НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
HEATING ELEMENT

Изобретение относится к области электротермии, в частности к электрическим нагревательным элементам.
Известны нагревательные элементы, выполненные в виде проволочных и ленточных нагревателей, помещенных в трубчатую оболочку, заполненную наполнителем, например окисью магния (Низкотемпературный электрический нагрев. / Под ред. А.Д.Свенчанского. М.: Энергия, 1978, с.40, рис.10, где приведены эскизы таких элементов, а на с.68, рис.24 показаны варианты их выполнения).
Недостатками таких нагревательных элементов являются ограниченная температурой в 650÷1400°С область применения, недостаточно высокая удельная теплоотдача (А.Д.Свенчанский. Электрические промышленные печи. Ч.1. “Электрические печи сопротивления”, ГЭИ, 1958, с.103, 260, 263).
Наиболее близким по отличительным признакам к предлагаемому является нагревательный элемент, выполненный в виде стержня или трубы, длина рабочей части которой ограничена радиальным и соевым пазами до перемычки на торце, причем нормально к осевому пазу выполнен второй осевой паз, одна часть которого рассекает нагревательный элемент до перемычки у радиального паза, а другая часть - на всю длину, патент РФ №2357382, кл. Н05В 3/42, 14.05.2007 г.
Выполнение такого нагревательного элемента для обогрева сравнительно большого рабочего объема становится проблематичным из-за его вольт-амперных параметров.
Габариты нагревателя и электрические параметры при росте рабочего объема имеют решающее значение.
Задачей изобретения является повышение надежности нагревательного элемента, в частности при его выполнении из материала высокотемпературной группы, на температуру, превышающую 2000°С.
Поставленная задача решается путем выполнения рабочей части нагревательного элемента на трубчатой заготовке с одновременным формированием токоподводов.
На чертеже приведены общий вид нагревательного элемента и его поперечные сечения.
Нагревательный элемент содержит рабочую часть 1 с перемычками 2, осевые пазы 3 и токоподводы 4.
Такой нагревательный элемент выполнен из трубчатой заготовки материала высокотемпературной группы, например ниобия. В этом случае на заготовке электроискровым способом сформированы осевые пазы поочередно с одного и другого торца до перемычек 2.
У этого нагревательного элементы возможны два варианта выполнения токоподводов 4: один при размещении их в плоскости заготовки и второй - при реализации одного сквозного паза по всей длине заготовки.
В первом случае ток протекает по двум параллельным ветвям, а во втором - последовательно по каждой ветви.
Нагревательный элемент может быть выполнен фрезерованием.
Пример выполнения нагревательного элемента
Ниобий труба диаметром
32,0 мм
Толщина стенки
2,0 мм
Длина рабочей части
350,0 мм
Диаметр рабочей части
30,0 мм
Ширина торцевых перемычек
7,5 мм
Диаметр торцевых перемычек
32,0 мм
Ширина осевых пазов
1,5 мм
Число ветвей рабочей части
8
Сечение рабочей ветви
10,0 мм
Общая длина нагревательного элемента
400,0 мм
Длина токовой цепи
3200,0 мм
Удельное сопротивление
ниобия при 2100°С
0,568 Ом·м/мм<sup>2</sup>
Сопротивление токовой цепи
1,82 Ом
Напряжение
182,0 В
Ток
100,0 А
Мощность
18,2 кВт
Плотность тока
10,0 А/мм<sup>2</sup>