CN103940091B

CN103940091B - 通用电导管加热器及其使用方法

Info

Publication number: CN103940091B
Application number: CN201410017943.5A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·帕特里克·洛拉; 德温·里德利
Original assignee: Tutco LLC
Current assignee: Tutco LLC
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2018-08-21
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: US9939171B2; CN103940091A; US20140205271A1; CA2839860C; CA2839860A1

Abstract

本发明公开了一种导管加热器，其具有一个自动限位控制器和一对后备限位控制器的独特、对称的设置以允许导管加热器以多个不同取向安装在导管中。导管加热器可以包括扩散筛并根据上游的设备件如单管变风量风挡箱而具有特定尺寸，以便它可用于这些类型的应用以及在导管中的独立应用。

Description

通用电导管加热器及其使用方法

本申请根据35 USC 119(E)要求基于在2013年1月18日提交的美国临时专利申请第61/754,183号的优先权。

技术领域

本发明涉及一种电导管加热器，其能够通用安装，并且能够用于标准型导管加热的应用和涉及如阀或导管接头的导管加热应用。

背景技术

众所周知，电导管加热器可以用于加热空气，加热空气可以通过HVAC导管供给至房间或空间。这些导管加热器的设计是众所周知的，它们已经制造多年。它们也都通过UL标准UL1996的安全性能认证。UL1996标准是一个非常严格的操作和评价标准，涉及导管加热器的设置，其与涉及包含电加热器的导管的一部分或者与其有关的设备、结构等特定地间隔开。

对电加热器的应用的另一个标准是UL 1995。当电加热器被整合到在加热器附近的一件设备或是其他结构时，此标准控制电加热器的设计。这种加热器的一个例子是在常规的导管整体式末端空调器(PTAC)单元或典型的住宅HVAC系统中的加热器，这些类型的加热器不一定涉及在导管中放置加热器，使得控制设计这些类型的设备加热器的标准与电导管加热器不同。

这意味着并非所有的导管加热器能够作为设备加热器应用，而不是所有的设备加热器能够作为导管加热器应用。

当今，大多数情况下导管加热器设有安全限位控制器。图1a显示了一个典型的导管加热器100的构造及该加热器采用的限位控制器的示例。该加热器采用一个相位布局和一个加热器线圈102。该限位控制器是当加热到一定程度时将加热器的电源关闭以防止过高温度或安全问题的装置。

自动限位控制器101会在特定的温度打开和关闭电源，当冷却到一定较低的温度时，该自动限位控制器101自动关闭，根据需要允许加热器重新启动。后备限位控制器103通常可以是单发(one-shot)设备，意思是该设备在一个特定的温度开启，并且不再关闭，迫使技术人员更换设备并维修加热器。还有，后备限位控制器103可以是能够打开且手工复位的装置，在需要的情况下，可以通过按压复位按钮(通常位于设备上)进行手工复位，从而重新连接电源，并返回到加热器的运行状态。

仍然参考图1a，但应注意到，后备限位控制器103通常位于朝向加热器的顶端105。这样做的原因是，如果空气供应是有限的或没有气流存在，随着热量增加，这应该是此加热单元中最热的点。

后备限位控制器103通常设置的温度比自动限位控制器101断电的温度要高；此思路是自动限位控制器101可以在较低的温度范围内打开和关闭，以使送风温度保持较低(如果需要)，如果由于某些原因温度继续上升，或如果自动限位控制器装置101不能正常工作等，后备限位控制器装置103的较高温度目标会起作用。

如图1b所示，因为在现有技术的加热器100中后备限位控制器103和自动限位控制器101的设置，翻转导管加热器以容纳不同的安装取向导致后备限位控制器103位于加热器100的底部，这里通常比加热器的顶部105温度要低。因此，这种类型的加热器不能在不同的取向使用并且仍然保持该加热器的安全操作，特别是考虑到后备限位控制器的功能性。

为了对于不同的安装情况保持所述导管加热器的功能，必须使用不同设计的导管加热器。这示于图2。如在图2中可以看出，被视为“左手”加热器的加热器组件200制造成箱式悬挂件(overhang)201位于加热器203的左侧(当从盒子的前方看去)。

图2中还示出了带有悬挂件206的被视为“右手”的加热器组件205，其被设计为插入到与“左手”加热器组件200相对的一侧。用于加热器组件200的后备限位控制器的位置在209处，用于加热器组件205的后备限位控制器的位置在211处。为了将后备限位控制器设在期望的位置，即靠近顶部的位置，如在“左手”加热器组件200的情况下，如果加热器被安装在导管的另一侧，即“右手”设计，必须建立完全不同的加热器。这是现有技术的方法，其中多数导管加热器被指定和/或被要求采用“右”或“左”手的方式。它们是不对称的，因此在给定的安装现场不能翻动。

如果安装者没有意识到在导管中气流的方向，就会产生问题。指定一个“左手”导管加热器时，当安装者认识到空气流动的方向与他/她了解的方向相反，这就影响到导管的安装位置、获取及特殊的限制，从而加热器可能无法正常工作。

因此，需要开发以提供改进的加热器设计，避免不同的加热器需要不同类型的安装或者不同的安装特征。本发明旨在解决这个问题。

导管加热器的另一个问题是，它们在没有额外测试的情况下，不便于改造或者部分改造以用于符合UL 1995标准的要求的应用。本发明旨在解决这个问题，提供一种可以符合UL 1996或1995标准要求的加热器设计。

发明内容

在一种模式中，本发明的加热器被设计和构造成使得无论取向为水平或垂直安装的加热器，在正常和异常操作期间的功能将是相同的。这主要是由于中心定位的自动超温恒温器和相对于该恒温器对称设置的加热器元件，而与恒温器温度设定或类型无关。

此外，该设计如下：后备保护恒温器在控制电压线路或线电压电路中，与自动恒温器的同一轴线垂直或水平地串联接线，以复制相同的对称性，并进一步允许后备保护的正常功能，而与安装取向无关。

本发明的加热器设计使得水平和垂直安装单元(对安装取向不敏感)能够旋转或翻转180度，而不改变功能或安全运行。该设计还意味着最终用户可以不必担心气流的方向而180度翻转或旋转导管加热器。这里的优点是，最终安装者可以翻转或旋转加热器，以适应在特定作业现场提供的面积，此外，可以自信于不用担心气流方向。所以，一个单个加热器被设置安装在水平或垂直导管的一侧，一个单个加热器被设置安装在水平导管的顶部或底部。

本发明的另一个方面是独特的对称设计与具有开口百分比在51％至67％的范围内的特定的气流控制筛的组合。这些筛或扩散器不仅用于屏蔽周围元件和材料的辐射能，也能均匀地分配空气流经加热器。这种组合的结果是电加热器能够被用作一个独立的导管加热器的能力也被采用，从而应用于诸如单管可变风量(VAV)的加热系统，该系统可能涉及与独立的导管加热器相比不同的标准。

当将本发明的设计用于单管VAV加热系统的一部分时，要进行尺寸设计，其涉及严格的入口尺寸和入口下游的导管尺寸，以便使导管加热器以适当的方式工作。此尺寸设计涉及确定对于一个给定的入口的下游导管的大小限制的计算。由于单管风挡(ductdamper)基本上包括对加热器上游的尺寸限制，该加热器通常比阀体更大。根据阀体(形状和大小)或者受限制的入口来计算适用的加热器尺寸范围是本发明的设计和方法的独特之处。该尺寸设计适用于具有一些入口限制类型被定位的独立(stand alone)导管加热器,和具有受限的阀体尺寸和形状的单个(single)导管加热器，其与导管加热器的导管尺寸相比，必须提供受限制的入口。

附图的简要说明

图1a示出了现有技术的加热器。

图1b示出图1a中的加热器180度翻转的位置。

图2示出了用于导管安装的左手或右手加热器。

图3a示出本发明的导管加热器组件的一个实施例的立体图。

图3b示出了用于本发明第一实施例的加热器组件和导管布置。

图3c示出了与图3a中的不同位置处的加热器组件和导管布置。

图4a示出了加热器组件和侧水平导管布置。

图4b示出了加热器组件和垂直导管布置。

图5a示出了一种替代的加热器组件和顶部/底部水平导管布置。

图5b示出一种替代的加热器组件和垂直导管布置。

图6a示出本发明的加热器组件的端部侧视图。

图6b示出了图6a的加热器组件在180度的翻转位置。

图7示出另一个加热器组件的端部侧视图。

图8a示出了安装在导管中的加热器组件的侧视图。

图8b示出图8a的布置的端部视图。

图9示出圆形入口、方形导管的示意图，和用于尺寸设计的关键值。

图10示出方形入口、方形导管的示意图，和用于尺寸设计的关键值。

图11示出了第一非圆形入口、方形导管的示意图，和用于尺寸设计的关键值。

图12示出了第二非圆形入口、方形导管的示意图，和用于尺寸设计的关键值。

图13a-13d中示出的4个例子的接线示意图。

图14a-14i中示出了空气限流/计量阀的不同例子。

发明的具体实施方式

本发明的一个实施例示于图3a和4中。此实施例涉及具有整体对称的导管加热器，从而相同的导管加热器能够应用于多个不同的取向。这是优于现有技术的显著优点，因为现有技术中的加热器都不能避免采用“右手”和“左手”加热器结构。

如下面将要描述的，本发明的另一个实施例采用了本发明的加热器设计的整体对称性，这便于在加热器中应用，例如，根据UL1996用于供应导管，并进一步开发一种加热器，应用于诸如单导管可变风量(VAV)风挡箱，其可能被要求满足不同的标准，如UL1995。因此，就具有一个产品可以用来同时作为“导管加热器”和“单导管VAV加热器”。

图3a示出了一个通用导管加热器组件10，其可以在多个不同的取向使用。组件10包括一个加热器壳体1、悬挂部分2、加热器线圈3、加热器线圈壳体5和扩散筛(diffuserscreen)7，扩散筛定位在壳体5的上游侧，箭头A表示空气或其它流体穿过壳体5和整个线圈3的流动方向。

图3b示出加热器组件10用作单独导管VAV加热器组件，其具有入口17，其中带有阀21的风挡箱19，在23处连接到致动控制器(未示出)。加热器组件10也可以仅仅作为一个独立导管加热器(详情如下)，即没有风挡箱19。图3a示出加热器组件10可替换的位置1和2。在位置1，组件10被设计成线圈壳体5被插入到导管27的开口25中。位置2显示了相同的加热器组件10翻转180度以插入开口29。

图3c示出的位置3和4。在位置3，在图3a的位置1中所示的加热器组件翻转180度，用于插入导管27的开口31中。位置4示出了加热器组件10从位置2翻转180度，并从位置3翻转180度。

图3b和3c分别示出距离M，这是阀21的旋转轴线与开口25和29或开口31和33的起点之间的距离。这个距离优选地至少为20英寸，测量该距离的目的将在下面讨论。

通用加热器组件10和其在图3b和图3c中的使用意味着没有必要采用现有技术中要求的左右手偏置构造。现在，加热器组件10可翻转和旋转以适应任意数量的用于导管加热的布置，包括在图3b和图3c中所示的VAV单管布置。

再次，应当指出的是，扩散筛被放置在线圈3的上游侧。当从位置1到位置2时，没有必要移动扩散筛。然而，在位置3，这是从位置1的180度翻转，需要扩散筛被移动到线圈壳体5的另一侧。

图4a和4b表示在高度为H和宽度为W的导管中使用的导管加热器组件，即，不使用在图3b和图3c中的风挡箱19和入口17的独立应用。在导管35中的空气流如箭头B所示。导管加热器组件可以具有两个用于水平导管的应用侧，这是由在水平导管35中的开口37和39来表示。位置1-4与图3b和3c中的位置1-4是相同的。图4a与图3b和图3c之间的区别是，只有一个开口37用于位置1和3，只有一个开口39用于位置2和4。这是因为，风挡箱19不存在，在图3a中风挡箱19进入位置1和2中的加热器壳体1的通道中。

图4示出带有侧面开口43和45的垂直导管41。加热器组件10可插入任一开口，并处于不同的垂直高度。该垂直导管提供了用于垂直导管的4个应用侧，只有两个应用侧在图4b中显示。

本发明的用于水平导管的通用加热器将以4个安装结构工作，两个不同的取向用于导管每侧的悬挂件2。对于图4b中的垂直导管，对4个侧边的每一个可以有2种配置(悬挂件的取向)，从而可以总共有8种配置。

应当理解的是，如果加热器结构中使用汞接触器(mercury contactor)，这将防止该加热器在某安装中被向上侧翻转，因此，使用汞接触器提供了较少的可用于本发明的加热器的取向。

图5a-5c示出了通用加热器组件10’的又一设计。组件10’具有相同的线圈3和线圈壳体5，但修改后的壳体1不包括图3a所示的悬挂件2。在图5a中，箭头C指示气流，示出加热器组件10’安装到导管47的底部和开口49中。在图5b中，空气流是在相反的方向，见箭头D，加热器组件10’插入导管47顶部的开口50。在图5a-b中，四个位置是可能的，即，顶部或底部安装用于两个不同的空气流动方向。图5c示出了与图4b类似的配置。在图5c中，示出垂直管41和开口43和45是用于加热器组件10’插入的开口43或45，在图5a-c中，加热器壳体1’对准加热器，而在图4a和4b中，悬挂件2和加热壳体1与加热线圈呈直角。示出的该悬挂件或加热器外壳结构仅供说明用途，并不表示任何要求或限制。

本发明的加热器导管的通用安装或多位置安装的能力关系到后备限位控制器和自动限位控制器的配置。更具体地，设置有一个自动安全限位控制器(自动限位控制器)，其一般在加热器的一部分上中心定位，相对于加热元件位于中心。这允许对功能和性能的复制，而与实际加热器安装取向无关，这将在下面更详细地描述。

此外，使用被中心定位在加热器的一部分的一个自动限位控制器提供的优点是避免了使用多个自动限位控制器。有多个自动限位控制器是在现有技术中通常的做法，当安装取向在该区域中变化时，具有这些多个单元会影响实际的加热器性能。

加热器的另一个特征是使用2个后备限位控制器，其相对于加热器元件和自动限位控制器对称地定位。根据这样的结构，可以“电学地”利用这些相同的设备，即，在许多电路设计中，在市场上该加热器的使用和应用的整个范围上提供完全的千瓦/伏组合。

图6a和图6b是对加热器组件10的一个实施例的说明，示出了用于自动限位控制器和后备限位控制器的对称性，将允许在多个取向中使用加热器，并仍然保持预期的性能。后备限位控制器51和53垂直定位，并位于自动限位控制器55的两侧，所有三个组件相对于加热元件在垂直和水平两个方面占据中心位置。在图6a中，限位控制器基本上与加热元件垂直对齐，自动限位控制器55位于加热器的中央位置，后备限位控制器51和53与自动限位控制器55等距间隔开以保持对称性。图6b示出当加热器组件被翻转或转动180度时，后备限位控制器和自动限位控制器相对于加热元件的对称性保持不变。因此，后备限位控制器51和53仍处于可确定热点的位置，并以安全的方式控制加热器操作。

当考虑到该加热器元件被垂直地设置在一个给定的平面上，如图6a-b所示，两个后备限位控制器51和53和一个自动限位控制器55垂直地布置在此平面上。

而图6a-b示出垂直方面的对称性，图7示出了在水平方面也能够实现对称性。图7的布置提供了附加的优点，即能够使在图7所示的“H”的尺寸更小，以提供更具吸引力的千瓦/电压组合，在这里，后备限位控制器51’和53’相对于自动限位控制器55’和其中心位置仍然是对称的，但与图6a和6b中的垂直示出的限位控制器相比，它们相对于加热器元件的平面的总体取向是垂直的或者水平的。

如上所述，关于本发明的第二方面，具有其独特的整体对称设计可以被用来创建一个“混合”加热器，可采用与如单管VAV风挡箱相关的设备。即使在这种使用中，导管加热器组件保持其通用性，其中加热器组件可翻转和旋转180度，使得它在大多数的安装位置可以使用。

在这种模式下，本发明的加热器是一个真正的两用加热器，从而加热器能够用作传统的或独立的导管加热器的，用于安装入送风导管中，而没有任何来自附近设备或结构的接口或者设计限制，可以安装到许多不同的位置，对于水平导管，能够在侧面或顶部/底部安装，对于垂直导管，能够在所有的垂直导管侧安装。另外，双重用途允许加热器用于涉及设备或结构的应用，例如，如下面所解释的在受限制的入口的应用。

本发明的后备限位控制器的对称性的另一个优点是，不仅能保持其性能(在许多安装位置上)，这种对称性允许在单相和三相电气系统之间的“电气用途”的平滑过渡。所获得的优点有利于电加热过渡点的负载安培和伏特，以及小于48安培到系统负载大于48安培的系统负载。

图13示出了一些基本的接线原理图，以举例说明与本发明的加热器设计的使用。应当理解，这些仅仅是例子，并且许多其它接线方法也可以采用，同时仍使用本发明的下列基本特征。

图13a-d示出实施例1的接线示意图中的4个例子，图13a示出了小于48安培的系统负荷和并联的后备限位控制器L1和L2。在图13b中的实施例2示出了带有串联的后备限位控制器，同样是小于48安培系统的负荷。在图13c中的实施例3示出了带有串联连接的大于48安培的系统负荷，在图13d中的实施例4示出另一个并联的大于48安培系统负荷。

这些原理图显示，如果需要整个加热器停止工作，要打开单个自动限位控制器。

如上所示，使用2个后备限位控制器使得系统是对称的。将这些设备接线以创建一个安全电路，使得能够将加热器建立成适应多种电压、相位和电流强度的能力。因此，该系统使得翻转加热器是可能的，使用所示出的数量的这些设备，并根据示例将它们接线，根据本领域的技术人员，使得加热器的电流强度(以及电压/相位/和加热器千瓦)在48安培的分隔点上下。

现在讨论本发明的第二方面。如上所述，本发明的通用设计的加热器也适合用于超出通常的独立加热器管安装范围之外的应用。此第二个方面包括可能受UL 1995规范的应用，其中加热器安装必须与附近的结构和设备相配合。这种应用的一个例子是单管VAV风挡箱，其中设有导管加热器的导管连接到一个受限制的入口。由于受限制，意味着连接到容纳加热器的导管的入口与加热器导管尺寸相同或更小，并且受功能的进一步限制。

如上面提到的，当一个加热器比UL标准所规定的尺寸(如在UL1996的情况下的48英寸)更靠近一件设备，要采用不同的标准确定加热器和周边设备之间的可接受的布置，以及加热器结构本身。

根据本发明，上述的通用加热器包括其它的特征和与受限制的入口的几何形状/尺寸的关系，以使得它正常工作，并符合已经在这些类型应用中的热水器的工业标准。

本发明的对称的加热器的设计尤其适合于在离一件设备/结构(例如空气入口阀体)给定的距离(例如20英寸)内使用。这种类型的阀体的通常为使用单管VAV风挡箱时，从圆形入口到矩形出口的过渡。

返回参照图3b和3c中，示出容纳导管加热器的这些类型的风挡箱和圆形的受限制的入口和矩形或方形出口。

在这方面，本发明具有两个特点以允许本发明的导管加热器的位置靠近设备(如风挡箱19的阀体21)。一个特征是使用如图3a所示的扩散筛7，其具有控制导向加热器的上游部件的辐射能和穿过加热器元件的气流的多种用途。另一个特征是受限制的入口的几何形状/尺寸与导管尺寸之间的受限定的关系，其基本上是在受限制的入口和容纳导管加热器的导管之间的过渡。

通过在电气测试实验室(ETL)的测试和设计的进展，确定在受限制的入口(即受限制的入口的尺寸)和包含导管加热器的导管的尺寸之间的关系，当含有扩散筛的加热器被放置在距离某设备一定距离内(如距离朝向带有气流控制阀的加热器的受限制的入口的一端20英寸)，应当有好的效果。该距离必须充分以便如果诸如挡板或者瓣阀的阀存在并完全打开，加热器不能接触阀的边缘，导致阀工作的问题。

当考虑受限制的进口的尺寸和包含加热器的导管的尺寸之间的差值时可以限定该关系。

图8a和8b示出气流取向为D情况下对于限定的“受限制的入口”概念的基本布局60。在此实施例中，受限制的入口是圆形的，但是该入口可以是如图10-12所示的其他形状。导管由标号63所示。图8a示出了具有回转阀65的圆形受限制的入口，其安装在入口的端部。示出的回转阀的枢轴点67距离加热器扩散筛68有20英寸。此20英寸的间隙使阀能够摆动并完全打开，而不用担心与导管加热器接触。图8b显示加热器组件的右侧视图，圆形入口61叠加在线圈3之上。

下面的附图9-12和它们各自的关键值说明了如何确定本发明的加热器尺寸，因为它涉及到入口限制以及阀和加热器之间的20英寸的间距。

参照图9，基于受限制的入口确定导管尺寸的一个值是在x轴线(穿过圆心的垂直线)上的导管和受限制的入口之间的差值。该差值记为“x”，这是受限制的入口的各个边缘和跨越导管宽度的导管面之间的距离。此“x”可以不大于2英寸。在y轴线上标有同样的距离差值，其中y值是受限制的入口的各个边缘和从高度视角朝向边缘的导管侧之间的距离。

当考虑x_min是零时，这意味着该导管不能比入口的尺寸小。对于y轴线，这是穿过由受限制的入口形成的圆心的水平线，在y轴线上的尺寸不大于4英寸。对x轴线的限制也适用于y轴线，即，导管不能比在y轴线上的受限制的入口尺寸小。

当考虑到在图9所示的采用x_min,x_max,y_min和y_max计算时，产生了导管的最小和最大宽度和高度的导管尺寸。即，最小高度是入口61的直径。导管的最小宽度类似，它是入口61的直径。导管的最大高度是4.O英寸加上入口61的直径；导管63的最大宽度为8.0英寸加上入口61的直径。换句话说，导管63的宽度比入口61直径大不超过8英寸，导管高度比入口61的直径大不超过4英寸。

图10-12显示了限制入口的其他配置和关于导管尺寸限制的计算。图10示出了方形入口69，图11示出了椭圆形入口71，和图12示出了圆矩形入口73。这里应当注意方形入口比圆形入口或其他入口形状允许导管的更大的宽度，如图11和12所示。椭圆形入口/导管的关系类似于圆形入口和圆矩形入口，允许比该圆或椭圆形更大的宽度尺寸。

当使用受限制的入口尺寸时，在入口边缘最靠近导管面处测量导管侧和入口边缘之间的距离。对于图8a中的圆形入口，其对应于穿过圆心的水平线和垂直线。对于图11和12的非圆形的实施例中，在两个直径D_X和D_y是最大值处测量距离x和y。

图8a-12示出受限制的入口的尺寸对导管的限制较低，即导管尺寸不能小于入口尺寸。导管尺寸的上限被规定为其高度为常数，而不论其入口类型如何；它最大可以比入口直径大4.0英寸。导管的宽度尺寸更取决于入口的形状，其中，导管的宽度可比入口的宽度尺寸最多大8英寸。换言之，受限制的入口面积越大，导管的尺寸就越大。

本发明的加热器设计进一步独特之处在于，它可以用于多种类型和形状的“受限制”的入口，可容纳不同方式制造和致动的阀。一种类型的阀是在图3a中所示的挡板或瓣阀。然而，也可以采用其它的阀，图14a-14i中示出了不同的例子，尽管该列表不是旨在做穷尽列举。图14a示出单板隔膜动作阀71的侧视图，图14b示出处于闭合位置的阀的前视图，和图14c中示出阀71部分打开。

图14d中示出了平行平板滑动闸门阀75的侧视图，图14e中示出了阀75在50％开启位置的前视图。图14f中示出了单轴回转阀77的侧视图，图14g示出阀77处于部分打开位置。

图14h示出了多轴回转阀79的侧视图，图14i示出了阀79处于部分打开位置。

再返回如图3a和图8a中所示的加热器扩散筛和本发明的此方面，考虑到导管加热器与受限制的入口的组合时，与入口的下游横截面积相比，入口的上游横截面积较小。这可能产生空气流不均匀地分布在发热元件上的情况。也就是说，在加热器面上没有均匀气流的情况下，在某些区域估计会产生热点，这可能会导致上游部件温度过高的问题。

在现有技术中，控制这些问题的通常方法是改变产生的加热功率以避免产生热点。

不同于这种避免热点的方法，参见图8a，本发明的带有扩散筛的加热器设计提供了一种用于控制流过加热器的气流并减少热点的机械装置。当与诸如图3a和8a所示的各种阀风挡箱的设备或结构组合使用时，该扩散筛对于加热器工作是至关重要的。

该扩散筛的目的是双重的。目的之一是为了保护如阀类的设备受到来自导管加热器本身的过多的热辐射。另一目的是为了更均匀地在加热器上分配空气流。扩散筛并不一定仅在导管加热器上应用。

此扩散筛实际上可以采取任何筛设计，只要其开口面积的范围从51％到67％。低于51％的开口面积百分比意味着空气通过的通道不足，到达加热器本身的空气量不足。这可能导致寻求缓解热点并建立安全性的问题。让过多的空气流过加热元件，即，具有超过67％的开口面积的筛网，对加热元件性能有不利影响，例如，热辐射效果受到损害。

此外，这些筛(提及的开口百分比范围内使用)被放置在加热器的整个面上，用作辐射屏蔽，从而保护上游部件避免在低气流量的条件下的产生的过高辐射能。

因此，本发明的新加热器在不利条件下不会限制加热器产生的功效，以实现更均衡的性能，而使将扩散筛用作“限制空气/计量装置”以产生均匀气流，并进一步提供了对辐射能的屏蔽，从而帮助保护上游部件。

因此，本发明公开了其最佳实施例，满足了本发明如上所述的各个目的，并提供新的、改进的导管加热器及其使用方法。

当然，在不脱离预定的发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可以构思出各种对本发明的教导的改变、修改和变化。本发明旨在由所附的权利要求的术语来限定其保护范围。

Claims

1.一种导管加热器，其适于用于加热目的安装在承载流体的导管中，所述导管加热器包括后备限位控制器和自动限位控制器，其改进包括：

至少两个后备限位控制器和一个单个自动限位控制器，所述后备限位控制器相对于所述自动限位控制器对称地布置，所述自动限位控制器位于两个后备限位控制器之间，从而所述后备限位控制器和所述自动限位控制器的功能性被保持，与所述导管加热器的取向和在包含所述导管加热器的导管中的流体流向无关。

2.根据权利要求1所述的导管加热器，其中所述后备限位控制器和所述自动限位控制器是垂直地或水平地布置在所述导管加热器上。

3.根据权利要求1所述的导管加热器，还包括：覆盖在所述导管加热器的上游表面的扩散筛，所述扩散筛内设有开口，由所述开口形成的总开口面积为所述扩散筛的总面积的51-67％。

4.一种导管加热器组件，其包括导管加热器，其适于用于加热目的安装在承载流体的导管中，一件设备或结构位于所述导管加热器的上游，其改进包括使用权利要求1所述的导管加热器，还包括覆盖所述加热器的上游表面的扩散筛，所述扩散筛内设有开口，由所述开口形成的总开口面积为所述扩散筛的总面积的51-67％。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述的设备还包括具有宽度和高度尺寸的入口，具有宽度和高度尺寸的导管，所述导管的尺寸依据下列公式：

x是垂直地测得的所述入口的每个边缘和所述导管的宽度侧的各面之间的距离；

y是水平地测得的所述入口的每个边缘和所述导管的宽度侧的各面之间的距离；

x_min到x_max的范围是0.0英寸到2.0英寸，

y_min到y_max的范围是0.0英寸到8.0英寸；以及

所述导管的高度范围为2x加上所述入口的垂直高度，其中x的范围在0.0英寸和2.0英寸之间，所述导管的宽度范围是2y加上所述入口的垂直高度，其中y的范围在0.0英寸和8.0英寸之间。

6.根据权利要求4所述的组件，其中所述设备是带有阀的单管可变风量风挡箱。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述阀是蝶阀、回转阀、隔膜阀或滑动闸门阀。

8.根据权利要求5所述的组件，其中所述入口的形状为圆形、矩形、椭圆形或长圆形的形状。

9.一种导管加热器和导管的组合，其中所述导管加热器是根据权利要求1所述导管加热器，其中所述导管是水平导管或垂直导管，所述导管加热器适于为了加热目的插在所述水平导管或所述垂直导管的任何一侧。

10.一种使用导管加热器在导管中加热流体的方法，其改进包括使用权利要求1所述的导管加热器。

11.一种使用导管加热器在导管中加热流体的方法，其改进包括使用权利要求4所述的导管加热器组件。

12.根据权利要求1所述的导管加热器，其中所述导管加热器被配置成能够插入水平导管或垂直导管的任一侧。

13.根据权利要求4所述的导管加热器组件，其中所述导管加热器被配置成能够插入水平导管或垂直导管的任一侧。

14.根据权利要求12所述的导管加热器，其中所述导管加热器的结构允许所述导管加热器能够侧对侧或者端对端地垂直翻转，用于垂直导管或水平导管。

15.根据权利要求13所述的导管加热器组件，其中所述导管加热器的结构允许所述导管加热器能够侧对侧或者端对端地垂直翻转，用于垂直导管或水平导管。