НАГРЕВАТЕЛЬ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

Радиационностойкий нагреватель с холодными выводами, имеющий холодные и горячие зоны, предназначен для работы в специальных установках, имеющих ограниченные размеры для его монтажа.
Известны кабельные изделия, а именно электронагреватели трубчатые, работающие в жидких и воздушных средах, содержащие нагревательный элемент в виде проволоки из сплава с высоким удельным сопротивлением, имеющие на концах выводы, выполненные из трубок, обжатых поверх нагревательного элемента. Поверх зоны нагрева имеется изоляционный наполнитель, над которым расположена металлическая оболочка (данное техническое решение описано в заявке WO2005/117530). Такие кабельные изделия имеют различный нагрев на концевых участках и в греющей зоне. Различный нагрев концевых участков кабеля обусловлен тем, что этот кабель разделен на зоны - нагревательный элемент и концевые выводы. Каждый вывод выполнен в виде трубки из материала с низким удельным сопротивлением, установленной на конце нагревательного элемента.
Существенным недостатком данного кабеля является то, что между холодным и горячим участками имеется достаточно длинный - до 650 мм, переходный участок, на котором температура постепенно изменяется от низкой к высокой. Другим существенным недостатком этого кабеля является то, что при изготовлении этого греющего кабеля невозможно достичь гибкости изделия в местах переходов от холодной к горячей зоне.
Также известен греющий кабель для электронагревательной системы отопления (см. описание ПМ РФ №56759), выполненный в виде электрической спирали с контактами, которая помещена на жгут из стеклоткани и изготовлена из проволоки с высоким электрическим сопротивлением с внешним изолирующим слоем из стеклоткани. Спираль на контактных участках, предназначенных для подключения к разъему системы отопления, имеет электрическое сопротивление выше, чем сопротивление спирали между контактными участками, а изолирующий слой выполнен в виде чехла, закрепленного на концах кабеля. Но данный греющий кабель имеет другое назначение и не пригоден для использования в оборудовании соответствующей точности и надежности.
Аналоги, близкие по конструкции и исполнению к заявляемому нагревателю, до настоящего времени отсутствовали. Указанные нагреватели изготовлены впервые, приняты заказчиком, смонтированы на объекте и находятся в эксплуатации.
Задача, стоящая перед разработчиками заявляемого нагревателя - создание надежного, радиационностойкого неремонтопригодного изделия, которое изготовлено из двух греющих кабелей: основного и резервного, поскольку нагреватели находятся в закрытом строго ограниченном по размерам кольцевом пространстве в зоне воздействия потока быстрых и тепловых нейтронов большой плотности. При этом мощность нагрева должна быть достаточно большой.
Технические результаты заявляемого решения - повышение надежности исполнения нагревателя; уменьшение габаритных размеров, особенно в месте сложения греющих кабелей пополам; минимизация размеров греющей зоны; соблюдение точности расположения холодных и горячих зон нагревателя.
Описание заявляемого технического решения:
Неремонтопригодный нагреватель повышенной надежности, используемый в ограниченном кольцевом пространстве, выполнен из двух греющих кабелей, которые дублируют друг друга - один работает, а другой находится в резерве. В случае выхода из строя первого - основного греющего кабеля в работу включается второй - резервный, идентичный первому по характеристикам.
Нагреватель выполнен путем навивки основного и резервного кабелей, согнутых пополам. Нагреватель скручен в спираль таким образом, что идет чередование витков основного и резервного кабелей, причем последовательно чередуются витки каждой из половинок кабелей. Витки спирали, образующие холодные и горячие зоны, соответственно, расположены рядом.
В местах сгибов кабели сплющены и наложены один на другой. Толщина двух сплющенных кабелей, наложенных один на другой, немногим превышает диаметр одного кабеля, измеренный в других местах, при этом площадь поперечного сечения токопроводящей жилы не меняется.
Кабель, из которого изготовлен нагреватель, представляет собой конструкцию из оболочки, выполненной из сплава стали - коррозионно- и жаростойкого, заполненной минеральной изоляцией, и токопроводящей жилы, расположенной внутри этой оболочки коаксиально.
Выводы нагревателей выполнены холодными, располагаются под углом 90 градусов к диаметру оправки и чередуются - вывод первого кабеля, вывод второго кабеля и т.д.
На Фиг.1 выполнено изображение нагревателя, на Фиг.2 - места сгибов кабеля.
Пример выполнения.
Нагреватель выполнен из двух одинаковых греющих кабелей, каждый из которых сложен пополам и скручен в спираль таким образом, что длина сложенного вдвое кабеля равна 6400±50 мм, длина зоны нагрева 336±±3 мм, длина средней части 25±2 мм, диаметр кабеля 3 мм, внутренний диаметр навивки 20±0,5 мм, длина холодных выводов 3200±80 мм. Уменьшение толщины кабеля в месте, в котором выполнен его сгиб пополам, осуществлено посредством плющения кабеля до толщины 1,5 мм, ширины 4 мм, при этом площадь жилы не меняется.
Материалы, из которых изготовлены кабели:
оболочка - из сплава 08Х18Н10Т,
2
3
минеральная изоляция - MgO или АlО,
холодная зона токопроводящей жилы - из композиции меди и нихрома;
горячая зона - из сплава на основе никеля.
Температура нагрева в горячей зоне достигает 500°С, при этом холодная зона имеет температуру окружающей среды.