專利名稱：電熱元件與爐襯組合單元體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電阻爐的基本構(gòu)成物即電熱元件與爐襯組合單元體。
目前，在公知的電阻爐(爐體)中，電熱元件和爐襯是其基本構(gòu)成物。電熱元件的作用是將電能轉(zhuǎn)換為熱能，從而對被加熱物進(jìn)行加熱；爐襯的作用則是隔熱保溫，形成一定的工作溫場空間，減少能源無功損耗。普通公知電熱元件選用鎳鉻合金或鐵鉻鋁合金制成的螺旋形線、波形線及波形帶充當(dāng)；公知爐襯一般包括耐火層和隔熱層，分別由耐火材料與隔熱材料砌筑而成。爐襯于爐膛方向設(shè)有擱磚或掛件，電熱元件鑲嵌或懸掛其上。由于合金類電熱元件最高工作溫度低于1400℃，輻射強(qiáng)度低，單位功率小，又由于其與爐襯的結(jié)合方式，使朝向被加熱物方向的熱輻射線受到屏蔽阻擋，從而造成電阻爐空爐升溫時間長，工作效率低，制造及檢修成本高，且爐內(nèi)溫場均勻度與爐溫控制水平的提高亦受到限制，尤其能源利用率低下(普通電阻爐熱效率僅30％左右)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的電阻爐的基本構(gòu)成物，即電熱元件與爐襯組合單元體，它們按使用要求，通過特定的定位鎖固方式，可拼裝構(gòu)筑成不同形式的電阻爐的加熱工作空間。采用本實(shí)用新型制造的電阻爐，其能源利用率、工作效率、作業(yè)精度等熱工設(shè)備主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較現(xiàn)行中國國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求發(fā)生顯著提高和改善，且制造及檢修工藝簡單，使用成本低廉。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。它將具有一定結(jié)構(gòu)特征及安裝、保護(hù)要求的石英鹵鎢燈管充做的電熱元件與具有良好隔熱保溫性能且結(jié)構(gòu)上既可滿足電熱元件安裝和保護(hù)條件又便于按設(shè)計予以定位及鎖固的板塊狀陶瓷纖維爐襯組合為一體。選擇石英鹵鎢燈管充當(dāng)電熱元件，一是由于其材質(zhì)具有良好的耐熱性(石英玻璃軟化溫度1650℃，鎢絲熔點(diǎn)3200℃)；更重要的則是利用其突出的熱工作性能石英鹵鎢燈管最高工作色溫可達(dá)3300K，由斯忒藩-玻爾茲曼定律[數(shù)學(xué)表達(dá)式為Eb=σ·T4Eb輻射力 σ常數(shù)等于5.669×10-4W/(m2·K4)T溫度 單位K]可知，其較之合金類電熱元件輻射力高出相當(dāng)大數(shù)值。具有強(qiáng)輻射力性能的電熱元件可使電阻爐迅速形成所需工作溫場。又由于在熱輻射波段內(nèi)，輻射力大則光強(qiáng)大，根據(jù)平方反比定律(數(shù)學(xué)表達(dá)式為E=IL2]]>E照度 I光強(qiáng) L距離)，照度與光強(qiáng)成正比，因而強(qiáng)輻射力的電熱元件亦利于電阻爐溫場均勻度的改善；此外，由于通過設(shè)計參數(shù)的變化，石英鹵鎢燈管單位表面功率可相差1倍以上，這使得根據(jù)作業(yè)需要對電阻爐溫場進(jìn)行調(diào)整變得十分簡便。充當(dāng)本實(shí)用新型電熱元件的石英鹵鎢燈管具有如下結(jié)構(gòu)特征第1．其鎢絲發(fā)光體段最大長度不超過500mm；其鎢絲發(fā)光體與端頭封接鉬箔間有一φ0.6～1mm鎢桿導(dǎo)體，因直徑大，電阻小，不發(fā)光，溫度低，從而形成其不發(fā)光冷區(qū)段，它的長度與板塊狀陶瓷纖維爐襯電熱元件錐形安裝孔的深度相等。第2．不發(fā)光冷區(qū)段與鎢絲發(fā)光體段的假設(shè)延長線呈一小于90°夾角。第3．兩對稱的不發(fā)光冷區(qū)段的相互投影須重合。第4．其各鎢絲支撐環(huán)的間距小于25mm。第5．其鉬桿燈角焊有外引金屬軟導(dǎo)線。本實(shí)用新型中的板塊狀陶瓷纖維爐襯的特征為第1．其采用真空吸濾成形或搗打成形工藝制做。第2．其最大長度不超過600mm，長寬比為2∶1，最大厚度100mm。第3．其上開有橫截面呈梯形或弧形的電熱元件保護(hù)槽，深度不小于所配裝的石英鹵鎢燈管直徑的2倍；該槽內(nèi)有成對的電熱元件錐形安裝孔，孔的中心距應(yīng)與所配裝的石英鹵鎢燈管的長度相符合，錐度的1/2同石英鹵鎢燈管下發(fā)光冷區(qū)段與鎢絲發(fā)光體段假設(shè)延長線的夾角互為余角；又有為設(shè)置錨固件而成的錨固件孔座，深度不小于30mm。構(gòu)成本實(shí)用新型的石英鹵鎢燈管電熱元件與板塊狀陶瓷纖維爐襯相互間的組合方法及本實(shí)用新型安裝使用形式是將石英鹵鎢燈管電熱元件的兩對稱的不發(fā)光冷區(qū)段插入板塊狀陶瓷纖維爐襯的電熱元件保護(hù)槽內(nèi)；其端頭封接部位應(yīng)露于爐襯冷面的外部；再用與電熱元件錐形安裝孔錐度相等且上下等徑并沿中心分為兩部分的電熱元件陶瓷纖維錐形緊固套予以鎖固，從而形成一電熱元件與爐襯組合單元體。利用由耐熱鋼制成的錨固件將上所述的組合單元體拼裝構(gòu)筑于不同形式的電阻中，即可形成其所需的加熱工作溫場空間。
由于采用上述方案，由本實(shí)用新型裝備的SX系列電阻爐與中國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的普通電阻爐在參數(shù)、條件均可比條件下空爐升溫時間平均減少90％；空爐功率損耗平均降低40％；積蓄熱平均下降60％；溫場均勻度提高一個數(shù)量級；重量減輕一半。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型即電熱元件與爐利組合單元體的主視圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是由本實(shí)用新型裝備的室式電阻爐[功率45KW，最高工作溫度950℃，爐膛空間600×400×1200(mm)，電熱元件設(shè)計壽命5000小時]的主視圖。
圖4是圖3的左視圖。
上述圖中，1-①～⑧石英鹵鎢燈管電熱元件(其中1-①鉬桿燈角 1-②封接鉬箔 1-③端頭封接部位 ①-④不發(fā)光鎢桿 1-⑤金屬軟導(dǎo)線 1-⑥石英玻殼 1-⑦鎢絲發(fā)光體 1-⑧鎢絲支撐環(huán)) 2．板塊狀陶瓷纖維真空吸濾成型爐襯 3．電熱元件保護(hù)槽 4．電熱元件錐形安裝孔 5．電熱元件陶瓷纖維錐形緊固套 6．錨固件7．錨固件孔座 8．陶瓷纖維阻熱封堵 9．接線端子 10．電阻爐龍骨架 11．風(fēng)冷管 12．陶瓷纖維搗打成形磚 13．絕緣布線管14．風(fēng)孔 15．爐殼 16．爐門圖1、圖2標(biāo)示了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征其板塊狀陶瓷纖維真空吸濾成形爐襯2的長度400mm，寬度200mm，最大厚度90mm。上開有橫截面呈梯形的電熱元體保護(hù)槽3，深度30mm；槽內(nèi)設(shè)有成對的電熱元件錐形安裝孔4，中心距與所配裝的石英鹵鎢燈管電熱元件1-①～⑧的長度相符合，錐度的一半同石英鹵鎢燈管不發(fā)光冷區(qū)段與鎢絲發(fā)光體段假設(shè)延長線的夾角互為余角；且還有為設(shè)置錨固件6而成的錨固件孔座7，深度30mm。石英鹵鎢燈管電熱元件1-①～⑧(功率范圍1-2KW，色溫2450-2800K)其鎢絲發(fā)光體1-⑦段的長度360mm；鎢絲發(fā)光體1-⑦與封接鉬箔1-②間有φ0.8mm的不發(fā)光鎢桿1-④導(dǎo)體，所對應(yīng)的部位為不發(fā)光冷區(qū)段，長度等于電熱元件錐形安裝孔4的深度，不發(fā)光冷區(qū)段與發(fā)光體段的假設(shè)延長線形成80°夾角；兩對稱的不發(fā)光冷區(qū)段的相互投影須重合；各鎢絲支撐環(huán)1-⑧的間距小于25mm；鉬桿燈角1-①焊接金屬軟導(dǎo)線1-⑤。
圖1、圖2還描述了本實(shí)新型的組合方法及安裝使用方式。組合方法將石英鹵鎢燈管電熱元件1-①～⑧兩端的不發(fā)光冷區(qū)段插入板塊狀陶瓷纖維真空吸濾成形爐襯2上的電熱元件錐形安裝孔4中，其鎢絲發(fā)光體1-⑦段沒于電熱元件保護(hù)槽3內(nèi)，其端頭封接部位1-③(該部位還包括鉬桿燈角1-①、封接鉬箔1-②)露于板塊狀陶瓷纖維真空吸濾成形爐襯2冷面方向的外部，再用錐度與電熱元件安裝孔4錐度相等且上下等徑并沿中心分為兩部分的電熱元件陶瓷纖維錐形緊固套5加以鎖緊(該緊固套與石英玻殼1-⑧相配合的斜孔應(yīng)比照現(xiàn)場實(shí)際情況加工)。
安裝使用方式則是將本實(shí)用新型以耐熱鋼制做的錨固件6經(jīng)錨固件孔座7處依設(shè)計要求定位并鎖緊于由角鋼或槽鋼制做的電阻爐龍骨架10之上，錨固件孔座7應(yīng)以陶瓷纖維阻熱封堵8加以充填；將石英鹵鎢燈管電熱元件1-①～⑧的金屬軟導(dǎo)線1-⑤連于接線端子9中；當(dāng)由于特殊原因致使露于板塊狀陶瓷纖維真空吸濾成形爐襯2冷面方向外部的端頭封接部位1-③溫度達(dá)400℃時，應(yīng)采用壓力空氣經(jīng)風(fēng)冷管11對其進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
圖3、圖4則標(biāo)示了本實(shí)用新型在室式電阻爐中的安裝應(yīng)用狀態(tài)。該電阻爐爐膛兩側(cè)壁及頂部均由本實(shí)用新型即電熱元件與爐襯組合單元體拼裝構(gòu)筑。共21個組合單元體，其由錨牢件6定位并鎖固于電阻爐龍骨件10之上。其相鄰部位存有的間隙，應(yīng)以陶瓷纖維紙加以密閉。每單元體裝配2支石英鹵鎢燈管電熱元件1-①～⑧(其設(shè)計使用壽命5000小時)?？拷鼱t門16方向的14支功率為1.2KW，其余均為1KW，目的是利于爐內(nèi)溫場均勻度。電熱元件采用三項(xiàng)星形接法。輸入電纜由絕緣布線管13通過，以保證用電安全。爐底采用陶瓷纖維搗打成形磚12鋪設(shè)，以增強(qiáng)其熱承重強(qiáng)度。爐殼15的結(jié)構(gòu)形式主要是便于本實(shí)用新型的裝配及檢修。由于該電阻爐最高工作溫度950℃，電熱元件端頭封接部位1-③的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于400℃，因而無需壓力空氣強(qiáng)制冷卻，利用風(fēng)孔14所形成的對流空氣即可滿足其環(huán)境溫度要求。
權(quán)利要求1．一種電阻爐的基本構(gòu)成物，即電熱元件與爐襯組合單元體。其具有將電能轉(zhuǎn)換為熱能對被加熱物進(jìn)行加熱、相互通過一定形式連接可構(gòu)成電阻爐所需的工作溫場空間以及隔熱保溫減少能源無功損耗三重功能。其特征是將具有一定結(jié)構(gòu)特征及安裝保護(hù)方式的石英鹵鎢燈管所充當(dāng)?shù)碾姛嵩c設(shè)有電熱元件保護(hù)槽、電熱元件安裝孔，并可按使用要求予以定位鎖固的板塊狀陶瓷纖維爐襯組合為一體。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱元件與爐襯組合單元體中的石英鹵鎢燈管電熱元件，其特征為在結(jié)構(gòu)上，鎢絲發(fā)光體的最大長度不大于500mm，所對應(yīng)的部位為發(fā)光體段；鎢絲發(fā)光體與封接鉬箔間有0.6-1mm鎢桿，所對應(yīng)的部位為不發(fā)光冷區(qū)段，長度等于板塊狀陶瓷纖維爐襯電熱元件錐形安裝孔的深度；不發(fā)光冷區(qū)段與發(fā)光體段假設(shè)延長線的夾角不大于90°，且兩對稱的不發(fā)光冷區(qū)段的相互投影應(yīng)重合；石英鹵鎢燈管中的各鎢絲支撐環(huán)的間距不大于25mm；鉬桿燈角焊接外引金屬軟導(dǎo)線。
3．根據(jù)權(quán)利要1所述的電熱元件與爐襯組合單元體中的板塊狀陶瓷纖維爐襯，其特征為它采用真空吸濾成形或搗打成形工藝制做；結(jié)構(gòu)呈板塊狀，最大長度為600mm，長寬比為2∶1，最大厚度不超過100mm；其上有橫截面呈梯形或弧型的電熱元件保護(hù)槽，深度不小于所配裝的石英鹵鎢燈管直徑的2倍；該槽內(nèi)又有成對的電熱元件錐形安裝孔，孔的中心距應(yīng)與所配裝的石英鹵鎢燈管電熱元件的長度相符合，錐度的1/2同石英鹵鎢燈管電熱元件不發(fā)光冷區(qū)段與發(fā)光體段假設(shè)延長線的夾角互為余角；還有錨固件座孔，深度不小于30mm。
3．如權(quán)利要求1所述的電熱元件與爐襯組合單元體，其石英鹵鎢燈管電熱元件同板塊狀陶瓷纖維爐襯相組合的形式特征是將石英鹵鎢燈管兩對稱的不發(fā)光冷區(qū)段插入爐襯的電熱元件錐形安裝孔中，其鎢絲發(fā)光體段應(yīng)沒于電熱元件保護(hù)糟內(nèi)，端頭封接部位露于爐襯冷面的外側(cè)，再用與電熱元件錐形安裝孔錐度相等且上下等徑并沿中心分為兩部分的電熱元件陶瓷纖維錐形緊固套予以緊固，從而形成一組合單元體。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱元件與爐襯組合單元體的安裝與使用特征為利用耐熱鋼制做的錨固件將其依使用要求連于電阻爐龍骨架之上，并予鎖固，即可構(gòu)成電阻爐所需的加熱工作溫場空間；相鄰的組合單元體間所存的間隙，應(yīng)以陶瓷纖維紙密閉；錨固件孔座應(yīng)以陶瓷纖維阻熱封堵充填；石英鹵鎢燈管電熱元件的外引金屬軟導(dǎo)線連于接線端子；當(dāng)露于爐襯冷面方向外部的石英鹵鎢燈管端頭封接部位溫度接近400℃時，應(yīng)采用壓力空氣經(jīng)風(fēng)冷管進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
專利摘要一種電熱元件與爐襯組合單元體。其是電阻爐的基本構(gòu)成物。它針對公知電熱元件及爐襯存在的致使電阻爐空爐升溫時間長,工作效率低,能源無功損耗大,溫場均勻度差及裝配檢修困難等缺陷,將具有一定結(jié)構(gòu)特征的石英鹵鎢燈管充當(dāng)?shù)碾姛嵩鞍鍓K狀陶瓷纖維爐襯采用一定的工藝措施組合成一體。將它們在不同形式的電阻爐中依設(shè)計相互拼裝結(jié)合,即可構(gòu)成所需的工作溫場空間。其應(yīng)用令熱工設(shè)備發(fā)生了顯著的技術(shù)進(jìn)步。
文檔編號H05B3/62GK2315752SQ9721839
公開日1999年4月21日 申請日期1997年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月26日
發(fā)明者王熙君 申請人:王熙君