CN111448430B - 具有加热元件支撑构件的流体流电加热器 - Google Patents

Abstract

一种用以加热流体流的电加热器，所述电加热器具有夹套块，所述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孔，并且通过至少一个支撑构件相对于所述夹套块在位置上稳定，所述至少一个支撑构件可选地为伸长杆的形式，以抑制所述加热元件相对于所述夹套块的不期望的独立的轴向和/或侧向移动。

Description

具有加热元件支撑构件的流体流电加热器

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支撑构件，以抑制在夹套块内通过的加热元件的轴向的和/或侧向的移动。

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压和电线的电阻。因此，电加热器的效率部分地是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，利用常规的电工艺加热器可以达到的最大的气体温度可以在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。

虽然常规的电加热器可以能够实现1100℃量级的高温，但是高的气体速度和大的压力差会引起加热元件(以及周围的管(加热块))的振动和移动，使得加热元件仍然经受会不可避免地导致破损的机械冲击和应力。当伸长的管(加热块)被竖直定向，使得重力进一步增加了加热元件上的应力和物理要求时，这种现象甚至更加明显。因此，需要的是一种解决这些问题的流体流电加热器。

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，该加热器能够在使加热元件处的物理应力、疲劳和损坏最小化的情况下，实现700℃、1000℃以及可能高达1200℃的量级的中到高的加热温度，从而极大地提高了电加热器的使用寿命。本发明的另一个目的是使在可以限定伸长的夹套块的至少一个夹套元件(可替代地是被称为管状元件)内延伸的加热元件稳定，使得加热元件相对于夹套元件的独立移动被最小化，并且优选是被消除。

又一个方面是，使处在加热元件的、从所述至少一个夹套元件/夹套块中露出的折曲的或环状的端部区段处或朝向所述折曲的或环状的端部区段的加热元件在位置上稳定，以便使加热元件相对于所述至少一个夹套元件/夹套块的独立移动最小化。

这些方面通过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支撑构件，所述至少一个支撑构件与加热器的壳体连接或从该壳体突出，以便接触加热元件的折曲的轴向端部区段并且抑制加热元件相对于夹套元件、夹套块和/或壳体的任何轴向的和/或侧向的移动。另外，在某些实施方式中，可以防止夹套元件(夹套块)相对于壳体的轴向移动。

可选地是，流体可以是液体、包含蒸汽的气相介质、富含蒸汽的气相介质、液体蒸汽-气相介质。

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开口；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具有相应的折曲的轴向端部区段，使得所述至少一个加热元件在相应的第一纵向端部和第二纵向端部中的一个纵向端部或两个纵向端部处从相邻或邻近的孔或通道突出并返回到该相邻或邻近的孔中，并且所述至少一个加热元件和夹套块形成加热组件；和壳体，该壳体被定位成至少部分地包围加热组件；其特征在于：包括至少一个支撑构件，其被连接到壳体或从壳体突出，以接触折曲的轴向端部区段中的至少一些折曲的轴向端部区段并且抑制所述至少一个加热元件相对于夹套块和/或壳体的轴向的和/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这样的形体，在这些形体的相应的纵向端部之间，形体是大致连续实心的，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用以大致沿着在加热元件的折曲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，加热元件的折曲或弯曲的区段仅仅从加热元件/夹套块突出并且未被加热元件/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/夹套块的相应的纵向端部突出的折曲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的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。加热元件和块的纵向伸长构造提供的是，流动的流体被适当地包含在孔内并且在加热元件的直的/线性的区段的大致整个长度上绕着加热元件。

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、被连续地容纳在上述元件/块的孔中的直的/线性的区段不同。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。

根据如上文或下文中所限定的本发明的一个实施例，所述至少一个支撑构件包括至少一个杆，所述至少一个杆在折曲的轴向端部区段与夹套块的第一纵向端部之间延伸。使用至少一个杆有利于提供简单且有效的构造，以使加热元件相对于夹套块和/或壳体稳定，从而获得上述优点。优选地是，支撑构件包括多个杆，每一个杆各自在多个折曲的轴向端部区段中的每一个折曲的轴向端部区段与第一纵向端部之间延伸。

可选地是，每一个杆被定位成在折曲的轴向端部区段的相应的内部区域处与加热元件接触或几乎触碰接触。因此，杆提供了加热元件的直接支撑装置，以便最小化并且优选是消除加热元件相对于夹套块/壳体的任何独立的轴向移动和可选的侧向移动。使用插在折曲的端部区段内的杆不会另外阻碍流体自由流入、流动通过和流出夹套块，因为所述至少一个杆被定位到(延伸穿过夹套块的)伸长的孔的每一个开口的侧向侧。

通过提供在伸长的夹套元件/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，使加热元件在(从夹套元件/夹套块突出的)折曲/弯曲的区段处在位置上稳定的位置支撑构件不会干扰流体流动，并且因此不会干扰能量传递效率。特别地是，支撑元件在加热元件的相应的弯曲/折曲的端部区段之间的线性的直区段处不接触加热元件。

根据如上文或下文中所限定的本发明的一个实施例，所述多个折曲的轴向端部区段被定位成彼此相邻并且被排列成行，并且相应的杆延伸穿过所述行中的折曲的轴向端部区段。这种布置有利于使加热器处的支撑杆的数量最小化，同时使加热元件在沿着该加热元件的长度的、与折曲的轴向端部区段对应的多个区域处稳定。可选地是，每一个杆包括凹部，用以在每一个相应的折曲的轴向端部区段处至少部分地接纳所述至少一个加热元件的一部分。每一个凹槽有利于进一步提高加热元件相对于夹套块的位置稳定性，特别是大大抑制了加热元件的任何侧向移位。可选地是，支撑构件包括大体圆形的、多边形的或矩形的截面轮廓。

根据具体实施方式，加热元件在每一个轴向端部区段处被折曲过去170°至190°、175°至185°或大体180°。这种布置有益于经由串联地穿过夹套块的每一个伸长孔的单个加热元件来提供具有紧凑构造的重量轻的电流动加热器。

根据如上文中或下文中所限定的本发明的一个实施例，支撑构件包含非导电材料，例如耐火材料或陶瓷材料。可选地是，非导电材料被形成为在支撑构件处的涂层。可选地是，并且根据具体实施方式，支撑构件包括金属芯以及将至少部分地包围该金属芯的耐火涂层或陶瓷涂层。优选地是，所述至少一个夹套元件包括非导电材料。可选地是，夹套元件包括与支撑构件相同的材料。可选地是，夹套元件仅由耐火材料或陶瓷材料形成。可选地是，夹套元件可以包括芯材料，该芯材料被耐火材料或陶瓷的(即，非导电的)材料至少部分地包围或包封，所述耐火材料或陶瓷材料被形成为在夹套元件的外部区域处且在伸长孔内的涂层。因此，夹套元件被构造成耐热且电绝缘的。

根据如上文中或下文中所限定的本发明的一个实施例，壳体包括外护套以及在外护套和夹套块之间径向延伸的多个间隔件。优选地是，每一个间隔件包括盘形的构件，该盘形的构件具有中心孔，夹套块的一部分延伸穿过该中心孔。可选地是，间隔件可以与壳体(护套)一体地形成，并且可以经由化学或机械附接方式连接、熔合或粘附到护套上。间隔件有利于将夹套块稳定在加热器内，并且有利于抑制夹套块相对于壳体和/或电加热器的周围部件的侧向的和优选的是轴向的独立移动。可选地是，间隔件可以包括金属材料，其中间隔件经由非导电夹套块与加热元件电隔离。

可选地是，加热器可以进一步包括支架，该支架被设置在间隔件处并处在夹套块的第一纵向端部处或朝向夹套块的第一纵向端部，并且支撑构件在支架和折曲的轴向端部区段之间延伸。优选地是，加热器包括至少一对支架，所述至少一对支架被设置在间隔件处并处在夹套块的第一纵向端部处或朝向夹套块的第一纵向端部，并且其中支撑构件包括至少一个杆，所述至少一个杆从支架延伸并且延伸穿过折曲的轴向端部区段。可选地是，支架可以被设置成定位于夹套块的第一纵向端部的每一个侧向侧处的块的形式。因此，可以考虑到，夹套块的轴向端部被夹在一对对置的支架之间。优选地是，支架的至少相应的部分轴向延伸超过夹套块的纵向端部，以便悬垂在夹套块上方。优选地是，所述至少一个杆被定位成在支架的相应的悬垂区域之间延伸。优选地是，所述至少一个杆大体上以与伸长孔和夹套块大体垂直的方式延伸。

优选地是，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单个形体，并且所述多个夹套元件被间隔件至少部分地包围。可选地是，夹套元件经由定位于沿着夹套块的长度的不同区域处的间隔件和/或其它支撑构件组装并结合在一起作为组件，以便使夹套块相对于电加热器的壳体和其它部件在位置上固定。

可选地是，护套包括大体中空的圆筒形或大体中空的立方体的形状，从而封装加热组件。优选地是，间隔件被附接到护套的径向内表面。可选地是，间隔件可以被焊接到护套的所述内表面，以便容易制造并且为加热器赋予结构强度。因此，间隔件可以被认为形成壳体的一部分。

根据优选实施方式，所述至少一个夹套元件包括多个夹套元件，所述多个夹套元件被组装在一起，以形成伸长的夹套块；所述至少一个支撑构件包括多个杆，并且折曲的轴向端部区段被定位成彼此相邻并且被排列成行，使得所述多个杆中的相应的杆延伸穿过每一个相应行中的折曲的轴向端部区段；壳体包括外护套，并且加热器还包括多个间隔件，所述多个间隔件在外护套和夹套块之间径向延伸，间隔件包括中心孔，夹套块的一部分延伸穿过该中心孔；加热器还包括多个支架，所述多个支架被设置在间隔件中的一个间隔件处并处在夹套块的第一纵向端部处或朝向夹套块的第一纵向端部，使得杆在支架之间延伸并且延伸穿过每一行中的折曲的轴向端部区段。

因此，本发明提供了一种防止由于夹套元件或加热元件的移动而损坏加热元件的装置。随着气体在压力下经由夹套块的初始的“较冷”端和夹套块的“较热”端被迫穿过孔，这种移动可能由电加热器内的重力和/或压力差所引起。因此，防止加热元件与夹套块的端面和/或夹套块的前端面与每一个纵向孔之间的任何边缘或过渡部接触。如文中所述，加热元件的稳定是经由支撑构件与从一个孔开口端离开并进入另一个孔开口端的折曲的或环状的端部之间的接触来实现的。

可选地是，相应的支撑构件可以被设置在夹套块的两个轴向端部处，即，被设置在气体入口(“较冷”)端部上以及在气体出口(“较热”)端部上。加热元件可以是加热电线或棒。然而，并且优选地是，所述至少一个支撑构件仅被设置在加热组件的“较冷”端部处。加热电线的特别优点在于，其能够容易折曲，因此可以被馈送穿过多个孔，使得单根电线通过顺序地进入和离开相邻或邻近的孔或通道而跟随曲折的路径。在一个实施例中，支承杆的尺寸、更准确是其截面面积被设计成以一定间隙配合到孔眼中，该孔眼被形成在夹套元件/夹套块的折曲的端部(或环状部)与相邻的端面之间。优选地是，支撑杆的外表面处的截面形状轮廓适应于匹配每一个折曲的端部的径向内部区域的形状轮廓，所述形状轮廓可以是半个圆形或半圆形。

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都可以被连接到对应的端子，以便施加电压并且相应地加热流动通过间隙的气体，该间隙被限定在加热元件和限定每一个孔的内表面之间。

对于在夹套块处的更大阵列的伸长的孔或通道，当然可以使用分开的加热元件，该分开的加热元件可以馈送穿过一起形成整个阵列的不同组的孔或通道。

在i)支撑杆的第一侧与(由折曲的轴向端部区段形成的)孔眼之间以及ii)支撑杆的第二侧与夹套块的端面之间提供松配合，以便容纳任何不均匀的热膨胀，使得当流动加热器在操作期间的热状态和停用时的冷状态之间转变时，加热元件不经受任何张力。

在一个实施例中，支撑杆具有截面，该截面具有沿着与折曲的轴向端部区段的接触区域的至少一个圆化面，其中该圆化面的半径可以适当地适应于(即，使得该圆化面的半径稍微小于)加热元件的折曲端部的半径。夹套块的端面可以是平坦的(即，平面的)，并且为了以对应的方式适应支撑杆的形状，杆的一侧可以被倒角处理，以形成平坦表面。特别地是，支撑杆可以具有经倒角处理的圆形或半圆形截面。在使用矩形支撑杆的情况下，考虑到这种杆件的更容易的生产，可以设有凹槽或凹部，该凹槽或凹部以与杆的纵向方向交叉的方式延伸，其中至少相应的凹部的位置处的截面形状适应于每一个折曲的端部的形状。

优选地是，夹套元件的中空的孔或通道的截面与加热元件的外部截面的尺寸相适应。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。在许多实际情况下，在加热元件与限定每一个孔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之间的更宽的范围内。可选地是，特别是较厚的加热元件可以又包括可选地是被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，上述的内部间隔由在所述一捆杆或电线与限定每一个纵向孔的内表面之间的内部间隔所限定。

本说明书中对“杆”的提及涵盖具有小截面的可折曲的细电线，只要电线足够刚性和稳定以沿着每一个孔的轴线线性延伸即可。

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等。

可选地是，每一个孔或通道的直径可以在1mm至20mm或甚至在0.5mm至60mm的范围内。因此，杆或通道的截面面积与每一个孔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、0.2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部截面不需要是恒定的，即使恒定的内侧截面是优选的。每一个孔或每一个通道可以包括内部突起，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。

可选地是，每一个夹套元件可以包括处在每一个夹套元件的外表面处的圆形、部分圆形或弯曲的截面轮廓。可选地是，每一个夹套元件的外表面可以包括多边形、特别是矩形轮廓。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，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。可选地是，每一个夹套元件可以包括与外表面处的对应的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的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

参考附图，现在将仅作为示例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截面侧视图；

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2的加热组件的第一纵向端部的另一个透视图；

图4是图3的加热组件的第一纵向端部的又一个透视图；并且

图5是形成图4的加热组件的一部分的、邻近和相邻的夹套元件的透视图。

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延伸了每一个夹套元件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(被安装在壳体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的尺寸被设置用以容纳夹套块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而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。正如可以理解的那样，加热元件的端部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5，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部截面形状轮廓，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，该该形体中，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的外表面之间设置有小间隙。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。为了抑制各个夹套元件6中的每一个(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12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。

本发明的电加热器特别被构造成具有至少一个支撑构件13(可替代地是被称为加热元件稳定单元)，所述至少一个支撑构件13被构造用以使加热元件11相对于夹套块7、间隔件9a、9b和/或(涵盖护套3的)壳体2在位置上稳定。这种布置有利于使加热元件11相对于夹套块7并且特别是相对于夹套块轴向端部7a、7b的独立移动最小化。正如可以理解的那样，加热元件11和孔8的尺寸被仔细地控制，以实现每一个孔8的面向内的表面与加热元件11的外表面之间的所期望的小分隔间隙。这种布置有利于使热能从元件11到气相介质的转移的有效性和效率最大化，所述气相介质最初在位置14a处被引入到腔室4中，然后流动通过每一个孔8并且在位置14b处从加热组件5离开。热能传递的这种有效性和效率又通过在相应的端部7a、7b之间纵向(轴向)连续延伸的加热元件6来提供。特别地是，加热元件11在端部7a、7b之间由伸长夹套元件6完全且连续地容纳、覆盖和包含。当电加热器1在使用中被竖直悬挂起来时，在折曲的端部区段11a、11b与端面6c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，并且会导致加热器1的使用寿命的相应减少。为了减轻这种情况，特别地是，设置加热元件支撑构件13，以抑制并且特别是防止加热元件11的(独立于夹套块7的)任何轴向的和侧向的移动。有利的是，支撑构件13被定位于加热组件5的对应于气体流入的“较冷”轴向端部处14a，该“较冷”轴向端部与用于经加热的气体流出的“较热”轴向端部(位置14b)相反。“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，并且因此，第一轴向端部7a处的稳定性更实用和有效。支撑构件13包括一对间隔开的支架15，所述一对支架15被固定到间隔件9a的前面16，以便向前突出到流入的气体流14a中。每一个支架15突出超过夹套块7的轴向端面6c。钻孔17沿着垂直于加热器1的主纵向轴线12延伸的轴线19延伸穿过每一个支架15。伸长杆(或棒)18被安装在每一个钻孔17内，以居中定位在轴线19上并且在对置的支架15中的每一个支架之间延伸且侧向延伸跨过夹套块7的端面6c。本发明包括多个稳定杆18，所述多个稳定杆18每个均以彼此平行且垂直于主纵向轴线12的方式延伸。如图1、图2和图4中所示，折曲的轴向区段11a在每一个端面6c处被布置成行，以便容纳单个相应的杆18，该单个相应的杆18以穿过每一个折曲的区段11a且在每一个折曲的区段11a下方的方式被插入并通过，从而被定位或者被至少部分地被约束在折曲的(或环状的)端部区段11a与夹套块7的共同端面6c之间。在这种构造中，由于与经由支架15牢固地保持在固定位置中的杆18接触，所以防止了加热元件11在气流方向(沿着轴线12从位置14a到14b)上的移动。

参照图4，每一个杆18包括多个凹部18a，所述多个凹部18a沿着杆18的长度间隔开，以对应于与每一个折曲的端部区段11a接触(或几乎接触)的区域。每一个凹部18a是弯曲的，并且在每一个折曲的端部区段11a处、在径向内部区域11c处与加热元件的弯曲的轮廓互补。也就是说，每一个区域11c中的每一个加热元件被至少部分地容纳在每一个相应的凹部18a内。这种布置有利于提供(或增加)加热元件11的(在与纵向轴线12垂直的方向上的)侧向稳定性。本发明的具有被轴向和侧向稳定的加热元件11的电加热器被构造成通过使加热元件11相对于加热组件5并且特别是夹套块7的独立移动最小化而具有延长的工作寿命。

正如可以理解的那样，尽管参照插入穿过每一个折曲的端部区段11a的伸长杆13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，折曲的端部区段11a与被直接或间接地(例如通过中间支架15和/或间隔件9a、9b)固定到壳体2的邻接部件接触。例如，这种邻接部件可以包括孔眼、钩形构件、板或垫圈，其适应于至少部分地坐置在每一个端部区段11a的径向内部区域11c与夹套块7的端面6c之间。

Claims (21)

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)具有相应的折曲的轴向端部区段(11a)，使得所述至少一个加热元件(11)在相应的所述第一纵向端部和所述第二纵向端部(7a，7b)中的一个或两个纵向端部处从相邻或邻近的孔或通道(8)露出并且返回到该相邻或邻近的孔或通道(8)中，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)；和

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：

包括至少一个支撑构件(13)，其被连接到所述壳体(2)或从所述壳体(2)突出，以接触所述折曲的轴向端部区段中的至少一些折曲的轴向端部区段并且抑制所述至少一个加热元件(11)相对于所述夹套块(7)和/或所述壳体(2)的轴向的和/或侧向的移动，其中，所述至少一个支撑构件(13)包括至少一个杆(18)，所述至少一个杆(18)在所述折曲的轴向端部区段(11a)和所述夹套块(7)的所述第一纵向端部(7a)之间延伸。

2.根据权利要求1所述的电加热器，包括多个杆(18)，每一个杆(18)各自在多个折曲的轴向端部区段(11a)中的每一个折曲的轴向端部区段和所述第一纵向端部(7a)之间延伸。

3.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述至少一个杆(18)被定位成在所述折曲的轴向端部区段(11a)的相应的内部区域(11c)处与所述至少一个加热元件(11)接触或几乎触碰接触。

4.根据权利要求2所述的电加热器，其中，所述多个折曲的轴向端部区段(11a)被定位成彼此相邻并且被排列成行，并且所述多个杆(18)中的相应的杆(18)延伸穿过所述行中的所述折曲的轴向端部区段(11a)。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电加热器，其中，所述杆(18)中的每一个杆包括凹部(18a)，用以在相应的所述折曲的轴向端部区段(11a)中的每一个折曲的轴向端部区段处至少部分地接纳所述至少一个加热元件(11)的一部分。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的电加热器，其中，所述支撑构件(13)包括大体圆形的、多边形的或矩形的截面轮廓。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的电加热器，其中，所述加热元件(11)在所述折曲的轴向端部(11a)处被折曲过去170°至190°、175°至185°或大体180°。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的电加热器，其中，所述支撑构件(13)包括非导电材料。

9.根据权利要求8所述的电加热器，其中，所述非导电材料被形成为所述支撑构件(13)处的涂层。

10.根据权利要求9所述的电加热器，其中，所述支撑构件(13)包括金属芯，并且所述非导电材料被形成为用以至少部分地包围所述金属芯的涂层。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，其中，所述至少一个夹套元件(6)包括非导电材料。

12.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)和多个间隔件(9a，9b)，所述多个间隔件(9a，9b)在所述外护套(3)与所述夹套块(7)之间径向延伸。

13.根据权利要求12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)。

14.根据权利要求12或13所述的电加热器，还包括支架(15)，所述支架(15)被设置在所述间隔件(9a)处并处在所述夹套块(7)的所述第一纵向端部(7a)处或朝向所述夹套块(7)的所述第一纵向端部(7a)，并且所述支撑构件(13)在所述支架(15)与所述折曲的轴向端部区段(11a)之间延伸。

15.根据权利要求14所述的电加热器，包括至少一对支架(15)，所述至少一对支架(15)被设置在所述间隔件(9a)处并处在所述夹套块(7)的所述第一纵向端部(7a)处或朝向所述夹套块(7)的所述第一纵向端部(7a)，并且其中所述支撑构件(13)包括至少一个杆(18)，所述至少一个杆(18)从所述支架(15)延伸并且延伸穿过所述折曲的轴向端部区段(11a)。

16.根据权利要求15所述的电加热器，其中，所述杆(18)大体垂直于所述伸长的孔或通道(8)延伸。

17.根据权利要求12至16中的任一项所述的电加热器，包括多个所述夹套元件(6)，所述多个夹套元件(6)被组装在一起作为单个形体，并且所述多个夹套元件(6)被所述间隔件(9a，9b)至少部分地包围。

18.根据权利要求17所述的电加热器，其中，所述外护套(3)包括大体中空的圆筒形或大体中空的立方体的形状，从而封装所述加热组件(7)。

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

20.根据权利要求10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位于至少一个外表面处的第一区域处的突起(6g)和处在位于该至少一个外表面处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)。

21.根据权利要求1所述的电加热器，其中：

所述至少一个夹套元件(6)包括多个夹套元件(6)，所述多个夹套元件(6)被组装在一起，以形成所述伸长的夹套块(7)；

所述至少一个支撑构件(13)包括多个杆(18)，并且所述折曲的轴向端部区段(11a)被定位成彼此相邻并且被排列成行，使得所述多个杆(18)中的相应的杆(18)延伸穿过每一个相应的行中的所述折曲的轴向端部区段(11a)；

所述壳体(2)包括外护套(3)，并且所述加热器还包括多个间隔件(9a，9b)，所述多个间隔件(9a，9b)在所述外护套(3)与所述夹套块(7)之间径向延伸，并且所述间隔件(9a，9b)包括中心孔，所述夹套块(7)的一部分延伸穿过所述中心孔；并且

所述加热器还包括多个支架(15)，所述多个支架(15)被设置在所述间隔件(9a，9b)中的一个间隔件处并处在所述夹套块(7)的所述第一纵向端部处或朝向所述夹套块(7)的所述第一纵向端部，使得所述杆(18)在所述支架(15)之间延伸并且延伸穿过每一行中的所述折曲的轴向端部区段(11a)。

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