RU155040U1

RU155040U1 - CAPACITY HEATING UNIT OF ELECTRIC FURNACE

Info

Publication number: RU155040U1
Application number: RU2015100963/07U
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Лисовский
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-09-20

Abstract

Блок нагрева колпаковой электрической печи, содержащий плоское кольцо с отверстиями, равномерно расположенными по окружности, опирающееся через изоляторы на тоководы, вертикальные U-образные нагреватели, нижними концами установленные в отверстия плоского кольца через изоляторы и соединенные друг с другом перемычками, опирающимися на последние, образуя последовательную электрическую цепь в фазе, и цилиндрический экран, жестко прикрепленный скобами к плоскому кольцу, отличающийся тем, что верхняя часть U-образных нагревателей в зоне изгиба соединена с кольцом из изоляторов, выполненных в виде трубок, равномерно нанизанных на кольцеобразный держатель и расположенных за границей внешнего контура нагревателей, сохраняя их геометрию, а цилиндрический экран закреплен на периферии нижней поверхности плоского кольца с зазором относительно периметра внешнего контура нагревателей.A heating unit for a bell-type electric furnace, containing a flat ring with holes uniformly spaced around the circumference, resting on the conductors through insulators, vertical U-shaped heaters, lower ends installed in the holes of the flat ring through insulators and connected to each other by jumpers resting on the latter, forming serial electric circuit in phase, and a cylindrical screen, rigidly attached with brackets to a flat ring, characterized in that the upper part of the U-shaped heaters in the zone of iba connected with the ring of the insulators, formed as tubes uniformly threaded on an annular holder and located abroad external circuit heaters, while maintaining their geometry and a cylindrical screen fixed to the periphery of the lower surface of a flat ring with a gap relative to the outer contour of the perimeter heaters.

Description

Полезная модель относится к электротермическому оборудованию, в частности к нагревателям газонаполненных электрических печей сопротивления, предназначенных для термической обработки изделий электронной техники и иного назначения с повышенными требованиями к параметрам температурного поля.The utility model relates to electrothermal equipment, in particular to heaters of gas-filled electric resistance furnaces, designed for heat treatment of electronic devices and other purposes with increased requirements for the parameters of the temperature field.

Из уровня техники известен блок нагрева рабочей камеры водородной электропечи для пайки деталей электровакуумных приборов (Л.Т. Александрова и др. «Технологическое оборудование электровакуумного производства», М., Госэнергоиздат, 1962 г., рис. 15-30, стр. 182-183).The prior art block is known for heating the working chamber of a hydrogen electric furnace for soldering parts of electrovacuum devices (L.T. Aleksandrova et al. Technological Equipment for Electrovacuum Production, Moscow, Gosenergoizdat, 1962, Fig. 15-30, p. 182- 183).

Конфигурация блока нагрева представляет собой решетку, смонтированную из молибденовой проволоки U-образной формы, концы которой вставлены в отверстия основания и закреплены винтами. В верхней части решетки нагревательная проволока прикреплена к связям, выполненным также из молибдена. Решетка разделена на три электрически изолированных между собой сектора по числу фаз.The configuration of the heating unit is a grating mounted from a U-shaped molybdenum wire, the ends of which are inserted into the holes of the base and secured with screws. In the upper part of the lattice, the heating wire is attached to bonds made also of molybdenum. The lattice is divided into three sectors electrically isolated from each other according to the number of phases.

Недостатками известного нагревательного устройства является быстрое разрушение проволоки в верхней части решетки по причине отсутствия жесткой связи в этом месте и неравномерность нагрева вследствие непосредственного контакта проволоки с водоохлаждаемыми токоподводящими кольцами.The disadvantages of the known heating device is the rapid destruction of the wire in the upper part of the lattice due to the absence of a rigid connection in this place and uneven heating due to direct contact of the wire with water-cooled current-supply rings.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения по большинству одинаковых с ним существенных признаков (прототип) является нагревательное устройство для электропечей сопротивления по патенту на полезную модель RU №48686, опубликованному 27.10.2005. Известное устройство представляет собой блок нагрева, выполненный в виде каркаса из плоских колец, закрепленных друг над другом на металлических стойках. В отверстия колец установлены U-образные нагреватели из молибденовой проволоки, которые находятся в подвешенном состоянии, образуя рабочую камеру. Нижние концы нагревателей соединены перемычками, образуя последовательную электрическую цепь, разделенную на электрически изолированные друг от друга сектора по числу фаз. На нижнем кольце закреплены токовводы. Входные концы каждого сектора соединены с токовводами через гибкую развязку, которая выполняет функцию токопроводящего элемента.The closest analogue of the claimed technical solution for most of the same essential features (prototype) is a heating device for resistance electric furnaces according to the patent for utility model RU No. 48686, published on 10.27.2005. The known device is a heating unit, made in the form of a frame made of flat rings mounted on top of each other on metal racks. U-shaped heaters of molybdenum wire are installed in the holes of the rings, which are in a suspended state, forming a working chamber. The lower ends of the heaters are connected by jumpers, forming a sequential electrical circuit, divided into sectors electrically isolated from each other according to the number of phases. Current leads are fixed on the lower ring. The input ends of each sector are connected to the current leads through a flexible isolation, which performs the function of a conductive element.

Недостатком прототипа является:The disadvantage of the prototype is:

- массивность и сложность конструкции (три плоских кольца, скрепленных шестью стойками, шесть токовводов, сложная форма изоляторов);- massiveness and complexity of the design (three flat rings fastened by six racks, six current leads, complex shape of insulators);

- инерционность нагрева и, как следствие, неравномерность распределения теплового поля в рабочей камере из-за экранирования средним плоским кольцом поверхности излучения нагревателей;- the inertia of the heating and, as a consequence, the uneven distribution of the thermal field in the working chamber due to the shielding of the surface of the radiation of the heaters by the middle flat ring;

Задачей полезной модели является создание простой и надежной конструкции блока нагревателей пространства рабочего камеры электрических печей для термической обработки изделий электронной техники и иного назначения с повышенными требованиями к параметрам температурного поля.The objective of the utility model is to create a simple and reliable design of a block of heaters for the space of the working chamber of electric furnaces for heat treatment of electronic products and other purposes with increased requirements for the parameters of the temperature field.

Технический результат полезной модели заключается в упрощении ее конструкции, получении наиболее открытой поверхности излучения нагревателей в пространство рабочей камеры печи, что в конечном итоге обеспечит равномерность ее нагрева.The technical result of the utility model is to simplify its design, to obtain the most open radiation surface of the heaters in the space of the working chamber of the furnace, which ultimately ensures the uniformity of its heating.

Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством заявленного технического решения полезной модели - блока нагрева колпаковой электрической печи сопротивления, содержащей плоское кольцо с отверстиями, равномерно расположенными по окружности, опирающееся через изоляторы на тоководы, вертикальные U-образные нагреватели, нижними концами установленные в отверстия плоского кольца через изоляторы и соединенные друг с другом перемычками, опирающимися на последние, образуя последовательную электрическую цепь в фазе, и цилиндрический экран, жестко прикрепленный скобами к плоскому кольцу.The task can be achieved, and its technical result can be achieved by the claimed technical solution of the utility model - the heating unit of the bell-type electric resistance furnace, containing a flat ring with holes evenly spaced around the circle, supported through insulators on current leads, vertical U-shaped heaters, the lower ends installed in the holes of the flat ring through insulators and connected to each other by jumpers resting on the latter, forming a follower an electric circuit in phase, and a cylindrical screen rigidly attached by brackets to a flat ring.

Верхняя часть U-образных нагреватели в зоне изгиба соединена с кольцом из изоляторов, выполненных в виде трубок, равномерно нанизанных на кольцеобразный держатель, и расположенных за границей внешнего контура нагревателей, сохраняя их геометрию.The upper part of the U-shaped heaters in the bending zone is connected to a ring of insulators made in the form of tubes uniformly strung on an annular holder and located outside the outer contour of the heaters, preserving their geometry.

Цилиндрический экран закреплен на периферии нижней поверхности плоского кольца с зазором относительно периметра внешнего контура нагревателей.A cylindrical screen is fixed on the periphery of the lower surface of the flat ring with a gap relative to the perimeter of the outer loop of the heaters.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленной полезной модели в сравнении с ее предшественниками свидетельствует, что из известного уровня техники на дату подачи заявки не выявлено устройство того же назначения, что и заявленная полезная модель, в которой бы применялась вся совокупность приведенных в независимом пункте формулы и раскрытых в описании существенных признаков, что означает соответствие заявленной полезной модели критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the claimed utility model in comparison with its predecessors indicates that, from the prior art, at the filing date of the application, the device of the same purpose was not identified as the claimed utility model, in which the entire combination of the formulas given in the independent paragraph and disclosed in a description of the essential features, which means that the claimed utility model meets the criterion of "novelty."

В целом же, предложенная совокупность существенных признаков обеспечивает возникновение у заявленного блока нагрева новых свойств, позволяющих реализовать поставленную задачу, что подтверждает следующее наличие причинно-следственных связей между ними и техническим результатом полезной модели, а именно:In general, the proposed combination of essential features ensures the appearance of new properties in the claimed heating unit, allowing to realize the task, which confirms the following presence of causal relationships between them and the technical result of the utility model, namely:

- плоское кольцо имеет отверстия, расположенные равномерно на одном диаметре, опирается через изоляторы на тоководы, вертикальные U-образные нагреватели установлены через изоляторы в отверстия плоского кольца, соединены друг с другом перемычками, опирающимися на изоляторы (т.е. отсутствуют стойки каркаса, количество тоководов уменьшено в два раза, нет верхнего и среднего плоских колец), что существенно упрощает конструкцию блока нагрева и способствует увеличению поверхности излучения нагревателей;- the flat ring has holes that are evenly spaced on the same diameter, rests through insulators on current leads, vertical U-shaped heaters are installed through the insulators in the holes of the flat ring, connected to each other by jumpers resting on the insulators (i.e. there are no frame posts, number current leads is halved, there is no upper and middle flat rings), which greatly simplifies the design of the heating unit and contributes to an increase in the radiation surface of heaters;

- связь верхней части нагревателей с кольцом из изоляторов в виде трубок равномерно нанизанных на кольцеобразный держатель, обеспечивает жесткость конструкции и геометрию нагревателей, а расположение кольца изоляторов с наружной стороны нагревателей оставляет открытой поверхность излучения нагревателей в рабочее пространство;- the connection of the upper part of the heaters with a ring of insulators in the form of tubes uniformly strung on an annular holder provides structural rigidity and geometry of the heaters, and the location of the ring of insulators on the outside of the heaters leaves the surface of the radiation of the heaters open into the working space;

- размещение цилиндрического экрана с зазором за периметром внешнего контура нагревателей уменьшает потери тепла, т.е. снижает инерционность нагрева рабочей камеры электропечи;- the placement of a cylindrical screen with a gap behind the perimeter of the outer loop of the heaters reduces heat loss, i.e. reduces the inertia of heating the working chamber of an electric furnace;

Конструкция блока нагрева проста, ее изготовление не представляет серьезных конструкторско-технологических или производственных трудностей, что свидетельствует о соответствии полезной модели также и критерию «промышленная применимость».The design of the heating unit is simple, its manufacture does not present serious design, technological or production difficulties, which indicates that the utility model also meets the criterion of “industrial applicability”.

На рисунках, иллюстрирующих устройство и работу полезной модели изображено:The figures illustrating the structure and operation of the utility model show:

- на рис. 1 - общий вид блока нагрева колпаковой электропечи;- in fig. 1 - a General view of the heating block bell furnace;

- на рис. 2 - вид снизу;- in fig. 2 - bottom view;

- на рис. 3 - сечение А-A рис. 2;- in fig. 3 - section A-A fig. 2;

- на рис. 4 - колпаковая электропечь в сборе с блоком нагрева;- in fig. 4 - bell-type electric furnace assembly with a heating unit;

Блок нагрева колпаковой электрической печи (рис. 1,2) содержит плоское кольцо 3 с отверстиями расположенными на одной окружности и на одинаковом расстоянии друг от друга. В отверстия плоского кольца установлены изоляторы 8. U-образньге нагреватели 1 установлены нижними концами в отверстия изоляторов 8 и соединены друг с другом перемычками 5 образуя последовательную электрическую цепь в фазе. Перемычки 5, опираясь на верхнюю часть изоляторов 8, удерживают нагреватели 1 от вертикального смещения. Надежный электрический контакт нагревателей 1 с перемычками 5 обеспечивается посредством резьбовых крепежных элементов 9, 10. Первый и последний нагреватели в фазе имеют увеличенную длину одного из концов. Количество отверстий в кольце 3 определяется количеством нагревателей 1 с кратностью, равной двум. Расстояние (радиус изгиба) между осями двух нагревателей равно расстоянию между двумя смежными отверстиями кольца 3.The heating unit of the bell-shaped electric furnace (Fig. 1,2) contains a flat ring 3 with holes located on the same circle and at the same distance from each other. Insulators 8 are installed in the openings of the flat ring. U-shaped heaters 1 are installed with their lower ends into the openings of insulators 8 and connected to each other by jumpers 5 to form a serial electric circuit in phase. Jumpers 5, relying on the upper part of the insulators 8, keep the heaters 1 from vertical displacement. Reliable electrical contact of the heaters 1 with the jumpers 5 is ensured by threaded fasteners 9, 10. The first and last heaters in phase have an increased length of one of the ends. The number of holes in the ring 3 is determined by the number of heaters 1 with a multiplicity equal to two. The distance (bending radius) between the axes of the two heaters is equal to the distance between two adjacent holes of the ring 3.

Изоляторы 8 (рис. 3) выполнены в виде полых Т-образных втулок. При размещении их в отверстиях кольца 3 они устанавливаются своей торцовой плоскостью на его верхнюю поверхность.Insulators 8 (Fig. 3) are made in the form of hollow T-shaped bushings. When placing them in the holes of the ring 3, they are installed with their end plane on its upper surface.

Плоское кольцо 3 опирается через изоляторы 8 на три токовода 7, расположенные симметрично на одном диаметре с нагревателями 1. Тоководы 7 соединены с нагревателями 1 каждой фазы прижимами 11 посредством резьбовых крепежных элементов 9, 10. Нагреватели 1, а также все детали блока нагревателей, кроме изоляторов, выполнены из тугоплавкого металла - молибдена, изоляторы выполнены из мулитокорунда.The flat ring 3 is supported through insulators 8 on three current leads 7 located symmetrically on the same diameter as the heaters 1. The current leads 7 are connected to the heaters 1 of each phase by clamps 11 by means of threaded fasteners 9, 10. Heaters 1, as well as all parts of the heater block, except insulators are made of refractory metal - molybdenum, insulators are made of mulitocorund.

В верхней части нагревателей 1 в зоне изгиба крепится кольцо из изоляторов, выполненных в виде трубок 2, нанизанных на кольцеобразный держатель. Изоляторы 2 крепится к каждому нагревателю 1 по отдельности при помощи молибденовой проволоки, навитой вокруг изолятора и нагревателя 1 (на рисунках условно не показано). Сформированное таким образом объемное кольцо из изоляторов обеспечивает геометрию нагревателей, т.е. расположение верхней части нагревателей 1 на одном диаметре, предотвращая их смещение относительно друг друга.In the upper part of the heaters 1, in the bending zone, a ring of insulators is mounted, made in the form of tubes 2 strung on an annular holder. Insulators 2 are attached to each heater 1 individually with a molybdenum wire wound around the insulator and heater 1 (not shown conditionally in the figures). The thus formed volumetric ring of insulators provides the geometry of the heaters, i.e. the location of the upper part of the heaters 1 on the same diameter, preventing their displacement relative to each other.

Такая компоновка элементов блока нагрева формирует конфигурацию рабочего пространство печи. При этом диаметр окружности, образованной U-образными нагревателями, является диаметром рабочей зоны камеры нагрева, а длина нагревателей определяет высоту рабочего пространства.This arrangement of the elements of the heating unit forms the configuration of the working space of the furnace. The diameter of the circle formed by U-shaped heaters is the diameter of the working zone of the heating chamber, and the length of the heaters determines the height of the working space.

Внутри такого рабочего пространства поверхность излучения нагревателей открыта полностью, причем кольцо изоляторов, вследствие высокой температуры нагрева, осуществляет линейное перемещение совместно с нагревателями 1.Inside such a working space, the radiation surface of the heaters is completely open, and the ring of insulators, due to the high heating temperature, performs linear movement together with the heaters 1.

Цилиндрический экран 6, закрепленный на периферии нижней поверхности плоского кольца 3 с зазором относительно периметра внешнего контура нагревателей 1 увеличивает жесткость всей конструкции и отражает энергию излучения в рабочее пространство.A cylindrical screen 6 mounted on the periphery of the lower surface of the flat ring 3 with a gap relative to the perimeter of the outer contour of the heaters 1 increases the rigidity of the entire structure and reflects the radiation energy into the working space.

Тоководы 7 блока нагрева (рис. 4) контактируют с охлаждаемыми токовводами 12, установленными через изоляторы 13 в отверстия плиты 14. Токовводы 12 установлены соосно тоководам 7.The current leads 7 of the heating unit (Fig. 4) are in contact with the cooled current leads 12 installed through insulators 13 in the holes of the plate 14. The current leads 12 are installed coaxially with the current leads 7.

Плита 14 имеет водяную рубашку охлаждения. Подача и слив охлаждающей жидкости - воды осуществляется через штуцеры 16. Герметичное соединение фланца колпака 15 печи с плитой 14 обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом 17. Экраны 18, 19, размещенные внутри колпака 15, сокращают потери тепла. С целью обеспечения безопасной температуры наружных стенок колпака, - последний имеет водяную рубашку охлаждения.Plate 14 has a water jacket cooling. The supply and discharge of coolant - water is carried out through fittings 16. The tight connection of the furnace flange 15 of the furnace with the stove 14 is provided by a rubber sealing ring 17. The screens 18, 19 located inside the hood 15 reduce heat loss. In order to ensure a safe temperature of the outer walls of the hood, the latter has a water cooling jacket.

Электрическая цепь блока нагревателей соединена по схеме треугольник и работает следующим образом.The electric circuit of the block of heaters is connected according to the triangle and works as follows.

Трехфазный ток подается на охлаждаемые токовводы 12, поступает на тоководы 8 блока нагревателей и далее от одной фазы к другой протекает по нагревателям 1, соединенным в каждой фазе последовательно друг с другом перемычками 5.Three-phase current is supplied to the cooled current leads 12, supplied to the current leads 8 of the heater block and then flows from one phase to another through the heaters 1 connected in each phase by jumpers 5 in series with each other.

В результате преобразования электрического тока в энергию излучения в рабочем пространстве камеры нагрева печи образуется высокотемпературное, равномерно распределенное тепловое поле.As a result of the conversion of electric current into radiation energy, a high-temperature, uniformly distributed thermal field is formed in the working space of the furnace heating chamber.

Использование заявленной полезной модели позволит освоить производство простой и надежной новой конструкции блока нагревателей, применяемой в электрических печах колпакового типа и обеспечить повышенные требования, предъявляемые к параметрам температурного режима рабочего пространства камеры нагрева.Using the claimed utility model will allow to master the production of a simple and reliable new design of the heater block used in bell-type electric furnaces and to provide increased requirements for the temperature parameters of the working space of the heating chamber.

Claims

A heating unit for a bell-type electric furnace, containing a flat ring with holes uniformly spaced around the circumference, resting on the conductors through insulators, vertical U-shaped heaters, lower ends installed in the holes of the flat ring through insulators and connected to each other by jumpers resting on the latter, forming serial electric circuit in phase, and a cylindrical screen, rigidly attached with brackets to a flat ring, characterized in that the upper part of the U-shaped heaters in the zone of iba connected with the ring of the insulators, formed as tubes uniformly threaded on an annular holder and located abroad external circuit heaters, while maintaining their geometry and a cylindrical screen fixed to the periphery of the lower surface of a flat ring with a gap relative to the outer contour of the perimeter heaters.