ГИБКОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2007 года по МПК H05B3/58 

Изобретение относится к области электронагрева, в частности к конструкции гибких нагревательных элементов.

Применение электронагревателей для подогрева технологического оборудования и трубопроводов выявило их значительные преимущества по сравнению с водо- и пароспутниками во многих технологических процессах. Электроподогрев особенно выгоден при периодической потребности в подогреве, при необходимости регулирования температурного режима, а также при подогреве протяженных трубопроводов и сложного по форме технологического оборудования (З.И.Фонарев. Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности. Ленинград: "Недра", Ленинградское отделение, 1984, с.3-4).

Известен гибкий поверхностный электронагреватель, выполненный в виде плоского мата, в котором электронагревательным элементом служит нихромовая проволока, изолированная керамическими изоляторами (Корольков П.М. Термическая обработка сварных соединений трубопроводов и аппаратов, работающих под давлением. - М.: Стройиздат, 1982, с.18). К недостаткам известной конструкции следует отнести перегрев (тяжелый режим термической нагрузки) нагревателей, изолированных керамическими изоляторами, и, как следствие непродолжительный срок службы. Кроме того, упомянутый гибкий поверхностный нагреватель не может обеспечить достаточно высокий кпд, так как тепло от него нагреваемому изделию передается только за счет конвекции.

Известно гибкое нагревательное устройство, содержащее излучатель в виде змеевика с параллельными ветвями и охватывающие его керамические изоляторы, выполненные разъемными из двух или более элементов с открытыми пазами, угол раскрытия которых составляет 30-60°. Соединение элементов керамических изоляторов выполнено по типу "ласточкин хвост" (патент Российской Федерации №2115265, опубл. 10.07.98). Каждый элемент керамического изолятора монтируется на двух соседних ветвях нагревательного элемента, после монтажа элементы керамических изоляторов образуют ряды, причем в соседних рядах они расположены в шахматном порядке (со сдвигом на одну ветвь электронагревательного элемента). 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. Нагревательное устройство позволяет получить температуру термообрабатываемой поверхности до 1150-1200°С. За счет того, что керамические изоляторы упомянутого устройства выполнены с открытыми пазами, нагреватель меньше перегревается, что увеличивает срок службы. За счет теплового излучения через открытые пазы значительно увеличивается теплопередача и обеспечивается более эффективный нагрев.

Недостатками известного гибкого нагревательного устройства являются относительно высокие материалоемкость и трудоемкость при изготовлении вследствие выполнения керамических изоляторов из двух или более элементов, необходимости изготовления дополнительных видов (концевых и краевых) керамических изоляторов, для каждого из которых требуется разработка и изготовление пресс-форм, дополнительные трудозатраты при сборке. Еще один недостаток заключается в следующем. Так как размеры пазов керамических изоляторов должны строго соответствовать диаметру охватываемого ими излучателя, который, в свою очередь, определяется в зависимости от необходимой удельной поверхностной мощности, невозможно применять керамические изоляторы одного типоразмера в случае необходимости изготовления гибких нагревательных устройств различной мощности. Поэтому требуется изготавливать технологическую оснастку для различных типоразмеров керамических изоляторов, что приводит к высокой себестоимости нагревательных устройств.

Еще одним недостатком известного гибкого нагревательного устройства, которое в собранном виде представляет собой поперечно направленный мат, является невозможность обогрева им сложного по форме технологического оборудования, что сужает технологические возможности.

Задачей изобретения является снижение себестоимости и расширение технологических возможностей гибкого нагревательного устройства путем снижения материалоемкости и трудоемкости при изготовлении, обеспечения возможности унифицировать керамические изоляторы и улучшения гибкости нагревательного устройства.

Для достижения технического результата в гибком нагревательном устройстве, содержащем излучатель и охватывающие его керамические изоляторы с выполненными в них открытыми пазами, керамические изоляторы выполнены цельными, а открытые пазы - зауженными для обеспечения фиксации в них излучателя, который выполнен в виде спирали.

Для обеспечения лучшего прилегания керамических изоляторов друг к другу при креплении к криволинейным поверхностям контактирующие между собой смежные торцевые поверхности изоляторов выполнены в форме входящих одна в другую радиусных поверхностей.

Изоляторы связаны между собой элементами связи через оголовки, выполненные на каждом изоляторе со стороны, противоположной пазам.

Выполнение керамических изоляторов цельными, а открытых пазов зауженными для обеспечения фиксации в них излучателя, позволяющее собирать нагревательные устройства в виде гирлянд, дает возможность размещать нагревательное устройство на оборудовании любой формы и размеров благодаря улучшению его гибкости.

Выполнение излучателя в виде спирали в совокупности с указанными выше признаками позволяет в случае необходимости изготовления нагревательных устройств различной мощности изменять диаметр излучателя, не меняя при этом наружный диаметр спирали. Это, в свою очередь, дает возможность применять керамические изоляторы одного типоразмера для нагревательных устройств с различной удельной поверхностной мощностью.

Выбирая установленный интервал между размещенными на оборудовании гирляндами, можно изменять удельную мощность, что обеспечивает расширение технологических возможностей гибкого нагревательного устройства. При этом, в отличие от наиболее близкого аналога, не требуется дополнительных элементов для фиксации излучателя в керамических изоляторах, замыкающих и краевых керамических узлов, что исключает необходимость разработки и изготовления дополнительных пресс-форм.

Все это обеспечивает снижение материалоемкости и трудоемкости при изготовлении, возможность унифицировать керамические изоляторы и улучшить гибкость нагревательного устройства, что, в свою очередь решает задачу снижения себестоимости и расширения технологических возможностей.

На фиг.1 показан керамический изолятор с нагревательным элементом.

На фиг.2 показано нагревательное устройство.

На фиг.3 показано установленное на обогреваемом оборудовании нагревательное устройство.

Гибкое нагревательное устройство содержит излучатель, который выполнен в виде спирали 1 (фиг.1 и 2), охватывающие ее керамические изоляторы 2, снабженные оголовком 3 и имеющие открытые пазы, выполненные зауженными до ширины а, меньшей наружного диаметра D спирали излучателя 1, что обеспечивает его фиксацию в керамических изоляторах 2. Соединять керамические изоляторы между собой можно, например, с помощью гнутого листового профиля 4, с помощью проволоки, продетой в отверстие оголовка или с помощью оплетки (не показано). Выводы нагревательного устройства в керамических бусах 5 присоединяются к клеммнику 6 (фиг.3).

Гибкое нагревательное устройство может использоваться как непосредственно прибандажированием его к обогреваемой поверхности, так и в сочетании с каким-либо несущим каркасом. Поверх нагревательного устройства укладывается теплоизоляция 7 (фиг.3).

Предлагаемое гибкое нагревательное устройство удобно в эксплуатации. Его можно использовать при нагреве оборудования до 1150-1200°С.

Изобретение относится к области электронагрева, в частности к конструкции гибких нагревательных элементов. Технический результат - снижение себестоимости и расширение технологических возможностей путем снижения материалоемкости и трудоемкости при изготовлении, обеспечения возможности унифицировать керамические изоляторы и улучшения гибкости нагревательного устройства. Гибкое нагревательное устройство содержит излучатель в виде спирали и охватывающие его керамические изоляторы, выполненные цельными и имеющие зауженные для обеспечения фиксации излучателя открытые пазы. Излучатель выполнен в виде спирали. Контактирующие между собой смежные торцы изоляторов выполнены в форме входящих одна в другую радиусных поверхностей. Керамические изоляторы выполнены с оголовком для соединения изоляторов между собой или крепления к корпусу. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гибкое нагревательное устройство, содержащее излучатель и охватывающие его керамические изоляторы с выполненными в них открытыми пазами, отличающееся тем, что керамические изоляторы выполнены цельными, а открытые пазы - зауженными для обеспечения фиксации в них излучателя, который выполнен в виде спирали.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактирующие между собой смежные торцевые поверхности изоляторов выполнены в форме входящих одна в другую радиусных поверхностей.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что изоляторы связаны между собой элементами связи через оголовки, выполненные на каждом изоляторе со стороны, противоположной пазам.