Ізоляційна захисна оболонка для резистивного нагрівального елемента

1 Ізоляційна захисна оболонка для резистивного нагрівального елемента, виконана із скловолокна, частина якого розм'якшується при експлуатації резистивного нагрівального елемента, яка відрізняється тим, що вона додатково містить волокна, що не розм'якшуються при температурі експлуатації резистивного нагрівального елемента 2 Ізоляційна захисна оболонка за п 1, яка відрізняється тим, що розм'якшувані і нерозм'якшувані волокна утворюють суміш по всій оболонці 3 Ізоляційна захисна оболонка за п 1, яка відрізняється тим, що розм'якшувані і нерозм'якшувані волокна утворюють шари, що чергуються, кожний 3 яких виконаний або з розм'якшуваних волокон, або з нерозм'якшуваних волокон, або з суміші розм'якшуваних і нерозм'якшуваних волокон 4 Ізоляційна захисна оболонка за п п 1 , 3, яка відрізняється тим, що зовнішня частина оболонки виконана з нерозм'якшуваних волокон 5 Ізоляційна захисна оболонка за п п 1 , 3, яка відрізняється тим, що частина оболонки, яка прилягає до нагрівального елемента, виконана з нерозм'якшуваних волокон 6 Ізоляційна захисна оболонка за пп 1-5, яка відрізняється тим, що додаткові нерозм'якшувані волокна виконують або з кварцу, або з кремнезему, або з базальту, або з їх суміші 7 Ізоляційна захисна оболонка за пп 1-6, яка відрізняється тим, що ззовні и покривають додатковою оболонкою, яка частково або повністю виконана з металу О 00 (О Винахід відноситься до техніки ізоляції і захисту резистивних нагрівальних елементів, які працюють в повітряному середовищі при температурах до 1500 К і може бути використаним в електротермії при виготовленні електронагрівачів та інших струмопровідних елементів, які піддають нагріванню Відома ізоляційна оболонка для резистивного нагрівального елемента у вигляді проводу марки ПОЖ-НХ4, яка складається з чотирьох шарів скловолокна ВМ-1, що просочені жаростійким органосилікатним складом Т-11 і покриті зверху лаком КО-916И] Недоліком такої оболонки є невисокий термін и експлуатації при температурах вище 900К При цих температурах починається деструкція органосилікатного складу Т-11, внаслідок чого оболонка втрачає свої захисні властивості Найближчим до запропонованого технічного рішення є ізоляційна захисна оболонка для резистивного нагрівального елемента інфрачервоного випромінювача [2], виконана із скловолокна, частина якого розм'якшується при експлуатації Після вмикання нагрівача в оболонці завдяки низькій теплопровідності скловолокнистих шарів встановлюється поперечний градієнт температури При достатньо великій товщині оболонки в ній утворюється кілька зон В'язкість зони, яка безпосередньо прилягає до нагрівального елемента, при досягненні ним температури експлуатації не перевищує 108 Пуаз, тоді як в'язкість зовнішньої зони перевищує 10 12 Пуаз Розм'якшена скломаса захищає нагрівальний елемент від дії агресивного повітряного середовища, придаючи нагрівачу високу жаростійкість, а нерозм'якшена зовнішня частина оболонки утримує розм'якшену скломасу від ю 51678 дії агресивного повітряного середовища Після охолодженя цей же конгломерат забезпечує оболонці відмінну ВОЛОГОСТІЙКІСТЬ В той же час, додаткові нерозм'якшувані волокна, розташовані певним чином, дають змогу утримувати розм'якшену скломасу в складі оболонки, запобігати її відшаровуванню при охолодженні, та виконувати електроізолюючу функцію незалежно від наявності поперечного градієнта температури, та необхідності дотримування достатньої товщини оболонки У випадку, коли розм'якшувані волокна разом з нерозм'якшуваними волокнами утворюють суміш по всій оболонці, нерозм'якшувані волокна значно підвищують загальну електроізолюючу здатність оболонки Під час експлуатації розм'якшена скломаса утримується в складі оболонки за рахунок капілярного эфекту При охолодженні розм'якшена скломаса не відшаровується від оболонки, завдяки тому, що вона поділена нерозм'якшуваними волоВ основу винаходу поставлена задача вдоскокнами на тонкі застиглі фрагменти, сполучені між налити ізоляційну захисну оболонку резистивного собою нагрівального елемента шляхом введення в її склад додаткових волокон, які нерозм'якшуються Утому випадку, коли оболонка виконана у випри температурі експлуатації резистивного нагрігляді шарів, що чергуються між собою, кожний із вального елемента, щоб підвищити її електроізояких складається або з розм'якшуваних, або з нелюючу здатність, зменшити и товщину, і забезперозм'якшуваних волокон, під час експлуатації чити можливість експлуатації оболонки при утворюється шарувата дво- або багатофазна сиспідвищених температурах, а також в умовах малотема Ізолююча здатність такої оболонки значно го градієнта температури підвищується завдяки тому, що нерозм'якшувані шари з високими ІЗОЛЯЦІЙНИМИ властивостями відЦя задача знаходить своє вирішення в оболотинають погано ІЗОЛЮЮЧІ розм'якшені шари один нці, що патентується, яка так само, як і відома від одного Утримування розм'якшеної скломаси оболонка, виконана із скловолокна, частина якого від розтікання та запобігання відшаровуванню при розм'якшується при експлуатації резистивного охолодженні також поліпшується, тому що до капі'нагрівального елемента лярного ефекту додається пряме утримування Оболонка, що пропонується, відрізняється від скломаси в своєрідних коконах, що їх утворюють відомої тим, що вона додатково містить волокна, нерозм'якшувані шари Перевагою шаруватої сисякі не розм'якшуються при температурі експлуататеми є також те, що стає можливим запобігання ції резистивного нагрівального елемента контакту розм'якшеної скломаси з резистивним Вищезгадані розм'якшувані і нерозм'якшувані нагрівальним елементом чи з ЗОВНІШНІМИ кріпильволокна можуть утворювати суміш по всій оболонними або несучими елементами Це досягається завдяки тому, що ті шари оболонки, які прилягають Вищезгадані розм'якшувані і нерозм'якшувані до згаданих елементів, повністю виконують із воволокна можуть утворювати окремі шари, кожний з локон, які не розм'якшуються при температурі ексяких виконаний або з волокон, що розм'якшуються, плуатації або з волокон, які не розм'якшуються, або із суміші обох цих видів волокон Шари чергуються між соВ деяких випадках, наприклад, при підвищебою в різних варіантах в залежності від задачі, яку них температурах експлуатації, окремі шари мовиконує та чи інша конкретна оболонка жуть бути виконаними також із вищезгаданої волокнистої суміші обох типів волокон Така Зовнішня, так само як і прилягаюча до нагрікомбінована шарувата система завдяки збільшенвального элемента частини оболонки, можуть бути ню об'ємної частки нерозм'якшуваних волокон виконаними з нерозм'якшуваних волокон краще електроізолює нагрівальний елемент і Додаткові нерозм'якшувані волокна можуть утримує розм'якшену масу від розтікання бути виконані або з кварцу, або з кремнезему, або з базальту, або з їх суміші Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами Ізоляційна захисна оболонка ззовні може покриватися додатковою оболонкою, яка частково На фіг 1 показано варіант оболонки, виконаабо повністю виконана з металу ної з волокнистої суміші волокон із ЗОВНІШНІМ металічним шаром Фіг 2 ілюструє випадок, коли Введення в пропонуєму оболонку додаткових зовнішня частина оболонки виконана з нерозм'якволокон дає можливість, на відміну від прототипу, шуваних волокон На фіг утворити дво- чи багатофазну гетерогенну систему, складену з різних матеріалів Суттєвою особЗ зображена оболонка, в якій з нерозм'якшуливістю цієї системи є те, що хоча б один и компованих волокон виконана прилягаюча до нагрівальнент в процесі експлуатації повністю, чи частково ного елемента частина Фіг 4 показує схему роззнаходиться в розм'якшеному стані Розм'якшена міщення шарів в оболонці, що складається з трьох скломаса заповнює проміжки між нерозм'якшувашарів, в якій середній шар містить волокна, що ними волокнами, утворюючи суцільний конгломерозм'якшуються, а ЗОВНІШНІЙ І прилягаючий до нарат, здатний захистити нагрівальний елемент від грівального элемента шари виконані із нерозм'як розтікання при експлуатації і запобігає її відшаровуванню при охолодженні, забезпечуючи при цьому також достатню електричну ІЗОЛЯЦІЮ Недоліком такого технічного рішення є те, що виконання всієї оболонки із одного і того ж матеріалу не дозволяє виготовити оболонку малої товщини При зменшенні товщини перепад температури також зменшується, нерозм'якшена зовнішня частина оболонки тоншає і втрачає свої утримуючу і ізолюючу функції Проте, навіть оболонку значної товщини неможливо експлуатувати в умовах, коли поперечний градієнт температури малий (наприклад, коли випромінювач знаходиться в камері електричної печі) Крім того, температура експлуатації оболонки обмежена температурою, при якій розм'якшується вся оболонка, або починається взаємодія розм'якшеної скломаси з матеріалом нагрівального елемента 51678 шуваних волокон Нарешті, на фіг 5 показана оболонка для спірального резистивного нагрівального елемента Можливість здійснення винаходу можна підтвердити наступними прикладами ПРИКЛАД 1 Оболонка, виконана з волокнистої суміші (див Фіг 1) Оболонка для резистивного нагрівального елемента 1 являє собою суміш із розм'якшуваних при температурі експлуатації ниток 2, і розміщених між ними нерозм'якшуваних ниток 3 Вона утворена сукупним намотуванням на нагрівальний елемент кремнеземної та алюмоборосилікатної ниток Ззовні така оболонка може бути покрита металевим шаром 4 шляхом и обмотування металевим проводом або стрічкою ПРИКЛАД 2 Шарувата оболонка із ЗОВНІШНІМ шаром, що не розм'якшується (див фіг 2) Основна частина оболонки А, яка прилягає до резистивного нагрівального елемента 1, виконана із суміші розм'якшуваних і нерозм'якшуваних ниток, або тільки із розм'якшуваних ниток шляхом намотування їх на нагрівальний елемент 1 Зовнішня частина оболонки Б виконана тільки із нитки, що не розм'якшується ПРИКЛАД 3 Шарувата оболонка із прилягаючим до нагрівального елемента нерозм'якшуваним шаром (див Фіг 3) Основна частина оболонки А намотана ниткою, складеною з розм'якшуваних та нерозм'якшуваних ниток, або-тільки ниткою, що розм'якшується Між ОСНОВНОЮ частиною оболонки А і резистивним нагрівальним елементом 1 знаходиться шар В, який намотано нерозм'якшуваною кремнеземною ниткою ПРИКЛАД 4 Шарувата оболонка із ЗОВНІШНІМ І прилягаючим до нагрівального елемента шарами, що не розм'якшуються (див Фіг 4) Середня частина оболонки А являє собою намотку, виконану або із суміші ниток, що розм'якшуються з нитками, що не розм'якшуються, або тільки ниткою,що розм'якшується ЗОВНІШНІЙ шар Б оболонки виконано з нерозм'якшуваних кремнеземних ниток, а між основною частиною оболонки А і нагрівальним елементом 1 знаходиться шар В, намотаний нерозм'якшуваною кварцевою ниткою ПРИКЛАД 5 Шарувата оболонка для спірального резистивного нагрівального елемента (див Фіг 5) Спіральний нагрівальний елемент 1 знаходиться всередині основної частини оболонки А, виконаної або з суміші розм'якшуваних і нерозм'якшуваних ниток, або тільки з ниток, що розм'якшуються 3 зовнішньої і внутрішньої сторони до основної частини • оболонки А прилягають шари з нерозм'якшуваних ниток Б (кремнеземна або базальтова нитка) і В (кварцева нитка) При цьому шар В намотаний на несучий металевий каркас 5 Окрім приведених тут прикладів можливі й ІНШІ варіанти розташування в оболонці шарів, що складаються з розм'якшуваних при температурі експлуатації резистивного нагрівального елемента волокон, з нерозм'якшуваних при цій температурі волокон, а також з їх суміші Оболонка працює наступним чином Після досягнення температури, при якій працює нагрівальний резистивний елемент 1 (див Фіг 1-5), більш легкоплавкі волокна 2 розм'якшуються, утворюючи суцільний шар скломаси, яка облягає волокна З, що не розм'якшуюються Розм'якшена скломаса ефективно захищає резистивний елемент 1 від взаємодії з агресивним повітряним середовищем в розігрітому стані і перетворюється в високоефективний вологостійкий ізолятор в охолодженому стані В той же час, нерозм'якшена частина волокон виконує електроізолюючу функцію коли оболонка знаходиться в розігрітому стані, а також утримує скломасу від розтікання Після охолодження розм'якшена скломаса, застигаючи, не відшаровується від оболонки, тому що знаходиться або в капілярних проміжках, що їх утворюють нерозм'якшувані волокна, або під шаром (чи між шарами), які складаються з нерозм'якшуваних волокон Шари ВІВ, виконані із нерозм'якшуваних волокон, запобігають небажаному контактуванню розм'якшеної скломаси з резистивним нагрівальним елементом 1 (див Фіг 3, 4), з ЗОВНІШНІМИ кріпильними елементами(див Фіг 2, 4, 5), чи несучими елементами (див Фіг 5) Після багатократних згинань оболонка не втрачає своїх властивостей, оскільки після кожного наступного нагрівання розм'якшена скломаса відновлює свою суцільність Для всіх перелічених варіантів здійснення пропонуємого винаходу бажано застосовувати додаткову зовнішню металічну оболонку, яка покращує тепловідведення і оберігає скловолокнисту оболонку від механічних пошкоджень Таким чином, сукупність суттєвих ознак, які приведені в формулі винаходу, дозволяє забезпечити вирішення поставленої задачі - створити добре ізолюючу захисну оболонку невеликої товщини для резистивного нагрівального елемента, яка допускає експлуатацію при високих температурах і при незначних градієнтах температур Джерела інформації 1 Технические условия ТУ 16-505 570-74 на провода обмоточные жаростойкие нихромовые с четырехслойной изоляцией 2 Патент України N 5512 Вин МПК Н05В 3/54, 23 12 94 р (Прототип) 51678 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71