Способ изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления трубчатых электронагревателей (ТЭНов) с установкой внутри них трубки термовыключателя разового действия, предназначенного для защиты электронагревателя от перегрева при возникновении неисправностей. Способ изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия, у которого процесс термообработки металлической оболочки электронагревателя трубчатого нагревателя осуществляют первоначально. В дальнейшем в металлическую оболочку вводят электронагреватель с термовыключателем, представляющий собой спиральнонамотанную проволоку, один конец которой является выводом или электрически соединен с ним, а другой - соединен электрически с одним из двух электродов термовыключателя, который представляет собой термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, заполняют пространство между спиральнонамотанной проволокой, термовыключателем и металлической оболочкой сыпучим, теплостойким, электроизоляционным материалом, закрывают с обоих концов металлическую оболочку заглушками, через отверстия в которых пропускают выводы, производят обжим металлической оболочки с уплотнением сыпучего, теплостойкого, электроизоляционного материала, производят гибку трубчатого электронагревателя и выполняют замену заглушек электроизоляционными элементами. Техническим результатом является снижение трудоемкости изготовления, сокращение срока изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления трубчатых электронагревателей (ТЭНов) с установкой внутри них трубки термовыключателя разового действия, предназначенного для защиты электронагревателя от перегрева при возникновении неисправностей.

Известно большое количество технических решений по созданию ТЭНов с термовыключателями, например патент Германии 4014753 (реферативный журнал ИСМ 3/93 с.8), патент Великобритании 2261770 (реферативный журнал ИСМ 3/95 с. 12), патент США 5020128 (реферативный журнал ИСМ 3/93 с.70). В последнее время чаще термовыключатель стремятся разместить внутри оболочки ТЭНа, например, как по заявке ФРГ 3204875, Н 05 В 3/48, однако изготовление этих конструкций сложно.

Известен способ изготовления трубчатого нагревателя по заявке Японии 3-18318 (ИСМ 3/92 с.78), при осуществлении которого вводят электронагревательную проволоку в металлическую трубку и заполняют пространство между проволокой и трубкой порошком электроизоляционного материала. После заполнения порошком трубки и уплотнения его посредством подачи давления, производят термообработку в восстановительной атмосфере при t≥900^oС. Затем удаляют электроизоляционный порошок у открытых частей трубки. Однако данный способ изготовления также сложен.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия по патенту "Трубчатый электронагреватель с термовыключателем и способ его изготовления" 2141745 с датой публикации 20.11.99, при осуществлении которого вводят спиральнонамотанную проволоку, соединенную электрически с одной стороны с выводом, а с другой - через контактный стержень или напрямую - с термовыключателем, который имеет термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, непроводящим электрический ток. Термовыключатель содержит два электрода, закрепленные с противоположных сторон термочувствительного элемента. Заполняют пространство между спиральнонамотанной проволокой, термовыключателем, выводами и металлической оболочкой сыпучим, теплостойким материалом, например периклазом, закрывают с обоих концов трубку технологическими заглушками и производят редуцирование в валках, после чего осуществляют термообработку, затем заменяют технологические заглушки электроизоляционными элементами. В процессе термообработки осуществляют защиту участка металлической оболочки, где расположен термовыключатель по крайней мере на расстоянии 20 мм, от нагрева ее по меньшей мере на 20^oС ниже температуры срабатывания термовыключателя.

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость изготовления, связанная с осуществлением защиты участка металлической оболочки, где расположен термовыключатель, для предотвращения его срабатывания от перегрева при выполнении термообработки.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением - упрощение способа изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия.

Технический результат изобретения - снижение трудоемкости изготовления, сокращение срока изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия.

Указанный технический результат достигается за счет того, что первоначально осуществляют процесс термообработки, представляющий собой отжиг металлической оболочки электронагревателя, обусловленный необходимостью придания пластичности металлу оболочки до величины, по меньшей мере равной величине пластичности металла оболочки, теряемой при обжиме оболочки во время уплотнения сыпучего, электроизоляционного, теплостойкого материала, и величине пластичности металла оболочки, необходимой и достаточной для гибки трубчатого электронагревателя без разрушения металлической оболочки в случае необходимости получения изогнутой формы трубчатого нагревателя, а затем в металлическую оболочку вводят электронагреватель с термовыключателем, представляющий собой спиральнонамотанную проволоку, один конец которой является выводом или электрически соединен с ним, а другой - соединен электрически с одним из двух электродов термовыключателя, который представляет собой термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, заполняют пространство между спиральнонамотанной проволокой, термовыключателем, выводами и металлической оболочкой сыпучим, теплостойким, электроизоляционным материалом, закрывают с обоих концов металлическую оболочку технологическими заглушками, через отверстия в которых пропускают выводы, производят обжим металлической оболочки с уплотнением сыпучего, теплостойкого, электроизоляционного материала, гибку трубчатого электронагревателя и выполняют замену технологических заглушек электроизоляционными элементами.

На фиг.1 изображен продольный разрез трубчатого электронагревателя с термовыключателем при нормальной работе.

На фиг. 2 изображен трубчатый электронагреватель с термовыключателем, имеющим изгибы металлической оболочки.

Изображенный на фиг.1 продольный разрез трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия представляет собой металлическую оболочку 1, закрытую с обоих концов электроизоляционными элементами 2, например, в виде втулок, имеющих отверстия 3, через которые проходят электрические выводы 4, один из которых может являться концом нагревателя 5 (который изображен в виде спиральнонамотанной проволоки), или электрически соединен с ним. Другой конец нагревателя 5, соединен с одним из двух электродов термовыключателя, имеющего термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки 6 из легкоплавкого токопроводящего материала (сплава). Его внутренний объем 7 заполнен веществом-активатором. Электроды выполнены из теплотокопроводящих трубок 8, часть которых жестко закреплена на термочувствительном элементе 6. Электроды, кроме того, имеют стержни 9, плотно установленные во внутренние полости, образованные трубками 8, торцами термочувствительного элемента 6. Другой электрод, электрически соединен с другим выводом 4, или является им, при этом все остальное внутреннее пространство оболочки заполнено уплотненным, сыпучим, теплостойким материалом 10, непосредственно прилегающим к электронагревателю, к термовыключателю и выводам.

Изготовление трубчатого электронагревателя с термовыключателем осуществляется следующим образом.

Металлическую оболочку 1 трубчатого электронагревателя отжигают в печи для придания величины пластичности металла оболочки по меньшей мере равной величине пластичности металла оболочки, исключающей разрушение ее во время уплотнения сыпучего, электроизоляционного, теплостойкого материала и величине пластичности металла оболочки, а также гибке трубчатого электронагревателя. В дальнейшем в металлическую оболочку 1 трубчатого электронагревателя вводят электронагреватель 5, в виде спиральнонамотанной проволоки, с концом которого электрически соединен электрод термовыключателя, представляющего собой термочувствительный элемент 6 в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором 7. Электроды выполнены в виде трубок и стержней, установленных в них плотно, с возможностью перемещения при редуцировании оболочки. Один из выводов электронагревателя электрически соединен с концом спиральнонамотанной проволоки или является им. Другой вывод электронагревателя электрически соединен с электродом термовыключателя или является им. Все свободное внутреннее пространство оболочки заполняют сыпучим, электроизоляционным, теплостойким материалом 10, например периклазом, закрывают с обоих концов металлическую оболочку технологическими заглушками, через отверстия которых пропускают выводы. Затем осуществляют обжим металлической оболочки, например редуцированием в валках. После этого производят гибку трубчатого электронагревателя. Иногда гибку трубчатого электронагревателя производят перед обжимом металлической оболочки, например, опрессовкой или совмещают с ней, например, при изготовлении трубчатых нагревательных элементов для стиральных машин. Затем заменяют технологические заглушки электроизоляционными элементами 2.

Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ изготовления конструкции термовыключателя значительно снижает трудоемкость и время изготовления, повышает надежность конструкции.

Промышленная применимость предлагаемого способа очевидна. Данный способ прошел опытные испытания на Тюменском заводе ЗАО "ТАТЕ" и показал хорошие результаты. Серийный выпуск конструкции трубчатого электронагревателя с термовыключателем по предложенному способу изготовления заявителя осуществляется со 2-го квартала 2000 года. Простота предлагаемого способа изготовления конструкции трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия позволяет осуществить его на любом из предприятий, занимающихся изготовлением трубчатых электронагревателей.

Перечисленные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этому решению требованиям изобретения.

Формула изобретения

Способ изготовления трубчатого электронагревателя с термовыключателем разового действия, при котором в металлическую оболочку вводят электронагреватель, представляющий собой спиральнонамотанную проволоку, один конец которой является выводом или электрически соединен с ним, а другой - соединен с одним из двух электродов термовыключателя, который представляет собой термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, заполняют пространство между спиральнонамотанной проволокой, термовыключателем и металлической оболочкой сыпучим, теплостойким, электроизоляционным материалом, закрывают с обоих концов металлическую оболочку заглушками, через отверстия в которых пропускают выводы, производят обжим металлической оболочки с уплотнением сыпучего, теплостойкого, электроизоляционного материала, осуществляют термообработку металлической оболочки электронагревателя, производят гибку трубчатого электронагревателя, отличающийся тем, что первоначально осуществляют термообработку металлической оболочки электронагревателя, а затем вводят в нее электронагреватель с термовыключателем, заполняют пространство между спиральнонамотанной проволокой, термовыключателем и металлической оболочкой сыпучим, теплостойким, электроизоляционным материалом, закрывают с обоих концов металлическую оболочку заглушками, через отверстия, в которых пропускают выводы, производят обжим металлической оболочки с уплотнением сыпучего, теплостойкого электроизоляционного материала и ее гибку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2