ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ В ФОРМЕ ТРУБЫ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электрическим нагревателям в форме трубы и может быть использована для нагрева жидких и газовых сред с температурой на поверхности до 1000°C.
Из уровня техники известен композиционный гибкий электрообогреватель (пат. RU 2191486, Н05В 3/26, 20.10.2002). Недостатком данного обогревателя является невысокая термостойкость, невозможность получить большие удельные мощности на его поверхности из-за низкой надежности работы в условиях перегрева.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является электрический высокотемпературный и водостойкий электронагреватель в форме тела вращения (пат. RU 2334374, Н05В 3/42, 20.09.2008), используемый для разогрева различных жидких и газовых сред с температурой поверхности нагрева до 800°C. Указанный электронагреватель имеет недостаточную надежность работы в связи с тем, что подвод питающего тока на нагревательный элемент из углеродной волокнистой ленты осуществляется через металлический хомут, который обжимает ленту только с одной стороны. Другая сторона углеродной ленты прижата к слою стеклоткани, пропитанной натрийборосиликатфосфатным связующим. Это приводит к проникновению связующего между углеродной лентой и хомутом, что уменьшает площадь электрического контакта и снижает эффективность нагрева. Это особенно проявляется при разогреве газовых сред, когда высокое переходное сопротивление в контакте приводит к значительному местному перегреву контакта и выходу электронагревателя из строя.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности и эффективности работы и расширение области применения. Указанный технический результат достигается следующим образом. В электрическом нагревателе в форме трубы, имеющем стенку из неорганического волокнистого материала в виде лент или нитей, преимущественно стеклянных или кремнеземных, намотанных слоями, и нагревательный элемент из углеродного волокнистого материала в виде лент или нитей, расположенный внутри стенки трубы, согласно полезной модели неорганический волокнистый материал и углеродный волокнистый материал пропитаны клеем на фосфатной основе, фосфатном связующем и глине (КФФГ). Это позволяет поднять рабочую температуру электрического нагревателя до 1000°C, а также использовать его для нагрева различных агрессивных сред. Концы лент или нитей из углеродного волокнистого материала нагревательного элемента вкладываются в сложенные пополам контактные пластины из металлической фольги. Этим достигается получение плотного и равномерного прилегания фольги к углеродному волокнистому материалу и соответственно улучшение характеристик электрического контакта - уменьшение переходного сопротивления, а также предотвращается попадание внутрь пластин клея КФФГ, которым пропитывается материал стенки трубы. При намотке внешнего слоя стенки трубы поверх нагревательного элемента обеспечивается равномерное сжатие контактных пластин и соответственно равномерное распределение электрического тока по всей ширине нагревательного элемента. Токоподводящий провод может соединяться с контактной пластиной нагревательного элемента посредством болтового соединения или сварки. Для болтового соединения ширина контактной пластины выбирается больше ширины нагревательного элемента, чтобы зона контакта между фольгой и токоподводящим проводом находилась вне зоны контакта углеродного волокнистого материала с фольгой. Такая конструкция позволяет значительно повысить электрическую мощность нагревателя, не опасаясь перегрева контактов, поднять его надежность и продлить срок службы.
На фиг.1 изображена схема электрического нагревателя в форме трубы.
Электрический нагреватель в форме трубы содержит стенку 1, выполненную из неорганического волокнистого материала в виде лент или нитей, преимущественно стеклянных или кремнеземных, намотанных слоями. Внутри стенки трубы расположен нагревательный элемент 2 из углеродного волокнистого материала в виде лент или нитей. Неорганический волокнистый материал и углеродный волокнистый материал пропитаны клеем КФФГ. На концах нагревательного элемента 2 расположены контактные пластины 3 из металлической фольги. Отверстия 4 в контактных пластинах служат для присоединения токоподводящих проводов посредством болтового соединения.
Изготовление электрического нагревателя в форме трубы осуществляется следующим образом. На трубчатую оправку овального сечения с размерами по высоте и ширине соответственно 70 и 150 мм и длиной 2,0 м наматывается 4 слоя из неорганического волокнистого материала, например, стеклоткани НПГ-210 в виде лент, пропитанных клеем КФФГ. Затем укладывается нагревательный элемент из углеродного волокнистого материала. Концы нагревательного элемента предварительно вкладываются в сложенные пополам контактные пластины из металлической фольги. Поверх нагревательного элемента наматывается еще 4 слоя из стеклоткани в виде лент, пропитанных клеем КФФГ. Затем, намотанный на оправке электрический нагреватель, подвергается естественной сушке при температуре 20°C в течение 20 час. После этого электрический нагреватель снимают с оправки, проверяют и отправляют потребителю.