резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей
Классы МПК: | H05B3/62 нагревательные элементы для печей |
Автор(ы): | Гаврилов А.А., Пипко А.И. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Плутон" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-10-27 публикация патента:
27.05.1996 |
Изобретение относится к термическому оборудованию, а именно к резистивным нагревателям высокотемпературных печей. Резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель содержит три секции, подключаемые к индивидуальным источникам питания. Секции электрически изолированы друг от друга и снабжены радиально установленными токоподводами. Длина центральной секции выполнена равной и более 1,3 D, а длина концевых секций в пределах - 0,3D
l
0,5D, где D - внутренний диаметр нагревателя. Конструкция обеспечивает выравнивание температуры по длине вне зависимости от массы и геометрии нагреваемого изделия в нагревателях, работающих от 700 до 2500oС. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061112/8773.gif)
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061112/8773.gif)
Формула изобретения
Резистивный цилиндрический прямоканальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, состоящий из трех секций с независимыми силовыми источниками питания, отличающийся тем, что секции нагревателя выполнены в виде электрически изолированных цилиндров с радиальными токоподводами, причем длина центральной секции нагревателя выполнена равной или более 1,3D, а длины l концевых секций в пределах 0,3D![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061112/8773.gif)
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061112/8773.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к термическому оборудованию для обработки изделий электронной техники или иного назначения с повышенным требованием к равномерности температурного поля. Для уменьшения влияния торцовых потерь тепла улучшают теплоизоляцию, в том числе контактирующую с нагревателем [1] или устанавливают по торцам дополнительные нагреватели [2] Этим повышается равномерность в рабочем пространстве. Применяется и повышение равномерности температурного поля путем изменения электросопротивления нагревателя вдоль его оси. Например, выполняют нагреватели с прорезями по концам или с переменной толщиной стенки по длине [3, 4]Известны также однофазные нагреватели, выполненные в виде коаксиальных цилиндров, у которых в наружном цилиндре на концевых участках выполнены ряды отверстий для повышения равномерности температуры по длине [5]
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является цилиндрический резистивный нагреватель для электропечи с подогреваемыми от специальных регулируемых источников питания токоподводами, описанный в (1) на стр. 76 и показанный на рис. 3б со ссылкой на (6). Этот подогреватель состоит из трех секций (центральной и двух концевых), имеющих независимые, порознь регулируемые (управляемые) источники питания. Существенным недостатком этого нагревателя является недостаточное выравнивание температурного поля в широком диапазоне температур, особенно, когда потери тепла за счет излучения многократно превышают потери тепла за счет конвекции и теплопроводности (область высоких температур). Связано это с тем, что дополнительный подогрев сравнительно небольших по высоте концевых секций (токоподводов) не может полностью компенсировать торцевые потери тепла за счет излучения. Кроме того, определенным недостатком этого нагревателя является наличие гальванической связи между секциями нагревателя и соответственно между источниками питания центральной и концевых секций, что приводит к необходимости серьезного усложнения системы питания (источник постоянного тока для центральной секции нагревателя и источники переменного тока для дополнительного подогрева концевых секций, токоподводов нагревателя). Технический результат, получаемый в предлагаемом изобретении, заключается в выравнивании температурного поля нагревателя в диапазоне температур 700-2500оС независимо от массы садки и ее геометрической формы. Этот технический результат достигается тем, что в резистивном цилиндрическом прямонакальном нагревателе из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, состоящем из трех секций с независимыми силовыми источниками питания, секции нагревателя выполнены в виде электрически изолированных цилиндров с радиальными токоподводами, причем длина центральной секции нагревателя выполнена равной или более 1,3 D, а длины концевых секций в пределах 0,3D
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061112/8773.gif)
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061112/8773.gif)
1 центральная секция нагревателя; 2 и 3 периферийные секции; 4 токоподводы. Необходимая равномерность температурного поля в тангенциальном направлении обеспечивается за счет снижения теплоотвода от цилиндрической секции нагревателя к токоподводам, имеющим значительную длину в радиальном направлении. С целью компенсации торцовых тепловых потерь каждая секция нагревателя имеет независимые системы нагрева, управляемые сигналами трех термопар, горячие спаи которых расположены соответственно в центре и в периферийных зонах нагревателя (на чертежах не показаны). Нагреватель работает следующим образом. При нагреве благодаря наличию указанных секций нагревателя с независимыми источниками питания торцовые потери тепла будут автоматически компенсироваться путем повышения плотности тока в этих секциях за счет работы систем регулирования, управляемых термопарами крайних секций нагревателя. Для проверки эффективности предлагаемого технического решения были изготовлены нагреватели из листового молибдена, который имеет наибольшую рабочую температуру 1700оС. Экспериментальные нагреватели имели внутренние диаметры от 150 до 250 мм и указанные соотношения размеров. Экспериментальные исследования показали, что при длине центральной секции нагревателя, равной или более 1,3Д где D внутренний диаметр нагревателя, и длинах l концевых секций нагревателя в пределах 0,5D
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061018/8805.gif)
![резистивный цилиндрический прямонакальный нагреватель из листового материала для высокотемпературных малоинерционных электропечей, патент № 2061302](/images/patents/411/2061018/8805.gif)
Класс H05B3/62 нагревательные элементы для печей