CN85109008A - 金属外铠装的电阻加热器 - Google Patents

Abstract

一种抗腐蚀的长形加热器是将金属铠装的、无机材料绝缘的电阻加热元件，分段装入金属外铠装内而构成，该金属外铠装基本上是完全密封的，并向内受压而在该外铠装和装入的元件之间产生金属与金属的接触。

Description

本发明涉及一种电阻加热器，更具体地说，本发明涉及一种至少含有一个加热元件的长形电阻加热器，此加热元件由绝缘材料包住的导电线心所组成。这种类型的加热器能够用来在高温下，在高度腐蚀性的环境中长时间地工作。例如，这种加热器能在超过约600℃的温度下，长年用来加热井孔的一部分。

本发明的目标是提供一种容易构成，并且操作可靠的用于井中的长形电加热装置。

根据本发明，提供了一种包含至少一个内部金属芯线的长形电阻加热器，此芯线是一个加热元件或至少包括一个加热元件。此加热元件由管状金属铠装包住的绝缘的导电线心所组成。所说的芯线被包入金属外铠装内，此外铠装基本上是连续密封的，并沿径向向内受到压缩，直至在该外铠装和芯线之间产生金属与金属的接触。

这里所用的词语“芯线”包括导线、电缆、棒状或管状芯线。

以下将参照附图对本发明作更详细的解释。

图1是本发明的加热器的一部分的纵向视图。

图2是这种加热器的横截面图，其中一组包括加热器电缆和其它芯线的金属芯线被包在金属外铠装内。

图3是本发明加热器的带有加热元件线心部分的纵向视图。

图4示出了针对弯曲应力将本加热器的一部分加强的一种方法。

图5示出了装配本发明的加热器的方法，此加热器有一串相串联的加热元件。

图6示出了把本发明加热器拉过旋锻机而装配该加热器的方法。

本发明是（至少部分是）基于某种发现而提出的，即（特别是在地下井中工作的长形加热器）本发明类型的加热器特别易于构成并可在许多场合下应用。向内压缩的密封外铠装提供了一种方便的方法来确保加热元件耐渗漏、腐蚀之类的稳定性。在以下一些场合下，本发明尤为有用：单个加热元件不能用长度或直径足够大的线心和适当厚度、强度或金属特性的铠装所制成;和/或加热器需要以头尾相连或并排放置并且串联联接的加热元件;或多个加热元件并联地连接，并沿加热器以不同的邻距并排地放置，以便以最小的供电电压和/或沿加热器的不同位置等得到所希望的功率输出或功率强度。

当要求在控制的制造条件下完成金属连接操作（例如焊接、钎焊等），以形成在整个长度方向上基本上密封的金属管或金属铠装时，本发明尤其能显示出其优越性。

本发明的加热器及其制造方式提供了一种比较方便的方法，来连接有着不同线心电阻率和/或不同横截面积或形状、或不同材料的加热元件，以形成能沿其长度方向的不同部位以不同速率加热的可卷绕的长形加热器。

图1示出了本发明的加热器的中心部分。图示的部分包括一组加热元件，每个加热元件都包括一条在金属铠装3内，并由固体（颗粒状、薄层状或整体的）耐热绝缘材料2包住的导电线心1。通过焊接点4（和/或钎焊，或金属连接器等）把加热元件的导电线心接合在一起而使其相互之间串联地电连接。

接上供电系统5，即对加热元件供应电流。

加热器线心1的相互连接部分1被耐热固体绝缘材料6所包住。相互连接的加热器线心和周围的绝缘材料都包在金属外铠装7内，该外铠装7向内受到压缩而在外铠装的金属表面和外铠装所包住的金属芯线的金属表面（例如加热器元件铠装3）之间产生金属与金属的接触（如在8处所示）。绝缘材料部分6最好以预成形的固体块的形式在一开始时就安装，当外铠装向内受到压缩时，此固体块被已压或填入线心1和外铠装之间的空间的颗粒块状物。外铠装的向内压缩可采取挤压、拉伸等方式来达到。

图2示出了本发明加热器的横截面，其中，在金属外铠装（如外铠装7）内包含了一组各种类型的金属芯线。在所示的实施方案中，内部芯线包括一对被金属铠装（例如铠装3）所包住的加热器电缆。一个内部元件由被金属铠装9所包住的热偶电缆组成。一个内部元件由包含比较大和高导电率的导电线心10的电源电缆所组成，该线心10被包在固体耐热绝缘材料2和金属铠装3a内。其它内部元件由金属管11组成。管状芯线，例如11，可用作“微井”，细长的记录装置，如热电偶，可通过该微井，在加热区内移动;或可用作结构元件，或可被一种结构元件（比如导线或棍等）所替代或与之同时使用

如所指出的，金属外铠装，例如外铠装7，向内受到压缩而在该外铠装与内部金属芯线的金属表面之间产生金属与金属的接触。如图所示，在金属外铠装包含中空或可变形的金属芯线的地方，最好向内压缩至内部芯线产生足够的变形，以确保这些芯线的壁和外铠装的壁之间产生导热效果良好的金属与金属的接触，而又不会使这些元件变形到足以降低在其预定用途中的效果。

图3示出了此类型加热器的一部分，其中，内部加热元件的导电芯线和外铠装的金属焊接在一起，并电连接到电源（未示出）上。在此实施方案中，金属外铠装12通过周边焊接13连接到端片12a上。此外铠装围绕着一个内部加热元件沿径向向内受压缩，此加热元件有一条与端片芯杆14a电连接的电阻加热线心14。电阻器14的中心部分由压紧的固体绝缘材料颗粒和金属铠装16所包住。至少外铠装12的中心部分沿径向向内受的压缩以达到与加热器铠装16之间的金属与金属的接触。加热器电阻的端片14a最好由预先成形的固体绝缘材料块19包住。已成形的外铠装的端片12a绕导体14a滑动，并通过周边焊接20电连接到14a上。

图4示出了一个实施方案，该方案中，利用周边焊接22（或热装冷缩固定、钎焊等）将金属短套管21围绕着外铠装7而与其相连接，以增强抵抗加热器扭曲的能力。

图5示出了装配此种加热器的一种方法，采用接合其导电线心的连接方法，例如焊接4，可将一串带有金属铠装3和3a的内部加热元件的分段相互连接起来。由粉末状固体绝缘材料预成形的固体压制块，即装配部分23和23a绕着相互连接的导电线心而固定。固定部分的直径最好稍大于加热元件铠装3的直径，但是要小于外铠装7的内径。将这样装配而成的组件连同其余的金属管（例如图2等当中的热偶管9，或微井管11）先拉入外铠装7中，然后向内压缩外铠装，以达到内管的外表面之间的金属与金属的接触。对绝缘材料预成形体所产生的挤压作用确保了由该绝缘材料所形成的颗粒分布并使之被压紧在相互连接的加热器元件线心的周围空间内。

图6示出了另一种构成该加热器的方法，此方法尤其适用于特别长的加热器。如图所示，将通过周边焊接24与7a部分连接的外铠装的一部分7拉过轧辊旋锻机的压辊，以沿径向向内压缩该外铠装。带有包着绝缘了的导电线心的铠装3和3a的内部加热元件的各部分通过接合线心的焊接法而相互连接在一起，这些焊接部位最好由模制的绝缘材料23包住，如箭头所示，加入附加的部分并向旋锻机推进，可将加热元件加长。每个这些加热元件都带有如3b那样的铠装，并随后被外铠装，比如7、7a和7b，所包住，随着装配件送向旋锻机25，更多的分段可加于其上。

Claims (17)

1、一种长形的电阻加热器，该加热器包括：

至少一个包括至少一个加热元件的内部金属芯线，此加热元件带有在金属铠装内的，被固体绝缘材料包住的导电线心；

一个包住内部芯线，并主要由基本上连续密封的金属管组成的外铠装，该金属外铠装沿径向向内受到压缩而在该外铠装与内部芯线之间产生金属与金属的接触；以及

对加热元件供应电流的装置。

2、如权利要求1的加热器，其中，至少一个加热元件含有无机绝缘的加热电缆，该电缆有一条基本上是纯金属的导电线心，此线心在金属铠装内，并由无机绝缘材料颗粒所包住。

3、如权利要求1的加热器，其中，内部芯线至少包括一条芯线，而不是一个加热元件。

4、如权利要求1的加热器，其中，内部金属芯线和向内受压的金属外铠装都卷绕起来，以制成一种能进入井内并在井内工作的长加热器。

5、如权利要求1的加热器，其中，内部芯线至少包括两个排列好的加热元件，以便使该加热器能够沿加热器的不同位置产生不同的加热速度或温度。

6、如权利要求1的加热器，其中，至少两个加热元件头尾相连地排列，并以串联的方式电连接。

7、如权利要求1的加热器，其中，至少两个加热元件并排地排列，并以串联的方式电连接。

8、如权利要求1的加热器，其中，至少两个加热元件并排地排列，并以并联的方式电连接。

9、如权利要求1的加热器，其中，至少两个加热元件具有不同的单位长度电阻。

10、一种制成长形电阻加热器的方法包括：

放置至少一条金属芯线作为被金属外铠装包住的内部芯线，此外铠装在其整个长度上基本上是完全密封的;

包住至少一条含有至少一个加热元件的上述内部金属芯线，该加热元件有一条在管状金属铠装内，并被固体绝缘材料包住的导电线心;以及

沿径向向内压缩包住芯线的金属外铠装，以在外铠装和内部芯线的金属之间产生金属与金属的接触。

11、如权利要求10的方法，其中，用旋锻机压缩包住芯线的金属外铠装。

12、如权利要求10的方法，其中，加热器按如下方法构成：

在至少两个头尾相连的包住芯线的金属外铠装分段中，放入至少一个内部加热元件线心的至少两个头尾相连的分段;以及

同时将相互连接的芯线和包住芯线的外铠装分段推入用来向内压缩该外铠装的装置中。

13、如权利要求12的方法，其中，至少两个加热元件电缆的线心在外铠装内头尾相连地排列，并以串联的方式电连接。

14、如权利要求12的方法，其中，包住芯线并向内受压后的金属外铠装接着被绕在卷绕装置上，外铠装能从该装置上松开而进入井道中。

15、如权利要求10的方法，其中，至少两个加热元件在金属外铠装内并排地排列，并以串联的方式电连接。

16、如权利要求10的方法，其中，至少两个加热元件在金属外铠装内并排地排列，并以并联的方式电连接。

17、如权利要求10的方法，其中，在金属外铠装包住的金属芯线内，至少包含一条金属芯线，而不是一个加热元件。

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