CN104677116B - 一种自膨胀式超高温加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自膨胀式超高温加热器,安装在高温设备的炉膛内，所述加热器包括：至少一个加热元件，其沿重力方向设置在炉膛内并形成为沿着一个方向自由延伸状；至少一个水冷电极，其固定在所述高温设备的炉体上且与所述加热元件的一端部固定的电连接，至少一个支撑块，其固定在所述高温设备的炉膛底部，用于支撑所述加热元件，所述加热元件浮搁在所述支撑块上并可在该支撑块上自由移动。本发明的一种自膨胀式超高温加热器通过将加热元件直接浮搁在支撑块上，使得加热元件能够在支撑块上自由移动，最大限度的提供了加热元件的热胀冷缩的自由度，进而提高了加热器的使用寿命。

Description

一种自膨胀式超高温加热器

技术领域

本发明属于高温真空设备领域，具体涉及一种自膨胀式超高温加热器。

背景技术

一般地，高温设备在生产过程中需要反复升温降温，致使其炉膛内部结构热胀冷缩现象显著。现有高温设备的加热器中，通常采用多点支撑的方式固定在炉膛内部，即在加热器的两侧及顶部均设置有支撑点，这样使得加热器的空间自由度大部分或全部被约束，在设备升温或降温过程中，加热器的热膨冷缩量会被约束，导致在加热器内部会产生较大的热应力，从而容易造成加热器变形，严重时甚至可能出现加热器损坏，大大降低了加热器的使用寿命，甚至可能引发安全事故。另外，出于安全考虑，需要及时更换变形或损坏的加热器，这样也增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种自膨胀式超高温加热器，具有较大的热膨冷缩空间，能够有效应对多变的反应温度，进而提高了加热器的使用寿命，以解决现有真空设备的加热器易变形或损坏的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种自膨胀式超高温加热器,安装在高温设备的炉膛内，所述加热器包括：至少一个加热元件，用于加热所述高温设备，其沿重力方向设置在炉膛内并形成为沿着一个方向自由延伸状；至少一个水冷电极，其固定在所述高温设备的炉体上且与所述加热元件的一端部固定的电连接，用于将外部电流引入到所述加热元件上；至少一个支撑块，其固定在所述高温设备的炉膛底部，用于支撑所述加热元件，所述加热元件浮搁在所述支撑块上并可在该支撑块上自由移动。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述加热元件形成为沿着炉膛内壁延伸一周但头部与尾部隔开一定间距的形状。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述加热元件形成为与炉膛内壁截面形状大致相同的形状。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述加热元件包括第一加热管、第二加热管、第三加热管和第四加热管，所述第一加热管、所述第二加热管、所述第三加热管和所述第四加热管首尾依次串接，所述第一加热管的头部与所述第四加热管的尾部间间隔一段距离。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述支撑块包括第一支撑块、第二支撑块和第三支撑块，所述第一支撑块支撑第一加热管的头部，所述第三支撑块和第二支撑块分别支撑所述第四加热管的头部和尾部。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述第一加热管与所述第二加热管、所述第二加热管与所述第三加热管、所述第三加热管和所述第四加热管的串接处设置有接头。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述加热元件采用一体成型的方式形成为多段加热管，并沿着炉膛内壁轮廓延伸。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述高温设备的炉膛内设置有隔热保温层，所述水冷电极贯穿所述隔热保温层并固定在所述高温设备的炉体上。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，沿着所述高温设备的长度方向设置有多个加热元件形成的加热器组，每个加热元件分别设置有对应的水冷电极和支撑块。

其中，在上述的自膨胀式超高温加热器中，所述多个加热元件通过连接件连接，形成加热器的加热器本体；以及每两个所述加热元件共同连接到一个水冷电极，每个加热元件对应设置有一个支撑块。

本发明的一种自膨胀式超高温加热器通过将加热元件直接浮搁在支撑块上，使得加热元件能够在支撑块上自由移动，最大限度的提供了加热元件的热胀冷缩的自由度，使得加热器在升温或降温过程中可自由膨胀或收缩，不会在加热器内部产生较大的热应力而造成加热器变形或损坏，提高了加热器的使用寿命。本发明具有结构简单、使用寿命长、安全性高等诸多优点。

附图说明

图1显示了本发明优选实施例的自膨胀式超高温加热器的结构示意图；

图2显示了本发明另一优选实施例中加热元件的结构示意图；

图3显示了本发明另一较佳实施例中加热器组的结构示意图；

其中：

1为加热元件，11为第一加热管，12为第二加热管，13为第三加热管，14为第四加热管；2为水冷电极；3为支撑块，31为第一支撑块，32为第二支撑块，33为第三支撑块；4为接头；5为隔热保温层；6为连接件；

100为高温设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

与现有技术相比，本发明具有较大的热膨冷缩空间，能够有效应对多变的反应温度，进而提高了加热器的使用寿命，解决了现有真空设备的加热器易变形或损坏的技术问题。

图1显示了本发明优选实施例的自膨胀式超高温加热器的结构示意图。

本发明优选实施例的自膨胀式超高温加热器安装在高温设备100的炉膛内，具体来说，高温设备100中由隔热保温层5形成炉膛内壁，炉膛横向(平行于地平面)放置，加热器沿着炉膛长度方向排列设置，以浮搁的方式设置在炉膛底部，用于对高温设备100进行加热。这样，在升温或降温过程中加热器可自由膨胀或收缩，不会在加热器内部产生较大的热应力而造成加热器变形或损坏，使用寿命高。

如图1所示，本发明的加热器包括至少一个加热元件1、至少一个水冷电极2和至少一个支撑块3，加热元件1浮搁在支撑块3上，并与水冷电极2电连接。

加热元件1设置在炉膛内以加热高温设备100。具体来说，加热元件1沿重力方向设置在炉膛内并形成为沿着一个方向自由延伸状，使得加热元件1在升温或降温过程中加热器可自由膨胀或收缩，不会在加热器内部产生较大的热应力而造成加热器变形或损坏。

具体来说，参见图1，在炉膛的底部固定设置有支撑块3，加热元件1浮搁在支撑块3上，即加热元件1与支撑块3之间不固定，加热元件1与支撑块3接触面可相互滑动。另一方面，加热元件1的一端部与水冷电极2固定连接，水冷电极2固定设置在高温设备100的炉体上，隔热保温层5固定在炉体上。这样，加热元件1仅通过与水冷电极2(高温设备100至少包括两个水冷电极2)连接的部位间接固定在炉体上，从而仅仅限制其一个自由度，使得在除此之外的其他自由度上可以自由膨胀或收缩。

进一步，加热元件1形成为沿着炉膛内壁延伸一周但头部与尾部隔开一定间距的形状，以留出加热元件1的头部、尾部的膨胀空间。

在一个优选实施例中，加热元件1形成为与炉膛内壁截面形状基本相同的形状，以使得加热元件1能够均匀的设置在炉膛内壁，留出尽量多的炉膛内部空间，同时保证加热效果。

水冷电极2固定在高温设备100的炉体上并与加热元件1电连接，用于将外部电流引入到加热元件1上，驱动加热元件1加热高温设备100。具体地，水冷电极2贯穿隔热保温层5与加热元件1的一端部固定的电连接，隔热保温层5可有效防止热量散发。

支撑块3固定设置在高温设备100的炉膛底部，用于支撑加热元件1。如上所述，加热元件1浮搁在支撑块3上并可在该支撑块3自由移动，以防止在设备升温或降温过程中加热元件1的热胀冷缩量被约束。这里，所谓的浮搁，是指加热元件1可移动的搁置在支撑块3上，加热元件1与支撑块3接触面不固定并可以相互滑动。

图2显示了本发明另一优选实施例中加热元件的结构示意图。

如图2所示，本发明另一优选实施例的加热元件1形成为包括第一加热管11、第二加热管12、第三加热管13和第四加热管14。

在图2所示实施例中，第一加热管11、第二加热管12、第三加热管13和第四加热管14首尾依次通过接头4串接，即在第一加热管11与第二加热管12串接处、第二加热管12与第三加热管13串接处、第三加热管13和第四加热管14的串接处分别设置有接头4，用于把相邻的两个加热管串接在一起。所述接头4优选的形成为近似直角的接头。另外，第一加热管11的头部与第四加热管14的尾部间留有一段间距，该间距至少大于加热管的长度方向的最大膨胀量(但不限于此)，以防止加热管膨胀受限。

在本发明的另一可选实施例中，加热元件1采用一体成型的方式形成为多段加热管，并优选的沿着炉膛内壁轮廓延伸。

参见图1和图2，在本发明的另一优选实施例中，加热元件1相对于炉膛竖直(沿重力方向)设置，支撑块3设置为包括第一支撑块31、第二支撑块32和第三支撑块33，第一支撑块31用于支撑第一加热管11的头部，第三支撑块33和第二支撑块32用于分别支撑第四加热管14的头部和尾部，这种支撑机制能够有效保证加热元件1的膨胀或冷缩空间，在升温或降温过程中，加热器可自由膨胀或收缩，不会在加热器内部产生较大的热应力而造成加热器变形或损坏，加热器的使用寿命大大提高。

图3显示了本发明另一较佳实施例的加热器组的结构示意图。

如图3所示，在本较佳实施例中，沿着炉膛5的长度方向设置有多个加热元件1形成的加热器组，每个加热元件1分别设置有对应的水冷电极2和支撑块3。

在图3所示的可选实施例中，设置有四个加热元件1和支撑块3，以及两个水冷电极2。四个加热元件1通过连接件6连接在一起，形成加热器的加热器本体，其中每两个加热元件1共同连接到一个水冷电极2，每个加热元件1对应设置有一个支撑块3。这样，通过一个水冷电极2向两个加热元件1引入外部电流，达到设备升温的目的。另外，一个支撑块3支撑对应的一个加热元件1，确保每个加热元件1在设备升温或降温过程中，其热膨或冷缩量不会被约束，减少内部产生的热应力，从而延迟加热元件1的使用寿命。

如上所述，本发明的一种自膨胀式超高温加热器通过将加热元件直接浮搁在支撑块上，使得加热元件能够在支撑块上自由移动，最大限度的提供了加热元件的热胀冷缩的自由度，使得加热器在升温或降温过程中可自由膨胀或收缩，不会在加热器内部产生较大的热应力而造成加热器变形或损坏，提高了加热器的使用寿命。

本发明具有结构简单、使用寿命长、安全性高等诸多优点。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (12)

1.一种自膨胀式超高温加热器,安装在高温设备(100)的炉膛内，其特征在于，所述加热器包括：

至少一个加热元件(1)，用于加热所述高温设备(100)，其沿重力方向设置在炉膛内并形成为沿着一个方向自由延伸状；

至少一个水冷电极(2)，其固定在所述高温设备(100)的炉体上且与所述加热元件(1)的一端部固定的电连接，用于将外部电流引入到所述加热元件(1)上；

至少一个支撑块(3)，其固定在所述高温设备(100)的炉膛底部，用于支撑所述加热元件(1)，所述加热元件(1)浮搁在所述支撑块(3)上并可在该支撑块(3)上自由移动。

2.根据权利要求1所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述加热元件(1)形成为沿着炉膛内壁延伸一周但头部与尾部隔开一定间距的形状。

3.根据权利要求2所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述加热元件(1)形成为与炉膛内壁截面形状大致相同的形状。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述加热元件(1)包括第一加热管(11)、第二加热管(12)、第三加热管(13)和第四加热管(14)，所述第一加热管(11)、所述第二加热管(12)、所述第三加热管(13)和所述第四加热管(14)首尾依次串接，所述第一加热管(11)的头部与所述第四加热管(14)的尾部间间隔一段距离。

5.根据权利要求4所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述支撑块(3)包括第一支撑块(31)、第二支撑块(32)和第三支撑块(33)，所述第一支撑块(31)支撑第一加热管(11)的头部，所述第三支撑块(33)和第二支撑块(32)分别支撑所述第四加热管(14)的头部和尾部。

6.根据权利要求4所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述第一加热管(11)与所述第二加热管(12)、所述第二加热管(12)与所述第三加热管(13)、所述第三加热管(13)和所述第四加热管(14)的串接处设置有接头(4)。

7.根据权利要求5所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述加热元件(1)采用一体成型的方式形成为多段加热管，并沿着炉膛内壁轮廓延伸。

8.根据权利要求1所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述高温设备(100)的炉膛内设置有隔热保温层(5)，所述水冷电极(2)贯穿所述隔热保温层(5)并固定在所述高温设备(100)的炉体上。

9.根据权利要求1-3、5-8中任一项所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，沿着所述高温设备(100)的长度方向设置有多个加热元件(1)形成的加热器组，每个加热元件(1)分别设置有对应的水冷电极(2)和支撑块(3)。

10.根据权利要求4所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，沿着所述高温设备(100)的长度方向设置有多个加热元件(1)形成的加热器组，每个加热元件(1)分别设置有对应的水冷电极(2)和支撑块(3)。

11.根据权利要求9所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述多个加热元件(1)通过连接件(6)连接，形成加热器的加热器本体；以及每两个所述加热元件(1)共同连接到一个水冷电极(2)，每个加热元件(1)对应设置有一个支撑块(3)。

12.根据权利要求10所述的自膨胀式超高温加热器，其特征在于，所述多个加热元件(1)通过连接件(6)连接，形成加热器的加热器本体；以及每两个所述加热元件(1)共同连接到一个水冷电极(2)，每个加热元件(1)对应设置有一个支撑块(3)。