CN111433528A - 具有稳定托架的流体流电加热器 - Google Patents

Abstract

一种用于加热流体流的电加热器，该电加热器具有夹套块，该夹套块包括多个纵向孔，以允许气相介质通过流动。伸长的加热元件延伸穿过每一个所述孔，所述加热元件与所述夹套块一起限定加热组件，以加热气体。经由至少一个托架使所述加热组件在所述电加热器内在位置上稳定，所述至少一个托架被构造用以抑制所述加热组件在所述电加热器内的不期望的独立轴向的和/或侧向的移动。

Description

具有稳定托架的流体流电加热器

技术领域

本发明涉及一种加热流体流的电加热器，并且特别地是但不排他地是，本发明涉及一种电加热器，该电加热器具有至少一个托架，以抑制加热组件的侧向的和/或轴向的移动，该加热组件被构造用以将热能从加热元件传递到流体。

背景技术

用于将气体加热到高温的电加热器通常包括适应于气体通过流动的管和定位于该管内的电加热元件，以随着气体流入管的开口的第一端、经过电线并然后经由开口的第二端从管流出来而将热传递到气体。

通常，将相对细的电线以螺旋构造缠绕在管内，使得随着气体流动通过管，通过使电流通过电线来实现加热效果。因此，电能到热能(经由加热电线)的转换效率取决于例如所施加的可用电的压和电线的电阻。因此，电加热器的效率部分地取决于电线可实现的最大温度、流动阻力和可用于热交换的表面面积。通常，利用常规电工艺加热器可以达到的最大气体温度可以在700℃至900℃的量级或左右。然而，温度越高，则电线断裂和故障的倾向越大。

最近，EP2926623公开了一种流动电加热器，在该加热器中，用加热棒来代替加热电线，该加热棒具有限定的截面比，该限定的截面比处在棒的截面比与该棒延伸穿过的管状孔的截面比之间。单个加热元件经由多个折曲(或环状)的端部延伸穿过(形成在伸长管状元件内的)多个孔。公开了高达1200℃的气体加热温度。

典型地是，加热电线和夹套块可以被限定为由壳体至少部分地封装或包围的加热组件。随着气体在压力的作用下被迫进入加热组件并且需要流动通过(在加热元件与限定孔的内表面之间的)非常窄的间隙，由于在组件的“较冷”端部和“较热”端部之间的压力差，所以经常观察到该集合式的加热组件移位和/或偏转。当加热组件被竖直定向，使得重力进一步增加了加热组件上的应力和物理要求时，这种现象甚至更加明显。加热块相对于加热元件的轴向的和/或侧向的偏转导致在加热元件与夹套块的入口和出口的边缘之间的反复接触，从而导致加热元件的局部过热、损坏和断裂。为了提高加热效果，采用了更高的气流速度和更大的压力差，这进一步增加了所述组件的部件的移动和振动的幅度。这又增加了加热组件的部件的应力和疲劳，并且加速了磨损。因此，需要的是一种解决这些问题的流动电加热器。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种用以加热流体并且特别是气体(气相介质)的流动电加热器，其能够在使(电加热器内的)加热组件的部件处的物理应力、疲劳和损坏最小化的情况下实现700℃、1000℃和可能高达1200℃的量级的中到高的加热温度，以便极大地提高加热器的使用寿命。本发明的另一个目的是稳定加热组件的部件并且特别是稳定夹套块(该夹套块包围并至少部分地封装伸长加热元件)，使得抑制并且优选是防止了夹套块相对于加热元件和/或包围加热组件的壳体的轴向和侧向的独立移动。

另一个具体方面是使被组装在一起以形成(具有多个纵向延伸的孔或通道的)集合式的夹套块的各个夹套元件在位置上稳定，并且使(包括夹套块和加热元件的)加热组件相对于包围的壳体的独立移动最小化。因此，一个具体的目的是提供一种电加热器，其能够在加热组件上的压力差较大(相对于加热组件的气体入口端和气体出口端)的情况下操作，以在承受高气流速度的同时实现1000℃或高达1200℃的量级的高加热温度。

这些方面经由一种流体流电加热器来实现，该流体流电加热器具有至少一个托架，所述至少一个托架被连接到壳体或从壳体突出，以接触夹套块并抑制夹套块相对于壳体的轴向和/或侧向的移动。

根据本发明的第一方面，提供了一种用以加热流体流的电加热器，该电加热器包括：至少一个轴向伸长的夹套元件，所述至少一个轴向伸长的夹套元件限定轴向伸长的夹套块，该轴向伸长的夹套块具有第一纵向端部和第二纵向端部；多个纵向孔或通道，所述多个纵向孔或通道在内部延伸穿过夹套块，并且在相应的第一纵向端部和第二纵向端部中的每一个纵向端部处敞开；至少一个加热元件，所述至少一个加热元件轴向延伸穿过孔或通道，并且所述至少一个加热元件和夹套块形成加热组件；壳体，该壳体被定位成至少部分地包围加热组件；其特征在于：包括至少一个托架，其被连接到壳体或从壳体突出，以接触夹套块，以抑制夹套块相对于壳体的轴向和/或侧向的移动。

在本说明书中对“至少一个轴向伸长的夹套元件”和“轴向伸长的夹套块”的提及涵盖盖子、套筒和其它夹套型元件，其长度大于对应的宽度或厚度，以便在加热器的轴向方向上是“伸长的”。对这种“伸长的”元件和块的提及涵盖在其相应的纵向端部之间大致连续实心的形体，并且该形体在纵向端部之间不包括间隙、空隙、间隔或其它分隔。

优选地是，伸长的夹套元件和伸长的夹套块是大致直的/线性的形体，其包括至少一个相应的内孔，以接纳加热元件的直的或线性的区段。因此，本发明的夹套元件和夹套块被构造成大致沿着在加热元件的折曲的或弯曲的端部区段之间的直的/线性的区段的长度大致包围、覆盖、容纳或包含加热元件的直的/线性的区段。因此，优选地是，加热元件的折曲的或弯曲的区段仅仅从加热元件/夹套块突出并且不被加热元件/夹套块覆盖或容纳。

因此，本说明书中对“夹套”元件和“夹套”块的提及涵盖相应的中空形体，以在加热元件的从夹套元件/夹套块的相应纵向端部突出的折曲的或弯曲的端部区段之间大致连续地包含、容纳、围绕或套住加热元件。

具有对应的轴向伸长的内孔的伸长夹套元件和夹套块的作用是使在加热元件和流动通过绕着加热元件紧密限制的内孔的流体之间的热能传递效率最大化。加热元件和加热块的纵向伸长构造提供的是，流动流体被适当地在加热元件的直的/线性的区段的大致整个长度上绕着加热元件包含在孔内。

在本说明书中，对加热元件的从处在伸长的加热元件/夹套块内的孔或通道露出的相应的第一纵向端部和第二纵向端部的提及可以被认为与加热元件的被连续地容纳在所述元件/块的孔中的直的/线性的区段不同。正如可以理解的是，加热元件和流体之间的几乎所有热传递均发生在伸长的孔中。

可选地是，托架可以包括单个部件或者可以由多个部件形成。可选地是，托架可以被构造用以在单个区域或多个区域处接触夹套块。

根据如上文或下文中所限定的本发明的一个实施例，壳体包括外护套，该外护套包围加热组件，并且所述至少一个托架在护套和夹套块之间径向延伸。更优选地是，壳体包括至少一个间隔件，所述至少一个间隔件从护套径向延伸并且朝向夹套块径向延伸，托架被安装在间隔件处或从间隔件延伸，以接触夹套块。优选地是，间隔件被形成为盘状的部件，其经由焊接被机械地附接到护套的内表面。可选地是，间隔件可以与护套一体地形成，并且可以经由化学或机械附接方式被连接、熔合或粘附到护套。

可选地是，托架包括至少一个部件，所述至少一个部件被构造成延伸进入并穿过夹套块，以提高加热组件的位置稳定性。可选地是，托架包括至少一个杆或棒构件，所述至少一个杆或棒构件被构造成延伸进入并穿过夹套块。优选地是，托架包括多个杆，所述多个杆在纵向孔或通道之间的多个区域处延伸进入并穿过夹套块。可选地是，杆部分地延伸进入夹套块中而不完全延伸穿过夹套块。更优选地是，托架还包括至少一个肩块，以与夹套块接触。优选地是，托架(即，肩块)被定位在所述至少一个间隔件的径向内部区域处或朝向所述至少一个间隔件的径向内部区域。可选地是，托架可以包括：至少一对肩块，所述至少一对肩块被定位于夹套块的相反的侧向侧处，和多个杆，所述多个杆被安装在肩块处并且在肩块之间延伸，以延伸穿过夹套块。根据具体实施方式，电加热器可以包括：至少第一对肩块，所述至少第一对肩块被定位于夹套块的侧向侧处；第一组托架(例如，杆)和第二组托架(例如，杆)，所述第一组托架在肩块之间延伸穿过并跨过夹套块，所述第二组托架以垂直于第一组杆的方式延伸穿过夹套块。

肩块(或多个块)被构造成以触碰接触的方式邻接夹套块的外表面，使得该摩擦接合使夹套块相对于壳体在轴向和侧向上均在位置上稳定。在本发明包括(被定位于夹套块的每一个侧向侧处的)多个相反布置的肩块的情况下，夹套块可以被认为是被夹在肩块之间，该肩块又经由所述至少一个间隔件而被刚性地安装到壳体。正如可以理解的是，并且根据另外的实施例，肩块可以被直接附接到壳体或者可以与壳体一体地形成，以便从壳体向内突出，以与夹套块的外表面接触。优选地是，为了进一步提高加热组件的位置上的稳定性，除了包括一个或多个肩块之外，托架还包括多个杆，所述多个杆延伸穿过加热组件，以接触加热组件的外表面的至少一个区域。根据优选实施方式，电加热器包括：第一对肩块和第一组杆，所述第一组杆延伸穿过夹套块；以及第二对肩块和第二组杆，所述第二组杆延伸穿过夹套块；其中，第二对肩块相对于第一对肩块被定位于夹套块的不同的侧向侧处，并且第二组杆大体垂直于第一组杆延伸。

所述至少一个杆(可选地是作为第一组杆和第二组杆)优选是延伸穿过相应的通道(或孔)，该相应的通道(或孔)又延伸穿过夹套块，该夹套块被对准成与加热元件延伸穿过的纵向孔垂直。用以接纳所述杆的孔在纵向延伸的孔之间穿过并且不干扰该纵向延伸的孔，否则这在使用期间将干扰通过孔(或通道)从电加热器的较冷端部到较热端部的纵向气流。

根据如上文或下文中所限定的本发明的一个实施例，第一对肩块和第二对肩块被定位于在纵向端部之间的、沿着夹套块的长度的不同区域处。除了轴向地分配分别由不同的成对和成组的肩块和杆所提供的稳定效果之外，这种构造还提供了以下效果：第一组杆和第二组杆不会彼此干扰。优选地是，夹套块包括多个交叉的孔或通道，所述多个交叉的孔或通道大体垂直于纵向孔延伸，以接纳托架(即，杆)的至少一部分。

通过提供在伸长夹套元件/夹套块的相应的纵向端部之间的伸长孔内的无阻碍的流体流动，本发明的布置有利于使在加热元件和流体之间的热能传递的程度和效率最大化。因此，使夹套块在位置上稳定的位置支撑托架、肩块、杆等不干扰流体流动，因此不干扰能量传递效率。特别地是，托架(和相关联的部件)在加热元件的、处在相应的弯曲的/折曲的端部区段之间的线性直线区段处不接触加热元件。

优选地是，加热元件的末端端部进入和离开管状元件/夹套块的同一个端部，该端部通常是气体流入的“较冷”端部(环境温度或较低温度)，该“较冷”端部是相对于经加热的气体从中排出的“较热”端部(约1000℃)而言的。加热元件的两个末端端部然后可以被连接到对应的端子，以便施加电压并且因此加热流动通过在加热元件和限定每一个孔的内表面之间限定出来的间隙的气体。

可选地是，电加热器包括多个夹套元件，所述多个夹套元件被组装在一起作为一体形体。该一体形体可以经由间隔件保持在一起，该间隔件被定位成以与夹套块的外表面触碰接触、部分触碰接触或几乎接触的方式进行包围。

根据如上文或下文中所限定的本发明的一个实施例，夹套元件至少包括第一凹槽和第二凹槽，该第一凹槽和第二凹槽在夹套元件的外表面处凹进，使得邻近或相邻的夹套元件的第一凹槽和第二凹槽对准，以限定相应通道中的一个通道，以接纳托架(即，杆)的至少一部分。

可选地是，夹套元件包括处在至少一个外表面的第一区域处的突起和处在该至少一个外表面的第二区域处的凹槽，所述夹套元件中的一个夹套元件的突起被构造成至少部分地坐置在相邻的夹套元件的凹槽内，以至少部分地互锁夹套元件。这种布置有利于防止夹套元件相对于彼此和/或相对于在纵向孔内延伸的加热元件的独立轴向和侧向的移动。可选地是，夹套元件的外表面包括多边形或矩形的外截面轮廓。夹套元件经由其外部形状轮廓而能够以彼此紧密触碰接触的方式坐置成集合式块。在夹套元件包括用于互锁的装置(例如舌部/突起和凹槽的布置结构)的情况下，舌部/突起和凹槽被设置在每一个相应夹套元件的不同的侧面处。

根据优选实施例，壳体和所述至少一个间隔件包括金属材料。优选地是，所述至少一个夹套元件和托架的至少一部分包括诸如耐火材料或陶瓷材料的非导电材料。优选地是，杆可以包括金属(芯)，可选地是，该金属(芯)由耐火或陶瓷材料部分或全部地包围或涂覆，使得杆是非导电的。优选地是，肩块可以由金属形成。可替代地是，肩块可以由耐火材料或陶瓷材料形成。

根据优选实施例，电加热器包括多个夹套元件，所述多个夹套元件以彼此触碰接触的方式组装在一起，以限定伸长的夹套块，所述多个纵向孔中的每一个纵向孔分别延伸穿过每一个夹套元件；托架包括：至少一对肩块，所述至少一对肩块被定位于夹套块的相反的侧向侧处；和多个杆，所述多个杆被安装在肩块处并且在肩块之间延伸，以延伸穿过夹套块。

夹套块和托架的至少一部分(可选地是包括其表面涂层)优选由相同的耐热耐火材料形成，并且被定位成以紧密配合接合的方式彼此抵靠。因此，夹套块和托架的不同的热膨胀被最小化(由于材料的选择)，从而使得电加热器能够实现高达1200℃的高加热温度。

优选地是，夹套元件的中空的孔或通道的截面优选与加热元件的外截面的尺寸相适应。在具有圆形截面的普通加热电线的情况下，每一个孔或通道包括圆形截面，以便提供(沿着每一个孔的轴向长度的)均匀的环形间隙，这有助于在加热元件处没有任何过度的过热或应力的情况下将气体加热到高达且大约1200℃的温度。在一个实施例中，这些孔或通道的截面还可以包括沿着周界的间隔件，以便使加热元件以垂直于纵向轴线的方式居中定位在孔或通道中。

本说明书中对“加热元件”的提及涵盖相对细的电线和较大截面的加热棒。这种加热棒或电线优选包括铁-铬-铝(Fe-Cr-Al)合金或镍-铬-铁(Ni-Cr-Fe)合金。具有小截面的细电线是合适的，只要其是足够刚性和稳定的以沿着每一个孔的轴线线性延伸即可。

在许多实际情况下，在加热元件与限定每一个孔或每一个通道的面向内的表面之间的最大内部间距在0.2mm至2mm之间，但是也可以落在0.02mm至50mm之间的较宽范围内。可选地是，较厚的加热元件则可以包括可选地是缠结或扭绞在一起的一捆单独的杆或电线。在这样的实施例的情况下，上述的内部间距由在所述一捆杆或电线与限定每一个纵向孔或通道的内表面之间的内部间距所限定。

本说明书中对“壳体”的提及涵盖电加热器的绕着内部安装的加热组件(包括加热元件和夹套块)定位的那些部件。这些部件可以包括支撑柱、内或外护套或外壳、(在加热器的内部和外部处的)支撑托架、杆、棒、辐条、间隔件或支撑凸缘等。可选地是，壳体可以包括封装加热组件的大体圆筒形的护套。

可选地是，每一个孔或每一个通道的直径可以在1mm至20mm的范围内或者甚至0.5mm至60mm的范围内。因此，杆的截面面积与每一个孔/通道的内部截面面积之间的优选的比可以在0.04至0.95、0.04至0.8、0.04至0.9、0.1至0.95、0.2至0.95、0.3至0.8或0.5至0.9的范围内。

加热元件从入口开口到出口开口延伸穿过每一个孔或每一个通道。待加热的气体流动通过孔或通道并且沿着加热元件流动。为了在加热元件和每一个孔或每一个通道的内表面之间产生大致恒定的间隙、特别是恒定的环形间隙，在孔或通道的长度上的内侧截面不需要是恒定的，即使恒定的内侧截面是优选的。每一个孔可以包括内部突起，该内部突起沿着内表面且绕着内表面分布，以便使加热元件保持与孔/通道的表面的其余部分相距固定距离。除了接合加热元件的突起之外，实现了沿着每一个孔或每一个通道的轴向长度的至少60％的大致恒定的环形间隙。

每一个夹套元件可以具有任何多边形截面。在这方面，可以使用具有六边形或正交的截面或者任何其它外部多边形轮廓的管来形成外表面的共同的平坦且平面的部分。特别地是，夹套元件的等边正方形或三角形外部轮廓允许套管元件的高度紧凑的组件布置，其中托架可以沿着由本文中所述的组件内的夹套元件的外侧面形成的平坦表面部分延伸。结果是，防止了在共同轴线的纵向方向上的任何移位以及(与所述纵向方向垂直的方向的)侧向偏转，因为托架的至少一部分与夹套元件/夹套块的外表面和/或内部区域接合。

还可以在同一阵列中使用具有不同多边形截面的夹套元件，以便提高紧凑性和抵抗相对于共同轴线的移位的稳定性。在本发明的一个实施例中，在俯视图中，处在端面上且沿着共同轴线的夹套元件形成了蜂窝结构。可选地是，夹套元件的阵列可以形成矩形立方体。夹套元件的至少外侧面形成组件的包络表面，该包络表面优选与托架的至少一部分触碰接合。在本发明的实施例中，阵列中的所有夹套元件具有相同的矩形截面并且特别是具有相等边长的正方形截面，以形成矩形阵列(在沿着夹套元件的(共同)轴线的平面图中)。

可选地是，每一个夹套元件包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽在夹套元件的侧面中的至少一个侧面上凹进，并且被对准成垂直于夹套元件的轴线。在一个实施例中，夹套元件包括处在多个(例如，不同的、相反的或相邻的)侧面上的凹槽，这些凹槽可以相对于彼此轴向地对准或偏移。优选地是，凹槽被设置在直径方向上相反的平行取向的侧面上，并且位于相同的轴向位置处。在本发明的另一个实施例中，支撑杆通过一组对准的凹槽来固定，以防止沿着孔的移位。

可选地是，杆被引导穿过与加热组件(夹套元件)的外表面的一部分配合的对应托架或被固定在该对应托架中，并且托架被直接地固定到壳体或经由间隔件间接地固定到壳体。可选地是，托架可以与间隔件和/或壳体一体地形成。可选地是，杆与托架、间隔件或壳体一体地形成。

可选地是，每一个夹套元件可以包括与外表面处的对应凹槽或凹部间隔开的凸肋、凸脊、突起或舌部，以便允许夹套元件以互锁关系彼此互相配合或镶嵌。这种布置有利于抑制夹套元件的侧向移动，以形成本文中被称为夹套块的固定组件。可选地是，相应的突起和凹部/凹槽可以在相应的第一端部和第二端部之间沿着每一个夹套元件纵向地延伸。可选地是，相应的突起和凹部/凹槽可以以垂直于伸长孔的方式横向或侧向地延伸跨过夹套元件。可选地是，夹套元件可以经由具有协作配合形状的对应的弯曲或多边形的截面轮廓镶嵌在一起，使得夹套元件的外表面被定位成大致沿着其整个轴向长度彼此紧密配合接触。如文中所述，可选地是，夹套块可以被形成为包含多个平行伸长孔的单个形体，所述多个平行伸长孔在夹套块的第一纵向端部和第二纵向端部之间延伸。

附图说明

现在将仅作为示例并且参考附图来描述本发明的具体实施方式，在附图中：

图1是根据本发明的一个方面的电加热器的一部分的透视图；

图2是形成图1的电加热器的一部分的加热组件的透视图；

图3是图1的电加热器的所述一部分的截面侧视图；

图4是由图3的A-A所截的截面；

图5是形成图2的加热组件的一部分的夹套元件和加热元件的一部分的透视图；

图6是以紧密配合接触的方式组装在一起的一对夹套元件的另一个透视图。

具体实施方式

参照图1、图2和图3，电加热器1包括圆筒形护套3形式的壳体2(分别具有面向内的表面3b和面向外的表面3a)，该壳体2限定了在两个轴向端部处均敞开的内部腔室4。总体由附图标记5指示的加热组件被安装在腔室4内。加热组件5由多个纵向伸长的夹套元件6组成，所述多个纵向伸长的夹套元件6被组装并保持在一起，以形成纵向伸长的夹套块7。每一个伸长夹套元件6包括纵向延伸的纵向内孔8，该纵向内孔8延伸每一个夹套元件6的整个长度，以便在夹套块7的第一轴向端部7a和第二轴向端部7b处敞开。夹套元件6和夹套块7被形成为中空形体，在该中空形体中，实心的质量和体积在第一轴向端部7a和第二轴向端部7b之间连续地延伸。也就是说，夹套元件6和夹套块7在相应的端部7a、7b之间不是不连续的。这种布置有利于使相应的夹套元件6内的热能传递的程度和效率最大化，如本文中进一步详细解释的那样。

夹套块7经由一对盘形的间隔件9a、9b被安装就位(在套管2内)，所述一对盘形的间隔件9a、9b在纵向方向上被定位成朝向每一个夹套块轴向端部7a、7b。护套3和间隔件9a、9b可以由金属形成，使得间隔件9a、9b经由焊接被固定到护套3的面向内的表面3b。每一个间隔件9a、9b包括中心孔10，该中心孔10具有矩形形状的轮廓，并且该中心孔10的尺寸被确定用以容纳夹套块7，该夹套块7也包括大体立方体形状的轮廓。因此，夹套块7被安装在每一个间隔件孔10内，以便被悬挂在腔室4内，并且与护套的面向内的表面3b在空间上分隔开。

总体由附图标记11指示的加热元件被形成为伸长杆，该伸长杆具有大体从夹套块7的其中一个轴向端部突出的相应的端部11d、11e。出于说明目的，端部11d、11e在图1至图3中被示出为从夹套块7的“较热”端部7b突出。端部11d、11e优选从夹套块7的“较冷”端部7a延伸。加热元件11包括大体圆形的截面轮廓，并且加热元件11的尺寸被确定成略小于每一个夹套元件孔8的截面面积。单个加热元件11适应于经由相应的折曲的轴向端部区段11a和11b顺序地延伸穿过夹套块7的每一个伸长孔8。特别地是，从第一夹套元件6的一个孔8露出的加热元件11被折曲过去180°(加热元件端部区段11a)，以便在夹套块的第一轴向端部7a处返回到相邻或邻近的孔8中。这在夹套块的第二轴向端部7b处经由折曲的端部区段11b重复。正如可以理解的是，加热元件端部11d、11e能够被联接到电连接件，以使电流能够通过元件11。

参照图6，每一个夹套元件6包括四个纵向延伸的侧面6a、6b、6e和6h，所述侧面6a、6b、6e和6h是大体平面的，使得每一个夹套元件包括大体正方形的外截面形状轮廓，该轮廓适应于使夹套元件能够以触碰接触的方式坐置在一起，以形成矩形立方体的一体形体，在该形体中，夹套元件6的各个侧面形成夹套块7的面向外的表面。在每一个间隔件孔10和(由夹套元件侧面6a、6b、6e、6h限定的)夹套块7的外表面之间设置了小间隙。这种间隙容纳(通常由金属形成的)间隔件9a、9b与优选由非导电耐火材料形成的夹套元件6的不同的热膨胀。然而，夹套块7和加热元件11的至少一些结构支撑由至少部分地与夹套块7接触的间隔件9a、9b(经由孔10)提供。为了抑制每一个单独的夹套元件6(相对于延伸穿过加热器1的纵向轴线12)的轴向的和侧向的移动，每一个夹套元件6包括凹槽6f和对应的凸肋6g，该凹槽6f和对应的凸肋6g侧向延伸跨过夹套元件6并且垂直于轴线20延伸。邻近的夹套元件6的凹槽6f和凸肋6g适应于彼此相互配合，以提供抵抗轴向载荷力和侧向剪切力的部分嵌合的夹套块7。图5的凹槽和凸肋的布置(6f、6g)经由间隔件9a，9b补充加热组件5的位置保持。

参照图2、图3和图4，本发明的电加热器特别地是被构造成具有总体由附图标记12指示的至少一个托架(可替代地是被称为加热组件稳定单元)，所述至少一个托架被构造用以使加热组件5(该加热组件5涵盖夹套块7和加热元件11)在电加热器1内在位置上稳定并且特别是相对于壳体2在位置上稳定。这种布置有利于使加热组件5在加热器1内的相对于壳体2的独立移动最小化。

正如可以理解的是，加热元件11和孔8的尺寸被仔细地控制，以实现在每一个孔8的向内面向的表面和加热元件11的外表面之间的所期望的小的分隔间隙。这种布置有利于使从元件11到气相介质流的热能传递的有效性和效率最大化，所述气相介质流最初作为输入流14a在轴向端部7a处被引入到腔室4中，以便然后流动通过每一个孔8，并且在轴向端部7b处作为输出流14b从加热组件5离开。当电加热器1在使用中被竖直悬挂起来时，折曲的端部区段11a、11b与端面6c之间的不期望的接触并且特别是与限定每一个孔8的入口端和出口端的环形边缘之间的不期望的接触会导致加热元件11的疲劳和损坏，并且导致加热器1的使用寿命的相应减少。为了减轻这种情况，托架12特别地是适应于抑制并且特别是防止夹套块7相对于加热元件11的任何独立的轴向的和侧向的移动。

有利地是，托架12被定位在加热组件5的、对应于气体流入流14a的“较冷”轴向端部(较接近环境温度)处或朝向该“较冷”轴向端部，该“较冷”轴向端部是相对于用于经加热的气体流出流14b的“较热”轴向端部(处在高达1200℃的温度下)而言的。“较冷”第一轴向端部7a是相对于第二轴向端部7b应力较低(温差较低)的区域，因此朝向第一轴向端部7a的稳定性更实用和有效。

参照图4和图5，托架12包括一对间隔开的支架15，所述一对间隔开的支架15被固定到间隔件9a的前面16，以便向前突出到进入气流14a中。钻孔17沿着垂直于加热器1的主纵向轴线20延伸的轴线16延伸穿过每一个支架15。伸长的杆(或棒)18被安装在每一个钻孔17内，以居中定位在轴线16上并且在相反的支架15中的每一个支架之间延伸且侧向地延伸穿过夹套块7上。本发明包括多个稳定杆18，所述多个稳定杆均以彼此平行且垂直于主纵向轴线20的方式延伸穿过夹套块7。

除了图6中的凸肋6g和凹槽6f，每一个夹套元件6还包括一对附加的凹槽19a、19b，所述一对附加的凹槽19a、19b相对于图6中的凸肋6g和凹槽6f位于沿着每一个夹套元件6的长度的不同的轴向位置处。参考图5，凹槽19、19b被设置在直径方向上相反的侧面6b、6e处并且沿着夹套元件6的长度处于相同的轴向位置处，以便以垂直于主轴线20的方式侧向延伸跨过夹套元件6。每一个凹槽19a、19b包括(相对于轴线16的)半圆形截面轮廓，以对应于杆18的外表面的一部分，因此，当将夹套元件6布置在一起以形成阵列(夹套块6)时，如图4中所示，邻近的夹套元件6的凹槽19a、19b对准，以限定具有圆形截面的通道19(可替代地是被称为钻孔)。通道19侧向延伸穿过夹套块7，并且被构造用以容纳相应的杆18。通道19被相对于主孔7的侧面侧向定位，以便不干扰孔7和导电的加热元件11。根据优选的具体实施方式，每一个杆18包括由耐火涂层包围的金属芯。这种布置有利于使杆18和夹套块7的任何热膨胀差异最小化，因此，通过支架15，本发明的电加热器被构造用以使加热组件5稳定在外表面区域6a、6b、6e、6h处，并且还通过夹套块7经由杆18的内部接触来提供稳定性。

虽然电加热器被图示和描述为包括单对支架15和对应的第一组杆18，但是根据其它具体实施方式，加热器1可以包括多对支架15和多组杆18。这些附加的对和组可以被设置在轴向端部7a、7b之间的、沿着加热组件5的轴向长度的不同的区域处。这种布置对于使加热组件5沿着其轴向长度稳定是有利的。可替代地是，多对和多组托架12可以被定位成朝向气体流入流14a的“较冷”端部(7a)。

本发明的具有被轴向和侧向稳定的加热组件5的电加热器被构造成通过使夹套块7相对于加热元件11和壳体2的独立移动最小化而具有延长的工作寿命，本发明的电加热器内的热能传递的有效性和效率由在相应的端部7a、7b之间纵向(轴向)地连续延伸的加热元件6所提供。特别地是，加热元件11在端部7a、7b之间被伸长夹套元件6完全地且连续地容纳、覆盖和包含。

正如可以理解的是，尽管参照插入穿过夹套块7的支架15和伸长杆18描述了本发明，但是可以通过替代的部件和布置来实现同样的稳定性，在该替代的部件和布置中，夹套块7的外部和/或内部区域与被直接或间接地(例如经由中间间隔件9a、9b)固定到壳体2的至少一个或多个邻接部件和/或构件接触。例如，这种邻接部件可以包括适应于在夹套块7的外部和/或内部区域处邻接接触的凸缘、突起、孔眼、钩形构件、板、护套、电线、线缆、销、网、格栅或垫圈。

Claims (19)

1.一种用以加热流体流的电加热器(1)，包括：

至少一个轴向伸长的夹套元件(6)，所述至少一个轴向伸长的夹套元件(6)限定轴向伸长的夹套块(7)，所述轴向伸长的夹套块(7)具有第一纵向端部(7a)和第二纵向端部(7b)；

多个纵向孔或通道(8)，所述多个纵向孔或通道(8)在内部延伸穿过所述夹套块(7)，并且在相应的所述第一纵向端部和所述第二纵向端部(7a，7b)中的每一个纵向端部处敞开；

至少一个加热元件(11)，所述至少一个加热元件(11)轴向延伸穿过所述孔或通道(8)，并且所述至少一个加热元件(11)和所述夹套块(7)形成加热组件(5)；

壳体(2)，所述壳体(2)被定位用以至少部分地包围所述加热组件(5)；

其特征在于：

包括至少一个托架(12)，其被连接到所述壳体(2)或从所述壳体(2)突出，以接触所述夹套块(7)，以抑制所述夹套块(7)相对于所述壳体(2)的轴向的和/或侧向的移动。

2.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述壳体(2)包括外护套(3)，所述外护套(3)包围所述加热组件(5)，并且所述至少一个托架(12)在所述护套(3)与所述夹套块(7)之间径向延伸。

3.根据权利要求2所述的电加热器，其中，所述壳体还包括至少一个间隔件(9a、9b)，所述至少一个间隔件(9a、9b)从所述护套(3)径向延伸并且朝向所述夹套块(7)径向延伸，所述托架(12)被安装在所述间隔件(9a、9b)处或从所述间隔件(9a、9b)延伸，以接触所述夹套块(7)。

4.根据权利要求3所述的电加热器，其中，所述托架(12)包括多个杆(18)，所述多个杆(18)在所述纵向孔或通道(8)之间的区域处延伸进入并穿过所述夹套块(7)。

5.根据权利要求4所述的电加热器，其中，所述托架(12)包括肩块(15)，所述肩块(15)被定位于所述间隔件(9a、9b)的径向内部区域处或朝向所述间隔件(9a、9b)的所述径向内部区域。

6.根据权利要求5所述的电加热器，其中，所述托架(12)包括至少一对所述肩块(15)，所述至少一对肩块(15)被定位于所述夹套块(7)的相反的侧向侧处，并且所述杆(18)被安装在所述肩块(15)处并且在所述肩块之间延伸，以延伸穿过所述夹套块(7)。

7.根据权利要求6所述的电加热器，包括：

至少第一对肩块(15)，所述至少第一对肩块(15)被定位于所述夹套块(7)的侧向侧处；

第一组杆(18)和第二组杆(18)，所述第一组杆(18)在所述肩块(15)之间延伸穿过并跨过所述夹套块(7)，所述第二组杆(18)以垂直于所述第一组杆(18)的方式延伸穿过所述夹套块(7)。

8.根据权利要求6所述的电加热器，包括：

第一对肩块(15)和第一组杆(18)，所述第一组杆(18)延伸穿过所述夹套块(7)；以及

第二对肩块(15)和第二组杆(18)，所述第二组杆(18)延伸穿过所述夹套块(7)；

其中，所述第二对肩块(15)相对于所述第一对肩块被定位于所述夹套块(7)的不同的侧向侧处，并且所述第二组杆(18)大体垂直于所述第一组杆(18)延伸。

9.根据权利要求8所述的电加热器，其中，所述第一对肩块(15)和所述第二对肩块(15)被定位于在所述纵向端部(7a、7b)之间的、沿着所述夹套块(7)的长度的不同区域处。

10.根据从属于权利要求4时的前述权利要求中的任一项所述的电加热器，其中，所述夹套块(7)包括多个通道(19)，所述多个通道(19)大体垂直于所述纵向孔或通道(8)延伸，以接纳所述杆(18)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的电加热器，包括多个夹套元件(6)，所述多个夹套元件(6)被组装在一起作为一体形体。

12.根据从属于权利要求10时的权利要求11所述的电加热器，其中，所述夹套元件(6)中的每一个夹套元件至少包括第一凹槽和第二凹槽(19a、19b)，所述第一凹槽和所述第二凹槽(19a、19b)在所述夹套元件的外表面中凹进，使得邻近或相邻的夹套元件(6)的所述第一凹槽和所述第二凹槽(19a、19b)对准，以限定相应的所述通道(19)中的一个通道，以接纳相应的所述杆(18)中的一个杆。

13.根据权利要求12所述的电加热器，其中，所述夹套元件(6)中的每一个夹套元件包括处在至少一个外表面的第一区域处的突起(6g)和处在该至少一个外表面的第二区域处的凹槽(6f)，所述夹套元件(6)中的一个夹套元件的所述突起(6g)被构造用以至少部分地坐置在相邻的夹套元件(6)的所述凹槽(6f)内，以至少部分地互锁所述夹套元件(6)。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的电加热器，其中，所述夹套元件(6)中的每一个夹套元件包括多边形或矩形的外截面轮廓。

15.根据从属于权利要求13时的权利要求14所述的电加热器，其中，所述突起(6g)和所述凹槽(6f)被设置在每一个相应的夹套元件(6)的不同的侧面(6b、6c)处。

16.根据从属于权利要求3时的前述权利要求中的任一项所述的电加热器，其中，所述间隔件(9a、9b)中的每一个间隔件包括部分盘形的构件，所述部分盘形的构件具有中心孔(10)，所述夹套块(7)的一部分延伸穿过所述中心孔(10)。

17.根据权利要求16所述的电加热器，其中，所述壳体(2)包括大体圆筒形的护套(3)，所述护套(3)封装所述加热组件(5)。

18.根据权利要求17所述的电加热器，其中，所述间隔件(9a、9b)被附接至所述护套(3)的径向内表面(3b)。

19.根据权利要求1所述的电加热器，包括多个所述夹套元件(6)，所述多个夹套元件(6)以彼此触碰接触的方式被组装在一起，以限定所述伸长的夹套块(7)，所述多个纵向孔或通道(8)中的每一个纵向孔或通道分别延伸穿过所述夹套元件(6)中的每一个夹套元件；并且

所述托架包括至少一对肩块(15)和多个杆(18)，所述至少一对肩块(15)被定位于所述夹套块(7)的相反的侧向侧处，所述多个杆(18)被安装在所述肩块(15)处并且在所述肩块(15)之间延伸，以延伸穿过所述夹套块(7)。

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