CN204272408U - 一种采用复合环密封的合金内加热器及其镀锌锅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用复合环密封的合金内加热器及其镀锌锅，包括吊装环、支撑法兰、接长管、第三连接法兰、第四连接法兰、外套管、导热体、电加热芯、防氧化剂和引出电极；其特征在于该加热器还包括压紧密封装置，所述压紧密封装置固定在接长管的顶端，压紧密封装置包括第一连接法兰、第二连接法兰、螺栓和复合环；所述第一连接法兰的中心设有密封的加料孔，电加热芯固定在第一连接法兰上，所述第二连接法兰的尺寸规格与第一连接法兰相配套，第二连接法兰与接长管的上端焊接为一体，所述复合环位于第一连接法兰与第二连接法兰之间，第一连接法兰与第二连接法兰通过螺栓密封连接。

Description

一种采用复合环密封的合金内加热器及其镀锌锅

技术领域

本实用新型涉及加热器，特别是一种用于热镀锌行业，可直接加热镀锌锅内锌液的合金内加热器。

背景技术

目前，热镀锌内加热陶瓷镀锌锅所用的加热器，其耐液锌腐蚀的外套管一般是用无机非金属材料如石英玻璃、碳化硅、氮化硅等制成的。由于这些材料脆性大、易损坏、寿命低，且整体加热器传热慢、热效率低，故不适用于大规模工业化生产。而由本公司设计发明并独家生产的高效耐液锌腐蚀合金内加热器(已申请中国专利并获受理)，则克服了上述缺点，因其节电、节锌、热效率高、耐锌腐蚀等优点，已在国内外热镀锌厂大量推广使用，市场占有率高达90％以上。该内加热器主要由耐液锌腐蚀的钨钼合金外套管及在其内部放置的电加热芯、导热体、防氧化剂等构成。虽然原设计对加热器内部实施了密封，用来防止由于空气中的氧的进入而造成防氧化剂的消耗的现象，但在使用中发现，在热镀锌高温环境下，随着时间的延长仍有一定量的防氧化剂被消耗，如果防氧化剂耗尽，就会失去对导热体的保护作用，进而就会造成导热体的消耗，致使加热器不能正常工作而失效。故为保证加热器正常工作，就需要定期(一般周期为3个月)向加热器内添加防氧化剂。添加时，操作人员需在近300-400℃高温烘烤下，将加热器密封打开，再将加热芯提升一定高度，才能进行添加防氧化剂等操作，这会对操作人员身心及生产效率造成了很大的影响。本实用新型针对原合金内加热器存在的不足，对原有加热器密封装置做出改进，设计出一种新的加热器密封与加料装置，使加热器在进行维护时操作更加简便，并使维护周期延长，减少维护次数，这样既减轻了维护人员的劳动强度又大大提高了生产效率。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种采用复合环密封的合金内加热器及其镀锌锅，该加热器采用复合环与法兰结构配合使 用，实现装置密封良好，使加热器维护起来更加简便，即不用进行打开加热器密封或将加热芯提起等操作，即可完成防氧化剂的添加，大大缩短维护操作时间及减少维护人员的劳动强度；同时，密封的改善可显著减少加热器需要进行维护的次数。

本实用新型解决所述技术问题所采用的技术方案是，提供一种采用复合环密封的合金内加热器，包括吊装环、支撑法兰、接长管、第三连接法兰、第四连接法兰、外套管、导热体、电加热芯、防氧化剂和引出电极；其特征在于该加热器还包括压紧密封装置，所述压紧密封装置固定在接长管的顶端，压紧密封装置包括第一连接法兰、第二连接法兰、螺栓和复合环；所述第一连接法兰的中心设有密封的加料孔，电加热芯固定在第一连接法兰上，所述第二连接法兰的尺寸规格与第一连接法兰相配套，第二连接法兰与接长管的上端焊接为一体，所述复合环位于第一连接法兰与第二连接法兰之间，第一连接法兰与第二连接法兰通过螺栓密封连接。

一种镀锌锅，其特征在于该镀锌锅安装有上述的采用复合环密封的合金内加热器。

实验表明，与现有技术相比，热镀锌锅采用本实用新型后，当镀锌温度为450℃时，加热器可在1年时间内免于维护；若镀锌温度提高至500℃，则加热器约在11个月内不用维护；如镀锌温度继续升高至550℃，则加热器约在9.6个月内不用维护；期间，只有在电加热芯失效需要更换时，才需要进行维护，这大大提高了生产效率，并减轻了维护人员的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型采用复合环密封的合金内加热器的一种实施例压紧密封装置11的结构示意图；

图2是本实用新型采用复合环密封的合金内加热器的一种实施例第一连接法兰1101的俯视结构示意图；

图3是本实用新型采用复合环密封的合金内加热器的一种实施例第一连接法兰1101的A-A面的剖视结构示意图；

图4是本实用新型采用复合环密封的合金内加热器的一种实施例复合环 1104的纵截面的结构示意图；

图5是本实用新型采用复合环密封的合金内加热器的一种实施例的结构示意图；

图6是本实用新型采用复合环密封的合金内加热器的一种实施例安装在陶瓷镀锌锅17内的安装结构示意图；

图中：1-吊装环、2-支撑法兰、3-接长管、4-第三连接法兰、5-第四连接法兰、6-外套管、7-导热体、8-电加热芯、9-防氧化剂、10-引出电极、11-压紧密封装置、12-导线、15-顶丝、16-卡箍、17-陶瓷镀锌锅(锌锅)、13-加热器支架、14-锌液、18-加热器，1101-第一连接法兰、1102-第二连接法兰、1103-螺栓、1104-复合环、11041-软金属环、11011-加料孔、11012-通孔、11013-螺栓孔、11014-安装孔、11015-梯形密封槽。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细叙述本实用新型。实施例是以本实用新型所述技术方案为前提进行的具体实施，但本申请的权利要求保护范围不限于所述实施例的描述范围。

本实用新型采用复合环密封的合金内加热器(简称加热器，参见图1-6)包括吊装环1、支撑法兰2、接长管3、第三连接法兰4、第四连接法兰5、外套管6、导热体7、电加热芯8、防氧化剂9、引出电极10和压紧密封装置11，其中，所述压紧密封装置11固定在接长管3的顶端，压紧密封装置11包括第一连接法兰1101、第二连接法兰1102、螺栓1103和复合环1104；所述第一连接法兰1101的中心设有可密封的加料孔11011，电加热芯8固定在第一连接法兰1101上，所述第二连接法兰1102的尺寸规格与第一连接法兰1101相配套，第二连接法兰1102与接长管3的上端焊接为一体，所述复合环1104位于第一连接法兰1101与第二连接法兰1102之间，通过拧紧连接第一连接法兰1101与第二连接法兰1102的螺栓1103使复合环1104变形，即可实现加热器内部密封。

本实用新型的进一步特征在于所述第一连接法兰1101的下表面和第二连接法兰1102的上表面均设有形状相同的梯形密封槽11015(参见图1和图3)。

本实用新型的进一步特征在于所述复合环1104与第一连接法兰和第二连接 法兰上的梯形密封槽11015围成的密封空间精密配合，复合环1104(参见图4)主体为耐热钢制成的圆环，复合环的垂直截面为类六边形，复合环的上下两个平面上均设有矩形槽，所述矩形槽内镶嵌有软金属环11041，所述软金属环的尺寸与矩形槽的尺寸相匹配，且软金属环的厚度与矩形槽高度的比为1.5-1.8。

本实用新型的进一步特征在于所述电加热芯8由2～4组U型电加热管组成。

本实用新型通过利用第三连接法兰4、第四连接法兰5可将外套管6与接长管3进行连接并将接口密封；通过接长管3的上端开口可将电加热芯8放入外套管6内，通过第一连接法兰上的加料孔11011可将粒状导热体7、防氧化剂9装入外套管6内，通过拧紧连接第一连接法兰1101与第二连接法兰1102的螺栓1103，使复合环1104发生变形，当复合环1104受到两个法兰挤压时，形成双重密封，即软金属变形形成平面密封及复合环的斜面与两法兰的梯形密封槽的斜面紧密配合形成斜面密封，最终实现了加热器内部的良好密封。导热体7为低熔点金属或合金，加热器工作时它呈液态，电加热芯8浸泡在其中，其作用是把电加热芯8发出的热量迅速导出并通过外套管6传入锌液14。

本实用新型的使用方法是：

(1)在室温下，利用第三连接法兰4和第四连接法兰5、卡箍16、顶丝15、密封垫及密封胶将外套管6与接长管3进行连接，然后将电加热芯8放入外套管6中，通过拧紧连接第一连接法兰1101与第二连接法兰1102的螺栓1103，使加热器内部密封。将颗粒状导热体7及防氧化剂9通过第一连接法兰上的加料孔11011加入到加热器内，随后用密封螺栓及密封垫将加料孔11011密封；

(2)将外套管6预热至适当温度，然后利用吊装环1将加热器18吊起并将外套管6垂直浸入熔融锌液14中，同时将加热器18通过支撑法兰2安放在加热器支架13上(参见图6)。

(3)将电加热芯8上的导线12与电源控制柜内电源输出端相连，待导热体7熔化后，合闸送电，加热器开始工作。

本实用新型通过第一连接法兰上的加料孔11011可以添加导热体7及防氧化剂9，第一连接法兰上的加料孔11011通过密封螺栓及密封垫进行密封，即本实用新型不用进行打开加热器密封或将加热芯提起等操作，即可完成防氧化剂 的添加。通过支撑法兰2可以将加热器安装在锌锅的加热器支架13上，支撑法兰2可以承受整只加热器的重量；所述接长管3为两端开口的圆筒，接长管3的下端与第三连接法兰4焊接为一体，接长管3的侧面通过螺纹与支撑法兰2连接。所述外套管6为底端封闭、上端开口的圆柱形套管，外套管6由钨钼合金制成；第四连接法兰5通过顶丝15固定在外套管6的上端，再通过卡箍16及螺栓、密封垫将外套管6与接长管3的下端进行密封连接；所述导热体7为低熔点金属或合金，工作时它呈液态，电加热芯8浸泡在导热体7中，防氧化剂9覆盖于导热体7的上表面，其作用是如果加热器内有氧存在时，防氧化剂9优先与氧反应，生成非氧化性气体，消耗掉氧，从而防止导热体7被氧化，进而保证了导热体7不因被氧化而被消耗。所述电加热芯8包括发热区和连接电极区，在电加热芯的发热区沿其长度方向均布有设计数量的圆形金属板。电加热芯8为U型电加热管，U型电加热管的两端分别引出一个引出电极10，引出电极10通过导线12与电源连接(参见图5)。

本实用新型的加热器可以是独立的产品，也可以作为一个加热部件安装于镀锌锅17里。换言之，本实用新型也涉及一种镀锌锅，其特征在于该镀锌锅安装有本实用新型所述的采用复合环密封的合金内加热器。因此本实用新型加热器特别有利于传统镀锌锅的升级改造。

实施例1

本实施例中依据上述方法将加热器18进行安装后，即可进行加热器在实际工况加热状态下的密封性试验。

试验条件为：锌锅17的容锌量为0.5吨，外套管6为钨钼合金制成，电加热芯8由4组U型电加热管组成，总功率15kw，所述第一连接法兰1101和第二连接法兰1102的外径均为190mm、厚度均为20mm；支撑法兰2的外径为190mm、厚度为15mm。第一连接法兰1101(参见图2和图3)在加料孔11011的外围设有8个通孔11012，第一连接法兰1101的圆周上均布有6个螺栓孔11013，第一连接法兰1101的圆周面的直径上对称的布置有安装孔11014，所述加料孔11011通过密封螺栓及密封垫进行密封，所述吊装环1通过安装孔11014与第一连接法兰1101固定连接；电加热芯8的上端穿过第一连接法兰的通孔 11012且与第一连接法兰1101焊接密封成为一体。第一连接法兰1101下表面和第二连接法兰1102上表面设有梯形密封槽11015，复合环1104与第一连接法兰和第二连接法兰上的梯形密封槽11015围成的密封空间精密配合，复合环1104(参见图4)主体为耐热钢制成的圆环，复合环的垂直截面为类六边形，复合环的上下两个平面上均设有矩形槽，所述矩形槽内镶嵌有软金属环11041，所述软金属环的尺寸与矩形槽的尺寸相匹配，且软金属环的厚度与矩形槽高度的比为1.5。

第三连接法兰4和第四连接法兰5的外径均为170mm、厚度均为20mm；导热体7为低熔点合金、熔点为290℃、添加量为30.6kg，防氧化剂添加量为500g。

接通电源，将加热器内部温度升温至530℃，此时锌液14的温度为450℃，在此温度下长时间保温，每天检测一次加热器的工作情况是否正常，待时间达到3个月后，关闭电源，将加热器由锌锅17中取出，使加热器自然冷却到室温。室温下，测得防氧化剂9的消耗量为121g，约占总量的24.2％，折合每月消耗防氧化剂量40.33g，如500g防氧化剂全部被消耗完需12.4月(500/40.33)，可见在电加热芯8不失效的前提下，可在12.4个月内不用对加热器进行维护，这比原加热器需进行维护的时间(3个月一次)延长了4.13倍。这表明本实用新型的压紧密封装置对加热器内部密封十分良好。

实施例2

本实施例试验装置及试验条件同实施例1，接通电源后，将加热器内部温度升温至590℃，此时锌液14的温度为500℃，余后工作同实施例1。室温下，测得防氧化剂9的消耗量为134g，约占总量的26.8％，折合每月消耗防氧化剂量为44.67g，可见在电加热芯8不失效的前提下，约11.2个月内不用对加热器进行维护，这比原加热器需进行维护的时间延长了3.7倍。

实施例3

本实施例实验装置及试验条件同实施例1，接通电源后，将加热器内部温度升温至660℃，此时锌液14的温度为550℃，余后工作同实施例1。室温下，测得防氧化剂9的消耗量为156g，约占总量的31.2％，折合每月消耗防氧化剂量 52.0g，可见在电加热芯不失效的前提下，约近9.6个月内不用对加热器进行维护，这比原加热器需进行维护的时间延长了3.2倍。

本实用新型未述及之处均适用于现有技术。

Claims (5)

1.一种采用复合环密封的合金内加热器，包括吊装环、支撑法兰、接长管、第三连接法兰、第四连接法兰、外套管、导热体、电加热芯、防氧化剂和引出电极；其特征在于该加热器还包括压紧密封装置，所述压紧密封装置固定在接长管的顶端，压紧密封装置包括第一连接法兰、第二连接法兰、螺栓和复合环；所述第一连接法兰的中心设有密封的加料孔，电加热芯固定在第一连接法兰上，所述第二连接法兰的尺寸规格与第一连接法兰相配套，第二连接法兰与接长管的上端焊接为一体，所述复合环位于第一连接法兰与第二连接法兰之间，第一连接法兰与第二连接法兰通过螺栓密封连接。

2.根据权利要求1所述的采用复合环密封的合金内加热器，其特征在于所述第一连接法兰的下表面和第二连接法兰的上表面均设有形状相同的梯形密封槽。

3.根据权利要求2所述的采用复合环密封的合金内加热器，其特征在于所述复合环与第一连接法兰和第二连接法兰上的梯形密封槽围成的密封空间精密配合，复合环主体为耐热钢制成的圆环，复合环的垂直截面为类六边形，复合环的上下两个平面上均设有矩形槽，所述矩形槽内镶嵌有软金属环，所述软金属环的尺寸与矩形槽的尺寸相匹配，且软金属环的厚度与矩形槽高度的比为1.5-1.8。

4.根据权利要求1所述的采用复合环密封的合金内加热器，其特征在于所述电加热芯为2～4组U型电加热管组成。

5.一种镀锌锅，其特征在于该镀锌锅安装有权利要求1-4任一所述的采用复合环密封的合金内加热器。