RU134382U1

RU134382U1 - ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU134382U1
Application number: RU2013102605/07U
Authority: RU
Inventors: Роман Мирославович Христинич; Елена Витальевна Христинич; Алексей Романович Христинич
Original assignee: Роман Мирославович Христинич; Елена Витальевна Христинич; Алексей Романович Христинич
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-11-10

Abstract

1. Электрический нагреватель, содержащий нагревательный элемент, электроизолирующие вставки и защитный кожух, отличающийся тем, что нагревательный элемент состоит из одной или нескольких P-образных керамических трубок, покрытых электропроводящим слоем, установленных в две электроизолирующие вставки, прикрепленных к нагревательному элементу при помощи хомутов и расположенных в начале и конце нагревательного элемента, при этом нагревательный элемент с электроизолирующими вставками размещен в защитном кожухе с толщиной стенки от 3 мм до 30 мм, выполненном из материала с высокой теплопроводностью и коррозионно-стойкостью.2. Электрический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что P-образные керамические трубки выполнены с одинаковым или различным шагом L, установлены в одной активной плоскости.3. Электрический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что P-образные керамические трубки, выполненные с одинаковым или различным шагом L, расположены активными плоскостями под углами 90º, 75º, 60º, 45º, 30º или 15º одна к другой.1. An electric heater comprising a heating element, electrical insulating inserts and a protective casing, characterized in that the heating element consists of one or more P-shaped ceramic tubes coated with an electrically conductive layer, installed in two electrical insulating inserts attached to the heating element using clamps and located at the beginning and end of the heating element, while the heating element with electrically insulating inserts is placed in a protective casing with a wall thickness of 3 mm or more 30 mm made of a material with high thermal conductivity and corrosion stoykostyu.2. The electric heater according to claim 1, characterized in that the P-shaped ceramic tubes are made with the same or different pitch L, are installed in one active plane. The electric heater according to claim 1, characterized in that the P-shaped ceramic tubes made with the same or different pitch L are active planes at angles of 90º, 75º, 60º, 45º, 30º or 15º to one another.

Description

Полезная модель относится к печам для плавления металлов, приготовления сплавов и их разливки в условиях агрессивных сред в литейном производстве, нагрева деталей, материалов и изделий и может быть использована в металлургической, машиностроительной, химической промышленности, нефтяной промышленности.The utility model relates to furnaces for melting metals, preparing alloys and casting them in aggressive environments in foundry, heating parts, materials and products and can be used in the metallurgical, engineering, chemical and petroleum industries.

Известен электрический нагреватель, в котором нагревательный элемент установлен в отверстиях дистанцирующего устройства, которое выполнено из электроизоляционного материала (Патент РФ на полезную модель №32953. Электронагреватель. ООО «Научно-производственный центр магнитной гидродинамики» / А.А. Темеров, В.Н.Тимофеев, П.А.Хоменков // Опубл. В БИ №27 от 27.09.2003 г. Заявка №2003113452/20)Known electric heater, in which the heating element is installed in the holes of the distance device, which is made of electrical insulation material (RF Patent for utility model No. 32953. Electric heater. LLC "Scientific and Production Center of Magnetic Hydrodynamics" / A.A. Temerov, V.N. Timofeev, P.A. Khomenkov // Published in BI No. 27 of September 27, 2003. Application No. 2003113452/20)

Недостатками такого нагревателя являются: интенсивное разрушение нагревательной проволоки при протекании электрического тока и прямого воздействия агрессивных паров легирующих компонентов, так как дистанцирующее устройство выполнено из отдельных частей; налипание окислов расплава на дистанцирующее устройство, что шунтирует электрическую цепь проволоки нагревателя по которой протекает электрический ток.The disadvantages of such a heater are: intensive destruction of the heating wire during the flow of electric current and direct exposure to aggressive vapors of alloying components, since the spacing device is made of separate parts; sticking of the oxide of the melt on the spacer device, which shunts the electric circuit of the heater wire through which electric current flows.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является закрытый электрический нагреватель, включающий изоляторы, нагревательный элемент выполненный из проволоки, излучающую трубу, вывод нагревателя, стяжную шпильку, фланец (Альтгаузен, А.П. Электротермическое оборудование / Под общей редакцией А.П. Альтгаузена. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1980. - 416 с).Closest to the claimed utility model is a closed electric heater, including insulators, a heating element made of wire, a radiating pipe, a heater outlet, a tie pin, a flange (Althausen, A.P. Electrothermal equipment / Edited by A.P. Altgauzen. - 2nd ed., Revised and revised M .: Energy, 1980 .-- 416 s).

Недостатками конструкции являются: нагревательный элемент выполнен из проволоки, размещенной в защитной трубе, что ограничивает его рабочую температуру; удельная поверхностная мощность на проволоке нагревательного элемента не может превышать 1,5-2,5 Вт/см² при температурах выше 1000°C; проволока сплавов сопротивления, например фехралей, при нагреве выше 750°C становится хрупкой; изоляторы расположены через каждые 100-200 мм, что затрудняет установку нагревателя в радиационную защитную трубу, снижает теплоотдачу от нагревателя и способствует перегреву нагревателя; металлическая защитная труба при температурах выше 500 градусов Цельсия быстро окисляется, что приводит к ее разрушению снаружи и внутри; окислы трубы внутри шунтируют нагревательный элемент и приводят к выходу его из строя.The design disadvantages are: the heating element is made of wire placed in a protective pipe, which limits its working temperature; the specific surface power on the wire of the heating element cannot exceed 1.5-2.5 W / cm ² at temperatures above 1000 ° C; the wire of resistance alloys, such as fechrales, becomes brittle when heated above 750 ° C; insulators are located every 100-200 mm, which complicates the installation of the heater in the radiation protective tube, reduces heat transfer from the heater and contributes to overheating of the heater; a metal protective pipe at temperatures above 500 degrees Celsius quickly oxidizes, which leads to its destruction from the outside and inside; Oxides of the pipe inside bypass the heating element and cause it to fail.

В основу полезной модели положена задача повышения тепловой эффективности и надежности электрического нагревателя, увеличения срока службы, улучшения ремонтопригодности.The utility model is based on the task of increasing the thermal efficiency and reliability of an electric heater, increasing the service life, and improving maintainability.

Поставленная задача решается тем, что в электрическом нагревателе, содержащем нагревательный элемент, электроизолирующие вставки и защитный кожух, согласно изобретению, нагревательный элемент состоит из одной или нескольких П-образных керамических трубок покрытых электропроводящим слоем, установленных в две электроизолирующие вставки, прикрепленных к нагревательному элементу при помощи хомутов и расположенные в начале и конце нагревательного элемента, а нагревательный элемент с электроизолирующими вставками размещен в защитном кожухе с толщиной стенки от 3 миллиметров до 30 миллиметров, выполненном из материала с высокой теплопроводностью и коррозионостойкостью. При этом, П-образные керамические трубки могут быть выполнены с одинаковым или различным шагом L и расположены в одной активной плоскости или расположены активными плоскостями под углами 90 градусов, 75 градусов, 60 градусов, 45 градусов, 30 градусов или 15 градусов одна к другой.The problem is solved in that in an electric heater containing a heating element, insulating inserts and a protective casing, according to the invention, the heating element consists of one or more U-shaped ceramic tubes coated with an electrically conductive layer installed in two electrical insulating inserts attached to the heating element when help clamps and located at the beginning and end of the heating element, and the heating element with insulating inserts is placed in a protective zhuhe wall thickness from 3 millimeters to 30 millimeters, made of a material with high thermal conductivity and corrosion resistance. At the same time, U-shaped ceramic tubes can be made with the same or different pitch L and are located in one active plane or are located by active planes at angles of 90 degrees, 75 degrees, 60 degrees, 45 degrees, 30 degrees or 15 degrees to one another.

На фиг.1 изображен электрический нагреватель с нагревательным элементом, состоящий из одной П-образной трубки; на фиг.2 - вид со стороны выводов на нагреватель по фиг.1; на фиг.3 - конструкция нагревательного элемента, состоящего из двух П-образных керамических трубок расположенных в одной плоскости с одинаковым шагом L_I=L_II=L; на фиг.4 - конструкция нагревательного элемента, состоящего из трех П-образных керамических трубок расположенных в одной плоскости с разным шагом: L_I=L1, L_II=L2, L_III=L3; на фиг.5 - изображен электрический нагреватель с нагревательным элементом, состоящим из двух П-образных керамических трубок с одинаковым шагом L, расположенных в разных активных плоскостях - 90 градусов; на фиг.6 - расположение двух П-образных керамических трубок нагревателя с одинаковым шагом L; на фиг.7 - показано расположение трех П-образных керамических трубок нагревателя с одинаковым шагом L.Figure 1 shows an electric heater with a heating element, consisting of one U-shaped tube; figure 2 is a view from the side of the findings on the heater of figure 1; figure 3 - design of a heating element consisting of two U-shaped ceramic tubes located in the same plane with the same pitch L _I = L _II = L; figure 4 - design of the heating element, consisting of three U-shaped ceramic tubes located in the same plane with different pitch: L _I = L1, L _II = L2, L _III = L3; figure 5 - shows an electric heater with a heating element consisting of two U-shaped ceramic tubes with the same pitch L, located in different active planes - 90 degrees; figure 6 - the location of the two U-shaped ceramic tubes of the heater with the same pitch L; Fig.7 shows the location of three U-shaped ceramic heater tubes with the same pitch L.

Электрический нагреватель включает нагревательный элемент 1 состоящий из разогреваемой части 2 и контактной части 3, электроизолирующую вставку 4 с кронштейном 5 расположенные в начале нагревательного элемента 1, электроизолирующую вставку 6 расположенную в конце нагревательного элемента 1, фиксаторов 7, фиксаторов 8, защитного кожуха 9.The electric heater includes a heating element 1 consisting of a heated part 2 and a contact part 3, an insulating insert 4 with a bracket 5 located at the beginning of the heating element 1, an insulating insert 6 located at the end of the heating element 1, latches 7, latches 8, protective casing 9.

Заявляемый электрический нагреватель работает следующим образом.The inventive electric heater operates as follows.

При подаче напряжения на контактную часть 3, которая гальванически соединена с разогреваемой частью 2 нагревательного элемента 1, в электропроводящем слое нагревательного элемента 1 протекает электрический ток. Электропроводящий слой разогреваемой части 2 нагревательного элемента 1 имеет значительно большее электрическое сопротивление, чем электрическое сопротивление контактной части 3, что приводит к нагреву разогреваемой части 2 нагревательного элемента 1. Удельная поверхностная мощность на разогреваемой части 2 нагревательного элемента 1 заявляемого электрического нагревателя достигает 10 Вт/см² и более. Рабочая температура такого нагревательного элемента 1 достигает 1500°C и более. От разогреваемой части 2 нагревательного элемента 1 разогревается защитный кожух 9.When voltage is applied to the contact part 3, which is galvanically connected to the heated part 2 of the heating element 1, an electric current flows in the electrically conductive layer of the heating element 1. The electrically conductive layer of the heated part 2 of the heating element 1 has a significantly greater electrical resistance than the electrical resistance of the contact part 3, which leads to the heating of the heated part 2 of the heating element 1. The specific surface power on the heated part 2 of the heating element 1 of the inventive electric heater reaches 10 W / cm ² and more. The operating temperature of such a heating element 1 reaches 1500 ° C or more. From the heated part 2 of the heating element 1, the protective casing 9 is heated.

Контактная часть 3 нагревательного элемента 1, при протекании электрического тока, ввиду малости электрического сопротивления остается холодной. Это обеспечивает надежный контакт нагревательного элемента 1 с внешними токоподводами.The contact part 3 of the heating element 1, when the electric current flows, due to the small electrical resistance remains cold. This ensures reliable contact of the heating element 1 with external current leads.

Нагревательный элемент электрического нагревателя может состоять как из одной П-образной керамической трубки (фиг.1, фиг.2), так и состоять из N-го количества П-образных керамических трубок, где N>1.The heating element of the electric heater can consist of one U-shaped ceramic tube (figure 1, figure 2), and consist of the N-th number of U-shaped ceramic tubes, where N> 1.

Если нагревательный элемент нагревателя состоит из одной П-образной керамической трубки, то такой электрический нагреватель может быть включен в электрическую цепь печи или миксера последовательно или параллельно только с другими аналогичными нагревателями.If the heating element of the heater consists of one U-shaped ceramic tube, then such an electric heater can be included in the electric circuit of the furnace or mixer in series or in parallel only with other similar heaters.

Если нагревательный элемент нагревателя состоит из двух П-образных керамических трубок, то в самом электрическом нагревателе две П-образные керамические трубки можно включить последовательно или параллельно между собой, что расширяет варианты подключения нагревателей в печи или миксере.If the heating element of the heater consists of two U-shaped ceramic tubes, then in the electric heater itself two U-shaped ceramic tubes can be connected in series or parallel to each other, which expands the options for connecting heaters in an oven or mixer.

Если нагревательный элемент нагревателя состоит из трех П-образных керамических трубок, то в самом электрическом нагревателе три П-образные керамические трубки можно включить непосредственно в трехфазную цепь, используя схему включения «треугольник» или «звезда».If the heating element of the heater consists of three U-shaped ceramic tubes, then in the electric heater itself three U-shaped ceramic tubes can be directly connected to the three-phase circuit using the “triangle” or “star” switching circuit.

Расположение в нагревательном элементе П-образных керамических трубок может быть как в одной плоскости (фиг.3, фиг.4) так и в разных плоскостях (фиг.5, фиг.6, фиг.7). П-образные керамические трубки, расположенные активной частью в одной плоскости, образуют одну активную плоскость, как правило, расположенную параллельно поверхности нагрева (фиг.3, фиг.4). При этом, шаг таких П-образных трубок может быть как одинаковый L_I=L_II=L (фиг.3), так и различный L_I=L1, L_II=L2, L_III=L3 (фиг.4).The location in the heating element of the U-shaped ceramic tubes can be both in the same plane (Fig. 3, Fig. 4) and in different planes (Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7). U-shaped ceramic tubes located by the active part in one plane form one active plane, usually located parallel to the heating surface (figure 3, figure 4). Moreover, the pitch of such U-shaped tubes can be either the same L _I = L _II = L (FIG. 3), or different L _I = L1, L _II = L2, L _III = L3 (FIG. 4).

Нагревательный элемент электрического нагревателя помещен в защитный кожух 9, выполненный из материала с высокой теплопроводностью и коррозионостойкостью, толщина стенки защитного кожуха может варьироваться от 3 миллиметров до 30 миллиметров. Защитный кожух с тонкой стенкой, например 3 миллиметра, может использоваться при работе электрического нагревателя при более низких температурах (например - до 1000°C) в неагрессивных средах. При работе электрического нагревателя в печах и миксерах для расплавления твердой шихты и приготовления расплавов требуется работа нагревателя, например, при температурах до 1400-1600°C, при увеличенной поверхностной удельной мощности и при интенсивном испарении компонентов расплавляемой шихты или приготовляемого расплава. В этом случае, для увеличения срока службы электрического нагревателя, требуется увеличенная толщина стенки защитного кожуха нагревателя до 30 миллиметров.The heating element of the electric heater is placed in a protective casing 9 made of a material with high thermal conductivity and corrosion resistance, the wall thickness of the protective casing can vary from 3 millimeters to 30 millimeters. A protective casing with a thin wall, for example 3 millimeters, can be used when operating an electric heater at lower temperatures (for example, up to 1000 ° C) in non-aggressive environments. When the electric heater is operating in furnaces and mixers, melting of the solid charge and preparation of melts requires the operation of the heater, for example, at temperatures up to 1400-1600 ° C, with increased surface specific power and with intensive evaporation of the components of the melted charge or the prepared melt. In this case, to increase the service life of the electric heater, an increased wall thickness of the protective casing of the heater is required up to 30 millimeters.

Предлагаемый электрический нагреватель имеет ряд преимуществ перед известными:The proposed electric heater has several advantages over the well-known:

- простота конструкции, меньший вес, легкость монтажа;- simplicity of design, less weight, ease of installation;

- работа при повышенных удельных поверхностных мощностях - до 10 Вт/см²;- work with increased specific surface powers - up to 10 W / cm ² ;

- работа при температурах до 1600°C, что невозможно для нагревателей, выполненных из фехралей;- work at temperatures up to 1600 ° C, which is impossible for heaters made of fechrales;

- более высокая устойчивость к термосменам, чем у нагревателей выполненных из фехралей;- higher resistance to thermal shifts than heaters made of fechral;

- малая восприимчивость к отложениям шлаков и окислов на защитном кожухе;- low susceptibility to deposits of slag and oxides on the protective casing;

- более высокая стойкость к адгезии агрессивных паров и газов;- higher resistance to adhesion of aggressive vapors and gases;

- большее количество вариантов схем для подключения электрических нагревателей.- a larger number of circuit options for connecting electric heaters.

Claims

1. An electric heater comprising a heating element, electrical insulating inserts and a protective casing, characterized in that the heating element consists of one or more P-shaped ceramic tubes coated with an electrically conductive layer, installed in two electrical insulating inserts attached to the heating element using clamps and located at the beginning and end of the heating element, while the heating element with electrically insulating inserts is placed in a protective casing with a wall thickness of 3 mm or more 30 mm made of a material with high thermal conductivity and corrosion resistance.

2. The electric heater according to claim 1, characterized in that the P-shaped ceramic tubes are made with the same or different pitch L, are installed in one active plane.

3. The electric heater according to claim 1, characterized in that the P-shaped ceramic tubes made with the same or different pitch L are active planes at angles of 90º, 75º, 60º, 45º, 30º or 15º to one another.