RU110174U1 - Нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления - Google Patents

Abstract

1. Нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления, включающий цилиндрическую трубу из огнеупорного материала, витковый резистивный нагреватель, размещенный на внешней поверхности цилиндрической трубы, выполненный из металлосодержащего материала, и теплоизоляционное покрытие, отличающийся тем, что витковый резистивный нагреватель выполнен металлокерамическим в форме плоской ленты с изоляционными зазорами между ее фрагментами с размером каждого из зазоров не менее толщины ленты, расстояние от которой до внутренней поверхности цилиндрической трубы равно 5-10% от размера ее внутреннего диаметра и с отношением количества металлической компоненты к керамической от 7:3 до 9:1, при этом резистивный нагреватель сформирован плазменным напылением. ! 2. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что витковый резистивный нагреватель выполнен в виде спирали по длине цилиндрической трубы. ! 3. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что витковый резистивный нагреватель выполнен в виде зигзагообразного витка по окружности цилиндрической трубы. ! 4. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что резистивный нагреватель выполнен металлокерамическим с металлической компонентой из нихрома и керамической компонентой из оксида алюминия. ! 5. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая труба выполнена из оксида алюминия. ! 6. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая труба сформирована плазменным напылением. ! 7. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что толщина ленты резистивного нагревателя составляет (0,5-1,0)·10-3 м. ! 8. Нагревательный блок по п.1, от�

Description

Полезная модель относится к электротермическому оборудованию, а именно: к электрическим печам сопротивления и может быть использована в качестве конструктивного элемента в трубчатых электропечах косвенного нагрева с помощью омического сопротивления.

Общим признаком нагревательных блоков для трубчатых электрических печей сопротивления является расположение их рабочего пространства внутри проходной огнеупорной трубы цилиндрической формы, наличие резистивного нагревателя, нагревающегося за счет прохождения по нему электрического тока, и наружного теплоизоляционного покрытия.

Общей задачей конструирования нагревательных блоков является уменьшение расхода электроэнергии, выражаемое в снижении разности температур между нагревателем и внутренним пространством цилиндрической трубы, сокращение времени разогрева внутреннего пространства путем увеличения направленного в него теплового потока.

Известны разнообразные нагревательные блоки в составе трубчатых электрических печей сопротивления - с цилиндрической трубой, и с нагревателями, имеющими высокое омическое сопротивление - резистивными нагревателями (каталог «Электрическое оборудование», ООО НПП «Теплоприбор», г.Екатеринбург, 2007 г., стр.13-16, каталог «Лаборатория» фирмы Naberthem GmbH, Германия, 2009 г., стр.16-23), работающие в горизонтальном или вертикальном режиме.

Известны нагревательные блоки для трубчатых электрических печей сопротивления, выполненные с расположением нагревателей, как спиральных, так и зигзагообразных, внутри цилиндрической трубы (в.з. Японии №2009250506, МПК F27B 5/14, oп. 29.10.2009 г., а.с. СССР, №1368600, МПК F27D 11/02, з. 31.03.86., oп. 23.01.88., книга, ред. Гутман М.Б., «Электрические печи сопротивления и дуговые печи», М., «Энергоатомиздат», 1983 г., стр.152), либо размещенные вне цилиндрической трубы, но соединенные с ее внутренним пространством через паз (а.с. СССР №1121788, МПК F27D 11/02, з. 21.09.82., oп. 30.10.84.). Такое размещение нагревателей значительно снижает температурный перепад между нагревателем и рабочим пространством. Однако, резистивные нагреватели подвергаются коррозии, их сопротивление увеличивается и отдаваемая мощность падает. Это требует увеличения времени разогрева внутреннего пространства до рабочих температур и, как следствие, дополнительного расхода электроэнергии.

Известен также нагревательный блок электрической печи электросопротивления с цилиндрической вращающейся трубой (полезная модель РФ №35564, МПК F27B 5/10, oп. 20.01.2004 г.), нагревательные элементы которого в виде электрических спиралей расположены вокруг цилиндрической трубы. Открытое расположение нагревательных элементов приводит к тому, что теплообмен происходит по всем направлениям равномерно. Направленного теплового потока во внутреннее пространство цилиндрической трубы не формируется, разность температур между нагревателем и рабочим пространством остается значительной и время его разогрева является существенным. Улучшение этих показателей связано с дополнительными затратами электроэнергии для достижения во внутреннем пространстве цилиндрической трубы, а значит и нагревателя, требуемых рабочих температур.

Известен также нагревательный блок электропечи сопротивления с цилиндрической трубой, нагреватели которого установлены на внешней поверхности трубы по ее длине (а.с. СССР №1348620, F27D 11/02, з. 22.10.85, oп. 30.10.87.). Нагревательный блок в составе электропечи снабжен экранами, для перераспределения потока лучистой энергии от нагревателей и направления его внутрь рабочей камеры.

Однако, отсутствие оптической связи между нагревателями и термообрабатываемыми изделиями из-за расположения нагревателей вне рабочего пространства приводит к тому, что переизлучения тепловой энергии от нагревателей во внутреннее пространство не происходит, уменьшение разности их температур, сокращение времени разогрева рабочего пространства и снижение расхода электроэнергии невозможно.

Известен также нагревательный блок в составе электропечи сопротивления с витковым резистивным нагревателем в форме спирали, размещенным на внешней поверхности цилиндрической трубы (а.с. СССР №372285, МПК F27B 5/04, з. 27.4.1971 г., оп. 01.03.1973 г.). Внутри цилиндрической трубы в известном устройстве установлен змеевик, через который во время остывания садки пропускается хладагент - холодная вода. При этом происходит значительное ускорение остывания садки, в то время как сам нагревательный блок не подвергается охлаждающему действию змеевика. Цилиндрическая труба с садкой охлаждается быстро, тепло, аккумулированное футеровкой нагревательного блока, не теряется. Это, в определенной степени, способствует ускоренному снижению разности температур нагревателя и внутреннего пространства при нагреве.

Однако, расположение нагревателя на внешней поверхности цилиндрической трубы открытым, не позволяет в полной мере сформировать направленный тепловой поток во внутреннее пространство нагревательного блока и для достижения в нем требуемой рабочей температуры необходим дополнительный расход электроэнергии.

Известны также нагревательные блоки (европейский патент №0079730, МПК F27B 5/14, F27D 11/02, oп. 25.05.1983 г., заявка США №2008237211, МПК F27B 5/10, oп. 02.10.2008 г.) с цилиндрической трубой и витковыми нагревателями, выполненными в форме спирали из металлической проволоки и размещенными на внешней поверхности ограничивающей рабочее пространство цилиндрической кварцевой трубки. Наличие такой трубки с низким температурным коэффициентом теплопередачи не позволяет обеспечить достаточный тепловой поток от нагревателя в рабочее пространство нагревательного блока. Такой тепловой поток не имеет однонаправленного излучения, т.к. частично рассеивается из-за свободного размещения нагревателя в канавке. Это не приводит к снижению разности температур между нагревателем и внутренним пространством и сокращению времени его нагрева. Для быстрого достижения рабочих температур нагревательного блока, приближающихся к температуре нагревателя, требуется дополнительная электроэнергия.

Известен также нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления (п. Китая №201163149, МПК F27B 5/14, oп. 10.12.2008 г.), включающий цилиндрическую трубу с витковым резистивным нагревателем в форме проволоки из металлсодержащего материала, свободно размещенный в виде спирали на гладкой внешней поверхности цилиндрической трубы.

В известном нагревательном блоке, встроенном в вертикальную трубчатую электропечь, в процессе его эксплуатации витки проволочной спирали нагревателя при нагреве и охлаждении меняют свою форму и размеры. Из-за недостаточного сцепления с цилиндрической трубой они сдвигаются вокруг оси спирали вплоть до замыкания с соседними витками. Это приводит к созданию зон неравномерного нагрева.

Для достижения требуемой температуры во всем рабочем пространстве нагревательного блока необходимо поднимать общую температуру нагревателя, формируя необходимый тепловой поток во внутреннее пространство цилиндрической трубы, для чего нужна дополнительная электроэнергия.

Известен также нагревательный блок для трубчатой электрической печи сопротивления (п. США №5072094, МПК F27B 5/14, oп. 10.12.1991 г.), включающий витковый резистивный нагреватель в форме проволоки, размещенный в виде спирали в канавке по внешней поверхности цилиндрической трубы. Изоляционные зазоры между соседними фрагментами проволочной спирали на менее нагретых концах цилиндрической трубы являются меньшими, чем в ее более нагретой середине. Этим обеспечивается однородная температура во внутреннем пространстве по всей длине цилиндрической трубы, что позволяет снижать разность температур нагревателя и рабочего пространства по всему его объему в одинаковой степени. При этом, дополнительной электроэнергии на подогрев более охлажденных концевых объемов внутреннего пространства цилиндрической трубы не требуется.

Однако, размещение проволочного нагревателя даже в спиральной канавке не предотвращает выпадения его витков при их нагреве и охлаждении. При охлаждении нагревателя, если диаметр его проволочного витка становится меньше диаметра цилиндрической трубы, то он растягивается и при последующем нагреве провисает вплоть до замыкания с соседним витком и выхода из строя нагревательного блока. Это не позволяет в значительной степени увеличивать нагрев виткового резистивного нагревателя и вызывает трудности в снижении разности температур нагревателя и внутреннего пространства, а также в сокращении времени его разогрева.

Известен также нагревательный блок для трубчатой электрической печи сопротивления (свидетельство на полезную модель РФ №2294, МПК F27В 17/02, oп. 16.06.1996 г.), включающий цилиндрическую трубу, витковый резистивный нагреватель из нихрома в форме проволоки, размещенный в виде спирали на внешней поверхности цилиндрической трубы. Резистивный нагреватель снаружи снабжен втулкой для исключения провисания витков нагревателя и размещен в канавке. Соотношение размеров устройства позволяет обеспечить достаточно хороший контакт резистивного нагревателя с цилиндрической трубой и возможность поддерживать невысокую разницу температур между ним и внутренним пространством.

Однако, огнеупорная втулка, являясь своеобразным компенсатором тепла для рабочего пространства нагревательного блока, в процессе регулирования температуры передает часть своего тепла и во внешние объемы нагревательного блока. Это неблагоприятно сказывается на выравнивании температуры нагревателя с температурой внутреннего пространства цилиндрической трубы, время разогрева нагревателя, увеличивает объем потребляемой электроэнергии.

Известен также нагревательный блок в составе вертикальной трубчатой электрической печи сопротивления (ГОСТ 8.338-2002 «Преобразователи термоэлектрические», введен 6.11.2002 г.), включающий цилиндрическую трубу с внутренним и внешним витковыми резистивными нагревателями в форме проволоки из сплавов платины с родием. Внешний нагреватель, расположенный на трубе, в которой размещен внутренний нагреватель, выполняет относительно него защитную функцию по передаче тепла от внутреннего нагревателя во внешние области нагревательного блока. Это способствует передаче всего теплового потока от внутреннего нагревателя в рабочее пространство.

Однако, из-за наличия двух проволочных нагревателей и значительного количества сопутствующего им теплоизоляционного материала, нагревательный блок имеет значительную массу и является достаточно инерционным в снижении разности температур нагревателя и рабочего пространства, а также имеет продолжительное время его разогрева. В связи с этим для работы нагревательного блока требуется увеличенное количество электроэнергии.

По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому, является нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления (книга, ред. Гутман М.Б., «Электрические печи сопротивления и дуговые печи», М., Энергоиздат, 1983 г., стр.151, рис.1.84а), включающий цилиндрическую трубу из огнеупорного материала, витковый резистивный нагреватель, размещенный на поверхности цилиндрической трубы, выполненный из металлосодержащего материала в форме ленты с изоляционными зазорами между фрагментами ленты, и теплоизоляционное покрытие.

Нагреватель выполнен металлическим из хромоникелевого сплава с обмазкой из шамотного раствора для фиксации ленты на гладкой цилиндрической трубе для предотвращения межвитковых замыканий.

Выполнение резистивного нагревателя чисто металлическим, например, из сплава нихрома, не позволяет достичь требуемого его высокого омического сопротивления и температуры нагрева. Спирально навитая лента резистивного нагревателя на наружной поверхности цилиндрической трубки в виду шероховатости поверхности не исключает неизбежно возникающих тонких воздушных зазоров между их соприкасающимися поверхностями, что способствует повышенному тепловому сопротивлению на их границе.

Отсутствие точно установленных соотношений между элементами устройства не позволяет в полной мере реализовать передачу теплового потока от виткового резистивного нагревателя в рабочее пространство нагревательного блока.

Эти факторы приводят к необоснованному расходу электроэнергии при штатной работе нагревательного блока и включающей его печи сопротивления Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является экономия электроэнергии, выражаемая в уменьшении разности температур нагревателя и рабочего пространства нагревательного блока и сокращении времени его разогрева.

Техническим результатом при использовании полезной модели является увеличение теплового потока в рабочее пространство нагревательного блока за счет увеличения тепловыделения нагревателя и уменьшения теплового сопротивления на пути теплового потока в рабочее пространство нагревательного блока: в цилиндрической трубе и на границе ее с нагревателем.

Поставленная задача достигается тем, что нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления, включающий цилиндрическую трубу из огнеупорного материала, витковый резистивный нагреватель, размещенный на внешней поверхности цилиндрической трубы, выполненный из металлосодержащего материала, в форме ленты с изоляционными зазорами между фрагментами ленты, и теплоизоляционное покрытие, согласно полезной модели, имеет витковый резистивный нагреватель, выполненный в форме плоской ленты с изоляционными зазорами между ее фрагментами с размером каждого из зазоров не менее толщины ленты, расстояние от которой до внутренней поверхности цилиндрической трубы равно 5-10% от размера ее внутреннего диаметра, и выполнен металлокерамическим с отношением количества металлической компоненты к керамической от 7:3 до 9:1, при этом, резистивный нагреватель сформирован плазменным напылением.

Кроме того, витковый резистивный нагреватель может быть выполнен в форме спирали по длине цилиндрической трубы.

Кроме того, витковый резистивный нагреватель может быть выполнен в форме зигзагообразного витка по окружности цилиндрической трубы.

Кроме того, витковый резистивный нагреватель может быть выполнен металлокерамическим с металлической компонентой из нихрома и керамической компонентой из оксида алюминия.

Кроме того, цилиндрическая труба может быть выполнена из оксида алюминия.

Кроме того, цилиндрическая труба может быть сформирована плазменным напылением.

Кроме того, толщина ленты резистивного нагревателя может составлять 0,5-1,Омм.

Кроме того, изоляционные зазоры между фрагментами ленты могут быть равны 1-2 мм.

Кроме того, расстояние от ленты до внутренней поверхности цилиндрической трубы может быть равно 2-20 мм.

Сущность предлагаемой полезной модели состоит в следующем.

Формирование резистивного нагревателя на цилиндрической трубе плазменным напылением, вероятно, позволяет создать на их границе адгезионное взаимодействие их материалов.

Прилипание деформированных плазмокерамических частиц нагревателя к поверхности цилиндрической трубы при осуществлении плазменного напыления, возможно, приводит к плотному механическому зацеплению микрошероховатостей пограничных слоев нагревателя и цилиндрической трубы, к отсутствию воздушных зазоров между ними. При этом, снижается тепловое сопротивление между нагревателем и цилиндрической трубой, что приводит к увеличению теплового потока в ее внутреннее пространство.

Помимо того, при плазменном напылении металлокерамического нагревателя образуются многочисленные частицы, состоящие из металлической - токопроводящей, и керамической - диэлектрической, компонент. В результате этого, возможно, что в сечении нагревателя общая площадь, занимаемая диэлектрической компонентой, увеличивается, а площадь металлической компоненты - уменьшается в сравнении с нагревателем, выполненным полностью из металла. Это, вероятно, приводит к увеличению сопротивления нагревателя, повышению количества выделяющейся в нем теплоты, и тем самым, к увеличению теплового потока в рабочее пространство.

Экспериментально установлено, что соотношение токопроводящей и диэлектрической компонент в металлокерамическом резистивном нагревателе составляет от 7:3 до 9:1.

Испытания показали, что это условие обеспечивает наиболее оптимальные характеристики заявляемого нагревательного блока.

При увеличении металлической компоненты в металлокерамическом нагревателе более, чем в соотношении 9:1, нагреватель в большей степени приобретает металлические свойства.

Сопротивление металлокерамического нагревателя в связи с относительным уменьшением керамической - диэлектрической, компоненты, снижается, его тепловыделение уменьшается, и тепловой поток во внутреннее пространство также сокращается.

В случае уменьшения металлической компоненты в металлокерамическом материале нагревателя менее, чем в соотношении 7:3, а значит - относительного увеличения керамической - диэлектрической, компоненты, электросопротивление нагревателя резко увеличивается, его мощность уменьшается, нагрева не происходит и нагревательный блок не работает.

Расстояние от фрагментов ленты до внутренней поверхности цилиндрической трубы, представляющее собой толщину стенки трубы и составляющее 5-10% от ее внутреннего диаметра, позволяет снизить тепловое сопротивление цилиндрической трубы и, максимально используя мощность нагревателя, направить весь тепловой поток во внутреннее пространство.

В случае данной величины более 10% из-за увеличенной толщины стенки цилиндрической трубы, ее тепловое сопротивление увеличивается, она задерживает тепловой поток от нагревателя во внутреннее пространство и обрабатываемый материал не разогревается до требуемой температуры. При том же внутреннем диаметре цилиндрической трубы и указанной величине менее 5%, а значит - сниженной толщине стенки цилиндрической трубы, она может потерять способность противостоять воздействию требуемых высоких температур, потерять прочность и разрушиться.

Выполнение каждого изоляционного зазора между соседними фрагментами ленты резистивного нагревателя размером не менее толщины ленты позволяет избежать экранирования соседних витков ленты, что может помешать формированию полного теплового потока во внутреннее пространство.

При этом, толщина ленты резистивного нагревателя определяется по общеизвестным методикам расчета электрических нагревателей (книга, авторы B.C.Чередниченко, А.С.Бородачев, В.А.Артемьев, «Электрические печи сопротивления. Теплопередача и расчеты электрических печей сопротивления», изд. НГТУ, Новосибирск, 2006 г., стр.430-435), исходя из заданной мощности и температуры печи.

Кроме того, выполнение нагревателя в форме плоской ленты позволяет максимально повысить тепловыделение нагревателя в направлении рабочего пространства с увеличенной плоской поверхности нагревателя.

Следует отметить, что увеличение площади нагревателя приводит к снижению его удельной поверхностной мощности, которая связана с увеличением максимально достижимой температурой нагревателя и печи, что позволяет уменьшить разность температур между нагревателем и рабочим пространством, и тем самым экономить электроэнергию.

Предлагаемый нагревательный блок является устройством, в котором заявляемое сочетание материалов цилиндрической трубы и резистивного нагревателя со строго заданным соотношением компонентов, форма их выполнения - именно плазменным напылением и соотношение его размеров позволяют получить новое изделие с увеличенным тепловым потоком во внутреннее пространство, с уменьшенной разностью температур между ним и нагревателем, с сокращенным временем разогрева рабочего пространства, и тем самым - с уменьшенным расходом электроэнергии.

Наличие отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков позволяет признать заявляемую полезную модель новой.

Возможность изготовления полезной модели и использования ее в промышленности позволяет сделать вывод о соответствии ее критерию «промышленная применимость».

Полезная модель поясняется чертежом:

Фиг. - нагревательный блок с вырывом и сечениями по центральным продольной и поперечной осям.

Нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления включает цилиндрическую трубу 1 из огнеупорного материала - оксида алюминия, витковый резистивный нагреватель 2, выполненный в форме плоской ленты 3, размещенный в виде спирали на внешней поверхности цилиндрической трубы 1 по ее длине и снабженный теплоизоляционным покрытием 4. Резистивный нагреватель 2, выполненный в форме плоской ленты 3, имеет изоляционные зазоры h между фрагментами ленты 3, каждый зазор h имеет размер не менее толщины S ленты 3 резистивного нагревателя 2, равный 1,5-10^-3 м. Толщина S ленты 3 резистивного нагревателя 2 составляет 1,0-10^-3 м и была рассчитана по общеизвестной методике расчета электрических нагревателей (книга, авторы B.C.Чередниченко, А.С.Бородачев, В.А.Артемьев, «Электрические печи сопротивления. Теплопередача и расчеты электрических печей сопротивления», изд. НГТУ, Новосибирск, 2006 г., стр.430-435).

Расстояние b от фрагментов ленты до внутренней поверхности трубы 1 составляет 8% от ее внутреннего диаметра d, равного 100 мм, а именно - 8 мм.

Резистивный нагреватель 2 выполнен металлокерамическим из металлической компоненты - нихрома, и керамической компоненты из оксида алюминия при отношении количества металлической компоненты к керамической 8:2, т.е. из 80 мас.% нихрома и 20 мас.% оксида алюминия, а цилиндрическая труба 1 выполнена из оксида алюминия. Нагреватель 2 и цилиндрическая труба 1 сформированы плазменным напылением.

Заявляемый нагреватель получают по технологии с применением известных способов и оборудования следующим образом.

Для реализации полезной модели производят изготовление нагревательного блока, используя устройства для плазменного напыления: установку плазменного напыления, состоящую из аппарата УМП-6, камеры-полуавтомата 15В-Б, снабженных дополнительным устройством подачи металлической проволоки - полуавтоматом сварочным ПДГ-519.

Для этого берут порошок электрокорунда (оксида алюминия) марки 25А по ГОСТ 28818-90 фракции Е-180 с крупностью частиц 6,3·10^-5 м и проволоку нихрома Х20Н80, содержащую 80 мас.% никеля и 20 мас.% хрома, диаметром 1,2-10^-3 м.

Первоначально на оправке диаметром d, равным 10^-1 м методом плазменного напыления напыляют цилиндрическую трубу 1 с толщиной стенки b, равной 8·10^-3 м необходимой длины. Затем монтируют «маску» для формирования резистивного нагревателя 2 в форме плоской ленты 3 с изоляционными зазорами h, каждый из которых равен 1,5·10^-3 м. Далее через «маску» напыляют резистивный нагреватель 2 толщиной S, составляющей 1,0·10^-3 м при одновременном вводе в плазму нихромовой проволоки и порошка оксида алюминия в соотношении частей 8:2. Вслед за этим производят демонтаж «маски» и зачистку изоляционных зазоров h. Затем снаружи резистивного нагревателя 2 выполняют монтаж теплоизоляционного покрытия 4. Таким образом, нагревательный блок становится готовым к установке в корпус печи (не показан). В последнюю очередь монтируют токоподводы 5 через которые нагреватель 2 подключают к электросети - блоку питания печи (не показан).

Полученные нагревательные блоки с одинаковым соотношением диаметра к длине цилиндрической трубы были испытаны с определением разности температуры нагревателя и температуры внутреннего пространства цилиндрической трубы, а также с определением времени разогрева внутреннего пространства до номинальной температуры 1000°С.

Характеристики и свойства испытанных нагревательных блоков были занесены в таблицу.

В таблицу занесены заявляемые нагревательные блоки с количественными признаками, из интервала предлагаемых значений (примеры 1, 2, 3).

В таблице представлен и наиболее близкий аналог заявляемого технического решения - нагревательный блок, спиральный резистивный нагреватель которого выполнен в форме металлической ленты из нихрома.

Кроме того, в таблицу занесен нагревательный блок, широко используемой в промышленности трубчатой электрической печи сопротивления марки ПТ-1,2-40 производства НПП «Теплоприбор» (г.Екатеринбург) со спиральным нагревателем также из металлической ленты, выполненной из нихрома.

Из таблицы видно, что свойства предлагаемого нагревательного блока значительно лучше известных. Предлагаемый нагревательный блок позволяет практически полностью направить тепловой поток от нагревателя в рабочее пространство более, чем в 10 раз снизив разницу их температур и тем самым более, чем в 2 раза уменьшить время разогрева рабочего пространства до номинальной температуры 1000°С, что приводит к значительной экономии электроэнергии при эксплуатации нового нагревательного блока.

Выполнение виткового резистивного нагревателя металлокерамическим, сформированным плазменным напылением, позволяет создать нагревательный блок с минимальной массой системы «проходная труба-нагреватель» и низкой теплоемкостью, что дает возможность быстро осуществлять циклы «нагрев-охлаждение» обрабатываемого материала.

Выполнение виткового резистивного нагревателя защищенным от агрессивного воздействия нагреваемого материала обеспечивает конструкции нагревательного блока коррозионную стойкость.

При этом, нагревательный блок может быть использован не только в горизонтальных, но и в наклонных, и в вертикальных трубчатых электрических печах сопротивления без опасности разрушения резистивного нагревателя, что особенно важно для печей с большим объемом рабочего пространства - с внутренним диаметром цилиндрической трубы более 1·10^-1 м.

Смонтированный в трубчатых электрических печах сопротивления предлагаемый нагревательный блок позволяет использовать их, как многофункциональные устройства с низким уровнем электрических потерь по сравнению с аналогичным традиционным оборудованием.

Таблица
Характеристики и свойства предлагаемого и известных нагревательных блоков для трубчатых электрических печей сопротивления
№п/п	Нагревательный блок	Характеристики нагревательного блока					Свойства нагревательного блока
		Материал нагревателя	Отношение количественных компонентов NiCr:Аl2O3, в частях	Форма нагревателя	Размер изоляционных зазоров (h) между фрагментами ленты, 10-3 м	Расстояние (b) от ленты до внутренней поверхности цилиндрической трубы от размера ее внутреннего диаметра (d), %	Разность температур нагревателя и внутреннего пространства, °С	Время разогрева внутреннего пространства до номинальной температуры, мин.
1	Предлагаемый	Металлокерамика	9:1	плоская лента	1,0	5	22	30
2		Металлокерамика	8:2	плоская лента	1,5	8	26	25
3		Металлокерамика	7:3	плоская лента	2,0	10	32	30
4	Известный	Металл	NiCr	лента	-	16	300	-
5		Металл	NiCr	лента	-	15	200	50
Примечание: примеры №1, 2, 3 - заявляемый нагревательный блок №4 - нагревательный блок в соответствии с наиболее близким аналогом №5 - нагревательный блок печи ПТ-1,2-40

Claims (9)

1. Нагревательный блок для трубчатых электрических печей сопротивления, включающий цилиндрическую трубу из огнеупорного материала, витковый резистивный нагреватель, размещенный на внешней поверхности цилиндрической трубы, выполненный из металлосодержащего материала, и теплоизоляционное покрытие, отличающийся тем, что витковый резистивный нагреватель выполнен металлокерамическим в форме плоской ленты с изоляционными зазорами между ее фрагментами с размером каждого из зазоров не менее толщины ленты, расстояние от которой до внутренней поверхности цилиндрической трубы равно 5-10% от размера ее внутреннего диаметра и с отношением количества металлической компоненты к керамической от 7:3 до 9:1, при этом резистивный нагреватель сформирован плазменным напылением.

2. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что витковый резистивный нагреватель выполнен в виде спирали по длине цилиндрической трубы.

3. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что витковый резистивный нагреватель выполнен в виде зигзагообразного витка по окружности цилиндрической трубы.

4. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что резистивный нагреватель выполнен металлокерамическим с металлической компонентой из нихрома и керамической компонентой из оксида алюминия.

5. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая труба выполнена из оксида алюминия.

6. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая труба сформирована плазменным напылением.

7. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что толщина ленты резистивного нагревателя составляет (0,5-1,0)·10^-3 м.

8. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что изоляционные зазоры между фрагментами ленты равны (1-2)·10^-3 м.

9. Нагревательный блок по п.1, отличающийся тем, что расстояние от ленты до внутренней поверхности цилиндрической трубы равно (2-20)·10^-3 м.