RU2694103C2

RU2694103C2 - Heating element of device for heating of industrial facility

Info

Publication number: RU2694103C2
Application number: RU2017140193A
Authority: RU
Inventors: Евгений Фёдорович Чердынцев
Original assignee: Рязанова Наталия Евгеньевна
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-07-09
Also published as: RU2017140193A3; RU2017140193A

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention is used in heating devices mounted on industrial facilities for various purposes. Heating element of the device for heating an industrial facility consists of an extended shell of ferromagnetic material and a coating based on glass particles in the cavity of the shell. Coating is applied by sputtering glass particles on inner surface of heating element and on each end outer surface of heating element. Each end surface of the heating element is made rounded. Coating can also be applied on the inner, outer and each end surface of the heating element. In the element wall there are drain holes, surface of each of which is coated.EFFECT: technical result is reduction of force of electric conductor (electric cable) in heating elements and increased electric protection of electric conductor inside heating element.3 cl, 9 dwg

Description

Данное техническое решение относится к средствам обогрева промышленных объектов, таких как резервуары, цистерны, трубопроводы, в которых содержится текучая среда, требующая подогрева в процессе эксплуатации, в частности, к конструктивным элементам устройств для обогрева промышленных объектов.This technical solution relates to the means of heating industrial objects, such as tanks, tanks, pipelines that contain a fluid that requires heating during operation, in particular, to the structural elements of devices for heating industrial objects.

Известна труба, содержащая трубку нагрева, нагреваемую электрическим устройством нагрева, которое имеет контур электрического проводника, подключенного к источнику питания переменного тока и вставленного в по меньшей мере одну трубку из ферромагнитного металла по всей длине трубы, при этом изнутри трубка электрически изолирована, а также вторичный контур электрического проводника, состоящего из, по меньшей мере, одной трубы из ферромагнитного металла и, по меньшей мере, одного проводника, имеющего сравнительно низкое сопротивление (US 3515837 А, 02.06.1970). В этом устройстве вторичный ток генерирует тепло без значительного количества электрического тока. Недостатком данного устройства является отсутствие средств контроля температуры теплогенерирующей трубки. В результате возникает возможность перегрева нагреваемой трубы, что приводит к снижению надежности работы устройства.A known tube comprising a heating tube heated by an electrical heating device that has an electric conductor circuit connected to an AC power source and inserted into at least one ferromagnetic metal tube along the entire length of the tube, the tube being electrically insulated from the inside, as well as secondary an electrical conductor circuit consisting of at least one ferromagnetic metal pipe and at least one conductor having a relatively low resistance (US 3 515837 A, 02.06.1970). In this device, the secondary current generates heat without a significant amount of electrical current. The disadvantage of this device is the lack of means to control the temperature of the heat generating tube. The result is the possibility of overheating of the heated pipe, which leads to a decrease in the reliability of the device.

В патенте US 4617449 представлено устройство для нагрева трубопровода, содержащее закрепленные на поверхности трубопровода трубки, в которых расположен электрокабель, причем электрокабель использован таким, в котором имеется эффект воздействия переменного тока на стенку трубопровода. В патенте предусмотрен способ и устройство для соединения отрезков кабеля. В одном из вариантов исполнения кабель включает в себя многожильный медный проводник, окруженный полупроводящим слоем, который образован карбонизированной тетрафторэтиленовой лентой, которая окружает основной изоляционный слой, образованный прессованной смолой, толщина которого определена по уравнению эксцентричного расположения силового кабеля в тепловой трубе. Во втором варианте, кабель состоит из центрального проводника, окруженного полупроводниковым слоем, а затем основным слоем электроизоляции, образованной смолой под давлением. Оголенные проводники механически соединены и покрыты спирально завернутой углеродной пленкой (US 4617449, 14.10.1986).US Pat. No. 4,617,449 presents a device for heating a pipeline, comprising tubes attached to the surface of the pipeline in which an electrical cable is located, the electrical cable being used in which there is an effect of an alternating current on the wall of the pipeline. The patent provides a method and apparatus for connecting cable lengths. In one embodiment, the cable includes a stranded copper conductor surrounded by a semiconducting layer formed by carbonized tetrafluoroethylene tape that surrounds the main insulating layer formed by extruded resin, the thickness of which is determined by the equation of the eccentric arrangement of the power cable in the heat pipe. In the second embodiment, the cable consists of a central conductor surrounded by a semiconductor layer, and then the main electrical insulation layer formed by the resin under pressure. Bare conductors are mechanically connected and covered with a spiral-wrapped carbon film (US 4,617,449, 10/14/1986).

Другим близким аналогом к представленному в данном описании устройству является полезная модель по патенту RU 154343 U1, в которой описано устройство для электрического подогрева технологических объектов вихревыми токами, содержащее источник питания переменного тока, по меньшей мере, одну нагревательную трубку, выполненную из ферромагнитного материала, внутри которой протянут электропроводник, и коммутирующее устройство, причем концы проводника соединены с выходами коммутирующего устройства, а входы коммутирующего устройства - с источником питания переменного тока. В этом устройстве в зависимости от геометрии обогреваемого объекта и количества нагревательных трубок электропроводник разбит на участки, которые скреплены между собой муфтами, расположенными в протяжных коробках. Для уменьшения трения при протягивании проводника через нагревательные трубки при большом их количестве или сложной геометрии обогреваемого объекта применены протяжные коробки и соединительные муфты, что позволяет использовать отдельные участки кабеля меньшей длины с целью снижения трудоемкости монтажных работ при монтаже устройства на обогреваемом объекте путем уменьшения трения скольжения между электроизоляцией кабеля и внутренней поверхностью нагревательной трубки. При замыкании по проводнику, расположенному в нагревательной трубке, передается электрический ток и внутри нагревательной трубки возникают вихревые токи. Так как нагревательная трубка выполнена из стального ферромагнитного материала, то вихревые токи распределяются преимущественно на внутренней поверхности трубки, при том, что на наружной поверхности трубки электрический потенциал равен нулю. В результате образования вихревых токов нагревательная трубка нагревается и передает тепло обогреваемому объекту (RU 154343 U1 20.08.2015). Недостатком полезной модели по патенту RU 154343 U1 является сравнительно большая трудоемкость, связанная с необходимостью соединения отрезков кабеля муфтами с применением монтажных коробок, при этом наличие коробок и муфт существенно усложняют конструкцию устройства и также снижает его надежность. Необходимость соединения отрезков кабеля муфтами связана с необходимостью изготовления сравнительно коротких нагревающих трубок в связи с большой трудоемкостью протаскивания кабеля через длинные нагревающие трубки.Another closest analogue to the device presented in this description is the utility model according to the patent RU 154343 U1, which describes a device for electrically heating technological objects with eddy currents, containing an AC power source, at least one heating tube made of ferromagnetic material, inside which the electrical conductor and the switching device are extended, with the ends of the conductor connected to the outputs of the switching device and the inputs of the switching device from the source com ac power. In this device, depending on the geometry of the heated object and the number of heating tubes, the electrical conductor is divided into sections, which are fastened together by couplings located in drawstring boxes. To reduce friction when pulling the conductor through the heating tubes with a large number of them or the complex geometry of the object being heated, broaching boxes and connecting sleeves are used, which makes it possible to use separate cable sections of smaller length to reduce the labor intensity of the installation when mounting the device on the heated object by reducing sliding friction between electrical insulation of the cable and the inner surface of the heating tube. When short-circuited, a current is transmitted through a conductor located in the heating tube, and eddy currents are generated inside the heating tube. Since the heating tube is made of ferromagnetic steel material, the eddy currents are distributed mainly on the inner surface of the tube, despite the fact that the electric potential on the outer surface of the tube is zero. As a result of the formation of eddy currents, the heating tube heats up and transfers heat to the heated object (RU 154343 U1 08.20.2015). The disadvantage of the utility model according to the patent RU 154343 U1 is a relatively large labor intensity associated with the need to connect cable segments with couplings using mounting boxes, while the presence of boxes and couplings significantly complicates the design of the device and also reduces its reliability. The need to connect cable segments with couplings is connected with the need to manufacture relatively short heating tubes due to the large laboriousness of pulling the cable through long heating tubes.

Близким аналогом является известная остеклованная изнутри труба, которая может быть использована для нагрева перекачиваемой через нее жидкости (SU 656995 А1, 15.04.1979). Остеклованная изнутри труба имеет защитный слой из стекла, а также электропроводный слой под защитным слоем. Данный аналог относится к трубам, которые могут быть использованы (кроме указанных в описании целей) для перекачивания жидкостей с возможностью их подогрева в трубах. При этом остеклованная изнутри труба не предназначена для ее использования обогрева промышленного объекта снаружи объекта путем передачи тепла стенке объекта с его наружной стороны, при этом такая труба при перекачивании через нее жидкости в виде нефти является крайне пожароопасной, поскольку электропроводящий слой расположен в трубе.A close analogue is the well-known vitrified inside pipe, which can be used to heat the fluid pumped through it (SU 656995 A1, 04/15/1979). The vitrified inside of the pipe has a protective layer of glass, as well as an electrically conductive layer under the protective layer. This analogue refers to pipes that can be used (except as indicated in the description of the purposes) for pumping liquids with the possibility of their heating in pipes. At the same time, the inside of the vitrified tube is not intended for its use in heating an industrial object outside the object by transferring heat to the object wall from its outer side, while such a pipe when pumping liquid through it in the form of oil is extremely fire hazardous, since the electrically conductive layer is located in the pipe.

Другим близким аналогом является обогревающий элемент (нагревательная трубка) из ферромагнитного материала с электропроводником в нем (электрокабелем в электроизоляции), подключенным к источнику переменного тока, при этом обогревающий элемент содержится в устройстве, используемом на обогреваемом трубопроводе, который снабжен дополнительным обогревающим элементом из ферромагнитного материала, образующим пару с первым обогревающим элементом. Электропроводник расположен в обогревающих элементах в прямом и обратном направлениях трубопровода, протянут через обогревающие элементы и соединен с источником переменного тока, к которому подключены концы электропроводника. На промышленном объекте - протяженном трубопроводе закреплено множество обогревающих элементов, которые в своем множестве последовательно закреплены на наружной поверхности трубопровода в прямом и обратном направлениях (RU 93130 U1, 20.04.2010).Another closest analogue is a heating element (heating tube) made of ferromagnetic material with an electrical conductor in it (electrical cable in electrical insulation) connected to an alternating current source, while the heating element is contained in the device used on the heated pipeline that is equipped with an additional heating element made of ferromagnetic material forming a pair with the first heating element. The electrical conductor is located in the heating elements in the forward and reverse directions of the pipeline, stretched through the heating elements and connected to an alternating current source to which the ends of the electrical conductor are connected. At an industrial facility - a long pipeline, a number of heating elements are fixed, which in their set are successively fixed on the outer surface of the pipeline in the forward and reverse directions (RU 93130 U1, 04/20/2010).

Существенным недостатком обогревающего элемента по патенту RU 93130 U1 является то, что при протяжке электрокабеля через обогревающие элементы в процессе монтажа устройства на трубопроводе возникает существенное трение скольжения между внутренней поверхностью каждого обогревающего элемента и поверхностью электроизоляции электрокабеля. При монтаже устройства, на пути движения электропроводника в группе состыкованных обогревающих элементов, образуются выступающие кромки торцов этих элементов из-за погрешностей взаимного расположения элементов относительно друг друга.A significant disadvantage of the heating element according to patent RU 93130 U1 is that when pulling the cable through the heating elements during installation of the device on the pipeline, there is a significant sliding friction between the inner surface of each heating element and the surface of the electrical insulation of the cable. When mounting the device, on the path of movement of the conductor in the group of docked heating elements, protruding edges of the ends of these elements are formed due to errors in the relative position of the elements relative to each other.

Выступающие кромки торцов обогревающих элементов приводят к дополнительному сопротивлению протягиванию электропроводника через множество обогревающих элементов и к повреждению электроизоляции электропроводника. В результате возникает необходимость использования электрокабеля с повышенной прочностью электроизоляции и повышенной его стоимостью. В результате, установлено, что известный обогревающий элемент не защищает электропроводник от поврежденной его изоляции и от пробоя в процессе работы устройства.The protruding edges of the ends of the heating elements lead to additional resistance to pulling the conductor through a plurality of heating elements and to damage the electrical insulation of the conductor. As a result, it becomes necessary to use an electrical cable with increased electrical insulation strength and increased cost. As a result, it has been established that the known heating element does not protect the electrical conductor from its damaged insulation and from breakdown during operation of the device.

Общими признаками близкого по сущности и назначению аналога и обогревающего элемента, представленного в данном описании изобретения, является то, что обогревающие элементы служат для обогрева промышленных объектов и каждый из них содержит выполненную из ферромагнитного материала оболочку, образующую собой обогревающий элемент для обогрева промышленного объекта. С учетом известной остеклованной изнутри трубы, установлено, что по существу из уровня техники известен обогревающий элемент, состоящий из протяженной оболочки, выполненной из ферромагнитного материала и покрытия на основе частиц стекла, расположенного в полости оболочки.The common features of the similar in essence and purpose of the analogue and heating element presented in this description of the invention is that the heating elements serve to heat industrial objects and each of them contains a shell made of ferromagnetic material, forming a heating element for heating an industrial object. Taking into account the well-known vitrified inside of the pipe, it has been determined that a heating element is known from the prior art, consisting of an extended shell made of a ferromagnetic material and a coating based on glass particles located in the shell cavity.

Техническим результатом изобретения, представленного в данном описании, является снижение усилия перемещения электропроводника в обогревающих элементах и повышение электрозащиты электропроводника внутри обогревающего элемента.The technical result of the invention presented in this description is to reduce the effort to move the electrical conductor in the heating elements and increase the electrical protection of the electrical conductor inside the heating element.

Технический результат получен обогревающим элементом устройства для обогрева промышленного объекта, состоящим из протяженной оболочки из ферромагнитного материала и покрытия на основе частиц стекла в полости оболочки, при этом покрытие нанесено напылением частиц стекла на внутренюю поверхность и на каждую торцовую наружную поверхность обогревающего элемента, при этом каждая торцовая поверхность обогревающего элемента выполнена закругленной.The technical result was obtained by a heating element of a device for heating an industrial object consisting of an extended shell of ferromagnetic material and a coating based on glass particles in the shell cavity, while the coating was applied by spraying glass particles on the inner surface and on each end outer surface of the heating element, each the end surface of the heating element is rounded.

Покрытие нанесено на внутреннюю, наружную и каждую торцовую поверхность обогревающего элемента.The coating is applied to the inner, outer and each end surface of the heating element.

В стенке элемента выполнены дренажные отверстия, на поверхность каждого из которых нанесено покрытие.Drainage holes are made in the wall of the element, the surface of each of which is coated.

Изобретение поясняется устройством обогрева, в котором используется группа обогревающих элементов, обеспечивающих нагрев трубопровода с расположенной в нем текучей средой.The invention is illustrated by a heating device that uses a group of heating elements that provide heating of a pipeline with a fluid located therein.

На фиг. 1 показана группа обогревающих элементов, входящая в состав устройства для обогрева промышленных объектов на примере обогрева протяженного трубопровода.FIG. 1 shows a group of heating elements that is part of a device for heating industrial facilities by the example of heating an extended pipeline.

На фиг. 2 - обогревающий элемент в поперечном разрезе с охватывающей его наружной термоизоляцией и с внутренним покрытием.FIG. 2 - heating element in cross section with covering its external thermal insulation and with an internal coating.

На фиг. 3 - обогревающий элемент в поперечном разрезе с наружным и внутренним покрытиями.FIG. 3 - heating element in cross section with outer and inner coatings.

На фиг. 4 - обогревающий элемент в поперечном разрезе с внутренним покрытием.FIG. 4 - heating element in cross section with internal coating.

На фиг. 5 - обогревающий элемент в поперечном разрезе с наружным и внутренним покрытиями и электропроводником (электрокабелем), расположенным внутри обогревающего элемента.FIG. 5 - heating element in cross section with outer and inner coatings and an electrical conductor (electrical cable) located inside the heating element.

На фиг. 6 - обогревающий элемент в поперечном разрезе с внутренним покрытием и электропроводником, расположенным внутри обогревающего элемента.FIG. 6 - heating element in cross section with an internal coating and an electrical conductor located inside the heating element.

На фиг. 7 - обогревающий элемент в продольном разрезе с расположенным в нем электропроводником.FIG. 7 - heating element in longitudinal section with an electric conductor located in it.

На фиг. 8 - узел А на фиг. 7.FIG. 8 shows the node A in FIG. 7

На фиг. 9 - схема нижнего расположения пары обогревающих элементов, расположенных на обогреваемом объекте на примере протяженного трубопровода.FIG. 9 is a diagram of the lower arrangement of a pair of heating elements located on a heated object by the example of an extended pipeline.

На промышленном обогреваемом объекте, например, на трубопроводе 1 (фиг. 1), зафиксированы в рабочем положении ветви 2 и 3 электропроводника. В данном частном случае исполнения устройства электропроводник представляет собой изолированный изоляцией электрокабель.On an industrial heated object, for example, on pipeline 1 (FIG. 1), branches 2 and 3 of the electrical conductor are fixed in the working position. In this particular case of the device, the electrical conductor is an insulated electrical cable.

Ветви 2 и 3 электрокабеля свободно расположены в обогревающих элементах 4, каждый из которых выполнен в виде ферромагнитной трубки и входит в состав устройства обогрева промышленного объекта. Две ветви 2 и 3 образуют одну U-образную петлю электрокабеля. Ветвь 2 простирается в прямом направлении вдоль трубопровода, ветвь 3 простирается в обратном направлении вдоль трубопровода.The branches 2 and 3 of the electrical cable are freely located in the heating elements 4, each of which is made in the form of a ferromagnetic tube and is part of the heating device of an industrial object. Two branches 2 and 3 form one U-shaped loop of the electrical cable. Branch 2 extends in the forward direction along the pipeline, branch 3 extends in the opposite direction along the pipeline.

Устройство имеет множество обогревающих элементов 4, которые предпочтительно закреплены на трубопроводе ниже его середины (фиг. 9). Через внутренние полости обогревающих элементов 4 насквозь проходят указанные ветви электрокабеля (фиг. 7). Каждый обогревающий элемент 4 закреплен на наружной поверхности трубопровода 1 по наиболее оптимальной схеме расположения вдоль продольной оси симметрии трубопровода так, чтобы тепло от каждого обогревающего элемента, поднимающееся вверх, нагревало часть трубопровода, расположенного ниже и выше продольной оси симметрии трубопровода. Обогревающие элементы 4 могут быть выполнены сравнительно короткими (фиг. 1, левые элементы 4) или сравнительно длинными (фиг. 1, правый верхний элемент 4).The device has many heating elements 4, which are preferably fixed on the pipeline below its middle (Fig. 9). The indicated branches of the electric cable pass through the internal cavities of the heating elements 4 through (FIG. 7). Each heating element 4 is fixed on the outer surface of the pipeline 1 according to the most optimal arrangement along the longitudinal axis of symmetry of the pipeline so that the heat from each heating element rising up heats a part of the pipeline located below and above the longitudinal axis of symmetry of the pipeline. The heating elements 4 can be made relatively short (Fig. 1, left elements 4) or relatively long (Fig. 1, right upper element 4).

В одном исполнении обогревающие элементы 4 могут быть расположены и закреплены на трубопроводе так, что их торцы 5 состыкованы друг с другом (фиг. 1, левые верхние элементы 4). В другом исполнении устройства обогревающие элементы 4 расположены на трубопроводе с промежутками 6 между торцами 5 нагревающих элементов.In one design, the heating elements 4 can be located and fixed on the pipeline so that their ends 5 are connected to each other (Fig. 1, the left upper elements 4). In another design, the heating elements 4 are located on the pipeline with gaps 6 between the ends 5 of the heating elements.

Практически, множество состыкованных между собой без зазоров обогревающих элементов 4 (фиг. 1, левые элементы 4) могут представлять собой одну сравнительно длинную ферромагнитную трубку, выполненную из множества обогревающих элементов (по сути являющимися секциями длинного обогревающего элемента). В случае, если между торцами 5 обогревающих элементов 4 (фиг. 1, нижние элементы 4) имеются промежутки 6, то такая схема расположения элементов 4 на обогреваемом трубопроводе позволяет располагать на нем каждый элемент 4 в заданном расчетном месте для оптимального нагрева трубопровода с целью минимальной затраты количества тепла на обогрев трубопровода путем сокращения тепла на его рассеивание в пространстве вокруг трубопровода.Practically, a plurality of heating elements 4 (Fig. 1, left elements 4) joined together without gaps can be one relatively long ferromagnetic tube made of a plurality of heating elements (essentially sections of a long heating element). If between the ends 5 of the heating elements 4 (Fig. 1, the lower elements 4) there are gaps 6, then this arrangement of the elements 4 on the heated pipeline allows each element 4 to be placed on it at a given calculated location for optimal heating of the pipeline for minimum the cost of the amount of heat for heating the pipeline by reducing heat to its dissipation in the space around the pipeline.

Сравнительно короткие обогревающие элементы 4, расположенные на трубопроводе, в совокупности образовывают контуры, соответствующие контурам трубопровода. Эти контуры могут быть крестообразными, т-образными, г-образными и иными контурами, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях в соответствии с проектным расположением элементов 4 относительно друг друга. Промежутки 6 между обогревающими элементами 4 уменьшают сопротивление перемещению электрокабеля во внутренних полостях обогревающих элементов 4 в процессе монтажа устройства на трубопроводе при протаскивании электрокабеля через эти внутренние полости.Relatively short heating elements 4, located on the pipeline, together form the contours corresponding to the contours of the pipeline. These contours can be cruciform, T-shaped, g-shaped and other contours, both in horizontal and in vertical planes in accordance with the design arrangement of elements 4 relative to each other. The gaps 6 between the heating elements 4 reduce the resistance to the movement of the electric cable in the internal cavities of the heating elements 4 during the installation of the device on the pipeline while pulling the electric cable through these internal cavities.

С целью уменьшения сопротивления перемещению электрокабеля во внутренних полостях обогревающих элементов 4, на внутренней поверхности каждого обогревающего элемента 4 нанесено антифрикционное покрытие 7 (фиг. 2-6,8), обладающее также диэлектрическими свойствами. С целью исключения повреждения электроизоляции ветвей 2 и 3 электрокабеля при протаскивании их через полости обогревающих элементов 4, каждый торец 5 элемента 4 выполнен с закруглением 18 (фиг. 8), причем на закругленной поверхности торца элемента 4 также имеется покрытие 19 с указанными свойствами, аналогичными покрытию 7. Покрытие 19 является продолжением покрытия 7.In order to reduce the resistance to the movement of the electrical cable in the internal cavities of the heating elements 4, an anti-friction coating 7 (Fig. 2-6.8) is applied on the inner surface of each heating element 4, which also has dielectric properties. In order to avoid damage to the electrical insulation of the branches 2 and 3 of the electric cable while pulling them through the cavities of the heating elements 4, each end 5 of the element 4 is made with rounding 18 (Fig. 8), and on the rounded surface of the end of the element 4 there is also a coating 19 with the specified properties similar cover 7. Cover 19 is a continuation of cover 7.

Покрытие 7 получено путем остеклования поверхности - напыления частиц стекла под давлением на внутренней поверхности обогревающего элемента и на другие поверхности, что не исключает иные антифрикционные диэлектрические покрытия поверхностей обогревающего элемента с указанными свойствами покрытий.Coating 7 was obtained by vitrifying the surface by spraying glass particles under pressure on the inner surface of the heating element and on other surfaces, which does not exclude other anti-friction dielectric coatings of the surfaces of the heating element with the specified properties of the coatings.

Каждая ветвь кабеля расположена в соответствующей ей одной или нескольких группах отдельных обогревающих элементов 4. Каждый обогревающий элемент 4 выполнен из ферромагнитной стали. Электрокабель, образующий собой ветви 2 и 3 устройства выполнен в соответствии с установленными требованиями на изготовление электрокабелей, при этом наличие в обогревающем элементе слоя покрытия обеспечивает возможность использования электрокабеля, отвечающего наименьшим требованиям к его электроизоляции, что позволяет использовать в устройствах обогрева менее дорогие кабели с менее сложной и дорогой электроизоляцией.Each branch of the cable is located in the corresponding one or more groups of individual heating elements 4. Each heating element 4 is made of ferromagnetic steel. The electrical cable forming branches 2 and 3 of the device is made in accordance with the established requirements for the manufacture of electrical cables, while the presence in the heating element of the coating layer makes it possible to use electrical cable that meets the lowest requirements for its electrical insulation, which makes it possible to use less expensive cables in heating devices complex and expensive electrical insulation.

В одном исполнении устройства соединения каждый обогревающий элемент 4 соединен с трубопроводом сваркой. В этом случае наружная поверхность элемента 4 выполнена гладкой и не имеет покрытия, поскольку она сваркой прикреплена к наружной поверхности трубопровода. В другом исполнении обогревающий элемент 4 имеет на наружной поверхности защитное покрытие из полимерного материала, показанного на фиг. 2 крестообразной штриховкой. В этом случае полимерный материал обеспечивает прочное соединение путем приклеивания обогревающего элемента 4 к трубопроводу 1. Защитное покрытие элемента 4 может быть выполнено из другого материала, обладающего свойствами прочного сцепления с трубопроводом.In one design of the connecting device, each heating element 4 is connected to the pipeline by welding. In this case, the outer surface of the element 4 is made smooth and does not have a coating, since it is welded to the outer surface of the pipeline. In another embodiment, the heating element 4 has on its outer surface a protective coating of the polymeric material shown in FIG. 2 cross-hatching. In this case, the polymer material provides a strong connection by gluing the heating element 4 to the pipeline 1. The protective coating of the element 4 can be made of another material that has the properties of strong adhesion to the pipeline.

В одном исполнении обогревающего элемента 4 его вышеуказанное покрытие 7 на основе стекла нанесено на внутреннюю поверхность элемента 4. В другом исполнении обогревающего элемента покрытие 7 нанесено на внутреннюю поверхность и на каждую торцовую поверхность 5 обогревающего элемента, при этом каждая торцовая поверхность обогревающего элемента выполнена закругленной. В третьем исполнении обогревающего элемента 4 покрытие нанесено на внутреннюю, наружную и каждую торцовую поверхность обогревающего элемента так, как это показано на фиг. 8. Покрытие нанесено напылением частиц стекла под давлением на поверхность обогревающего элемента.In one design of the heating element 4, its above-mentioned coating 7 on the basis of glass is applied on the inner surface of element 4. In another design of the heating element, coating 7 is applied on the inner surface and on each end surface 5 of the heating element, with each end surface of the heating element being rounded. In the third embodiment of the heating element 4, the coating is applied on the inner, outer and each end surface of the heating element as shown in FIG. 8. The coating is applied by spraying glass particles under pressure onto the surface of the heating element.

Монтаж обогревающих элементов 4 на обогреваемом объекте на примере протяженного трубопровода 1 осуществляют следующим образом. Ветвь 2 электрокабеля (фиг. 1) протаскивают через полости верхних элементов 4 и один конец 9 ветви соединяют с регулятором 10 напряжения и тока, а другой конец ветви 2 соединяют с муфтой 15 устройства. Затем ветвь 3 электрокабеля протаскивают через полости нижних элементов 4 и один конец ветви 3 соединяют с муфтой 15 устройства, а другой нижний конец 9 ветви 3 соединяют с регулятором 10 напряжения и тока. При протаскивании ветвей 2 и 3 через полости обогревающих элементов 4, благодаря антифрикционному покрытию 7, расположенному на внутренней поверхности каждого обогревающего элемента 4, усилие на протаскивание ветвей электрокабеля снижается за счет уменьшения трения скольжения между поверхностью покрытия 7 элемента 4 и электроизоляцией 16 электрокабеля (фиг. 7). Уменьшение трения скольжения уменьшает износ электроизоляции, а диэлектрические свойства покрытия 7 повышают защищенность электропроводника 17, расположенного внутри электроизоляции 16. В результате добавленная защищенность электропроводника 17 позволила применять в производстве электрокабели с менее сложной и дорогостоящей электроизоляцией.Installation of heating elements 4 on the heated object on the example of the length of the pipeline 1 is as follows. The branch 2 of the electric cable (FIG. 1) is pulled through the cavities of the upper elements 4 and one end 9 of the branch is connected to the voltage and current regulator 10, and the other end of the branch 2 is connected to the device coupling 15. Then the electric cable branch 3 is pulled through the cavities of the lower elements 4 and one end of the branch 3 is connected to the device coupling 15, and the other lower end 9 of the branch 3 is connected to the voltage and current regulator 10. When pulling the branches 2 and 3 through the cavities of the heating elements 4, thanks to the anti-friction coating 7 located on the inner surface of each heating element 4, the force to pull the electric cable branches decreases due to the reduction of sliding friction between the surface 7 of the element 4 and electrical insulation 16 of the electric cable (Fig. 7). Reducing sliding friction reduces the wear of electrical insulation, and the dielectric properties of the coating 7 increase the security of the electrical conductor 17 located inside the electrical insulation 16. As a result, the added security of the electrical conductor 17 made it possible to use electrical cables with less complex and expensive electrical insulation in production.

В случае монтажа на обогреваемом объекте множества обогревающих элементов 4, расположенных на одной прямой линии или со смещением относительно этой линии, закругления 18 торцов (фиг. 8) каждого элемента 4, каждый из которых имеет указанное покрытие 19, обеспечивает свободное вхождение ветви электрокабеля в элемент 4 и скольжение электроизоляции 16 по покрытию 19 закругленного торца без повреждения электроизоляции 16. Покрытие 19 торца имеет аналогичные свойства с покрытием 7. Являющееся продолжением покрытия 7, покрытие 19 защищает электроизоляцию электрокабеля в случае смещения элементов относительно друг друга. Закругленность каждого торца элемента 4 исключает в обогревающем элементе режущие кромки торцов элементов, оно также исключает кромки на торцах элемента в случае, если они имеют фаски, образующие режущие ребра в местах перехода поверхности фаски во внутреннюю поверхность элемента 4.In the case of mounting on a heated object, a plurality of heating elements 4, located on one straight line or offset from this line, rounding 18 ends (Fig. 8) of each element 4, each of which has the specified coating 19, ensures free entry of the branch of the electric cable into the element 4 and sliding electrical insulation 16 over the coating 19 of the rounded end without damaging the electrical insulation 16. The coating 19 of the end face has similar properties with the coating 7. It is a continuation of the coating 7, the coating 19 protects the electrical insulation w electric cables in case of displacement of the elements relative to each other. The roundness of each end of the element 4 excludes cutting edges of the ends of the elements in the heating element, it also excludes edges at the ends of the element if they have chamfers forming cutting edges at the points of transition of the chamfer surface to the inner surface of element 4.

При монтаже обогревающих элементов 4 в их ином исполнении, каждый обогревающий элемент может быть закреплен на поверхности обогреваемого объекта клеем или липкой лентой, что исключает необходимость применения сварки.When mounting the heating elements 4 in their different design, each heating element can be attached to the surface of the heated object with glue or adhesive tape, which eliminates the need for welding.

Для обеспечения прочности и надежности соединения каждого обогревающего элемента, его наружная поверхность, имеющая покрытие 8 из частиц стекла (фиг. 3) также обладает свойствами повышенной сцепляемости с клеем или липкой лентой, что исключает необходимость использования сварки для соединения элемента 4 с наружной поверхностью обогреваемого объекта. В случае образования конденсата в полостях обогревающих элементов 4, влага выводится из полостей элементов через дренажные отверстия 20, выполненные в стенках элементов 4, что существенно в целях сохранения тепла вокруг обогреваемого объекта, сокращения расхода электроэнергии на обогрев, повышения срока службы обогревающих элементов и электроизоляции ветвей электрокабеля.To ensure the strength and reliability of the connection of each heating element, its outer surface, having a coating of 8 particles of glass (Fig. 3) also has the properties of increased adhesion with glue or adhesive tape, which eliminates the need to use welding to connect the element 4 to the outer surface of the heated object . In the case of condensation in the cavities of the heating elements 4, moisture is removed from the cavities of the elements through drainage holes 20 made in the walls of the elements 4, which is essential in order to preserve heat around the heated object, reduce electricity consumption for heating, increase the service life of the heating elements and insulate the branches electrical cable.

Работа обогревающего элемента поясняется работой устройства. Данное устройство, показанное на фиг. 1, представляет собой последовательно расположенные и соединенные между собой трансформатор-преобразователь 11 и регулятор 10 напряжения и тока. Устройство получает электропитание от источника 12 переменного тока, который электрически соединен с трансформатором-преобразователем 11, который имеет средства для изменения частоты переменного тока.The operation of the heating element is explained by the operation of the device. This device, shown in FIG. 1 is a serially located and interconnected transformer-converter 11 and a voltage and current regulator 10. The device receives power from an alternating current source 12, which is electrically connected to a transformer converter 11, which has the means to change the frequency of the alternating current.

Концы 9 (фиг. 1) ветвей 2 и 3 электрокабеля соединены с регулятором 10 напряжения и тока, последний соединен с трансформатором-преобразователем 11. Регулятор 10 напряжения и тока соединен с датчиком 13 температуры через блок 14 управления. Датчик 13 температуры закреплен на наружной поверхности трубопровода 1, причем он может быть соединен с регулятором напряжения как электрическими, так и электромагнитными средствами. Обогревающие элементы 4, трубопровод 1, датчик 13, ветви 2 и 3 электрокабеля расположены преимущественно в теплоизоляционном слое 21 трубопровода 1 (не показано). В случаях использования устройства обогрева на других объектах, например, на крупногабаритных резервуарах, обогревающие элементы 4 располагают и закрепляют на поверхности резервуара, преимущественно ниже его горизонтальной оси симметрии.The ends 9 (Fig. 1) of the branches 2 and 3 of the electric cable are connected to the voltage and current regulator 10, the latter is connected to the converter transformer 11. The voltage and current regulator 10 is connected to the temperature sensor 13 through the control unit 14. The temperature sensor 13 is fixed on the outer surface of the pipeline 1, and it can be connected to the voltage regulator by both electric and electromagnetic means. The heating elements 4, pipeline 1, sensor 13, branches 2 and 3 of the electrical cable are located mainly in the insulating layer 21 of pipeline 1 (not shown). In cases of using a heating device on other objects, for example, on large-sized tanks, heating elements 4 are placed and fixed on the surface of the tank, preferably below its horizontal axis of symmetry.

Обогревающие элементы 4 работают в совокупности с работой устройства (фиг. 1), для чего включают устройство в работу путем соединения ветвей 2 и 3 с источником 12 двухфазного переменного тока. При этом под воздействием переменного магнитного поля внутри обогревающих элементов 4 возникают вихревые токи. В результате возмущения вихревых токов, каждый обогревающий элемент 4 нагревается и передает тепло обогреваемому трубопроводу 1. Так как каждый обогревающий элемент 4 выполнен из ферромагнитной стали, то вихревые токи распределяются преимущественно на его внутренней поверхности, а на его наружной поверхности электрический потенциал устанавливается равным нулю.The heating elements 4 operate in conjunction with the operation of the device (Fig. 1), for which purpose the device is put into operation by connecting branches 2 and 3 with a source 12 of two-phase alternating current. At the same time under the influence of an alternating magnetic field inside the heating elements 4 eddy currents arise. As a result of the disturbance of the eddy currents, each heating element 4 heats up and transfers heat to the heated pipeline 1. Since each heating element 4 is made of ferromagnetic steel, the eddy currents are distributed mainly on its inner surface, and on its outer surface the electric potential is set to zero.

В случае перегрева обогреваемого объекта, срабатывает датчик 13 температуры и сигнал с датчика поступает в блок управления 14 (фиг. 1), который управляет работой регулятора 10 напряжения и тока. Напряжение и ток уменьшаются, уменьшая нагрев греющих трубок. В случае перегрузки силовой цепи устройство защищает внешний источник переменного тока.In case of overheating of the heated object, the temperature sensor 13 triggers and the signal from the sensor enters the control unit 14 (Fig. 1), which controls the operation of the voltage and current regulator 10. The voltage and current decrease, reducing the heating of the heating tubes. In the event of a power circuit overload, the device protects an external AC source.

Таким образом, выполнение обогревающего элемента с покрытием, закругленными торцами, дренажными отверстиями позволило существенно снизить сопротивление перемещению электрокабеля в полости элемента, облегчить монтаж обогревающих устройств, обеспечить сохранность электроизоляции электрокабеля и повысить его защищенность от пробоя.Thus, the implementation of the heating element with a coating, rounded ends, drainage holes has significantly reduced the resistance to the movement of the electrical cable in the cavity of the element, facilitate the installation of heating devices, ensure the electrical insulation of the electrical cable and increase its protection from breakdown.

Claims

1. The heating element of the device for heating an industrial object, consisting of an extended shell of ferromagnetic material and a coating based on glass particles in the shell cavity, the coating being deposited by spraying glass particles on the inner surface of the heating element and on each end outer surface of the heating element, each the end surface of the heating element is rounded.

2. The heating element according to claim 1, characterized in that the coating is applied to the inner, outer and each end surface of the heating element.

3. Heating element according to claim 1, characterized in that drainage holes are made in the wall of the element, each surface is coated.