Графитовый высокотемпературный электронагреватель
ГРАФИТОВЫЙ ВЫСОКОТЕ.М ПЕРАТУРНЫЙ ЭЛЕКТР01- АГРЕВАТЕЛЬ, выполненный набора примыкаюн1нх друг к торцов)1н повер.чностямн 1 смещенных но этн.м новерхностям относительно друг друга графнтовых элементов в BII.IC Ko.ibHi, часть которого вырезана но всей iiuipiiiie, отличаюппйся тем, что, с целью iKXiiiiHieiHiH надежности и экснлуатационНО1Ч ) ресурса, длина вырезанной части состар .лиет 0,3-0,33 д.тнны кольца, а смешение 5ынолнено с иерекрытием соседних э.юментов иа длину, составляющую 0,03-017 ог д,1ин1 : кольна с одной из CTOpoii элемента. UIZQ y//////j7///Y////yy/y///// О о со с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) Н 05 В 3, 14
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 } 3407459/24-07 (22) 8.03.82 (46) 23.01.84. Бюл. ¹ 3 иГ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) F. М. Ocxpov»o!3, В. H.,"))<икайлов, Л. И.. (тков и Е. М. Захарьсв (53 ) 62 .362.49 (088.8) (56) 1. Г)<)тент СШЛ № 3371142, кл. 13-25.
1968.
2. Авторское свидетельство СССР № 877797, кл. Н 05 В 3/62, 1980.
3. Лвторскос свидетельство СССР
J¹ 680203, кл. Н 05 В 3/14, 196.1.
„„SU„„1069194 А (54) { 57) ГРАФ ИТОВ ЫГ(ВЫ СО1;ОТЕ. (111Е .РАТ;))РНЫГ(3,1ЕКТРОНЛГРЕВЛТ1=., 11), вынолненный из наоор(1 примык(1)онн)); др) г к д()< тооцовыx! II lli)13(. рхностями l! Омсlll(ll1 нык ио этим новеркностям относитсл) но друг дру!.а гр()(!) Ито!31.1)(элементов в 1311.1(. кольна, часть которого вырезана но всей! (ни рине, от)п и)ощ:!(!О<1 тем, что, с целью
Il()!ll>Ii!1(ни я на;lежно(. ти и экс!Iл атаl(ион-! о! > )cc» рса, Iëèl! I вь!ре 3ai!!3()««,E(.ти (ос г,! I). I)I(! 0,3-0,3)3,(1ины к01Ь1(а,
Ж
Я"»
<©
) ъ
1069194
Изобретение относится к электротермическим установкам, в частности к графитовым нагревателям, применяемым в электропечах, для термической обработки углеродных материалов в интервале температур 20-2000 С.
Известны графитовые нагреватели, выполненные в виде пакета фасонных графитовых элементов, плотно прижатых друг к другу. Элекрическое сопротивление такого нагревателя увеличивается за счет контактного электросопротивления, возникающего между соседними элементами, что позволяет сделать нагреватель достаточно массивным и прочным (1).
Однако в нагревателе невозможно достижение необходимого электросопротивления по высоте нагревателя без изменения контактного электросопротивления, а также незначительный эксплуатационный ресурс в связи с большим эрозионным износом, вызванным возникновением электрических дуг по длине всего элемента нагревателя.
Известен графитовый нагреватель, выполненный из набора примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями кольцевых элементов. Каждый элемент выполнен с чередующимися пазами и выступами на контактной торцовой поверхности, причем пазу с одной стороны элемента соответствует выступ с другой стороны, а соседние элементы примыкают друг к другу выступами. Тем самым контактные переходы, равномерно, в шахматном порядке распределяются по поверхности нагревателя. Изменение интенсивности нагрева возможно смещением нагревательных элементов друг относительно друга и изменением давления на контактных поверхностях с помошью домкрата (2) .
Однако нагреватель недолговечен вследствие значительного механического разрушения графитовых элементов в процессе эксплуатации, из-за отсутствия самокомпенсации термического расширения графитовых элементов, а также в нем невозможно достижение высоких температур из-за низкого электросопротивления сборного нагревателя.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является графитовый электрон агреватель, выполненный из набора примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями и смещенных по этим поверхностям относительно друг друга графитовых элементов в виде кольца, часть которого вырезана по всей ширине (3).
Однако в известном нагревателе при обеспечении необходимого электросопротивления по высоте нагревателя не обеспечивается достаточная надежность и эксплуатационный ресурс, так как конструкция не обладает подвижностью вдоль вертикаль5
55 ной оси и не может сжиматься и разжимать. ся под действием внешней нагрузки.
Целью изобретения является повышение надежности и эксплуатационного ресурса.
Поставленная цель достигается тем, что в графитовом высокотемпературном электронагревателе, выполненном из набора примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями и смешенных по этим поверхностям друг относительно друга, графитовых элементов в виде кольца, часть которого вырезана по всей ширине, длина вырезанной части соответствует 0,3-0,33 длины кольца, а смешение выполнено с перекрытием соседних элементов на длину, составляющую 0,03-,17 от длины кольца с одной из сторон элемента.
На фиг. 1 дана камера печи с нагревателем; на фиг. 2 — конструкция элемента нагревателя; на фиг. 3 — нагреватель в сборе.
Нагреватель 1 выполнен из набора кольцевых элементов 2, помещенных между токоподводами 3 и 4, Токоподводы 3 и 4 закреплены на изоляторах 5 и 6 в корпусе печи 7, закрываемым крышкой 8.
Каждый элемент 2 выполнен в виде кольца с вырезом, составляющим 0,3-0,33 от длины кольца, причем сечение имеет ступенчатую конструкцию. На фиг. 3 изображен графитовый нагреватель 1 в сборе, в котором элементы 2 примыкают торцами и смещены относительно друг друга на длину, составляющую 0,03-0,17 от длины кольца.
Нагреватель работает следующим образом.
Заготовки устанавливаются внутри нагревателя 1, печь закрывается крышкой 8 и вакуумируется или заполняется инертным газом. Через токоподводы 3 и 4 нагреватель 1 подключают к источнику однофазного тока. Конструкция нагревателя из элементов, смещенных друг относительно друга на 0,03-0,17 от длины кольца, обладает достаточной устойчивостью и способностью сжиматься и разжиматься на 10-15 мм под действием нагрузки, за счет упругих свойств отдельных элементов и собранной конструкции в целом, что обеспечивает компенсацию термического расширения графита и соответственно увеличивает ресурс нагревателя без устройства допол нительных приспособлений. В предлагаемом нагревателе тепловыделяющими участками равнозначно являются, как контакты между элементами (R ), так и участки, свободные от контактирования по торцам (R ), поскольку из электросопротивления соизмеримы, соответственно 0.05 и 0,06 Ом. Равномерность температурного поля по высоте нагревателя достигается смещением примыкающих элементов друг относительно друга на 0,03-0,17 от длины кольца. При
1069194
Фиг. 2 этом другая сторона перекрывается на (0,3-0,16). Экспериментально установлено, что смещая элементы в указанном интервале можно направленно регулировать электросопротивление нагревателя и тем самым снизить до 20 С температурный градиент по высоте нагревателя. Использование элементов с вырезом дуги менее 0,3 длины всего кольца нецелесообразно из-за значительного уменьшения общего электросопротивления электронагревателя, что приводит к перерасходу электроэнергии.
Применение элементов с вырезом дуги более 0,33 длины приводит к невозможности ее эксплуатации. Установка элементов нагревателя друг относительно друга с смещейием менее чем на 0,03 от длины кольца приводит к неустойчивости конструкции, из-за малой площади контакта между элементами и, соответственно, к ее разрушению.
Сдвиг элементов свыше, чем на 0,17 от длины кольца приводит к повторению предыдущих вариантов, достигаемых смещением элементов до 0,17 от длины кольца, при этом изменяется только направление сдвига.
При несоблюдении предлагаемых усло ð вий и размеров снижается величина электросопротивления, устойчивость и надежность конструкции, соответственно увеличивается потребляемая мощность и уменьшается эксплуатационный ресурс.
Предлагаемый нагреватель обеспечи1 вает высокий эксплуатационный ресурс уменьшить температурный градиент и снизить потребляемую мощность.! 069191
Составитель 0.111едрина
Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор Л.1!овк
Заказ 11077/58 1ираж ля 11оди и сlli) t.
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
