Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 02.12.1974 Opis patentowy opublikowano: 30.09.1975 80246 KI. 21h,2/01 MKP H05b3/40 Twórcywynalazku: Janusz Grzyb, Lech Foremski Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Mechaniki Precyzyjnej. Warszawa (Polska) Elektryczny promiennik rurowy Przedmiotem wynalazku jest elektryczny promiennik rurowy przeznaczony do stosowania jako element grzejny w piecach do obróbki cieplnej z atmosferami regulowanymi.Obecnie stosowane elektryczne promienniki skladaja sie z grzejnika wykonanego z metalowych materialów oporowych oraz z zaroodpornej i gazoszczelnej rury metalowej lub ceramicznej. Rura ta chroni grzejnik przed agresywnym oddzialywaniem atmosfer piecowych. Konstrukcje promienników mozna podzielic na trzy podsta¬ wowe rodzaje rozwiazan. Pierwszy rodzaj reprezentuje promiennik wykonany z szesciokanalowych ksztaltek ceramicznych podpierajacych i izolujacych elektrycznie szesc skretek grzejnych polaczonych szeregowo pod wzgledem elektrycznym i ulozonych równolegle w kanalach utworzonych przez ksztaltki. Konstrukcja ta umoz¬ liwia zasilanie przewodu grzejnego fazowym napieciem sieci oraz nadaje sie do pracy tylko w polozeniu po¬ ziomym. Promienniki takie charakteryzuja sie minimalnym udzialem bezposredniego promieniowania w wymia¬ nie ciepla od skretki grzejnej do rury zewnetrznej oraz duza róznica temperatur wynoszaca 150 do 100°C miedzy przewodem grzejnym a rura. Przy wykonywaniu skretek grzejnych stosuje sie stop oporowy typu ferry- tycznego. Przecietna trwalosc tej konstrukcji wynosi okolo 3000 godzin. Tak niska trwalosc spowodowana jest przede wszystkim szkodliwym oddzialywaniem zanieczyszczen ksztaltek ceramicznych, glównie tlenków zelaza na przewód grzejny, zbyt mala odlegloscia skretek ulozonych w dolnych kanalach ksztaltek, od rury metalowej oraz wplywem zendrowania tej rury.Drugie korzystniejsze rozwiazanie konstrukcyjne polega na nawinieciu przewodu grzejnego na zlobkowane, korundowe ksztaltki ceramiczne wykonane w postaci szpul, których kolnierze ustalaja odpowiedni dystans miedzy skretka grzejna a metalowa rura zewnetrzna. Konstrukcja ta pozwala na zasilanie elementu grzejnego napieciami sieciowymi i charakteryzuje sie stosunkowo duzym udzialem bezposredniego promieniowania w wymianie ciepla miedzy skretka a rura. Róznica temperatur miedzy przewodem grzejnym i rura jest rzedu 50-80°C. Promienniki takie pracuja zwykle w polozeniu poziomym. Ich trwalosc osiaga wartosc 20.000 godzin warunkuje ja jednak koniecznosc stosowania ksztaltek wykonanych z wysokojakosciowych materialów cera¬ micznych o minimalnej ilosci zanieczyszczen. W tej konstrukcji zwykle stosuje sie stopy oporowe austenityczne.Trzecie rozwiazanie polega na zastosowaniu kilkunastu prostych odcinków drutu o srednicach 6-8 mm2 80 246 polaczonych szeregowo. Prety te przechodzac przez otwory w ksztaltkach ceramicznych w postaci krazków tworza pobocznice walca. Miedzy ksztaltkami zachowany jest odpowiedni dystans przez zastosowanie tulei ceramicznych. Do zasilania tego rodzaju promienników stosuje sie napiecie obnizone. Zasilanie bezposrednio z sieci energetycznej mozliwe jest tylko przy szeregowym polaczeniu dwóch lub trzech promienników. Konstruk¬ cja ta pozwala na stosowanie materialów oporowych ustenitycznych i ferrytycznych oraz nadaje sie do pracy w polozeniu poziomym i pionowym. Wymiana ciepla miedzy przewodem grzejnym a rura zewnetrzna zachodzi glównie przez bezposrednie promieniowanie, przez co róznica temperatur miedzy przewodem a rura jest dla tej konstrukcji niewielka. Trwalosc takich promienników szacuje sie na 15.000 godzin. Produkcja tych elementów o takim rozwiazaniu konstrukcyjnym napotyka na trudnosci przy formowaniu drutu grzejnego, duze trudnosci sprawia takze wykonanie ksztaltek odpornych na pekanie. Szeregowe polaczenie prostych odcinków przewodu grzejnego wymaga zaginania drutu na malych promieniach w stosunku do jego srednicy, co stwarza niebezpie¬ czenstwo pekniec i powoduje straty materialowe. Ponadto dystansowe ksztaltki ceramiczne*nalezy wykonywac z czystych materialów o duzej wytrzymalosci mechanicznej. Kazde z wyzej omówionych rozwiazan moze byc wykonane z zastosowaniem ceramicznej rury zewnetrznej zamiast metalowej. Wynikajace stad korzysci polegaja na wyeliminowaniu zwarc miedzy przewodem grzejnym a rura i obnizeniu kosztów produkcji promiennika.Material ceramiczny rury powinien byc gazoszczelny i wytrzymaly na udary cieplne co stanowi glówna trudnosc przy produkcji tego rodzaju promienników. Eksploatacja grzejników z rurami ceramicznymi wymaga przestrzega¬ nia okreslonych zasad nagrzewania i studzenia.Przedmiotem wynalazku jest elektryczny promiennik rurowy skladajacy sie z rury zewnetrznej i wspól- srodkowo umieszczonej wewnatrz skretki z grubego drutu oporowego, nasunietej na rdzen z rury ceramicznej. Na kazdym zwoju skretki nalozone sa symetrycznie rozmieszczone wsporniki ceramiczne oddzielajace mechanicznie i elektrycznie skretke od rdzenia rurowego i ewentualnie od rury zewnetrznej oraz oddzielajace wzajemnie posz¬ czególne zwoje skretki. Do wykonania skretki o duzej srednicy zastosowano drut z oporowego stopu ferrytycz- nego o srednicy od 3 do 8 mm. Wsporniki nasuniete na skretke zapewniaja okreslona odleglosc pomiedzy posz¬ czególnymi zwojami jak tez i miedzy drutem i rura ceramiczna, stanowiaca rdzen. Wsporniki dystansowe sa wykonane z ceramiki wysokojakosciowej takiej jak silimanit, mulit czy korund, natomiast rurowy rdzen cera¬ miczny jest wykonany z powszechnie dostepnego materialu glinokrzemianowego na przyklad alundu.Elektryczny promiennik rurowy wedlug wynalazku jest przedstwiony przykladowo na rysunku w prze¬ kroju podluznym. W rurze zewnetrznej metalowej 1 wsunietej do pieca poziomo lub pionowo i przymocowanej do pieca za pomoca kolnierza i srub znajduje sie skretka 2 wykonana z drutu oporowego o srednicy 6 mm. Na skretce tej nawleczone sa wsporniki dystansowe 3 w ilosci po 4 sztuki na kazdym zwoju, rozstawione symetrycz¬ nie, zapewniajace okreslona odleglosc od ceramicznego rdzenia rurowego 4 oraz odstep pomiedzy poszczegól¬ nymi zwojami skretki. Rdzen ceramiczny rurowy 4 sklada sie z kilku segmentów wspartych na nosnych ksztalt¬ kach ceramicznych 5 zapewniajacych okreslone polozenie skretki w stosunku do rury zewnetrznej metalowej.Zasilanie skretki energia elektryczna odbywa sie przez szyny 6. Mozliwe jest takze wykorzystanie jako doprowa¬ dzenie energii preta zlacznego 7. Promiennik wedlug wynalazku moze pracowac z powodzeniem zarówno w po¬ zycji poziomej jak i pionowej.Opisany powyzej elektryczny promiennik rurowy stanowi jedynie przyklad wykonania wynalazku. Jest oczywiste, ze mozliwe sa inne rozwiazania konstrukcjyne promiennika weldug wynalazku, miedzy innymi roz¬ wiazanie polegajace na tym, ze wsporniki dystansowe wspieraja sie na wewnetrznej powierzchni zewnetrznej rury metalowej oraz na powierzchni odpowiednio dobranego rdzenia rurowego. Elektryczny promiennik rurowy we¬ dlug wynalazku charakteryzuje sie duza trwaloscia oraz latwoscia wytwarzania, dzieki zastosowaniu powszech¬ nie dostepnego materialu ceramicznego do wytwarzania rdzenia rurowego. PL PL