CN110173888A - 一种套管式空气电加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管式空气电加热器，包括第一安装部、第二安装部、套管组件和电热杆；所述套管组件自外而内设置有进风管、折流管和出风管，进风管、折流管和出风管的管壁之间留有过流通道，所述电热杆设置在所述折流管和所述出风管之间，所述进风管和所述折流管之间的过流通道为预热腔，所述折流管和所述出风管之间的过流通道为加热腔，所述出风管的内通道为强热腔。空气在流经本申请方案的套管式空气电加热器后，空气被全流程接触传热，有效提高了传热效率。套管式空气电加热器具有简洁的内部结构，不含有加热丝、扰流片、散热片等加大空气接触传热面积的丝装物和凸出物，符合洁净空气加热需要，特别是可以适用于要求结构卫生的无菌包装设备。

Description

一种套管式空气电加热器

技术领域

本发明涉及食品饮料包装设备、生物制药设备的空气加热技术领域，尤其涉及一种套管式空气电加热器。

背景技术

空气加热器是主要对气体流进行加热的电加热设备，被广泛地应用在居民生活和工业生产的各个方面。在食品包装设备和生物制药设备的无菌灌装设备应用上，空气加热器配合空气除菌过滤器，用来产生无菌热空气，辅助杀菌剂汽化生成杀菌气，杀菌后的膜和瓶等包装材料需要使用无菌热空气烘干以降低包装材料上的杀菌剂残留。传统的空气加热器，如采用热交换器传热，则需要接入热媒进出管路，同时温度控制部分阀门多，造成加热器总体尺寸大，使用安装不便，不便于分布式多点使用；如采用传统电加热器，因空气流速快，电加热器接触空气加热时间短，空气在加热器出口处的温度往往太低达不到使用要求，为提高出口温度，采取延长接触空气接触加热时间的办法往往是，加装鳍片或用丝网的方式提高加热面积；或者是提高电加热器的功率。这些措施往往造成或加热效率低下，或加热器结构有太多死角不卫生不便于有洁净要求的应用场合使用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种套管式空气电加热器，结构简单合理，安装方便快捷，加热效率高，同时兼备预热、加热和强热功能，能够解决现有空气加热器在包装设备应用中，尤其是无菌空气加热的应用中的难点，解决空气接触加热时间偏短，加热器功率与安装体积之间的矛盾，以及加热器结构不卫生不利于无菌空气加热应用等的技术缺陷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种套管式空气电加热器，包括第一安装部、第二安装部、套管组件和电热杆，所述套管组件安装在所述第一安装部和所述第二安装部之间；

所述套管组件自外而内设置有进风管、折流管和出风管，所述进风管、所述折流管和所述出风管的管壁之间留有过流通道，所述出风管的一端贯穿所述第一安装部或所述第二安装部并突出设置，所述进风管的管壁开设有进风孔，所述折流管的管壁开设有折流孔，所述出风管的管壁开设有出风孔，且所述进风孔、所述折流孔和所述出风孔相互错位设置，所述出风管突出的末端为出风口；

所述电热杆设置在所述折流管和所述出风管之间，所述进风管和所述折流管之间的过流通道为预热腔，所述折流管和所述出风管之间的过流通道为加热腔，所述出风管的内通道为强热腔。

优选的，所述进风孔的外部连接有进风接头，所述出风口的外部连接有出风接头。

优选的，所述进风接头的内部设置有流速检测器，所述流速检测器用于检测进入所述进风管的空气流速。

优选的，所述进风接头的外部连接有进风阀，所述进风阀用于调节进入所述进风管的空气流速。

优选的，所述出风管包括强热段和导风段，所述强热段设置在所述套管组件的内部，所述导风段设置在所述套管组件的外部，且所述导风段可拆卸地连接于所述强热段的末端。

优选的，所述强热段的末端设置有温度检测器，所述温度检测器用于检测套管式空气电加热器的出风温度。

优选的，所述电热杆的接线端固定于所述第二安装部或所述第一安装部，所述接线端的外部包裹有电源保护罩。

优选的，所述电源保护罩的外部设置有调节旋钮，所述调节旋钮连接于所述接线端，所述调节旋钮用于调节所述电热杆的总发热功率。

优选的，所述套管组件为同心管结构，所述进风管、所述折流管和所述出风管的圆心相互重合。

优选的，所述电热杆设置有多个，所述电热杆可拆卸地安装于折流管和出风管之间。

本发明的有益效果：套管式空气电加热器开启后，热量通过辐射和热传导传热给套管组件的各管管壁，空气在预热腔、加热腔和强热腔的多次换向使其呈扰流状态，与电热杆外壁及套管组件的各管管壁发生对流传热，且在传热过程中进风管的外壁起保温作用。空气在流经本申请方案的套管式空气电加热器后，空气被全流程接触传热，有效延长了冷流体的对流传热时间，预热腔、加热腔和强热腔的狭窄间隙，增加了空气流与管壁间的接触面积，有效提高了传热效率。且本申请方案中的套管式空气电加热器具有简洁的内部结构，不含有加热丝、扰流片、散热片等加大空气接触传热面积的丝装物和凸出物，符合洁净空气加热需要，特别是可以适用于要求结构卫生的无菌包装设备。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一个实施例的立体图。

图2是本发明一个实施例的俯视图。

图3是图2中A-A的剖视图。

图4是本发明一个实施例的局部结构示意图(箭头为气体流向)。

图5是本发明一个实施例的主视图。

图6是图5中B-B的剖视图。

其中：第一安装部1；第二安装部2；套管组件3；进风接头311；进风管31；折流管32；出风管33；出风接头331；强热段332；导风段333；进风孔301；折流孔302；出风孔303；出风口304；预热腔305；加热腔306；强热腔307；电热杆4；电源保护罩5；调节旋钮51。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例一种套管式空气电加热器，包括第一安装部1、第二安装部2、套管组件3和电热杆4，所述套管组件3安装在所述第一安装部1和所述第二安装部2之间；

所述套管组件3自外而内设置有进风管31、折流管32和出风管33，所述进风管31、所述折流管32和所述出风管33的管壁之间留有过流通道，所述出风管33的一端贯穿所述第一安装部1或所述第二安装部2并突出设置，所述进风管31的管壁开设有进风孔301，所述折流管32的管壁开设有折流孔302，所述出风管33的管壁开设有出风孔303，且所述进风孔301、所述折流孔302和所述出风孔303相互错位设置，所述出风管33突出的末端为出风口304；

所述电热杆4设置在所述折流管32和所述出风管33之间，所述进风管31和所述折流管32之间的过流通道为预热腔305，所述折流管32和所述出风管33之间的过流通道为加热腔306，所述出风管33的内通道为强热腔307。

传统的空气加热器，如采用热交换器传热，则需要接入热媒进出管路，同时温度控制部分阀门多，造成加热器总体尺寸大，使用安装不便，不便于分布式多点使用；如采用传统电加热器，因空气流速快，电加热器接触空气加热时间短，空气在加热器出口处的温度往往太低达不到使用要求，为提高出口温度，采取延长接触空气接触加热时间的办法往往是，加装鳍片或用丝网的方式提高加热面积；或者是提高电加热器的功率。这些措施往往造成或加热效率低下，或加热器结构有太多死角不卫生不便于有洁净要求的应用场合使用。

一种套管式空气电加热器，如图1-6所示，包括第一安装部1、第二安装部2、套管组件3和电热杆4，套管组件3自外而内设置有进风管31、折流管32和出风管33，进风管31、折流管32和出风管33的管壁之间留有过流通道，进风管31的管壁开设有进风孔301，折流管32的管壁开设有折流孔302，出风管33的管壁开设有出风孔303，进风孔301、折流孔302和出风孔303相互错位设置；出风管33的一端贯穿第一安装部1或第二安装部2并突出设置，出风管33的末端为出风口304；通过在套管组件3的管壁上开设相互错位的孔，引导气体在套管组件3内部的流向，使空气进入套路式空气电加热器后，先后经过进风孔301、折流孔302和出风孔303，最后从出风口304流出，套管组件3内形成自外而内迂回的过流通道，结构紧凑，体积小，有效延长了气体在套管组件3内的滞留时间，空气接触套管式空气电加热器的时间更长，从而使气体的加热更加充分，出风温度达到使用要求。

电热杆4设置在折流管32和出风管33之间，使进风管31和折流管32之间形成空气的预热腔305，空气进入套管式电加热器后首先在此进行预热；折流管32和出风管33之间形成空气的加热腔306，当空气进入此处时，由于空气与电热杆4得到直接接触，因此这时空气得到快速加热；出风管33的内部形成空气的强热腔307，空气在此时得到进一步加热，热量进一步加强。预热腔305、加热腔306和强热腔307的配合对进入套管式空气电加热器的气体进行加热，有利于在电热杆4处于较低发热功率的情况下提高空气电加热器的出风温度，提高套管式空气电加热器整体的加热效率，节省能源。需要说明的是，由于当空气电加热器停止工作时，空气电加热器内存留有热空气，外界的冷空气涌入空气电加热器，外界冷空气所形成的气流所挟带的杂质可能会进入空气电加热器内部，为了使套管式空气电加热器的核心部件电热杆4不被损坏，有效延长电热杆4的使用寿命，将电热杆4设置在折流管32和出风管33之间，可有效防止套管式空气电加热器的损坏，延长使用寿命。更进一步说明的是，本申请方案中套管式空气电加热器具有简洁的内部结构，不含有加热丝、扰流片、散热片等加大空气接触传热面积的丝装物和凸出物，符合洁净空气加热需要，所使用的电热杆具有结构卫生和简洁的突出特点，特别是可以用于要求结构卫生的无菌包装设备的使用。

一种套管式空气电加热器的工作原理：空气从套管式空气电加热的进风孔301进入空气电加热器，首先在预热腔305内被初步加热，随后空气通过位于与进风孔301一端处相反的折流孔302，进入加热腔306，在加热腔306内安装有电热杆4，空气在沿套管组件3的轴向方向流动中被加热；然后空气通过位于与折流孔302一端处相反的出风孔303进入出风管33，随即空气通过出风管33在套管组件3的内部段，即在强热腔307内被进一步加热，最后空气从出风管的出风口304流出，完成整个加热过程。

电加热器开启后，热量通过辐射和热传导传热给套管组件3的各管管壁，空气在预热腔305、加热腔306和强热腔307的多次换向使其呈扰流状态，与电热杆4外壁及套管组件3的各管管壁发生对流传热，且在传热过程中进风管31的外壁起保温作用。空气在流经本申请方案的套管式空气电加热器后，空气被全流程接触传热，有效延长了冷流体的对流传热时间，预热腔305、加热腔306和强热腔307的狭窄间隙，增加了空气流与管壁间的接触面积，有效提高了传热效率。

优选的，所述套管组件3的管径可变，可以根据需要加热的空气流量，改变套管组件3的直径，制作出不同管径系列的套管式空气电加热器；所述套管组件3的长度可变，可以根据使用条件的限制，改变套管组件3的长度，制作出不同长度系列的套管式空气电加热器，进一步提高套管式空气电加热器的适用性。

优选的，所述套管组件3的材质可以为塑料、碳钢或不锈钢等，可以根据加热空气的性质不同，如普通空气或无菌空气等，制作成不同材质的空气电加热器。

优选的，所述折流管32、所述出风管33均可拆卸地安装于所述第一安装部1和所述第二安装部2之间，可拆卸的套管式空气电加热器结构便于加热器内部的卫生清洗，使其更符合洁净空气的加热需要。

更进一步说明，所述进风孔301的外部连接有进风接头311，所述出风口304的外部连接有出风接头331。

进风孔301的外部连接有进风接头311，进风接头311可外接风机、空气压缩机等用于改变空气流速的设备，进风接头311也可外接空气除菌过滤器等可产生不同性质空气的设备，使电加热器的使用更加广泛，提高套管式空气电加热器的适用性；出风口304的外部连接有出风接头331，出风接头331可外接任何需要热空气的设备，进一步提高套管式空气电加热器的适用性。

更进一步说明，所述进风接头311的内部设置有流速检测器，所述流速检测器用于检测进入所述进风管31的空气流速。

在本申请方案的一个实施例中，进风接头311的内部设置有流速检测器(图中未显示)，流速检测器用于检测进入进风管31的空气流速。具体地，若由于空气流速快，电加热器接触空气加热时间短，空气在加热器出风口304处的温度太低而达不到操作者的使用要求，操作者可根据进风接头311内的流速检测器获得空气流速的数据，从而调整与进风接头311连接的外部设备的空气流速，操作者可根据实际情况作出调整，增强套管式空气电加热器的可调节性、适用性，且结构简单，性能可靠，更满足使用者的要求。

更进一步说明，所述进风接头311的外部连接有进风阀，所述进风阀用于调节进入所述进风管31的空气流速。

在本申请方案的一个实施例中，进风接头311的外部连接有进风阀(图中未显示)，进风阀用于调节进入进风管31的空气流速。具体地，若由于空气流速快，电加热器接触空气加热时间短，空气在加热器出风口304处的温度太低而达不到操作者的使用要求，操作者可通过进风阀调节进入进风管31的空气流速，使套管式空气电加热器的性能可根据实际情况作出调整，增强电加热器的可调节性、适用性，且结构简单，性能可靠，更满足使用者的要求。

更进一步说明，所述出风管33包括强热段332和导风段333，所述强热段332设置在所述套管组件3的内部，所述导风段333设置在所述套管组件3的外部，且所述导风段333可拆卸地连接于所述强热段332的末端。

出风管33包括强热段332和导风段333，强热段332设置在套管组件3的内部，强热段332的内部形成空气的强热腔307，空气在此时得到进一步加热，热量进一步加强。导风段333设置在套管组件3的外部，导风段333用于引导气体流向，将强热段332进一步加热的空气输出至套管式空气电加热器的外部；

导风段333可拆卸地连接于强热段332的末端，可根据使用热空气的对象的不同，更换合适的导风段333的风嘴形状等，具体地，若需要使用无菌热空气烘干杀菌后的包装袋以降低材料的杀菌剂残留，可以使用风嘴形状为长方形的导风段333，更加快速、均匀地烘干长方形的包装袋；若需要使用无菌热空气烘干杀菌后的包装瓶以降低材料的杀菌剂残留，可以使用风嘴形状为直径较小的圆形的导风段333，可令无菌热空气集中地输出并通过包装瓶窄小的瓶嘴烘干包装瓶内部。另外，导风段333可拆卸地连接于强热段332的末端，也可根据使用热空气的对象所在位置的不同，更换合适的导风段333的长度、形状等。

更进一步说明，所述强热段332的末端设置有温度检测器，所述温度检测器用于检测套管式空气电加热器的出风温度。

强热段332的末端设置有温度检测器，温度检测器用于检测套管式空气电加热器的出风温度。若空气在加热器出风口304处的温度太低而达不到操作者的使用要求，或不同的使用对象所需要热空气的出风温度的不同，操作者可根据温度检测器检测到的出风温度来作出相应调节，温度检测器的设置使套管式空气电加热器的性能可根据实际情况作出调整，增强电加热器的可调节性、适用性，且结构简单，性能可靠，更满足使用者的要求。

更进一步说明，所述电热杆4的接线端41固定于所述第二安装部2或所述第一安装部1，所述接线端41的外部包裹有电源保护罩5。

电热杆4的接线端41固定于第一安装部1或第二安装部2，多个电热杆4的接线端41也统一固定于第一安装部1或第二安装部2，解决了现有技术中电加热器接线繁多，使用安装布置困难的技术问题，简化了接线端的连接结构，更便于操作者的使用；且接线端41的外部包裹有电源保护罩5，可有效保证操作者的使用安全。

优选的，所述出风管33的一端贯穿所述第一安装部1并突出设置时，所述电热杆4的接线端41固定于所述第二安装部2；所述出风管33的一端贯穿所述第二安装部2并突出设置时，所述电热杆4的接线端41固定于所述第一安装部1，结构合理，操作方便。

更进一步说明，所述电源保护罩5的外部设置有调节旋钮51，所述调节旋钮51连接于所述接线端41，所述调节旋钮51用于调节所述电热杆4的总发热功率。

电源保护罩5的外部设置有调节旋钮51，调节旋钮51连接于接线端41(图中未显示连接方式)，调节旋钮51用于调节电热杆4的总发热功率，第一，可通过调节旋钮51提高空气电加热器的总机功率来缩短套管式空气电加热器的升温时间，使操作者一开机操作，可以使进入空气电加热器的空气在短时间内达到所需温度，提高效率；第二，若空气在加热器出风口304处的温度太低而达不到操作者的使用要求，或不同的使用对象所需要热空气的出风温度的不同，操作者可通过调节旋钮51调节电热杆4的总发热功率，使出风温度达到所需要求，增强电加热器的可调节性、适用性，且结构简单，性能可靠，更满足使用者的要求。

更进一步说明，所述套管组件3为同心管结构，所述进风管31、所述折流管32和所述出风管33的圆心相互重合。

套管组件3为同心管结构，进风管31、折流管32和出风管33的圆心相互重合，使预热腔305和加热腔306的截面形状形成环宽相等的圆环，使气体进入预热腔305和加热腔306时得到充分加热，气体加热均匀，有利于提高套管式空气电加热器的热交换效率。

更进一步说明，所述电热杆4设置有多个，所述电热杆4可拆卸地安装于折流管32和出风管33之间。

电热杆4设置有多个。第一，有利于提高预热腔305的温度，有效缩短空气电加热器的升温时间；第二，加热腔306腔内设置有多个电热杆4，有利于空气在加热腔306内快速、均匀地加热；第三，多个电热杆4围绕出风管33设置，使出风管33内部热量有效聚集并升温，有效提高强热效果，进一步提高套管式空气电加热器的出风温度。进一步说明，电热杆4可拆卸地安装于折流管32和出风管33之间，在套管式空气电加热器可在线安装、更换、维护的同时，套管式空气电加热器可以根据使用空气的出风温度要求，通过安装和拆卸电热杆4改变空气电加热器中电热杆4的排布数量和排布方式，排布方式具体指的是电热杆4可围绕出风管33对称排布，或电热杆4可采用单圈排布或多圈排布的排布方式等符合使用需要的排布方式，主要用于改变空气电加热器总加热功率，提高套管式空气电加热器的适用性。

优选的，所述电热杆4的设置方向与所述套管组件3的长度方向相互平行，且所述电热杆4的长度与所述套管组件3的长度相等。电热杆4的设置方向与套管组件3的长度方向相互平行，使气体在电加热器内得到顺畅的流动，有利于缩短加热时间，提高效率；且电热杆4的长度与套管组件3的长度相等，充分地利用了套管组件3内的电热杆4的设置空间，使热量充分地散布在套管组件3内的任意空间，气体进入进风管31后，空气被全流程接触传热，有效延长了冷流体的对流传热时间。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种套管式空气电加热器，其特征在于：包括第一安装部、第二安装部、套管组件和电热杆，所述套管组件安装在所述第一安装部和所述第二安装部之间；

所述套管组件自外而内设置有进风管、折流管和出风管，所述进风管、所述折流管和所述出风管的管壁之间留有过流通道，所述出风管的一端贯穿所述第一安装部或所述第二安装部并突出设置，所述进风管的管壁开设有进风孔，所述折流管的管壁开设有折流孔，所述出风管的管壁开设有出风孔，且所述进风孔、所述折流孔和所述出风孔相互错位设置，所述出风管突出的末端为出风口；

所述电热杆设置在所述折流管和所述出风管之间，所述进风管和所述折流管之间的过流通道为预热腔，所述折流管和所述出风管之间的过流通道为加热腔，所述出风管的内通道为强热腔。

2.根据权利要求1所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述进风孔的外部连接有进风接头，所述出风口的外部连接有出风接头。

3.根据权利要求2所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述进风接头的内部设置有流速检测器，所述流速检测器用于检测进入所述进风管的空气流速。

4.根据权利要求2所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述进风接头的外部连接有进风阀，所述进风阀用于调节进入所述进风管的空气流速。

5.根据权利要求1所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述出风管包括强热段和导风段，所述强热段设置在所述套管组件的内部，所述导风段设置在所述套管组件的外部，且所述导风段可拆卸地连接于所述强热段的末端。

6.根据权利要求5所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述强热段的末端设置有温度检测器，所述温度检测器用于检测套管式空气电加热器的出风温度。

7.根据权利要求1所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述电热杆的接线端固定于所述第二安装部或所述第一安装部，所述接线端的外部包裹有电源保护罩。

8.根据权利要求7所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述电源保护罩的外部设置有调节旋钮，所述调节旋钮连接于所述接线端，所述调节旋钮用于调节所述电热杆的总发热功率。

9.根据权利要求1所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述套管组件为同心管结构，所述进风管、所述折流管和所述出风管的圆心相互重合。

10.根据权利要求1所述的一种套管式空气电加热器，其特征在于：所述电热杆设置有多个，所述电热杆可拆卸地安装于折流管和出风管之间。