БЛОК ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
UNIT OF TUBULAR ELECTRIC HEATERS

Изобретение относится к электронагревателям, в частности к электронагревателям в системах безопасности ядерных реакторов АЭС.
Известен блок трубчатых электронагревателей (далее БТЭН), «Блок трубчатых электронагревателей» (патент РФ №50639 F24H, G21C, приоритет 25.02.2005 г.), включающий трубчатые электронагреватели (далее ТЭН), крышку с резьбовыми отверстиями, защитный кожух со стороны выводов ТЭН, который выполнен из трубы, жестко соединенной с пластиной с отверстиями для выводов ТЭН, которая в свою очередь закреплена на фланце при помощи крепежных элементов, ввернутых в резьбовые отверстия вышеназванной крышки.
Основными недостатками такой конструкции БТЭН являются:
- наличие резьбового соединения контактов ТЭН;
- маленькая контактная поверхность ТЭН, необходимость приварки контактной пластины к выводу ТЭН;
- сложность доступа к контактам ТЭН при электромонтаже;
- возможность перегрева выводов ТЭН при эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности является устройство «Блок трубчатых электронагревателей», включающее крышку, в которую вварены переходные втулки, трубчатые электронагреватели, которые выполнены на основе проволочной спирали из хромоникелевой проволоки, помещенный в защитный кожух с использованием гигроскопичного материала в качестве электрической изоляции проволочной спирали, причем ТЭН герметично закреплены в крышке посредством сварного и паяного соединения с переходными втулками (ТУ 16-531.745-83).
Недостатками данного устройства, принятого за прототип, являются низкая надежность и маленький срок службы, связанные с конструктивными особенностями ТЭН, а именно:
- один металлический барьер между обогреваемой средой и токопроводящей жилой нагревателя;
- применение гигроскопичного материала в качестве электрической изоляции проволочной спирали, приводящее к частому снижению сопротивления электрической изоляции при эксплуатации БТЭН;
- сложность центровки проволочной спирали в оболочке ТЭН;
- токоподвод, расположенный в зоне высоких температур;
- необходимость в переходной втулке и трех сварных (паяных) соединений при герметизации ТЭН в крышке БТЭН.
Указанные недостатки устраняются заявляемым устройством.
Задачей изобретения является повышение надежности БТЭН.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства БТЭН с двойным металлическим барьером между обогреваемой средой и токопроводящей жилой нагревателя ТЭН, гарантированной центровкой проволочной токопроводящей спирали в защитном кожухе ТЭН, низкой температурой токоподводов и одним герметичным сварным соединением ТЭН и крышки БТЭН.
Технический результат достигается тем, что в блоке трубчатых электронагревателей, включающем крышку и трубчатые электронагреватели, которые герметично закреплены в крышке посредством сварного и паяного соединения, причем трубчатые электронагреватели состоят из нагревательного элемента, выполненного в виде проволочной спирали, защитной оболочки в виде трубки, изолятора и токоподводов, предлагается проволочную спираль нагревательного элемента выполнить из нагревательного кабеля в жаростойкой металлической оболочке, которую поместить во внешний защитный кожух из термостойкой стали, причем внешний защитный кожух и крышку соединить герметичным сварным соединением, кроме того, нагревательный элемент снабдить токоподводами с низким омическим сопротивлением, которые выполнить в защитной жаростойкой металлической оболочке нагревательного кабеля.
Как вариант, нагревательный элемент трубчатых электронагревателей выполнить в виде бифилярной намотки нагревательного кабеля.
Как вариант, нагревательный кабель навить на центрирующий стержень.
Как вариант, полость внешнего защитного кожуха заполнить теплопроводным материалом.
Как вариант, крышку блока трубчатых электронагревателей со стороны токоподводов закрыть тепловой изоляцией.
Как вариант, токоподводы блока трубчатых электронагревателей оснастить термостойкими герметичными соединителями.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид БТЭН (прототипа).
На фиг. 2 показано устройство существующего ТЭН (прототипа).
На фиг. 3 изображен нагревательный элемент на основе нагревательного кабеля.
На фиг. 4 изображен разрез U-образного ТЭН с нагревательным кабелем.
На фиг. 5 показан прямой ТЭН с бифилярной намоткой нагревательного кабеля.
На фиг. 6 изображен общий вид БТЭН с прямыми ТЭН с бифилярной намоткой нагревательного кабеля и тепловой изоляцией крышки.
Блок трубчатых электронагревателей 1 включает крышку 2 с втулкой 3 и несколько ТЭН 4 с токоподводами 5. ТЭН выполнены на основе проволочной спирали 6 из хромоникелевой проволоки, помещенный в защитную оболочку 7 в виде трубки, в качестве электрической изоляции используется гигроскопичный материал 8 периклаз MgO. Втулки 3 вварены в крышку 2. ТЭН 4 и втулки 3 жестко соединены по концам втулок 3 герметичным сварным и паяным соединением.
С целью повышения надежности БТЭН 1 предлагается выполнить ТЭН 4 с нагревательным элементом 9 на основе нагревательного кабеля в жаростойкой металлической оболочке. Нагревательный кабель в жаростойкой металлической оболочке представляет собой тонкостенную металлическую трубку 9 из коррозионно-стойкой жаростойкой стали, в центре которой проходит проволока 10 с высоким омическим сопротивлением, например из сплава Х20Н80. В качестве изолятора 11 используется, как правило, периклаз MgO. На концах нагревательного элемента 9 в оболочку нагревательного кабеля встроены участки проволоки с низким омическим сопротивлением 12, причем длина этих участков может иметь любую необходимую длину. Нагревательный элемент 9 навивается в виде спирали на центрирующий стержень 13 и помещается в защитный чехол 14 из коррозионно-стойкой жаростойкой стали, например 12Х18Н10Т.
Как вариант, ТЭН изготавливают в виде прямого стержня 15, в котором выполняют бифилярную намотку нагревательного элемента 9. Такой вариант позволяет вдвое сократить количество отверстий в крышке 2 БТЭН 1, а также вдвое сократить количество сварных соединений ТЭН 4 с крышкой 2. Как вариант, внутреннюю полость внешнего защитного кожуха 14 заполняют теплопроводным материалом 16, например порошковой медью. Как вариант, крышку 2 блока трубчатых электронагревателей 1 со стороны токоподводов 5 закрывают тепловой изоляцией 17. Как вариант, токоподводы 5 блока трубчатых электронагревателей 1 оснащаются термостойкими герметичными соединителями 18.
Предлагаемое устройство БТЭН обеспечивает двойной металлический барьер между обогреваемой средой и токопроводящей жилой 10 ТЭН 4, гарантированную центровку проволочной токопроводящей спирали 9 в защитном кожухе 14 ТЭН 4, снижение температуры токоподводов 12 за счет увеличения их длины, тепловой изоляции крышки и переноса соединителей 18 с питающим кабелем в зону «холодного» воздуха, а также герметизацию ТЭН 4 в крышке 2 одним сварным соединением защитного кожуха 14 ТЭН 4 и крышки 2 БТЭН 1.
Таким образом, использование заявляемого технического решения, в сравнении с известными устройствами, обеспечивает повышение надежности устройства блока ТЭН.