Высокотемпературный нагревательный элемент

 

Союз Советскнх

Соцналмстнческнк

Рес ублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлеио230176 (21) 2320855/24-07

<п>663132

Ф1, й,„=,„ (5 Г) М. Кл. с присоединением заявки Nо—

Н 05 В 3/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.365.42 (088. 8) Опублмковано150579 бюллетень Но18

Дата опубликования описанию 150579 (72) АВтОрЫ A.Ô.Ìàóðèí, t0.Ñ. Toðoïoâ, Д.С.Рутман, Г.A.Tàêñèñ, ИЗОбрвтЕНИя С.Ю.Плинер и Л.Л.деев (71) 3аяВИтЕЛЬ Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ

ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано в электронагревательных тепловых агрегатах преимущественно с кислородсодержащими газовыми средами.

Известны стержневые нагревательные элементы, изготовляемые на основе окисных высокоогнеупорных материалов, содержащие соединенный с токоподводами по торцам цилиндрический резистивный элемент, выполненный из

ThOg с двумя утолщениями на концах иэ ЕгОя (1).

Нагревательный элемент работает следующим образом. Вертикально установленный резистивный элемент с прижатыми токоподводящими блоками предварительно нагревают до температуры, при которой керамика нагревательного 20 элемента становится достаточно электропроводкой, и затем пропускают переменный электрический ток через резистивный элемент для получения тре- буемых температур. 25

Недостатком такого нагревательного элемента является малая крипоустойчивость, недостаточная механическая прочность и радиоактивность материала резистивного элемента. 30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являются нагревательные элементы, сидержащие резистивный элемент в форме параллелепипеда, выполненный из стабилизированной двуокиси циркония, с одной нагревательной поверхностью, снабженный охлаждающими вырезами, ориентированными параллельно нагревающей поверхности. Расположение вырезов обеспечивает постоянное увели.чение эффективного рабочего сечения от центральной части резистивного элемента к токоподводам, которые размещены в теле нагревателя )2).

Известный нагревательный элемент работает следующим образом.

Резистивный элемент в сборе с токоподводящими электродами предварительно нагревают до температуры, при которой керамика резистивного элемента становится достаточно электропроводкой, и затем пропускают переменный электрический ток через резистивный элемент, осуществляя прямой нагрев его до требуемых температур.

При этом охлаждающие вырезки способствуют созданию градиента температуры и продольном и поперечном сечениях

663132 реэистивного элемента и частично препятствуют прохождению электрического тока.

Недостатком нагревательных элементов такого типа является низкая эффективность охлаждения нерабочей поверхности из-за малых градиентов тем- 5 пературы в поперечном сечений резистивного элемента по его толщине и связанная с этим недостаточная крипоустойчивость нагревательного элемента, - который при этом имеет неравно- 10 мерные температуры на теплоразвивающей рабочей поверхности. В связи с этим эксплуатация таких нагревательных элементов осуществляется при температурах ниже 1800 С. 15 Цель настоящего изобретения — повышение крипоустойчивости высокотемпературного нагревательного элемента при эксплуатации.

Укаэанная цель достигается тем,что ® резистивный элемент со стороны противолежащей нагрввающей поверхности, по всей длине, кроме токоподводящих участков, выполнен с утолщением, в котором проходят охлаждающие вырезы в направлении его толщины рядами, глубиной, равной его толщине, причем в каждом ряду между вырезами выпол) - иены перемычки в шахматном порядке.

Указанные вырезы выполняются в виде прямоугольных проточек либо в виде цилиндрических углублений."

Охлаждающие вырезы, выполненные в виде прямоугольных проточек или цилиндрических углублений, способствуют отжатию электрических силовйх линий к рабочей поверхности с обеспечением значительного градиента температуры по толщине резистивного элемента, а каркас материала, образованный вырезами и перемычками,. дополнительно повышает крипоустойчивость нагревательного элемента при высоких температурах его pa6oты.

На фиг.1 изображен высокотемпера- 45 турный нагревательный элемент плоской формы с двумя токоподводящими участками; на фиг.2 — плоский резистивный элемент с одним токоподводящим участком1 на фиг.3 — реэистивный эле- 0 мент арочного типа; на фиг.4 — резистивный элемент беэ токоподводящих участков.

Высокотемпературный нагревательный элемент содержит плоский резистивный % элемент 1, выполненный иэ тугоплавких электропроводных окислов," например, из стабилизированной двуокиси циркония, с одной нагревающей поверхностьк

2, снабженный вырезами 3 для охлажде- 60 ния. Мзистивный элемент 1 со .стороны противолежащей нагревающей поверхности 2 по всей длине, кроме токоподводящих участков 4, выполнен с утолщением 5, в котором проходят указанные вырезы 3 в направлении его толщины рядами, глубиной, равной толщине утолщения 5, причем в каждом ряду между вырезами выполнены перемычки 6 в шахматном порядке для образования ребер жесткости 7. Резистивный элемент 1 соединен по торцам с токоподводами 8, которые выполнены из однородного материала, илн являются составными с переходным керамическим блоком 9 и электродом 10.

Резистивные элементы 1 с одним токоподводящим участком 4 (фиг.2) в сочетании с резистивным элементом 1 без токоподводящих участков(фиг.4) образуют составной нагревательный резистивный элемент арочного типа (фиг. Э ).

Высокотемпературный нагревательный элемент работает следующим образом.

Резистивный элемент в сборе с токоподводящими электродами предварительного нагревают до температуры, при которой керамика резистивного элемента становится достаточно электропроводной, затем пропускают переменный электрический ток через реэистивный элемент, осуществляя прямой его нагрев до требуеьых теМператур на рабочей поверхности. Охлаждающие вырезки своим расположением и ориентацией препятствуют прохождению электрического тока по утолщению и отжимают электрические силовые линии к рабочей поверхности. В сечении нагрвватедьного резистивного элемента создается большой градиент температур и, благодаря ребрам жесткости, имеющим низкие температуры, достигается повышение крипоустойчивости нагревательного элемента. .Предложенный нагревательный элемент отличается малой ползучестью, за счет низких температур наружной поверхности ребер жесткости при максимально высоких рабочих температурах нагревательного элемента до

2200 С, которые достигаются благодаря концентрации электрического тока у рабочей поверхности резистивного элемента. Создание отдельных токоподводящих блоков из керамических пластин обеспечивает большой экономический эффект, достигаемый путем замены пластины на токоподводах..

Формула изобретения ,1. Высокотемпературный нагревательный элемент, содержащий соединенный с токоподводами по торцам плоский резистивный элемент, выйолненный из тугоплавких электропроводных окислов, например, иэ стабилизированной двуокиси циркония, с одной нагревающей поверхностью, снабженный вырезами для охлаждения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения крибб3132 фие. 2 и оустончивости нагревательного элемента при эксплуатации, реэистивный элемент со стороны противолежащей нагревающей поверхности по всея длине, кроме токоподводящих участков, выполнен с утолщением, в котором указанные вырезы в направлении его тол- щины проходят рядами, глубиной, равной его толщине, причем в каждом ряду между вырезами выполнены перемычки в шахматном порядке.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а- 10 ю щ е е с я тем, что указанные вырезы выполнены в виде прямоугольных проточек.

3. устройство по п.1, о т л и ч а-, ю щ е е с я тем, что указанные варезы выполнены в виде цилиндрических углублений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

).R.F.GeNer,"Resistor hernace май some

Ргсйт1пСИ-Ъ Results upto 2000 С, our. Re,—

search. Nat Sur. Standards,1941,v. 2 т, Ьр. 555-566.

2. Патент франции 9 2138230, кл.

Н 05 В 3/00 F 27 D 11/00, 1975. бб3132

Руа 3

Рие. 4

Составитель О. Щедрина

Реда тор Н Зубов Техред 3. Фанта Корректор М. Пожо

Яакаэ 2730/61 Тираж 943 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.ПРоектная,4