно прибандаживанием непосредственно к нагреваемой поверхности и в сочетании с каким-либо несущим каркасом. Оно удобно в эксплуатации, недорого, долговечно, позволяет получить температуру термообрабатываемой поверхности до 1150-1200^oC.

Изобретение относится к области электронагрева, а именно к разработке электронагревателей для термообработки сварных соединений конструкций, труб, паро-, газо-и нефтепроводов на месте эксплуатации. Гибкое нагревательное устройство содержит и охватывающие его разъемные керамические изоляторы, выполненные из двух или более элементов с открытыми пазами, причем угол раскрытия пазов составляет 30-60°. Керамические изоляторы, размещенные на концах излучателя, соединены с помощью элементов, выполненных в виде втулок, и закреплены фиксаторами. Соединение элементов изоляторов выполнено по принципу "ласточкин хвост". Гибкое нагревательное устройство удобно в эксплуатации, недорого, долговечно, позволяет получить температуру на термообрабатываемой поверхности 1050-12000°. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Гибкое нагревательное устройство, содержащее излучатель и охватывающие его керамические изоляторы, отличающееся тем, что керамические изоляторы выполнены разъемными из двух или более элементов с открытыми пазами, причем угол раскрытия пазов составляет 30 - 60^o. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что керамические изоляторы размещены на концах излучателя и соединены с помощью элементов, выполненных в виде втулок, и закреплены фиксаторами. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что соединение элементов керамических изоляторов выполнено по типу "ласточкин хвост".