[实用新型]一种无水冷感应加热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及感应加热材料领域，具体地说，涉及一种针对惰性气体保护环境下使用的各类高温设备的无水冷感应加热器，采用工频或中频感应加热，实现对设备的高效节能的加热。

背景技术

电加热技术传统的加热方式大致有以下几种：电阻加热、感应加热。电阻加热方式是最常见的电加热方式，具有简单，可靠等优点，感应加热的方式也以其独有的加热快速、节能等优势占有重要的地位。

传统的电阻式石墨加热体结构示意图如图2，包括石墨加热器4和与石墨加热管相连接的接线电极5，电阻式加热体可以采用多种不同的材料制成，如电阻丝，硅碳棒，硅钼棒，石墨棒/管等。我们主要关注的是石墨棒/石墨管作为电阻式加热体，本身存在的一些困难和劣势：

1〉石墨的材料性质决定了石墨管或石墨棒必须做成足够大的尺寸以保证加热体的物理强度。

2〉石墨加热体的电阻非常小，一般都小于0.1欧。所以为了提供足够的加热功率，流过石墨加热体的电流非常大。可以按照欧姆定律计算得出。一般会在几千安培到一万多安培。

3〉为了把足够大的电流输送到石墨加热体上，必须配置比石墨加热体截面积更大的引线端头(一般也是石墨材质)。引线端头的截面积越大，其电阻越小，电损耗也越小。但是，热传导损耗则会正比于其截面积。也就是说，减小了电损耗，却增加了热损耗。

4〉石墨加热体在使用过程中有损耗，石墨棒会逐渐变细。损耗到一定的程度就需要更换石墨加热体。所以，从其耐用程度上要求，我们希望石墨加热体直径更大一些才好，但是更大直径的石墨加热体其电阻更小，需要的电流更大，而配套的引线端头也会更大，热传导损失也会相应增加。

传统的感应加热方式使用铜管制成线圈，给铜管通上工频或中频或高频交变电流，铜管线圈产生交变磁场，被加热的工件被放置在线圈内部，交变磁场在工件内产生涡流，工件被涡流加热。其中，铜管线圈内通以冷却水对线圈进行冷却，以保护线圈不被高温损坏。

线圈和工件间的间隙越小，加热效率越高。但是，被加热到高温的工件会把热量传给铜线圈，除真空环境外，线圈和工件间的间隙越小，工件传递给铜线圈的热量越多，为了保证线圈安全，必须通以足够的冷却水对线圈进行冷却保护，显然，大量的热能被冷却水带走了。此外，感应线圈的内阻发热对线圈是有害的，所以，传统感应线圈都是尽量减小线圈的内阻。另外，感应加热通常用于直接对金属零件的热处理加工。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种加热器，可以在惰性气体环境下取代电阻式的加热器而应用在各种气氛炉和真空炉内作为加热体使用的无水冷感应加热器。

本实用新型所述的一种无水冷感应加热器，用作保护气氛环境下的工业炉加热器，包括感应线圈、感应标靶和感应电源，感应线圈为石墨感应线圈或二硅化钼感应线圈，感应标靶为石墨感应标靶，感应线圈对感应标靶进行加热，感应电源为工频感应或中频感应，感应标靶固定在安装支座上。

通过给线圈通以工频或中频电流，石墨线圈产生交变磁场，交变磁场在内部的感应标靶内产生涡流而使感应标靶被加热。通过感应加热的原理，利用石墨的耐高温特性，设计成一种感应石墨加热器，由于采用石墨线圈，所以不需要冷却水去冷却线圈。

由于感应加热使用市电电压，为220V或380V，不需要配置降压变压器，感应电源的频率依照实际需求计算确定，可以为工频感应或中频感应，电阻式的加热器供电电压一般不大于50V，所以和电阻式的加热相比，电压提高了4～7倍；同等功率的情况下，电流减小到1/7～1/4。所以加热器接线电极的截面积减小到1/7～1/4。接线端的热传导损失也减小到1/7～1/4。

本实用新型所述的无水冷感应加热器，可以作为通用的加热器对炉膛进行加热，也可以将感应标靶做成圆筒，对圆筒内的产品，如机械零件类，纤维丝类产品进行加热处理。

本实用新型所述的无水冷感应加热器与被加热物体不接触，依靠辐射传热的机理加热目标物料，确保良好的电气绝缘性能，感应标靶把热量传递到工业炉内的被加热体或加热整个炉膛。感应线圈的自身发热，也作为加热器发热能力的一部分，不会带来能量的损耗。石墨线圈的内阻在这里作为有益的内阻发热，其热量也被炉腔利用。

附图说明

附图1为无水冷感应加热器的原理示意图；

附图2为电阻式石墨加热体结构示意图；

图中：1、感应线圈，2、感应标靶，3、安装支座，4、石墨加热器，5、接线电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。