ТРУБЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Трубчатый электронагревательный элемент.
Полезная модель относится к области электротехники, а более конкретно - к электронагревательным трубчатым элементам. (ТЭН).
Широко известно, что трубчатый электронагревательный элемент представляет собой металлическую трубку, внутри которой запрессована в наполнителе спираль из нихромовой проволоки. В качестве наполнителя может служить плавленная окись магния (периклаз), кварцевый песок, окись алюминия (электрокорунд) или каустический магнезит (см. Г.Р.Миндин, Электронагревательные трубчатые элементы. Издание второе, М.-Л. Энергия, 1965 г. с.5).
Металлическую трубку выполняют из стали, а в случае необходимости применяют нержавеющие ее марки или используют медь и ее сплавы.
Большое значение имеет наполнитель, который должен хорошо проводить тепло от нихромовой спирали к наружной трубке и обладать высокими электроизоляционными качествами, обеспечивающими надежность работы, а в случае использования электронагревателя в водяных титанах наполнитель не должен быть гигроскопичен, так как в противном случае усложняется конструкция трубчатого электронагревателя в плане обеспечения
герметичности заделки концов.
Каустический магнезит в прессованном состоянии хорошо проводит тепло и обладает высокими электроизоляционными качествами, но обладает большой гигроскопичностью, при соединении с водой дает гидрат окиси магния. Применяется при условии герметической заделки концов.
Периклаз - обладает более высокими качествами по сравнению с каустическим магнетизмом. Для получения периклаза окись магния подвергают плавлению при температуре 2800°С. Окись магния, обращенная в периклаз, получает кристаллическое строение и имеет объемный вес в спрессованном состоянии в 2 раза больше, чем каустический магнезит. Высокое значение приобретает теплопроводность и электроизоляционные качества периклаза,которая неактивна по отношению к воде (не дает гидрата) и углекислоте воздуха. Таким образом, наилучшим наполнителем для трубчатых электронагревателей, предназначенных работать при температуре выше 450°С признается периклаз.
Наиболее близким аналогом к предложенной полезной модели является трубчатый электронагревательный элемент, содержащий металлическую трубку, внутри которой запрессована в наполнителе нагревательная спираль, и изоляционную втулку с токовыводом спирали, (см. указанную книгу Г.Р.Миндина, Электронагревательные элементы, с.13, рис. 11).
В качестве наполнителя применяется периклаз, а спираль изготовлена из нихромовой проволоки.
Задачей решаемой предлагаемой полезной моделью является получение трубчатого одноконцевого элетронагревательного элемента, обладающего герметичностью, ремонте-пригодного, возможностью регулирования мощности и использования в агрессивных средах.
f-
зором между собой цилиндрических оболочек, изготовленных на основе слюдосодержащего материала, при этом наружный диаметр большей оболочки равен внутреннему диаметру трубки, спираль расположена в зазоре между оболочками, ее токовыводы расположены во втулке на диаметрах близких диаметру спирали и внутреннему диаметру меньшей оболочки, а сама втулка частично размещена в трубке, причем элемент может быть снабжен электрическим переключателем, а спираль выполнена из отдельных секций, токовыводы которых подключены к переключателю с возможностью включения параллельно, последовательно или смешанно, защитная трубка может быть выполнена из второпласта или из стали, в последнем случае ее торец, свободный от изоляторной втулки выполняют завальцованным и заваренным для обеспечения герметичности, при этом может быть использована в зависимости от габаритов и материала газовая или аргоно-дуговая сварка, может быть использована и сварка лазером.
На чертеже схематично изображен трубчатый электронагревательный элемент с продольным разрезом.
Трубчатый электронагревательный элемент содержит защитную трубку 1, нагревательную спираль 2, наполнитель, выполненный в виде цилиндрических коаксиально расположенных оболочек 3 и 4, изоляторную втулку 5, токовыводы спирали 6 и 7 и изоляторную шайбу 8. В зависимости от необходимой мощности трубчатого электронагревательного элемента выполняют различные диаметры D и длины L защитной трубки 1.
Работает трубчатый электронагревательный элемент следующим образом.
Элемент располагают в среде, подвергаемой нагреву и подключают к источнику электрической энергии токовыводы 6 и 7 нагревательной спирали 2 или ее секций, при этом в зависимости от необходимой мощности можно, аналогично люстре, использовать электрический переключатель (на
чертеже не показан), обеспечивающий нужную совокупность секций.
Тепло от спирали 2, выполняемой чаще всего из нихромовой проволоки, за счет теплопроводности слюдосодержащего наполнителя передается через оболочку 3 защитной трубке 1, нагревающей среду, в качестве которой может быть любой газ или любая жидкость. В случае нагрева агрессивных сред применяют защитную трубку 1 из второпласта, при этом необходим более строгий контроль за температурой нагрева, так как второпласт не допускает температуры нагрева, обеспечиваемой при использовании стальной защитной трубки 1.
Для упрощения технологии изготовления корпуса элемента из стальной защитной трубки 1, один из ее торцев завальцовывают, а для обеспечения герметичности оставшееся отверстие заваривают газовой или аргоно-дуговой сваркой, а также может быть применена сварка лазером.
Использование в качестве наполнителя слюдосодержащего материала, выполненного в виде отдельных цилиндрических коаксиально расположенных оболочек, а не периклада, имеющего сплошную структуру, позволяет обеспечить высокую электроизоляцию защитной трубки 1, а в случае необходимости заменить всю спираль 2 или перегоревшую секцию, при этом все остальные детали элемента могут использоваться повторно.
При необходимости изоляторную втулку 6, частично размещенную в трубке 1 для уменьшения габаритов элемента, и токовыводы 6 и 7 герметизируют, используя герметик нужной температуры, нанося его на поверхности контакта трубки 1 и втулки бив отверстия втулки 5 для токовыводов 6 и 7. Изоляторные втулка 5 и шайба 8 выполняются из токонепроводящего материала, например, фарфора, а переключатель секций спирали Е можно соединить с втулкой 5, объединив их в один узел, что позволяет получить одноконцевой электронагревательный элемент.
- 4 диаметру спирали 2 и внутреннему диаметру оболочки 4 позволяет упростить монтаж втулки 5 и исключает перегиб токовыводов 6 и 7.
- 5 Формула