[发明专利]金属外铠装的电阻加热器

说明书

本发明涉及一种电阻加热器，更具体地说，本发明涉及一种至少含有一个加热元件的长形电阻加热器，此加热元件由绝缘材料包住的导电线心所组成。这种类型的加热器能够用来在高温下，在高度腐蚀性的环境中长时间地工作。例如，这种加热器能在超过约600℃的温度下，长年用来加热井孔的一部分。

本发明的目的是提供一种容易构成，并且操作可靠的用于井中的长形电加热装置。

根据本发明，提供了一种包含至少一个内部金属芯线的长形电阻加热器，此芯线是一个加热元件或至少包括一个加热元件。此加热元件由管状金属铠装包住的绝缘的导电线心所组成。所说的芯线被包入金属外铠装内，此外铠装基本上是连续密封的，并沿径向向内受到压缩，直至在该外铠装和芯线之间产生金属与金属的接触。

这里所用的词语“芯线”包括导线、电缆、棒状或管状芯线。

以下将参照附图对本发明作更详细的解释。

图1是本发明的加热器的一部分的纵向视图。

图2是这种加热器的横截面图，其中一组包括加热器电缆和其它芯线的金属芯线被包在金属外铠装内。

图3是本发明加热器的带有加热元件线心部分的纵向视图。

图4示出了针对弯曲应力将本加热器的一部分加强的一种方法。

图5示出了装配本发明的加热器的方法，此加热器有一串相串联的加热元件。

图6示出了把本发明加热器拉过旋锻机而装配该加热器的方法。

本发明是（至少部分是）基于某种发现而提出的，即（特别是在地下井中工作的长形加热器）本发明类型的加热器特别易于构成并可在许多场合下应用。向内压缩的密封外铠装提供了一种方便的方法来确保加热元件耐渗漏、腐蚀之类的稳定性。在以下一些场合下，本发明尤为有用：单个加热元件不能用长度或直径足够大的线心和适当厚度、强度或金属特性的铠装所制成;和/或加热器需要以头尾相连或并排放置并且串联联接的加热元件;或多个加热元件并联地连接，并沿加热器以不同的邻距并排地放置，以便以最小的供电电压和/或沿加热器的不同位置等得到所希望的功率输出或功率强度。

当要求在控制的制造条件下完成金属连接操作（例如焊接、钎焊等），以形成在整个长度方向上基本上密封的金属管或金属铠装时，本发明尤其能显示出其优越性。

本发明的加热器及其制造方式提供了一种比较方便的方法，来连接有着不同线心电阻率和/或不同横截面积或形状、或不同材料的加热元件，以形成能沿其长度方向的不同部位以不同速率加热的可卷绕的长形加热器。

图1示出了本发明的加热器的中心部分。图示的部分包括一组加热元件，每个加热元件都包括一条在金属铠装3内，并由固体（颗粒状、薄层状或整体的）耐热绝缘材料2包住的导电线心1。通过焊接点4（和/或钎焊，或金属连接器等）把加热元件的导电线心接合在一起而使其相互之间串联地电连接。

接上供电系统5，即对加热元件供应电流。

加热器线心1的相互连接部分1被耐热固体绝缘材料6所包住。相互连接的加热器线心和周围的绝缘材料都包在金属外铠装7内，该外铠装7向内受到压缩而在外铠装的金属表面和外铠装所包住的金属芯线的金属表面（例如加热器元件铠装3）之间产生金属与金属的接触（如在8处所示）。绝缘材料部分6最好以预成形的固体块的形式在一开始时就安装，当外铠装向内受到压缩时，此固体块被已压或填入线心1和外铠装之间的空间的颗粒块状物。外铠装的向内压缩可采取挤压、拉伸等方式来达到。

图2示出了本发明加热器的横截面，其中，在金属外铠装（如外铠装7）内包含了一组各种类型的金属芯线。在所示的实施方案中，内部芯线包括一对被金属铠装（例如铠装3）所包住的加热器电缆。一个内部元件由被金属铠装9所包住的热偶电缆组成。一个内部元件由包含比较大和高导电率的导电线心10的电源电缆所组成，该线心10被包在固体耐热绝缘材料2和金属铠装3a内。其它内部元件由金属管11组成。管状芯线，例如11，可用作“微井”，细长的记录装置，如热电偶，可通过该微井，在加热区内移动，或可用作结构元件，或可被一种结构元件（比如导线或棍等）所替代或与之同时使用。

如所指出的，金属外铠装，例如外铠装7，向内受到压缩而在该外铠装与内部金属芯线的金属表面之间产生金属与金属的接触。如图所示，在金属外铠装包含中空或可变形的金属芯线的地方，最好向内压缩至内部芯线产生足够的变形，以确保这些芯线的壁和外铠装的壁之间产生导热效果良好的金属与金属的接触，而又不会使这些元件变形到足以降低在其预定用途中的效果。