一種電加熱棒的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電加熱技術領域，具體講是一種電加熱棒。
【背景技術】
[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，但對于細長深孔大功率加熱時(如加熱段長度超過6米、加熱溫度300°C以上的情況)，由于受表面熱負荷及制造工藝的限制，加熱功率、壽命以及安全問題難以達到使用要求。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是，提供一種電加熱棒的結構方式，具有結構簡單，安全可靠的優(yōu)點。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種電加熱棒，其特征在于，包括芯棒、外套管、短接環(huán)，外套管和芯棒都是導體，外套管套裝在芯棒上，芯棒和外套管端部以短接環(huán)相連接并導通，除短接環(huán)之外的外套管內表面與芯棒外表面之間絕緣，芯棒和外套管分別設置接線端，使用時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構簡單，剛度更強，不易受到變形影響，壽命更強。
[0006]作為本實用新型結構上的一種改進，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，進一步提高了電加熱棒整體結構的剛度，提高了耐用性和壽命O
[0007]作為剛性絕緣材料的一種較佳實施例，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。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，作為本實用新型在安全方面上所做的一種改進，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。
[0009]作為本實用新型所做的另一種改進，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。當電加熱棒的外接電源是交流電的情況下，電加熱棒的內部產(chǎn)生電磁場，在“趨膚效應”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。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，因為電阻與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構能夠改善電加熱棒中的電磁場，效果更好。
[0012]作為本實用新型電加熱棒的一種進一步改進，芯棒和外套管的一種或兩種是鐵磁性導體。鐵磁性材料更加有利于磁場的產(chǎn)生，增加了趨膚效應的效果，因此提高了安全性能。另外，當外套管是鐵磁性材料時，因為“鄰近效應”的作用，外套管的電流集中在外套管的內表面，更進一步的保證了安全。
[0013]作為本實用新型電加熱棒的芯棒和外套管為鐵磁性導體的一種較佳實施方式，芯棒的材質是不銹鋼，外套管的材質是碳鋼。不銹鋼和碳鋼均是鐵磁性導體，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，使用一段時間后，外套管內壁會產(chǎn)生氧化皮，長期使用時氧化皮易脫落，脫落的氧化皮存留在外套管與芯棒之間的空腔中，易導致外套管與芯棒短路。為解決這個問題，提出了以下改進:在外套管內壁安裝有不銹鋼襯管。不銹鋼襯管本身不會產(chǎn)生氧化皮，它阻擋了氧化皮的脫落，避免了短路隱患。
[0015]本實用新型的發(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:芯棒末端連接有銅棒，銅棒與芯棒接線端相連。銅的電阻率要遠遠低于不銹鋼，趨膚效應更小，發(fā)熱更小，接線端溫度較低，便于接線。
[0016]本實用新型提出一種不同于現(xiàn)有電加熱棒的結構形式，能夠適應細長深孔大功率加熱的要求；同時利用了分壓原理，使得外套管分得的電壓更低，安全性更強。在交流電作用下，利用了趨膚效應和鄰近效應，使得外套管外殼的電壓更低，保證了安全。同時提出芯棒和外套管的優(yōu)選材質，進一步解決了外套管是碳鋼情況下的內壁氧化皮剝落所造成的短路隱患。
[0017]【附圖說明】。
[0018]圖1是本實用新型的電加熱棒一種實施方式的結構示意圖及用于預應力隔熱油管視導熱系數(shù)測試時的工作狀態(tài)示意圖。
[0019]圖2是圖1中的電加熱棒局部結構放大圖。
[0020]【具體實施方式】。
[0021]圖1是本實用新型的電加熱棒一種實施方式的結構示意圖及用于預應力隔熱油管視導熱系數(shù)測量時的工作示意圖。電加熱棒的結構是: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孔中加熱，圖1中采用雙點劃線代表需要測試的預應力隔熱油管。根據(jù)SY/T 5324的規(guī)定，預應力隔熱油管的規(guī)格為直徑Φ172Χ76——Φ88 X40mm，長度9000——10000mm，屬于細長深孔件。因為測試的需要，加熱棒需要在測試時插入到其內孔中，測試完畢后抽出。加熱棒需要非常高的剛度，采用以上結構的電加熱棒，不銹鋼和碳鋼無縫鋼管材料本身均具有較強的剛度，可以滿足要求，另外套裝后采用剛玉分段支撐的組裝結構，結構合理，在測試細長件時，不易受到變形影響，壽命更強。
[0023]細長的加熱棒在重力作用下會產(chǎn)生自然彎曲，不可避免的會與被測試的預應力隔熱油管相接觸，因安全需要，要求外套管的所承擔的電壓較小。
[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，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，因為不銹鋼芯棒I和碳鋼外套管2都是鐵磁性導體，電加熱棒內部產(chǎn)生交變磁場，在“趨膚效應”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”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 ;又因為“鄰近效應”的作用，外套管2的電流集中在外套管2的內表面，外表面電壓更小，保證了安全。
[0026]因為外套管2的電流擊中在內表面，外套管2內壁因發(fā)熱而氧化，因為冷熱不均，使用一段時間后，這層氧化皮易脫落，氧化皮脫落后進入到芯棒I和外套管2之間的空隙中，有可能會造成電路短路。而在外套管2內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，本身又不會產(chǎn)生氧化皮，從而避免了氧化皮脫落所有可能導致的短路隱患。
[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。因為銅的電阻率要遠遠低于不銹鋼，趨膚效應更小，發(fā)熱較小、溫度較低，接線端溫度較低，便于接線。
[0028]以上所敘述的是本實用新型的電加熱棒的一種實施例，在不做出創(chuàng)造性的勞動的情況下，本領域技術人員還可以根據(jù)本實用新型所披露的技術手段作出多種實施方案，這些實施方案均在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
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)相連接并導通，除短接環(huán)之外的外套管內表面與芯棒外表面之間絕緣，芯棒和外套管分別設置接線端，使用時電源分別連接芯棒和外套管的接線端。
2.根據(jù)權利要求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體。
8.根據(jù)權利要求7所述的電加熱棒，其特征在于，芯棒的材質是不銹鋼，外套管的材質是碳鋼。
9.根據(jù)權利要求8所述的電加熱棒，其特征在于，在外套管內壁安裝有不銹鋼襯管。
10.根據(jù)權利要求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】本實用新型提出一種電加熱棒，包括芯棒、外套管、短接環(huán)，外套管和芯棒都是導體，外套管套裝在芯棒上，芯棒和外套管端部以短接環(huán)相連接并導通，除短接環(huán)之外的外套管內表面與芯棒外表面之間絕緣，芯棒和外套管分別設置接線端，使用時電源分別連接芯棒和外套管的接線端。本實用新型的電加熱棒能夠適應細長深孔大功率加熱的要求；同時利用了分壓原理，使得外套管分得的電壓更低，安全性更強。在交流電作用下，利用了趨膚效應和鄰近效應，使得外套管外殼的電壓更低，保證了安全。同時提出芯棒和外套管的優(yōu)選材質，進一步解決了外套管是碳鋼情況下的內壁氧化皮剝落所造成的短路隱患。
【IPC分類】H05B3-42
【公開號】CN204539500
【申請?zhí)枴緾N201520287164
【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有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月6日