一種電加熱棒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種電加熱棒。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有加熱棒大都采用電阻絲發(fā)熱的原理，這種加熱棒在一般情況下能夠滿足要求，但對于細(xì)長深孔大功率加熱時(shí)(如加熱段長度超過6米、加熱溫度300°C以上的情況)，由于受表面熱負(fù)荷及制造工藝的限制，加熱功率、壽命以及安全問題難以達(dá)到使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種電加熱棒的結(jié)構(gòu)方式，具有結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種電加熱棒，其特征在于，包括芯棒、外套管、短接環(huán)，夕卜套管和芯棒都是導(dǎo)體，外套管套裝在芯棒上，芯棒和外套管端部以短接環(huán)相連接并導(dǎo)通，除短接環(huán)之外的外套管內(nèi)表面與芯棒外表面之間絕緣，芯棒和外套管分別設(shè)置接線端，使用時(shí)電源分別連接芯棒和外套管的接線端。
[0005]芯棒和外套管套裝的結(jié)構(gòu)簡單，剛度更強(qiáng)，不易受到變形影響，壽命更強(qiáng)。
[0006]作為本發(fā)明結(jié)構(gòu)上的一種改進(jìn)，芯棒與外套管之間以剛性絕緣材料分段支撐。剛性絕緣材料分段支撐，進(jìn)一步提高了電加熱棒整體結(jié)構(gòu)的剛度，提高了耐用性和壽命。
[0007]作為剛性絕緣材料的一種較佳實(shí)施例，所述分段支撐芯棒與外套管間隙的剛性絕緣材料是剛玉。剛玉具有較好的剛度、絕緣性能和耐熱性能，耐用性更強(qiáng)。所述剛性絕緣材料還可以采用其他類似的材料，如陶瓷等。
[0008]外套管上具有電流，有較大安全隱患，作為本發(fā)明在安全方面上所做的一種改進(jìn)，芯棒直流電阻大于外套管。芯棒、短接環(huán)、外套管串聯(lián)連接，根據(jù)分壓原理，串聯(lián)電路中電阻較大的元件所分得的電壓更大，在芯棒直流電阻大于外套管情況下，外套管上所分得的電壓更小，因此安全性能更強(qiáng)。
[0009]作為本發(fā)明所做的另一種改進(jìn)，芯棒和外套管接線端連接交流電源，芯棒電阻率大于外套管，芯棒的半徑、套管壁厚分別大于或等于其本身的趨膚深度。當(dāng)電加熱棒的外接電源是交流電的情況下，電加熱棒的內(nèi)部產(chǎn)生電磁場，在“趨膚效應(yīng)”作用下，電流集中在芯棒表面和外套管表面的薄層，從而使得在交流情況下的電阻要大于直流情況下的電阻，在通過相同電流情況下，發(fā)熱功能更強(qiáng)。此外，在芯棒的半徑、套管壁厚分別大于或等于其本身的趨膚深度的情況下，因?yàn)殡娮枧c其電阻率的開方呈正比，因此芯棒電阻率大于外套管也就保證了芯棒的交流電阻大于外套管，從而保證了安全。
[0010]在芯棒的直流電阻大于外套管的情況下，芯棒和外套管接線端連接交流電源，芯棒電阻率大于外套管，芯棒的半徑大于或等于其本身的趨膚深度。當(dāng)外套管的壁厚小于其趨膚深度的情況下，外套管的交流電阻等于其直流電阻，而趨膚效應(yīng)使得芯棒的交流電阻增大了，芯棒的交流電阻多芯棒的直流電阻多外套管的交流電阻，也能保證安全。而當(dāng)外套管的壁厚大于或等于其趨膚深度的情況下，同樣能夠保證芯棒的交流電阻大于外套管。
[0011]特別要指出的是，芯棒與外套管之間以剛性絕緣材料分段支撐的結(jié)構(gòu)能夠改善電加熱棒中的電磁場，效果更好。
[0012]作為本發(fā)明電加熱棒的一種進(jìn)一步改進(jìn)，芯棒和外套管的一種或兩種是鐵磁性導(dǎo)體。鐵磁性材料更加有利于磁場的產(chǎn)生，增加了趨膚效應(yīng)的效果，因此提高了安全性能。另夕卜，當(dāng)外套管是鐵磁性材料時(shí)，因?yàn)椤班徑?yīng)”的作用，外套管的電流集中在外套管的內(nèi)表面，更進(jìn)一步的保證了安全。
[0013]作為本發(fā)明電加熱棒的芯棒和外套管為鐵磁性導(dǎo)體的一種較佳實(shí)施方式，芯棒的材質(zhì)是不銹鋼，外套管的材質(zhì)是碳鋼。不銹鋼和碳鋼均是鐵磁性導(dǎo)體，磁場改善效果明顯；不銹鋼電阻率約是碳鋼的5倍，分壓效果明顯；使用過程中，不銹鋼的芯棒不會(huì)產(chǎn)生銹蝕，耐用性更好。
[0014]在外套管采用碳鋼的情況下，使用一段時(shí)間后，外套管內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生氧化皮，長期使用時(shí)氧化皮易脫落，脫落的氧化皮存留在外套管與芯棒之間的空腔中，易導(dǎo)致外套管與芯棒短路。為解決這個(gè)問題，提出了以下改進(jìn):在外套管內(nèi)壁安裝有不銹鋼襯管。不銹鋼襯管本身不會(huì)產(chǎn)生氧化皮，它阻擋了氧化皮的脫落，避免了短路隱患。
[0015]本發(fā)明的發(fā)熱部件是芯棒，使用后，芯棒發(fā)熱較大，為了便于接線，提出了以下改進(jìn):芯棒末端連接有銅棒，銅棒與芯棒接線端相連。銅的電阻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不銹鋼，趨膚效應(yīng)更小，發(fā)熱更小，接線端溫度較低，便于接線。
[0016]本發(fā)明提出一種不同于現(xiàn)有電加熱棒的結(jié)構(gòu)形式，能夠適應(yīng)細(xì)長深孔大功率加熱的要求；同時(shí)利用了分壓原理，使得外套管分得的電壓更低，安全性更強(qiáng)。在交流電作用下，利用了趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使得外套管外殼的電壓更低，保證了安全。同時(shí)提出芯棒和外套管的優(yōu)選材質(zhì)，進(jìn)一步解決了外套管是碳鋼情況下的內(nèi)壁氧化皮剝落所造成的短路隱串
■/Q1、O
[0017]【附圖說明】。
[0018]圖1是本發(fā)明的電加熱棒一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖及用于預(yù)應(yīng)力隔熱油管視導(dǎo)熱系數(shù)測試時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。
[0019]圖2是圖1中的電加熱棒局部結(jié)構(gòu)放大圖。
[0020]【具體實(shí)施方式】。
[0021]圖1是本發(fā)明的電加熱棒一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖及用于預(yù)應(yīng)力隔熱油管視導(dǎo)熱系數(shù)測量時(shí)的工作示意圖。電加熱棒的結(jié)構(gòu)是:外套管2套裝在芯棒I上，兩者端部以短接環(huán)3相連接并導(dǎo)通，芯棒I的材料是不銹鋼，外套管2的材料是碳鋼無縫鋼管，在外套管2內(nèi)壁安裝有不銹鋼襯管4。外套管2與芯棒I之間的空腔中安裝有絕緣套環(huán)5，絕緣套環(huán)5的材料是剛玉；外套管2連接接線端6，芯棒I末端通過卡箍9與銅棒8連接，銅棒8連接接線端7，使用電源分別通過接線端6、7接入芯棒1、短接環(huán)3和外套管2形成的回路。
[0022]隔熱油管生產(chǎn)中，為了提高抽真空的效率，需要在抽空過程中，需要將電加熱棒插入隔熱油管內(nèi)孔中加熱，圖1中采用雙點(diǎn)劃線代表需要測試的預(yù)應(yīng)力隔熱油管。根據(jù)SY/T 5324的規(guī)定，預(yù)應(yīng)力隔熱油管的規(guī)格為直徑Φ172Χ76——Φ88 X40mm，長度9000——10000mm，屬于細(xì)長深孔件。因?yàn)闇y試的需要，加熱棒需要在測試時(shí)插入到其內(nèi)孔中，測試完畢后抽出。加熱棒需要非常高的剛度，采用以上結(jié)構(gòu)的電加熱棒，不銹鋼和碳鋼無縫鋼管材料本身均具有較強(qiáng)的剛度，可以滿足要求，另外套裝后采用剛玉分段支撐的組裝結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)合理，在測試細(xì)長件時(shí)，不易受到變形影響，壽命更強(qiáng)。
[0023]細(xì)長的加熱棒在重力作用下會(huì)產(chǎn)生自然彎曲，不可避免的會(huì)與被測試的預(yù)應(yīng)力隔熱油管相接觸，因安全需要，要求外套管的所承擔(dān)的電壓較小。
[0024]芯棒I的電阻大于外套管2，通過接線端6、7接入直流電源時(shí)，外套管2上分得較小的電壓，保證安全。
[0025]而通過接線端6、7通入24V工頻交流電時(shí)，因?yàn)椴讳P鋼芯棒I和碳鋼外套管2都是鐵磁性導(dǎo)體，電加熱棒內(nèi)部產(chǎn)生交變磁場，在“趨膚效應(yīng)”作用下，電流集中在芯棒I表面和外套管2表面的薄層，從而使得在交流情況下的電阻要大于直流情況下的電阻，提高了加熱效果；不銹鋼材料的電阻率約為碳鋼材料的5倍，因不銹鋼芯棒I和碳鋼外套管2長度相同，因此在充分發(fā)揮了 “趨膚效應(yīng)”的情況下，不銹鋼芯棒I的所分得的電壓約為碳鋼外套管2的2.3倍，在碳鋼外套管上分得電壓約為8V ;又因?yàn)椤班徑?yīng)”的作用，外套管2的電流集中在外套管2的內(nèi)表面，外表面電壓更小，保證了安全。
[0026]因?yàn)橥馓坠?的電流擊中在內(nèi)表面，外套管2內(nèi)壁因發(fā)熱而氧化，因?yàn)槔錈岵痪?，使用一段時(shí)間后，這層氧化皮易脫落，氧化皮脫落后進(jìn)入到芯棒I和外套管2之間的空隙中，有可能會(huì)造成電路短路。而在外套管2內(nèi)壁安裝有不銹鋼襯管4后，不銹鋼襯管4阻擋了外套管2產(chǎn)生的氧化皮的脫落，本身又不會(huì)產(chǎn)生氧化皮，從而避免了氧化皮脫落所有可能導(dǎo)致的短路隱患。
[0027]芯棒I末端通過卡箍9連接有銅棒8，銅棒8與芯棒I接線端7相連。因?yàn)殂~的電阻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不銹鋼，趨膚效應(yīng)更小，發(fā)熱較小、溫度較低，接線端溫度較低，便于接線。
[0028]以上所敘述的是本發(fā)明的電加熱棒的一種實(shí)施例，在不做出創(chuàng)造性的勞動(dòng)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)本發(fā)明所披露的技術(shù)手段作出多種實(shí)施方案，這些實(shí)施方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電加熱棒，其特征在于，包括芯棒、外套管、短接環(huán)，外套管和芯棒都是導(dǎo)體，夕卜套管套裝在芯棒上，芯棒和外套管端部以短接環(huán)相連接并導(dǎo)通，除短接環(huán)之外的外套管內(nèi)表面與芯棒外表面之間絕緣，芯棒和外套管分別設(shè)置接線端，使用時(shí)電源分別連接芯棒和外套管的接線端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒與外套管之間以剛性絕緣材料分段支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電加熱棒，其特征在于，所述分段支撐芯棒與外套管間隙的剛性絕緣材料是剛玉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒直流電阻大于外套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒和外套管接線端連接交流電源，芯棒電阻率大于外套管，芯棒的半徑、套管壁厚分別大于或等于其本身的趨膚深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒和外套管接線端連接交流電源，芯棒電阻率大于外套管，芯棒的半徑大于或等于其本身的趨膚深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒和外套管的一種或兩種是鐵磁性導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒的材質(zhì)是不銹鋼，外套管的材質(zhì)是碳鋼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電加熱棒，其特征在于，在外套管內(nèi)壁安裝有不銹鋼襯管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒末端連接有銅棒，銅棒與芯棒接線端相連。
【專利摘要】現(xiàn)有加熱棒大都采用電阻絲發(fā)熱的原理，這種加熱棒在一般情況下能夠滿足要求，但對于細(xì)長深孔大功率加熱時(shí)（如加熱段長度超過6米、加熱溫度300℃以上的情況），由于受表面熱負(fù)荷及制造工藝的限制，加熱功率、壽命以及安全問題難以達(dá)到使用要求。本發(fā)明提出一種不同于現(xiàn)有電加熱棒的結(jié)構(gòu)形式，能夠適應(yīng)細(xì)長深孔大功率加熱的要求；同時(shí)利用了分壓原理，使得外套管分得的電壓更低，安全性更強(qiáng)。在交流電作用下，利用了趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使得外套管外殼的電壓更低，保證了安全。同時(shí)提出芯棒和外套管的優(yōu)選材質(zhì)，進(jìn)一步解決了外套管是碳鋼情況下的內(nèi)壁氧化皮剝落所造成的短路隱患。
【IPC分類】H05B3-42
【公開號(hào)】CN104812109
【申請?zhí)枴緾N201510226068
【發(fā)明人】劉建, 常小軍, 蔡希武, 苑香艷
【申請人】青島中瑞泰軟控技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月6日