BG98219A - Метод и устройство за индукционно нагряване на газоове ,течности и твърди материали - Google Patents

Abstract

Устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали, съдържащо отворен магнитопровод във вид на тръба, оформяща нагреваемия обем, върху която е разположена индукционна боби на, характеризиращо се е това, че бобината (3) е многослойна, е еднопосочно навити слоеве, а всеки от слоевете има долен, начален, и горен, краен, извод, като горният извод на първия слой е свързан с долния извод на втория слой, а горният извод на втория слой е свързан с долния извод на третия слой и по същия начин са свързани и другите слоеве, а захранването е подадено между долния извод на първи я слой и горния извод на последния слой.

Description

Изобретението се отнас- до устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали, което може да намери при ложение в отоплителни печки със или без акумулиране на топлината, в бойлери, сушилни, автоклави и други топлообменни апарати.

Не са ми известни устройства за ундукционно нагряване на материали за битови ну:яди.

Известни са устройства, преобразували електроенергията в топлина, основани на високото специфично е вектросъпротавление /С,~ *

1,6 ом.кв.милиметър/метър / на някои сложни сплави /кантал, например/

Известно е нагряване на вода чрез директно пропускане на електрически ток през обема и. в бита съвсем ограничено се използват микровълнови печки, където високочестотното .лъчение / .2450 мега херца / влиза в резонанс със собствените честоти на колебание на молекулите на водата и мазнината и ги нагрява.

Недостатъци на известните устройства:

- е лектросъпротавите дните устройства са сложни по състав, дефицитни, скъпи и недълготрайни /при експлоатация от високата температура добиват едрозърнеста структура, стават крехки и чупливи/.

- при нагряване на водата чрез директно пропускане електрически ток през нея елктродите корозират, покриват се с нотлен камък, замърсяват водата с метални иони или въглерод

- микровълновите печки са сложни и скъпи заради магнетронния преобразувател на честотата.

Задача на изобретението е да разработи устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали, което, да представлява ниско температурен преобразувател на електричната енергия в топлина. Оьщият да се изработва от не дефицитни и сравнително евтини материали, да няма движещи се части, да не е труден за изработване и да е дълготраен.

Тази задача е решена чрез устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали, съставено от индукционна бобина, мегнитопровод и навивка на късо, характеризиращ се стова, че магнитопровода и навивката на късо са съвместени и представ ляват кухо ? е ро магнитно тяло /например, тръба от обикновена неелентротехническа стомана/, върху което е намотана едно- или многослой на индукционна бобина от меден или алуминиев проводник. Ивдукцион-

ната бобина е отделена от кухото ^γеромагнитно тяло /стоманената тръба, например/ чрез тънък топлоизолационен слой.

Когато устройството се използва за нагряване на въздух кухото еромагнитно тяло /стоманената тръба/ е разположено вертикално и е отворено отдоло и отгоре, при захранване на индукционната, бооияз /22С волта, 50 херца/ се генерира топлина в кухото еромагнитно тяло /стоманената тръба/ поради лренамагнитване на стоманата и навивките на късо.

Вертикално разположената стоманена тръба работи като комин и осигурява без вентилатор добра естествена циркула ция чрез така наречени*· геометричен напор ό

Многос дойните индукционни бобини , съгласно изобретението, не се навиват както е общоприето, еднопосочно поело:Ано без прекъсване, а всеки сло'· си има начало и крал и краят на първия слой е свързан с началото на втория спой, краят на втория слой: с началото на третия слой и т.н. Всички слоеве са навити в една посока. Шите опити показаха, че при този начин на последователно свързване на еднопосочно навитите слоеве /соленоици/ сумарното реактивно съпротивление на индукционната бобина е голямо, а при обинновенния начин на навиване и свързване то е малко, защо то реактивните съпротивления на слоевете в значителна степен взаимно се унищожават.

Устройството за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали може да работи като обикповенна акумулира да печка или акумулираща печка с Фазов преход твърдо-течно-твърдо. 3 този случа:- кухината на repo магнитно то тяло е херметична и зпълнена с вещество, притежаващо голяма енталпия на ^:-азовия преход /топене/, например па^ин /35 кал./грам /, стеарин / 4° кал./грам / и др.

Устройството може да работи и като типичен 6ο·^; лер за вода, но отличава..:., се с това, че нагряването е индукционно.

Устройството може да работи едновремечрю като отоплителна печка и като малък бойлер за моментно” нагряване на протичаща вода или Друг Флуид, одата протича през дебе.лостенна метална тръоа, оформяща няколко ’’навивки, дадени на въсо и надянати /монтирани/ на кухото : ерсмагнитно тяло, в близост до’ основната индукционна бобина.

Устройството може да работи и като реактор с индукционни нагряване / автоклав, вакуумна сутллня и др. /. за тази цел кухината на еромагнитното тяло е затворена и има щуцер за осигоряване на необходимата газова среда по състав и налягане, а също измерителни прибори за налягане, температура и други параметри.

^гстро:^;ството може да работи едновременно като отоплителна печка и ав то трансформатор. За тази цел на различни места по дължината на индукционната бобина има токоотводи, асигоряващи различни напрежения, както по-ниски, така и по-високи от входното /°20 волва/. чрез тези токоотводи могат да се захранват телевизори, дрелки, лампи, различни прибори и машини.

Устройството може да работи едновременно като отоплителна печка и понижавам трансформатор. За целта в единия или и в двата края на кухото феромагнитно тяло се монтират бобини с малък брой навивки от проводник с голямо напречно сечение, чрез тях могат да се захранват

потребители на силен ток при ниско напрежение: уведи за точкова заварка, пирогра'· и, поялници и др.

Предимства на устройството за индукционно нагряване на газообраз ни, течни и твърди материали:

- опростена конструкция

- използване на не дефицитни и сравнително евтини материали

-’ниско повърхностно натоварване / ват/ив.сантиметър / няма прегря ване и-опасност от пожар

- надеждност, дълготрайност

- възможности за едновременно използване като автотранс'-орматор,

понижава:·; транс-^:орматор, моментен проточен бойлер и др.

на вода възнжвадиит магнитострикционен е-ект намалява накипообразуването.

Резултати от изпитани. на устро ството:

Пример 1. Нагряване на въздух

Чуто ерсмагнитно тяло - стоманена тръба с дъкина Ч 11

Индукционна бобина -еднослойна с 450 навивки от леден силиконов прово дник

Актпвтс /омичесио/сълротивление - '2 -ΩРмпедзнс - Л, Д ’ривидна но -ност :225 V· X л = 45СС У-А

Активна мощност, отчетена по електромер

000 W

Коефициент на мощността с»5(|7-4 CC0W : 4*00V.A ^С>3

Температури:

Въздух в поме?_,ението нз вход /лопу/ в устройството

Въздух на изход от устройството /горе/

100° C

Вътрешен горен крал на устройството

Зъяъен горен края на устройството

1Т⁽С

ТЬплоизолирад споя огсътс твува ф /тръбата се получава

Пример 2. Нагряване на възду?

интензивен възходящ поток нагрят въз ду

Кухо с.еромагнитно тяло - стоманена тръба слт

Индукционна бобина / от неизолиран алуминиев проводник топлоизолационен слоя - листова стада

Ак тивно /омиче ско/ съпро тивле ние

Импеданс

21,* jQ

1РИВИ.ДНЗ мо чест

Активна мощност, отчетена по електромер .ое ипиент на мощността cos If z 1 ^CX W обо ми^ci тръбата се се получава интензивен възиодя?? поток нагрят въз ду?

лерз. Нагряване на вода :о · еромагнптно тяло - затворен ’липинпричен съд от стомана, в ко‘ се подгрява водата, височина нз съда - 1,53Ccw . Ст дът

Ό ТЯ .С ?1 )дя'?з за водатз тръби

Андувиионна боби л^осло 'яз, ме дан емз/лиран провол?’И?

Активна мощное , изчистена по пепита не водата

21⁷ ^/h ? те раз лика _ -ι-’θο при почти до нупо сведени топлинки загуби

Коефициент на мощността соъ if-5 СОС vv: 63.2⁷ y.Az(S8

Пример 4. Работа на устройството като печка и автотрансорматор

Кухо .'-еромагнитно тяло - стоманена тръба с дълбина 1,С5фпФ Юст Индукционна бобина - двусложна с 500 навивки от меден силиконов кабел Активна мощност 2 000 w

Към различните токоотводи на индукционната бобина на печката бяха подкачени и работиха в различни режими няколко консуматора: лампи, котлони, електрическа бормашина с мощност 500 W

Устройството за индуктивно нагряване на газообразни, течни и твърди материали се онагледява с осем примерни изпълнения, показани на приложените игури, където:

игура 1 илюстрира основния принцип на устройството/вертикален разрез/, фигура 2 пояснява особенността на свързването на краищата на проводниците на всеки слой със съседните /над и под него/ слоеве на многослойната индукционна бобина, >игура 3 пояснява принципното устройство на индукционна акумулираща печка с използване и на а зов преход твърдо-течно-твърдо, ф вертикален разрез,

Фигура 4 е бойлер с индукционно нагряване /вертикален разрез/, игура 5 пояснява едновременната работа на устройството като отоплителна печка и бойлер за моментно нагряване на течаща вода или друг -луид /вертикален разрез/

Фигура 6 е вертикален разрез на индукционно нагреваем реактор с периодично действие /вакуумно сушене, например/, •Фигура ⁷ пояснява едновременната работа на устройството като ο то п лите лна печиа автотрано'огматор /вертикален разрез/,

пояснява работата на ,устрс^; отвсто едновременно като отоплителна печка и понижаващ транс'орматор.

Съгласно ^<?иг. 1 устройството се състои от кухо Уеромагнитно тяло 1, например, тръба от обикновена неелектрстехническа стомана, върху което има тънък слой топлоизолация 2, например, слюда, стъклотъкан, *

а върху топлоизо лира шия слой е намотана едно- или многослойна индукционна бобина 3.

Устройството работи по следния начин:

Захранва се индукционната бобина 3 с променливотоково напрежение, например, 220 ν , 50 . в кухото ;<еромагнитно тяло 1 започва да ф се отделя топлина от пренамагнитването на стоманата и от ’’навивките на късо” в нагреваемия обем 4. Въздухът се нагрява и започва естествена циркулация под действието на геометричния напор.

Съгласно · иг. 2 многослойната индукционна бобина 3 е съставена от разположени един върху друг слоеве, които са свързани последователно, като краят на първия слой /вътрешния/ е свързан с началото на втория слой, краят на втори-; слой - с началото на третия сдл: и т.н. 10зи начин на свързване осигурява сумиране на реактивните съпротивления на слоевете и увеличава общото съпротивление на индукционната бобина.

Съгласно иг. 3 устройството е съставено от кухо еромагнитно тяло 1, индукционна бобина 3, топлоизолационен’слой 2, нагреваем

обем 4, централна вентила	-йон	чз тръба	'7 е регулируемо отваряец се
долна и горна топлоизолип	3' Γ	гпр тчр| !~ “5	0
,/с тро. с тро то па бо ти по	с ле	пния нзч	ин:
са?:ранва се еипун· co ината	00 0	ина с	пемзи ливотоноро нзпреяен/е.
нзприер, ?2См. В кухото	ΪΚ. ро		т.-по 1 ос отделя топлина,	по-
χιό нагрява и разтопява f	НС	ΤΡΌΤ0 с	голяма енталпия яа топене.	за-
пълна: ,о ^’з^ре^аенця обем	4. У	огато ви	уцутирзпата топлина типова	та

се освободи се ствар^: т долна та я ’’оп^з топло изолира’ т; тзпн и ^с и започва естествена вентила”п- на Tr.eyj/vg през централната вентилационна тр^бз ⁷, при ^τ-όηίό γ··?~?χ?τροτο р ^ягсераеиия обем i си по нижава температурата и преминава от течно в твърдо сътояние, освооождава??ки топлината на топене.

Съгласно бмг. 4 устройството е ооялер с ин.дукционно нагряване ие съставено от кухо перожагчитно тяло ι, о. ормяцо нзгреваемия обем 4, индукционна бобина 3, топлоизолационен спо” 2, тръба за входящата вода 11 и тръба за изходящата вола 12.

устройството работя по следния начин:

Захранва се с променливотоково напрежение / 2'-0и 5С Н£, например/ 0 индукционната бобина з. Отделяната в кухото ' еромагнитно тяло 1 топлина се предава на водата, изпълвана нагреваемия обем k ГЪпдоизола-

ело': 2 намалява загубите на топлина в околното пространство.

Съгласно ^; иг.е устройството работи елнонрекенно като отоплителна печка и оо: лер за моментно непрекъснато нагряване на вода или други ·’ дуиди. ЛО е съставено от кухо ' еромагнитно тяло ¹, топлоизолационен сло'; 2, индукционна бобина 3, бобина с малко нававки от дебелостенна метална тръба 13, дадена на късо чрез пластинките 14.

Устройството работи по следния начин:

Захранва се с променливотоково напрежение /'^ϋΟνπΟ Чв > например/ индукционната оооива 3 и отделяната в кухото “геомагнитно тяло-^топлина нагрява въздуха. Променливият магнитен поток на края на кухото •/ероцагнитно тяло 1 индуктира променлив то?: в дадената на късо бобина 13 и в нея ие отделя топлина, която се предава на течащата през нея вола.

Съгласни игура 6 устройството е реактор· с индукционно нагряване и е съставени ит кухи еромагчитпо тяло 1, топлоизолационен сло/ 2, индукционна бобина 3, нагреваем обем 4, отваряем капак 1% съдове за третираните материали “>6, ;дупер I*⁷, манометър 1% температуроизмерителен прибор 19.

/СтроПството работи по следния начин:

реактора се поставят съдовете 16 с подлежащите на третиране ма те- капакът 16 херметично се затваря. Захранва се индукционната бобина с променлив ток /220 ν 50 Н-ж, например/, чрез щуцера 1? се осигурява подходяща; атмосфера и налягане. Налягането се измерва с манометър 18. Кухото Феромагнитно тяло 1 отделя топлина в нагреваемия обем

4. Топлоизолационният слоя 2 поникава загубите на топлина в околното пространство. Температурата се контролира чрез температуроизмерителния прибор 19. След изтичане на необходимото техно логично време се изкллчва захранването на индукционната бобина 3» налягането в подгреваемия обем 4 се изравнява с атюс^: ерното, отваря се капакът 15 и се изва-.лзт съдовете 16 с третирания материал.

Съгласно иг. 7 устройството работи едновременно като отоплителна печка и автотрано-орматор и е съставено от кухо : еромагнитно тяло 1, топлоизолационен слоя 2, индукционна бобина 3> токоотводи 20, разположени на различни места по дъляината на индукционната бобина з.

Устройството работи по следния начин:

Захранва се с променлив ток /220 V ,50 Ft> напрмер/ индукционната бобина з. Отделяната в кухото еромагнитно тяло топлина нагрява циркулиращия през него въздух. Когато захранването се извъии чрез кле ми те 10, то от ’-ле'^:мите /токоотводи/ 20 могат да се снемат напрекеиия както по-ниски, така z по-високи от захранващото.

Съгласно иг. ° устройството работи едновременно като отоплителна печка и пожара- трансфпмзтор и ^Р съставено ст кухо еронагнитно тяло 1, топлоизо ле писне ч сто у, инлуякионна бооичз 3, бобина с малък сро надалия ст прово~чяк с годаою напречно сечение Ί.

Устро/ство то

ТТ;Щ

И

Q ^г *’'** С Щ Τ', о A Q той

та бобина з.	Отделяната ?	ху :-Ю то , е сс Г НИТНО ТЯ 40	1 топлина иагся-
pci > П;.?*	ин през него	Г5<г,Ч~да Яго МРН 1ТТЛр’1 Щф да^-р'	дате π по той идау-
ЧИрс? ГТО‘	ртччнзта бобина	i ,·1 tt'-iQVQ

Claims (8)

1. Патентни претенции

   1. Устройство зз индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали, съдържано индукционна бобина, магнитопровод и навивка на късо, характеризира-© се с това, че магнитопровода и навивката на късо са съвместени и представляват кухо феромагнитно тяло 1 с навита върху него индукционна бобина 3, отделена от не го чрез тънък топлоизо вирзд сто” 2, а кухината на еро магнитно то тяло 1 оформя нагревземия обем 4.
2. 2. Устройство за индукционно нагряване'на газообразни, течния твърди материали съгласно претенция 1, характеризирано се с това, че в индукционната многослойна бобина з всички слоеве са коаксиал ни, плътно и в еднаква посока навити и последователно свързани, като краят на първия /най-рътреден/ слой е свързан с началото на в торил слой, краят на втория слоя - с началото на третия слой ит.н.
3. 3. /стро/ство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали съгласно претенции 1 и 2, характеризирано се с това, че нагреваемия обем 4 е херметично затворен, сълърка материал с висока специфична топлина и голяма е ч та впия на топене, има ι· ек трална вентилационна тръба ⁷ с регувирус
4. 4. Устройство зз индукционно нагряване из газообразни, течни и твърди материали съгласно претенции

   ва, че изгрева' змият обем 4 е затворен, има тръба ц за въвеждане на яуидите и тръ? 5s 12 зз отвел: да че на Флуидите, а топлоизолационния сло; ⁷ обява ма отвън кухото ·' еромагнитно тяло 1 и индукционната

   бобина 3.

   и за индукционно нагряване на газообразни, течни
5. 5. Устройство то ·

   Феромагнитно тяло 1, на единия, другия или на двата му края се монтира /монтират/ бобина /бобини/ 13, изработена от дебелостенна метална тръба с малък бро навивки, дадени на късо чрез пластинки 14.
6. 6. Устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали съгласно претенции 1 и ?, характеризиращо се с това, че нагреваемият обем 4 е затворен, има капак 15, съдове за материали 16, щуцер 17, манометър 1^ и температуроизмерителен прибор

   191 а топлоизолационния спой 2 обхвата отвън кухото Феромагнитно тяло 1 и индукционната бобина 3.
7. 7. Устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали съгласно претенции 1 и 2, характеризиращо се с това, че на различни места по дължината на индукционната бобина 3 са направени токоотводи 20, осигуряващи предварително зададени напрежения.
8. 8. Устройство за индукционно нагряване на газообразни, течни и твърди материали съгласно претенции 1 и 2, характеризиращо се с това, че съосно до индукционната бобина 3 върху изолационния сло' 2 и кухото еромагнитно тяло 1 на единия, другия или на двата му края се монтира /монтират/ бобина /бобини/ 21 с малък брой навивки, изработена от проводник с голямо напречно сечение.