Способ изготовления герметичного трубчатого электронагревателя Советский патент 1982 года по МПК H05B3/48 

(54)

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. ГЕРМЕТИЧНОГО ТРУБЧАТОГО ЭЛЕКТРОНЛГРЕВДТЕЛЯ

Изобретение относится к .электротехнике, в частности к технологии изготовления трубчатых электронагревателей.

Известны способы изготовления тру.бчатых электронагревателей,при которых после изготовления трубчатых электронагревательных элементов производят очистку их электроизоляционных напол,нителей от токопроводящих загрязнений путем разогрева на воздухе при температуре до 850°С, после чего производят сборку электронагревателей, оснащение Ьермовводами и герметизацию til.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления герметичного т убчатого электронагревателя, содерм щего электроизолированный резистивный элемент в герметичной оболочке с узлом гермовводов, при котором электронагреватель собираюти подвергают очистке от электропро; водящих загрязнений нагревом прямым пропусканием тока через резистивный элемент после чего вакуумируют, заполняют газом и герметизируют, 2.

Процесс проводится на воздухе при температуре около 700°С и перед

герметизацией гермовводами методом приварки на концевых участках поддерживается температура 380°С.

Однако очистка электронагревателя от электропроводящих загрязнений производится в окислительной среде воздухе, при этом происходит окисление не только загрязняющих веществ, но и конструкционных материалов

10 электронагревателя, а именно материала резистивного элемента и материала, оболочки.окисление резистивного элемента приводит к изменению его основного параметра электрического сопротивления, а 5 также в случае неравномерного окисления к утонению, что значительно ухудшает надежность(электронагревателя.

хЭкисление материала обечайки и узла гермовводов приводит к ухуд20шению механических, прочностных свойств и разрушению спая металлических обечаек гермовводов с керамикой.

Отсутствие регламентации в скорости разогрева вызывает то, что органические вещества, загрязняющие электроизоляционные материалы, при высоких скоростях разо1рева разлагаются, не успевая испариться, с обра 0 зованием электропроводящего кокса.

э-за которого снижается пробойное апряжение и сопротивление изоляции.

Приварка гермовводов после провеения очистки вызывает загрязнение электроизоляционных материалов, что снижает качество электроизоляции электронагревателя,

Целью изобретения является повышение надежности электронагревателя посредствомувеличения электрической прочности (пробойного напряжения и сопротивления изоляции).

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления электронагревателя, содержащего электрбизолированный резистивный элемент в герметичной оболочке с узлом гермовводов, при котором электронагрева-тель собирают иподвергают очистке от электропроводящих загрязнений нагревом прямым пропусканием тока через резистивный элемент, после чего герметизируют, после сборки электронагреватель помещают в вакуумную печь, соединяют внутреннюю полость электронагревателя с постом откачки и подачи газов, раздельно вакуумируют печь и электронагреватель до давления

.10-5

меньше .5

ммрт.ст. и ведут очистку разогревая электронагреватель до температуры начала разложения органических загрязнений со скоростью до 10°С/мин, а свыше - менее 2с/мин до максимальной(Температуры на оболочке, превышающей ее рабочую температуру на 200-300°С, поддерживая .температуру на концевых участках на ЗО-ЗО-С выше температуры оболочки, производят выдержку после чего охлаждают, заполняют внутреннюю полость электронагревателя кислородсодержащей осушенной газовой средой, выдерживают, вновь вакуумируют, повторяют операцию разогрева и по достижении максимальной температуры заполняют внутреннюю полость осушенным инертным газом и герметизируют. При этом после первого разогрева На максимальную температуру производят вьщержку в течение 4-6 ч, а после заполнения кислородсодержащей средой делают выдержку в течение 1-2 ч.

Ук.азанная последовательность операций вызвана тем, что предложенный способ очистки уменьшает воздействие окисления на конструкционные материалы. В существующих способах электронагреватель разогревается на воздухе до . При этом происходит окисление не только органических загрязнений, но и конструкционных материалов, в том числе и материала реэистивного элемента, что вызывает изменение его характеристик. Кроме того, в случае высокого темпа разогрева органические загрязнения внутри, изоляционного материала не успевают

разложиться и образуют токопроводящий кокс, который можно удалить только при полной разборке, т.е. весь процесс изготовления нагревателя повторить.

В предлагаемом способе разогрев ведется в вакууме с давлением меньше или равным S-IO MM рт.ст. При этом давлении не наблюдается окисления конструкционных материалов (ковара, стали, меди). При регламентированной скорости разогрева легкие фракции органических веществ испаряются и откачиваются, а Тяжелые выходят на поверность изоляционного материала и частично разлагаются. Для их удаления нагреватель охлаждается и заполняется кислородсодержащей средой. При этом из-за, высокой поверхностной активности загрязнений и продуктов их разложения (различные соединения углерода, углеводороды) кислород адсорбируется на их поверхностях и начинает с ними реагировать, При повторной откачке и разогреве оставшиеся загрязнения разлагаются с образованием летучих окислов углерода, которые откачиваются. Измерения изоляции в течение всего процесса показывают увеличение сопротивления изоляции и рост пробойного напряжени

Перегрев концевых участков оболочки по сравнению с электронагревателя позволяет откачивать загрязнения и продукты их распада без высаждени,я их на изоляи1ионных материалах гермоввода, что обеспечивает высокое качество электроизоляции токоподводов электронагревателя.

Время выдержки после первого разогрева и время пропитки кислородсодержащей средой определены опытным путем по изменению сопротивления изоляции и пробойного напряжения.

Подача инертного газа в разогретый до максимальной температуры на оболочке электронагреватель обеспечивает высокое качество изоляции, полученное в результате очистки.

Пример. Сборка трубчатого электронагревателя (ТЭН).

Резистивный элемент ТЭН с помощью электроизоляционных материалов размещают внутри герметичной оболочки. ТоковыводыОТ резистивного элемента соединяют с токовыводами гермовводного узла. Гермовводный узел приваривают к герметичной оболочке. ТЭН помещают в вакуумную печь. Соединяют ТОКОВЫВОДЫ ТЭН с источником электропитания и внутреннюю полость ТЭН, образованную герметичной оболочкой и узлом гермовводов, с помощью трубопровояа с вакуумным постом откачки и подачи газов. Включают откачку внутренней полости ТЭН и

По достижении давления

печи

65 510мм рт.ст. в печи и в ТЭН включа.ют электропитание на ТЭН и в печи. Регулируя напряжение питания, разогревают ТЭН до 400°С, исходя из того что его рабочая температура , причем так, что до скорость разогрева не превышает Ю с/мин, а после 300°С - а С/мин. при этом, регулируя мощность печи, поддерживают на узле гермовводбв температуру на 30-50 0 больше температуры оболочки. При достижении 400С на оболочке ТЭН производят выдержку в течение 4-6 ч. Затем охлаждают ТЭН и печь и заполняют ТЭН осушенньгм воздухом (точка росы минус ). Производят выдержку в течение 1-2ч. Вновь откачивают и повторяют вышеуказанный разогрев до 400°С, после чего заполняют гелием и герметизируют, пережимая трубопровод откачки Т§ После этого охлаждают печь и ТЭН. ТЭ извлекается из печи и герметизирует ся с.помощью сварки по месту пережима трубопровода откачки. Использование изобретения позволяет повысить качество электроизоляции ТЭН. Формула изобретения Способ изготовления герметичного трубчатого электронагревателя, при ч .котором после установки в оболочку резистивного элемента и заполнения ее изоляционным наполнителем, очищают от электропроводных загрязнений наполнитель нагревом прямым пропуска нием тока через резистивный элемент. вакуумируют электронагреватель, за полняют газом и герметизируют, о т пичающийся тем, что, с целью повышения надежности путем увепичения прочности и электросопротивпения наполнителя, перед очисткой помещают электронагреватель в вакуумную электропечь и создавая вакуум раздельно в печи и нагревателе порядка 5-10 мм рт.ст., очистку нагревом со скоростью до Ю с/мин до температуры начала разложения загрязнений, а затем со скоростью до 2°С/мин до температуры на оболочке, превышающей ее рабочую на 200300 С, поддерживая в процессе нагрева температуру на концевых участках электронагревателя на 30-50 С выше температуры оболочки с помощью нагревателей электропечи, выдерживают электронагреватель при максимальной температуре в течение 4-6.ч, затем охлаждают электронагреватель, заполняют его осушенной кислородсодержащей газовой средой и выдерживают в ней в течение 1-2 ч, вновь вакуумируют, идентично повторяют очистку и заполняют оболочку осушенным инертным непосредствен,но после повторной очистки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Миндин Г.В. Электронагревательные трубчатые элементы. М., 1965, с. 23, 110. 2.Авторское свидетельство СССР № 725275, кл. Н 05 В 3/52, 1978.