Электрический нагреватель

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения больших тепловых потоков. Цель - увеличение теплового потока. Электронагреватель состоит из тепловоспринимающего сердечника 1 в виде металлического стержня, на боковой поверхности которого выполнены винтовые каналы 2, а по одной-продольный паз 3, покрытый электроизоляцией, например тонким слоем оксида алюминия. В каналах 2 заложен нагревательный элемент - витки нихромовой проволоки 4, выполненные с компенсаторами 5 теплового удлинения, размещенными в продольном пазу 3. Витки проволоки 4 к стержню 1 прижаты держателем 6, выполненным в виде разрезной в продольном направлении керамической втулки, сжатой стягивающими кольцами 7. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ъ (19) (11) А1 (51) 5 Н 05 В 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499391/24-07 (22) 31. 10. 88 (46) 07.12.90, Вюл. )"- 45 (71) Институт физико-технических проблем энергетики АП ЛитССР (72) Й.П.Асакавичюс и В.А.Гайгалис (53) 621.365.33 (088,8) (56) Патент СИА Р 3846621, кл. Н 05 В 3/02, 1973.

Старикович 11.А., Резников 11.И, Иетоды экспериментального излучения внутрикотловых процессов. — 11.: Госэнергоиздат, 1961, с. 34, (54) ЭЛЕ1(ТРИЧЕС!<1111 НАГРЕВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения больн их тепловых потоков, Цель — увеличение теплового потока.

Электронагреватель состоит из тепловоспринимающего сердечника 1 в виде металлического стержня, на боковой поверхнос и которого выполнены винтовые каналы 2, а по одной - продольный паз 3, покрытый электроизоляцией, например тонким слоем оксида алюминия.

В каналах 2 заложен нагревательный элемент. — нитки нихромовой проволоки

4, выполненные с компенсаторами 5 теплового удлинения, размещенными в продольном пазу 3. Витки проволоки 4 к стержню 1 прижаты держателем 6, выполненным в виде разрезной в продольном направлении керамической втулки, сжатой стягивающими кольцами 7. 2 ил., @

f табл.

1612380

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения больших тепловых потоков.

Цель изобретения — увеличение теплового потока.

На фиг. 1 изображен предлагаемый .эяектронагреватель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фнг. 1.

Электронагреватель состоит из теп- 10 ловоспринимающего сердечника 1 н виде металлического стержня, на боковых поверхностях последнего выполнены винтовые каналы 2, по одной из которых выполнен продольный паз 3, покры- {. тый электроизоляцией, например тонким слоем алюминиевого оксида. В каналах 2 заложен нагревательный эле— мент — витки нихромовой проволоки выполненные с компенсаторами 5 тепло- 20 вого удлинения, размещенными в продольном пазу 3. Битки проволоки 4 к стержню 1 прижаты держателем б, выполненным в виде разрезанной в продольном направлении керамической втул- 5 ки, сжатой стягивающими кольцами 7.

С наружной стороны держателя б ус тановлен теплоизслируюший кожух 8.

Тепло снимается с нагреваемсго торца

9 стержня 1.

Электронагреватель работает следующим образом.

При пропускании электрического тока по виткам 4 нихромовой проволоки (не показаны) они раскаляются до све3 с чения. Вследствие теплового рас шлрения витки 4 удлиняются, перемещаясь вдоль винтовых каналов 2, выполненных на боковой поверхности стержня 1. Удлинение проволоки ксмпенсирует я ксмпенсаторами 5 . При этом отставании проволоки 4 от нагреваемсго стержня 1 не допускает держатель б. Таким образом, независимо от степени нагрева витки 4 нихромовой проволоки прилегают к стержню 1, что увеличивает теплсотдачу и тем самым тепловой поток, снимаемый с торца 9.

Компенсация теплового удлинения нагревательного элемен "a имеет смысл

:0 лищь в том случае, если сн постоянно прижат к сердечнику 1., например, с помощью держателя 6 и стягивающих колец 9. Обязательным условием прижатия является правильный подбор соотношения коэффициентов линейного расширения элементов нагревателя, которые должны быть близкими, причем значения держателя и стягивающих кслец не могут быть больше значения б сердечника, а наоборот они должны

xc, Мс быть меньше, т, е. --- 1 и — — 1

{х { (с — сердечник, у — держатель, к - кольца) .

Пример,,Наиболее вероятны диаметры сердечника в пределах нескольких десятков миллиметров, например диаметр сердечника d < = 40 ьм, наружный диаметр держателя dy =- 50 мм, наружный диаметр кольца dI; = 54 мм.

Принимают различные температурные условия; элементы нагреваются одинаково (до 500 С); держатель и кольца о нагреваются меньше (на 80 — 90 C), чем сердечник„

Размеры нагретых элементов определяют чо известной зависимости

d = a„(1 + М, ), где d — начальный размер диаметра, t — температура нагрева.

Результаты расчета сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что в первых двух вариантах держатель и кольца расширяются больше, чем сердечник„ вследствие чего нагревательный элемент ненадежно дрижат к сердечнику, а в третьем варианте, который является предпсч. ительным, зазор отсутствует. Может иметь место даже допол{нительное сжатие нагревательного элемента за счет того„ что держатель и кольца расширяются чуть меньше, чем сердечник.

С целью устранения излишнего сжатия нагревательногс элемента, начагьный диаметр сердечника можно соответственно уменьшить. Расширение сердечника чуть больше при нагреве, чем пстальных элементов, может быть компенсировано также за счет упругой деформации стягивающих колец, которые не являются жесткими.

Таким образом, сбеспечение прижатия нагревательного элемента к сердечнику не представляет затруднений.

Элементы предлагаемого электронагревателя могут быть выполнены из следующих материалов: ердечник — из меди, в пределах ожидаемой рабочей температуры 400 — 800 С { = (17 — 19) 10 I /ãðàä", держатеяь — из керамики на основе окиси магния, 0- = (12 — 13,5) {

/ х10 1/град; стягивающие кольца — из

d MM d, мм С1 „

Вариант расчета

Значения OC и температуры элементов нагревателя одинаковы: ((= 17 10 1/град;

t = 50000

Значения р(, одинаковы, нагрев различный

Q4 ñ

--- > 1, --,— p 1, темс к пературв одинакова (500 С)1

С(= 17 10 1/грал; о(= ф„= 12"10 1/град

40,32 50,41 54,44

40,32 50,34 50,36

40,32 50,29 54,31

5 161 хромистой нержавеющей стали, например 1Х13, = (11,8 - 13) <10 1/град.

Выполнение нагревательного элемента с заранее сформированными пет» лями позволяет уменьшить напряжения в элементах нагревателя. Уменьшается опасность замыкания соседних витков проволоки в зоне продольного углубления при малом шаге намотки 4.

Формула изобретения

Электрический нагреватель, содержащий тепловоспринимающий сердечник с уложенным в каналы нагревательным элементом, компенсаторы теплового расширения и теплоизолирующий кожух, отличающийся тем, что, с целью увеличения получаемого тепло2380 6 вого потька, в сердечнике выполнен продольный паз, компенсаторы выполнены в виде петель на каждом витке нагревательного элемента и расположены в пазу, а со стороны теплоиэолирующего кожуха установлен держатель со стягивающими кольцами, обжимающими витки нагревательного элемента, при этом сердечник, держатель и кольца выполнены из материалов с коэффициентами линейного расширения при соблюдении следующих соотношений: ñ Мс !

5 — — 11 и >1, ж

Юк где g < — коэффициенты линейного расширения сердечника, 0(y держателя и р(кольца соответственно.