Блок трубчатых электронагревателей

Авторы патента:

Горелкин Максим Викторович (RU)

Гаврилин Виктор Алексеевич (RU)

H05B3/48 - в которых нагревательный проводник заделан в изоляционный материал

Владельцы патента RU 2713510:

Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени и ордена труда ЧССР опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к электрооборудованию реакторной установки АЭС с РУ ВВЭР. В блоке трубчатых электронагревателей, включающем крышку и трубчатые электронагреватели, которые герметично закреплены в крышке посредством сварного и паяного соединения, причем трубчатые электронагреватели состоят из нагревательного элемента, выполненного в виде проволочной спирали, защитной оболочки в виде трубки, изолятора и токоподводов, предлагается нагревательный элемент выполнить из нагревательного кабеля в жаростойкой металлической оболочке. Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства БТЭН с двойным металлическим барьером между обогреваемой средой и токопроводящей жилой нагревателя ТЭН, гарантированной центровкой проволочной токопроводящей спирали в защитном кожухе ТЭН, понижением температуры токоподводов и одним герметичным сварным соединением ТЭН и крышки БТЭН. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электронагревателям, в частности к электронагревателям в системах безопасности ядерных реакторов АЭС.

Известен блок трубчатых электронагревателей (далее БТЭН), «Блок трубчатых электронагревателей» (патент РФ №50639 F24H, G21C, приоритет 25.02.2005 г.), включающий трубчатые электронагреватели (далее ТЭН), крышку с резьбовыми отверстиями, защитный кожух со стороны выводов ТЭН, который выполнен из трубы, жестко соединенной с пластиной с отверстиями для выводов ТЭН, которая в свою очередь закреплена на фланце при помощи крепежных элементов, ввернутых в резьбовые отверстия вышеназванной крышки.

Основными недостатками такой конструкции БТЭН являются:

- наличие резьбового соединения контактов ТЭН;

- маленькая контактная поверхность ТЭН, необходимость приварки контактной пластины к выводу ТЭН;

- сложность доступа к контактам ТЭН при электромонтаже;

- возможность перегрева выводов ТЭН при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности является устройство «Блок трубчатых электронагревателей», включающее крышку, в которую вварены переходные втулки, трубчатые электронагреватели, которые выполнены на основе проволочной спирали из хромоникелевой проволоки, помещенный в защитный кожух с использованием гигроскопичного материала в качестве электрической изоляции проволочной спирали, причем ТЭН герметично закреплены в крышке посредством сварного и паяного соединения с переходными втулками (ТУ 16-531.745-83).

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, являются низкая надежность и маленький срок службы, связанные с конструктивными особенностями ТЭН, а именно:

- один металлический барьер между обогреваемой средой и токопроводящей жилой нагревателя;

- применение гигроскопичного материала в качестве электрической изоляции проволочной спирали, приводящее к частому снижению сопротивления электрической изоляции при эксплуатации БТЭН;

- сложность центровки проволочной спирали в оболочке ТЭН;

- токоподвод, расположенный в зоне высоких температур;

- необходимость в переходной втулке и трех сварных (паяных) соединений при герметизации ТЭН в крышке БТЭН.

Указанные недостатки устраняются заявляемым устройством.

Задачей изобретения является повышение надежности БТЭН.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства БТЭН с двойным металлическим барьером между обогреваемой средой и токопроводящей жилой нагревателя ТЭН, гарантированной центровкой проволочной токопроводящей спирали в защитном кожухе ТЭН, низкой температурой токоподводов и одним герметичным сварным соединением ТЭН и крышки БТЭН.

Технический результат достигается тем, что в блоке трубчатых электронагревателей, включающем крышку и трубчатые электронагреватели, которые герметично закреплены в крышке посредством сварного и паяного соединения, причем трубчатые электронагреватели состоят из нагревательного элемента, выполненного в виде проволочной спирали, защитной оболочки в виде трубки, изолятора и токоподводов, предлагается проволочную спираль нагревательного элемента выполнить из нагревательного кабеля в жаростойкой металлической оболочке, которую поместить во внешний защитный кожух из термостойкой стали, причем внешний защитный кожух и крышку соединить герметичным сварным соединением, кроме того, нагревательный элемент снабдить токоподводами с низким омическим сопротивлением, которые выполнить в защитной жаростойкой металлической оболочке нагревательного кабеля.

Как вариант, нагревательный элемент трубчатых электронагревателей выполнить в виде бифилярной намотки нагревательного кабеля.

Как вариант, нагревательный кабель навить на центрирующий стержень.

Как вариант, полость внешнего защитного кожуха заполнить теплопроводным материалом.

Как вариант, крышку блока трубчатых электронагревателей со стороны токоподводов закрыть тепловой изоляцией.

Как вариант, токоподводы блока трубчатых электронагревателей оснастить термостойкими герметичными соединителями.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид БТЭН (прототипа).

На фиг. 2 показано устройство существующего ТЭН (прототипа).

На фиг. 3 изображен нагревательный элемент на основе нагревательного кабеля.

На фиг. 4 изображен разрез U-образного ТЭН с нагревательным кабелем.

На фиг. 5 показан прямой ТЭН с бифилярной намоткой нагревательного кабеля.

На фиг. 6 изображен общий вид БТЭН с прямыми ТЭН с бифилярной намоткой нагревательного кабеля и тепловой изоляцией крышки.

Блок трубчатых электронагревателей 1 включает крышку 2 с втулкой 3 и несколько ТЭН 4 с токоподводами 5. ТЭН выполнены на основе проволочной спирали 6 из хромоникелевой проволоки, помещенный в защитную оболочку 7 в виде трубки, в качестве электрической изоляции используется гигроскопичный материал 8 периклаз MgO. Втулки 3 вварены в крышку 2. ТЭН 4 и втулки 3 жестко соединены по концам втулок 3 герметичным сварным и паяным соединением.

С целью повышения надежности БТЭН 1 предлагается выполнить ТЭН 4 с нагревательным элементом 9 на основе нагревательного кабеля в жаростойкой металлической оболочке. Нагревательный кабель в жаростойкой металлической оболочке представляет собой тонкостенную металлическую трубку 9 из коррозионно-стойкой жаростойкой стали, в центре которой проходит проволока 10 с высоким омическим сопротивлением, например из сплава Х20Н80. В качестве изолятора 11 используется, как правило, периклаз MgO. На концах нагревательного элемента 9 в оболочку нагревательного кабеля встроены участки проволоки с низким омическим сопротивлением 12, причем длина этих участков может иметь любую необходимую длину. Нагревательный элемент 9 навивается в виде спирали на центрирующий стержень 13 и помещается в защитный чехол 14 из коррозионно-стойкой жаростойкой стали, например 12Х18Н10Т.

Как вариант, ТЭН изготавливают в виде прямого стержня 15, в котором выполняют бифилярную намотку нагревательного элемента 9. Такой вариант позволяет вдвое сократить количество отверстий в крышке 2 БТЭН 1, а также вдвое сократить количество сварных соединений ТЭН 4 с крышкой 2. Как вариант, внутреннюю полость внешнего защитного кожуха 14 заполняют теплопроводным материалом 16, например порошковой медью. Как вариант, крышку 2 блока трубчатых электронагревателей 1 со стороны токоподводов 5 закрывают тепловой изоляцией 17. Как вариант, токоподводы 5 блока трубчатых электронагревателей 1 оснащаются термостойкими герметичными соединителями 18.

Предлагаемое устройство БТЭН обеспечивает двойной металлический барьер между обогреваемой средой и токопроводящей жилой 10 ТЭН 4, гарантированную центровку проволочной токопроводящей спирали 9 в защитном кожухе 14 ТЭН 4, снижение температуры токоподводов 12 за счет увеличения их длины, тепловой изоляции крышки и переноса соединителей 18 с питающим кабелем в зону «холодного» воздуха, а также герметизацию ТЭН 4 в крышке 2 одним сварным соединением защитного кожуха 14 ТЭН 4 и крышки 2 БТЭН 1.

Таким образом, использование заявляемого технического решения, в сравнении с известными устройствами, обеспечивает повышение надежности устройства блока ТЭН.

1. Блок трубчатых электронагревателей, включающий крышку и трубчатые электронагреватели, которые герметично закреплены в крышке посредством сварного и паяного соединения, причем трубчатые электронагреватели состоят из нагревательного элемента, выполненного в виде проволочной спирали, защитной оболочки в виде трубки, изолятора и токоподводов, отличающийся тем, что проволочная спираль выполнена из нагревательного кабеля в жаростойкой металлической оболочке, который помещен во внешний защитный кожух из термостойкой стали, причем внешний защитный кожух и крышка соединены герметичным сварным соединением, кроме того, нагревательный элемент снабжен токоподводами с низким омическим сопротивлением, которые выполнены в защитной жаростойкой металлической оболочке нагревательного кабеля.

2. Блок трубчатых электронагревателей по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный элемент трубчатых электронагревателей выполнен в виде бифилярной намотки нагревательного кабеля.

3. Блок трубчатых электронагревателей по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный кабель навит на центрирующий стержень.

4. Блок трубчатых электронагревателей по п. 1, отличающийся тем, что полость внешнего защитного кожуха заполнена теплопроводным материалом.

5. Блок трубчатых электронагревателей по п. 1, отличающийся тем, что число установленных в крышке трубчатых электронагревателей кратно 3-м.

6. Блок трубчатых электронагревателей по п. 1, отличающийся тем, что крышка со стороны токоподводов закрыта тепловой изоляцией.

7. Блок трубчатых электронагревателей по п. 1, отличающийся тем, что токоподводы оснащены термостойкими герметичными соединителями.

Нагревательный элемент для нагревания газов до высоких температур содержит по меньшей мере одну предназначенную для прохождения подлежащего нагреванию газа трубу (1) и электрический нагревательный провод в трубе, который предназначен для передачи тепла в проходящий вдоль нагревательного провода газ.

Трубчатый электронагреватель // 2622392

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трубчатым электронагревателям, и может быть использовано для нагрева различных сред, например, воздуха, воды или других жидкостей.

Трубчатый электронагреватель // 2582659

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую. Трубчатый электронагреватель содержит внешнюю трубчатую оболочку (1), центральный токопроводящий электрод (2), герметизирующий фланец (3) с электрически изолированным от трубчатой оболочки выводом (4) центрального токопроводящего электрода, тепловыделяющий элемент (5) в виде скрученного вокруг оси центрального токопроводящего электрода металлического листа, образующего в разрезе неплотную спираль, пространство между витками которой заполнено порошковым диэлектриком (6).

Тонкопленочный электронагреватель // 2546134

Изобретение относится к производству устройств типа плоских электронагревателей излучающего типа. Описана конструкция тонкопленочного электронагревателя, содержащего резистивный элемент, в виде матовой полимерной пленки с токопроводящим покрытием в виде наноразмерного слоя, который расположен между двумя термостойкими электроизоляционными пленками и снабжен выводами для подключения к электрической сети, выводы присоединены к выполненным в виде двухсторонних гребенок контактам, нанесенным по ширине токопроводящего покрытия и выполненным в виде сплошных узких лент из электропроводного материала, закреплены вдоль всей поверхности каждой из гребенок таким образом, что их концы с каждой из сторон расположены выходящими за пределы ширины резистивного элемента, но не выходящими за пределы ширины электроизоляционных пленок, количество зубцов с каждой из сторон гребенки составляет от 1 до 5 на одном сантиметре длины гребенки, количество зубцов, расположенных на одном сантиметре наружной стороны гребенки, меньше количества зубцов, расположенных на одном сантиметре внутренней стороны гребенки, а наружная поверхность лент выводов выполнена шероховатой.

Нагреватель патронного типа повышенной надежности для жидкометаллического теплоносителя // 2533201

Нагреватель патронного типа предназначен к использованию на объектах ядерной энергетики для нагрева жидкометаллического теплоносителя и содержит оболочку, заполненную минеральной изоляцией, внутри которой помещен изолированный от оболочки нагревательный элемент U-образной формы, заканчивающийся контактными токовыводами, также содержит узел герметизации, через который проходят оба токовывода нагревательного элемента, и заглушку торцевой части сферической формы, нагревательный элемент содержит греющую зону, выполненную из металла с высоким электросопротивлением, и «холодные» выводы, выполненные из металла с низким электросопротивлением, при этом сечение холодного вывода превышает сечение вывода на участке греющей зоны не менее чем в 2 раза; в нагревательном элементе имеется переход между «горячей» греющей зоной и «холодными» выводами, а нагреватель на участке между греющей зоной и «холодными» токовыводами имеет плавный переход с меньшего диаметра на больший; оболочка может быть выполнена одно или многослойной и состоять из коррозионно- и жаростойких сплавов: минеральная изоляция уплотнена до 3,1 г/см3.

Трубчатый электронагреватель // 2516222

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую, выполненным в виде прямолинейных или изогнутых трубчатых элементов, используемых, в частности, в конструкциях термокомпрессоров, обеспечивающих необходимое давление в контуре циркуляции теплоносителя АЭС, и позволяет повысить ресурс и эксплуатационную надежность нагревателя.

Трубчатый электронагреватель // 2516006

Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить ресурс и эксплуатационную надежность трубчатого нагревателя. Трубчатый электронагреватель содержит тепловыделяющий элемент 1, например, в виде токопроводящей спирали, расположенный внутри защитной металлической оболочки 2, имеющей внешнее поперечное оребрение 3, на концах металлической оболочки 2 выполнены герметизированные токоподводы 4, присоединенные к выводам токопроводящей спирали, пористые керамические шайбы 5, имеющие каплевидную форму, во внутреннем отверстии которых размещен тепловыделяющий элемент 1, а по внешнему обводу шайбы заключены в защитную металлическую оболочку 2, пористые керамические шайбы имеют переменную по высоте толщину, от полностью закрывающей тепловыделяющий элемент 1 до минимальной в верхней части, внутренняя полость трубчатого электронагревателя, включая поры керамических шайб, частично заполнена жидкостью.

Трубчатый электронагреватель // 2510162

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую, и позволяет повысить ресурс и эксплуатационную надежность трубчатого нагревателя за счет увеличения теплопроводности в направлении от тепловыделяющего элемента к поверхности теплообмена с внешним теплоносителем.

Способ герметизации трубчатых электронагревателей // 2474091

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. .

Электрический нагревательный элемент с термопредохранителем (варианты) // 2400943

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим нагревательным элементам, предназначенным для оснащения трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов), защищенных от перегрева.