Графитовый высокотемпературный электронагреватель

ьство ССС62, 1980.ьство ССС14, 1961. идет Авторско 797, кл. ЛвтоРско0203, кл. свидет ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 069194 А ВЫСО)хОТЕ.Ч- )1.1 ЛГРЕВЛТЕ,111, 1 И 11 Ы К 11 10 1 И Х Д Р 1 Г 10 СТ 51 М И 011 СН 1 СНТЯМ ОТНОСИТСЛ 1 НС ЭЛСМЕНТОВ В Ви.се ырсзана но в, с и 1 М, НТО, С ПОЛ ЬГОЭКСИМЯТ 111 ИОН- заннои дети СО.ОЛЬНД,СМС 111 СИСМ СОССДНИХ ЭЛСОщуО 0,03-017 оГ СТОР 11 Н Э,1 СМСНТД.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 другк другу. Элекрическое сопротивление такогонагревателя увеличивается за счет контактного электросопротивления, возникающегомежду соседними элементами, что позволяетсделать нагреватель достаточно массивным и прочным 11.Однако в нагревателе невозможно достижение необходимого электросопротивления по высоте нагревателя без измененияконтактного электросопротивления, а такженезначительный эксплуатационный ресурсв связи с большим эрозионным износом,вызванным возникновением электрическихдуг по длине всего элемента нагревателя.Известен графитовый нагреватель, выполненный из набора примыкающих друг кдругу торцовыми поверхностями кольцевыхэлементов. Каждый элемент выполнен с чередующимися пазами и выступами на контактной торцовой поверхности, причем пазус одной стороны элемента соответствуетвыступ 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 наконтактных поверхностях с помошью домкрата 12. 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 13.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 вертикаль 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 (К ), так и участки, свободные от контактирования по торцам (К ), 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. При1069194 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 электро- сопротивления 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 смещением 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 вий и размеров снижается величина электросопротивления, устойчивость и надежность конструкции, соответственно увеличивается потребляемая мощность и уменьшается эксплуатационный ресурс.Предлагаемый нагреватель обеспечи вает высокий эксплуатационный ресурсуменьшить температурный градиент и снизить потребляемую мощность.СоставТехред 1 ираж осударственн м изобрете ва, Ж - 35, атент, г. У едактор А. Шандор аказ 11077/58 ВНИИПИ Г по дел 113035, Моск Филиал ППП П