RU2295844C1

RU2295844C1 - Flexible heating device

Info

Publication number: RU2295844C1
Application number: RU2005121167/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Меркурьевич Власов (RU); Александр Меркурьевич Власов; Александр Алексеевич Марков (RU); Александр Алексеевич Марков; Игорь Тимофеевич Дорохов (RU); Игорь Тимофеевич Дорохов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ)
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-03-20

Abstract

FIELD: electric heating; structure of flexible heating elements.

SUBSTANCE: flexible heating device has irradiator in form of spiral. Ceramic insulator embrace heating device. Insulators are made integral and they have open grooves made narrowed to provide fixation of radiator. Irradiator is made in form of spiral. Adjacent edges of insulators are brought into contact; the edges are made in form of radius surfaces entering one another. Ceramic insulators are made to have headband to connect insulators together or to fasten them to case.

EFFECT: reduced cost; widened technological abilities; reduced consumption of material; reduced labor input.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электронагрева, в частности к конструкции гибких нагревательных элементов.The invention relates to the field of electric heating, in particular to the design of flexible heating elements.

Применение электронагревателей для подогрева технологического оборудования и трубопроводов выявило их значительные преимущества по сравнению с водо- и пароспутниками во многих технологических процессах. Электроподогрев особенно выгоден при периодической потребности в подогреве, при необходимости регулирования температурного режима, а также при подогреве протяженных трубопроводов и сложного по форме технологического оборудования (З.И.Фонарев. Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности. Ленинград: "Недра", Ленинградское отделение, 1984, с.3-4).The use of electric heaters for heating technological equipment and pipelines revealed their significant advantages compared to water and steam satellites in many technological processes. Electric heating is especially beneficial when there is a periodic need for heating, if necessary, temperature control, as well as when heating long pipelines and complex technological equipment (Z.I. Fonarev. Electric heating of pipelines, tanks and technological equipment in the oil industry. Leningrad: "Nedra" , Leningrad branch, 1984, p. 3-4).

Известен гибкий поверхностный электронагреватель, выполненный в виде плоского мата, в котором электронагревательным элементом служит нихромовая проволока, изолированная керамическими изоляторами (Корольков П.М. Термическая обработка сварных соединений трубопроводов и аппаратов, работающих под давлением. - М.: Стройиздат, 1982, с.18). К недостаткам известной конструкции следует отнести перегрев (тяжелый режим термической нагрузки) нагревателей, изолированных керамическими изоляторами, и, как следствие непродолжительный срок службы. Кроме того, упомянутый гибкий поверхностный нагреватель не может обеспечить достаточно высокий кпд, так как тепло от него нагреваемому изделию передается только за счет конвекции.Known flexible surface electric heater, made in the form of a flat mat, in which the electric element is a nichrome wire insulated with ceramic insulators (Korolkov P.M. Heat treatment of welded joints of pipelines and pressure devices. - M .: Stroyizdat, 1982, p. eighteen). The disadvantages of the known design include overheating (heavy thermal load) of heaters insulated with ceramic insulators, and, as a result, short service life. In addition, the mentioned flexible surface heater cannot provide a sufficiently high efficiency, since heat is transferred from it to the heated product only by convection.

Известно гибкое нагревательное устройство, содержащее излучатель в виде змеевика с параллельными ветвями и охватывающие его керамические изоляторы, выполненные разъемными из двух или более элементов с открытыми пазами, угол раскрытия которых составляет 30-60°. Соединение элементов керамических изоляторов выполнено по типу "ласточкин хвост" (патент Российской Федерации №2115265, опубл. 10.07.98). Каждый элемент керамического изолятора монтируется на двух соседних ветвях нагревательного элемента, после монтажа элементы керамических изоляторов образуют ряды, причем в соседних рядах они расположены в шахматном порядке (со сдвигом на одну ветвь электронагревательного элемента). После сборки получается гибкий мат, который можно сворачивать, например, в виде цилиндра, чем достигается лучшее прилегание нагревательного устройства к нагреваемой криволинейной поверхности, например к трубе. Нагревательное устройство позволяет получить температуру термообрабатываемой поверхности до 1150-1200°С. За счет того, что керамические изоляторы упомянутого устройства выполнены с открытыми пазами, нагреватель меньше перегревается, что увеличивает срок службы. За счет теплового излучения через открытые пазы значительно увеличивается теплопередача и обеспечивается более эффективный нагрев.A flexible heating device is known, comprising a radiator in the form of a coil with parallel branches and ceramic insulators covering it, made detachable from two or more elements with open slots, the opening angle of which is 30-60 °. The connection of the elements of ceramic insulators is made according to the dovetail type (patent of the Russian Federation No. 21115265, publ. 10.07.98). Each element of the ceramic insulator is mounted on two adjacent branches of the heating element, after installation, the elements of the ceramic insulators form rows, and in the adjacent rows they are staggered (with a shift by one branch of the electric heating element). After assembly, a flexible mat is obtained, which can be rolled up, for example, in the form of a cylinder, thereby achieving a better fit of the heating device to a heated curved surface, for example, to a pipe. The heating device allows you to get the temperature of the heat-treated surface to 1150-1200 ° C. Due to the fact that the ceramic insulators of the aforementioned device are made with open grooves, the heater overheats less, which increases the service life. Due to thermal radiation through open slots, heat transfer is significantly increased and more efficient heating is provided.

Недостатками известного гибкого нагревательного устройства являются относительно высокие материалоемкость и трудоемкость при изготовлении вследствие выполнения керамических изоляторов из двух или более элементов, необходимости изготовления дополнительных видов (концевых и краевых) керамических изоляторов, для каждого из которых требуется разработка и изготовление пресс-форм, дополнительные трудозатраты при сборке. Еще один недостаток заключается в следующем. Так как размеры пазов керамических изоляторов должны строго соответствовать диаметру охватываемого ими излучателя, который, в свою очередь, определяется в зависимости от необходимой удельной поверхностной мощности, невозможно применять керамические изоляторы одного типоразмера в случае необходимости изготовления гибких нагревательных устройств различной мощности. Поэтому требуется изготавливать технологическую оснастку для различных типоразмеров керамических изоляторов, что приводит к высокой себестоимости нагревательных устройств.The disadvantages of the known flexible heating device are the relatively high material consumption and laboriousness in the manufacture due to the implementation of ceramic insulators of two or more elements, the need to manufacture additional types (end and edge) of ceramic insulators, each of which requires the development and manufacture of molds, additional labor costs assembly. Another drawback is the following. Since the dimensions of the grooves of ceramic insulators must strictly correspond to the diameter of the emitter covered by them, which, in turn, is determined depending on the required specific surface power, it is impossible to use ceramic insulators of the same size if it is necessary to manufacture flexible heating devices of different capacities. Therefore, it is required to manufacture tooling for various sizes of ceramic insulators, which leads to the high cost of heating devices.

Еще одним недостатком известного гибкого нагревательного устройства, которое в собранном виде представляет собой поперечно направленный мат, является невозможность обогрева им сложного по форме технологического оборудования, что сужает технологические возможности.Another disadvantage of the known flexible heating device, which in assembled form is a transversely directed mat, is the impossibility of heating it with complex technological equipment in form, which narrows the technological capabilities.

Задачей изобретения является снижение себестоимости и расширение технологических возможностей гибкого нагревательного устройства путем снижения материалоемкости и трудоемкости при изготовлении, обеспечения возможности унифицировать керамические изоляторы и улучшения гибкости нагревательного устройства.The objective of the invention is to reduce the cost and expand the technological capabilities of a flexible heating device by reducing the material consumption and the complexity of manufacturing, providing the ability to unify ceramic insulators and improve the flexibility of the heating device.

Для достижения технического результата в гибком нагревательном устройстве, содержащем излучатель и охватывающие его керамические изоляторы с выполненными в них открытыми пазами, керамические изоляторы выполнены цельными, а открытые пазы - зауженными для обеспечения фиксации в них излучателя, который выполнен в виде спирали.To achieve a technical result in a flexible heating device containing a radiator and ceramic insulators covering it with open grooves made in them, ceramic insulators are made integral and open grooves are made narrower to ensure that the radiator is fixed in them, which is made in the form of a spiral.

Для обеспечения лучшего прилегания керамических изоляторов друг к другу при креплении к криволинейным поверхностям контактирующие между собой смежные торцевые поверхности изоляторов выполнены в форме входящих одна в другую радиусных поверхностей.To ensure a better fit of ceramic insulators to each other when attached to curved surfaces, the adjacent end surfaces of the insulators contacting each other are made in the form of radial surfaces that enter one another.

Изоляторы связаны между собой элементами связи через оголовки, выполненные на каждом изоляторе со стороны, противоположной пазам.The insulators are interconnected by communication elements through heads made on each insulator from the side opposite to the grooves.

Выполнение керамических изоляторов цельными, а открытых пазов зауженными для обеспечения фиксации в них излучателя, позволяющее собирать нагревательные устройства в виде гирлянд, дает возможность размещать нагревательное устройство на оборудовании любой формы и размеров благодаря улучшению его гибкости.Making ceramic insulators solid and open slots narrowed to ensure that the emitter is fixed in them, which allows to assemble heating devices in the form of garlands, makes it possible to place the heating device on equipment of any shape and size due to the improvement of its flexibility.

Выполнение излучателя в виде спирали в совокупности с указанными выше признаками позволяет в случае необходимости изготовления нагревательных устройств различной мощности изменять диаметр излучателя, не меняя при этом наружный диаметр спирали. Это, в свою очередь, дает возможность применять керамические изоляторы одного типоразмера для нагревательных устройств с различной удельной поверхностной мощностью.The implementation of the radiator in the form of a spiral in combination with the above characteristics allows, if necessary, the manufacture of heating devices of various capacities to change the diameter of the emitter, without changing the outer diameter of the spiral. This, in turn, makes it possible to use ceramic insulators of the same size for heating devices with different specific surface powers.

Выбирая установленный интервал между размещенными на оборудовании гирляндами, можно изменять удельную мощность, что обеспечивает расширение технологических возможностей гибкого нагревательного устройства. При этом, в отличие от наиболее близкого аналога, не требуется дополнительных элементов для фиксации излучателя в керамических изоляторах, замыкающих и краевых керамических узлов, что исключает необходимость разработки и изготовления дополнительных пресс-форм.By choosing the set interval between the garlands placed on the equipment, it is possible to change the specific power, which provides the expansion of technological capabilities of a flexible heating device. At the same time, unlike the closest analogue, additional elements are not required for fixing the emitter in ceramic insulators, closing and edge ceramic units, which eliminates the need to develop and manufacture additional molds.

Все это обеспечивает снижение материалоемкости и трудоемкости при изготовлении, возможность унифицировать керамические изоляторы и улучшить гибкость нагревательного устройства, что, в свою очередь решает задачу снижения себестоимости и расширения технологических возможностей.All this provides a reduction in material consumption and laboriousness in manufacturing, the ability to unify ceramic insulators and improve the flexibility of the heating device, which, in turn, solves the problem of reducing costs and expanding technological capabilities.

На фиг.1 показан керамический изолятор с нагревательным элементом.Figure 1 shows a ceramic insulator with a heating element.

На фиг.2 показано нагревательное устройство.Figure 2 shows a heating device.

На фиг.3 показано установленное на обогреваемом оборудовании нагревательное устройство.Figure 3 shows the heating device installed on the heated equipment.

Гибкое нагревательное устройство содержит излучатель, который выполнен в виде спирали 1 (фиг.1 и 2), охватывающие ее керамические изоляторы 2, снабженные оголовком 3 и имеющие открытые пазы, выполненные зауженными до ширины а, меньшей наружного диаметра D спирали излучателя 1, что обеспечивает его фиксацию в керамических изоляторах 2. Соединять керамические изоляторы между собой можно, например, с помощью гнутого листового профиля 4, с помощью проволоки, продетой в отверстие оголовка или с помощью оплетки (не показано). Выводы нагревательного устройства в керамических бусах 5 присоединяются к клеммнику 6 (фиг.3).A flexible heating device comprises a radiator, which is made in the form of a spiral 1 (Figs. 1 and 2), ceramic insulators 2 covering it, provided with a tip 3 and having open grooves made narrowed to a width a smaller than the outer diameter D of the radiator 1 spiral, which ensures its fixation in ceramic insulators 2. You can connect ceramic insulators to each other, for example, using a bent sheet profile 4, using a wire threaded into the hole of the head or using a braid (not shown). The findings of the heating device in ceramic beads 5 are connected to the terminal block 6 (figure 3).

Гибкое нагревательное устройство может использоваться как непосредственно прибандажированием его к обогреваемой поверхности, так и в сочетании с каким-либо несущим каркасом. Поверх нагревательного устройства укладывается теплоизоляция 7 (фиг.3).A flexible heating device can be used both directly by bandaging it to a heated surface, or in combination with any supporting frame. Thermal insulation 7 is placed on top of the heating device (Fig. 3).

Предлагаемое гибкое нагревательное устройство удобно в эксплуатации. Его можно использовать при нагреве оборудования до 1150-1200°С.The proposed flexible heating device is convenient to operate. It can be used when heating equipment to 1150-1200 ° C.

Claims

1. A flexible heating device containing a radiator and ceramic insulators covering it with open grooves made in them, characterized in that the ceramic insulators are made whole and the open grooves are narrowed to ensure that the radiator is fixed in them, which is made in the form of a spiral.

2. The device according to claim 1, characterized in that the adjacent end surfaces of the insulators contacting each other are made in the form of radial surfaces entering one another.

3. The device according to claim 1, characterized in that the insulators are interconnected by communication elements through heads made on each insulator from the side opposite to the grooves.