Хромитлантановые электронагреватели ХЛЭН

Нагреватели этого типа представляют собой неразъемную конструкцию из трех тонкостенных трубок разного сечения. При изготовлении нагревателей этого типа используются два разных состава керамического материала, различающихся по уровню электропроводности более чем в 3 раза. Уменьшение сечения нагревателя в средней части дает дополнительную прибавку сопротивления его рабочей зоны. В итоге примерное соотношение сопротивлений активной части и токовыводов составляет Ra/Rb ~ 4.

Таблица 1. Технические характеристики нагревателей ХЛЭН (К)

Размеры, мм					Rном, кОм при 20°С	Wmax, Вт при 1700°С
d	D	a	b	L
10	16	100-200	120-160	450-520	0.2-0.35	200-300
14	20	150-250	150-160	300-570	0.35-0.5	300-400
16	20	200-300	150-200	500-700	0.45-0.6	400-500

При заказе нагревателей ХЛЭН(К) нужно указать диаметр, длину активной части и длину токовывода. Например: К14/190/120. При необходимости могут быть изготовлены нагреватели промежуточных типоразмеров, из указанных в таблице.

Нагревательные элементы ХЛЭН обладают невысокой механической прочностью и довольно хрупки, как всякая керамика, а потому требуют аккуратного обращения при монтаже и транспортировке. При установке нагревателей в печи требуется соблюдать следующие основные правила.

• Нагреватели следует устанавливать в печи так, чтобы они имели возможность беспрепятственного перемещения в осевом направлении без какого-либо заклинивания.
• Активная часть нагревателей не должна заглубляться в проходные отверстия футеровки более чем на 10 мм с каждой стороны.
• Рекомендуемое положение нагревателей – вертикальное. Это обусловлено опасностью деформации активной части вследствие ползучести материала при высоких температурах.
• Подвод тока к нагревателям осуществляется с помощью металлических зажимов типа хомутов с винтом и гибких шин из алюминиевой фольги или плетенки.
• Электрические соединения между элементами рекомендуется выполнять гибкими алюминиевыми шинами или нержавеющей лентой подходящего сечения, поскольку они обладают достаточной гибкостью и не подвергаются прогрессирующему окислению.
• В электропечах с ультралегковесной волокнистой теплоизоляцией проходные отверстия в футеровке желательно уплотнить керамическими втулками, чтобы отделить токовыводы нагревателей от теплоизоляционного слоя, во избежание их контактного взаимодействия при нагреве.
• Для предотвращения перегрева токовыводов необходимо вокруг выводного конца нагревателя закрепить уплотнительное кольцо из керамического войлока; следует избегать плотной набивки волокна в концентрический зазор между токовыводом и направляющей втулкой, так как это ведет к нежелательной жесткой фиксации и способствует преждевременной поломке нагревателей.
• Для сохранения длительной работоспособности токоподводящих контактов и предотвращения их окисления необходима хорошая вентиляция (обдув) кожуха печи.

Нагревательные элементы ХЛЭН могут соединяться последовательно, параллельно, а также в различных комбинациях того и другого вида соединений. Предпочтительным является последовательное соединение, т. к. при этом в процессе нагрева выравниваются сопротивления и температура нагревателей, что способствует улучшению условий эксплуатации и продлевает их ресурс. Однако, в силу довольно высоких номиналов электросопротивления, возможности применения такой схемы ограничены величиной питающего напряжения. Поэтому в большинстве практических случаев применяется смешанная схема коммутации нагревателей, позволяющая оптимально использовать традиционные источники питания. Желательно при этом последовательно соединенные группы элементов коммутировать параллельно. При других вариантах коммутации нагревателей выход из строя одного из них приведет к перегрузке оставшихся элементов этой группы (рис.3).

Для грамотного прогнозирования и организации работы электротермического оборудования с нагревателями ХЛЭН очень важно учитывать, что оптимальной является скорость нагрева 5°С/мин., приемлемой 10°С/мин., а предельно допустимой 25°С/мин. В зависимости от типоразмеров используемых нагревателей эти рекомендации необходимо корректировать.

Способ регулирования температуры печи оказывает влияние на ресурс нагревателей, поскольку они чувствительны к термоциклированию. Более устойчиво работают нагреватели в печах, оснащенных современными системами непрерывного регулирования температуры с применением микропроцессорной техники. При грамотно выбранных параметрах настройки таких регуляторов они обеспечивают плавное автоматическое регулирование и поддержание необходимой мощности без резких скачков. При этом фазоимпульсная модуляция (ФИМ) является более предпочтительной, чем широтноимпульсная (ШИМ).

В связи с тем, что садка в трубчатом нагревателе располагается в его внутреннем канале, удается получить высокую изотермичность теплового поля. Этот параметр является весьма существенным для различных измерительных и эталонных установок: печей для градуировки термопар, дилатометров, установок термогравиметрического, химического и др. анализа, устройств для испытаний на длительную прочность, ползучесть, испаряемость и т.д. В печах с трубчатыми нагревателями возможен нагрев до 1850°С и выше.

Внешний вид нагревателей данного типа показан на рис. 4, а их технические характеристики приведены в табл. 2.

Таблица 2. Технические характеристики нагревателей ХЛЭН(Т)

Размеры, мм					Rном, кОм при 20°С	Pmax, Вт при Т°С
d	D	a	b	L		1600	1800
25	40	100-200	150	400-500	0.035	450-800	500-900
32	48	150-250	150	450-550	0.05	600-900	700-1000

Эксплуатационные преимущества этих нагревателей наиболее полно реализуются в печах с непрерывным режимом работы (туннельных, толкательных, элеваторных).

Внешний вид нагревателей данного типа показан на рис. 5, а их технические характеристики приведены в табл. 3.

Целесообразно использование данного типа нагревателей, как альтернативы нагревателям из дисилицида молибдена. Следует учесть, что при этом сильно упрощается и удешевляется силовая часть системы управления печи.

Таблица 3. Технические характеристики нагревателей ХЛЭН(U)

Размеры, мм						Rном., кОм при 20°С	Рмах, Вт При 1700
d	D	a	b	c	L
8	14	150-200	150-180	50	300-380	0.35-0.6	350
10	16	200-300	150-180	50	500-480	0.4-0.6	450
14	20	200-400	150-200	50	350-600	0.4-0.7	550
16	22	300-400	200-220	50	500-620	0.5-0.8	700

Данные нагреватели представляют собой крупногабаритную разновидность U-образных, но с более высокой мощностью. Нагревательные элементы могут иметь значительный размер активной части, что позволяет использовать их в промышленных печах с рабочим объемом до 0.5 м³. Эксплуатационные параметры данных нагревателей позволяют использовать их в печах с периодическим и непрерывным режимом работы. Другим несомненным преимуществом является простота монтажа и обслуживания.

Внешний вид нагревателей данного типа показан на рис. 6, а их технические характеристики приведены в табл. 4.

Таблица 4. Технические характеристики нагревателей ХЛЭН(П)

Размеры, мм						Rном., кОм при 20°С	Pmax, Вт при Т°С
d	D	a	b	c	L		1700
10	16	200	150	50	350	0.3-0.6	500
14	20	300-400	150-200	50	450-600	0.4-0.7	600
16	22	300-400	200-220	50	500-620	0.5-0.8	800