CN112033002A - 螺旋形电加热管高效气体加热器 - Google Patents

Abstract

本发明具有螺旋形高效电加热管的气体加热器，同轴设置外壳体、内壳体、多层管状电阻元件，每层管状电阻元件为由管状加热元件盘旋上升构成的螺旋盘管形电阻元件，多层管状电阻元件的上下两端依次首尾相连串接，位于最外层的第一层管状电阻元件和与第一层管状电阻元件相邻的第二层电阻元件下端分别连接有电极；待加热气体从出气口沿进气通道向下流通至下封罩内腔，同时经多层管状电阻元件内腔的第一出气通道、和内壳体内腔的第二出气通道加热，经上封罩的出气口流出，多层管状电阻元件电阻元件内部、外部同时对气体加热，总功率大，加热通道长，加热面积大，热量利用率高。

Description

螺旋形电加热管高效气体加热器

技术领域

本发明属于电加热设备制造技术领域，具体涉及一种螺旋形电加热管高效气体加热器。

背景技术

现有技术中的高效气体加热器同轴设置外壳体、内壳体，再在内壳体内部设置直线形管状加热元件，虽然能够在一定程度上增加热交换接触面积，但是待加热气体直接流通经过直线形管状加热元件，没有任何过滤减速措施，气体流通速度快，热交换接触时间短，对于加热效率的提升效果并不明显，气体流通速度快另一方面还增加了热量流通散发速度；气体从进气口呈直线形流通至出气口，与加热元件接触面积小，加热效果提升不好；并且内壳体内部空间有限，安装的电阻元件数量也受到限制，其总功率也受到限制，电加热器工作效率不高，气体加热效果提升不明显，整体工作效率不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高总功率，加热通道长，接触时间多，无需提前启动设备进行预热，不需增加保温层，结构简单，加热效率高的螺旋形电加热管高效气体加热器。

本发明螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：包括有同轴设置的外壳体、内壳体，内壳体内部还同轴设置有多层管状电阻元件，多层管状电阻元件通过内壳体固定支撑安装；每层管状电阻元件为由管状加热元件盘旋上升构成的螺旋盘管形电阻元件，多层管状电阻元件的上下两端依次首尾相连串接，位于最外层的第一层管状电阻元件和与第一层管状电阻元件相邻的第二层电阻元件下端分别连接有电极；内壳体上端与外壳体之间密封连接，内壳体与外壳体之间空间构成进气通道，内壳体内腔构成出气通道，外壳体侧壁设置有进气口，外壳体顶部设置有出气口，进气口通过进气通道、出气通道连通至出气口，每层管状电阻元件内腔下端分别与进气通道连通，每层管状电阻元件内腔上端分别与出气通道连通；

多层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向相同或者不完全相同；多层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向间隔设置，每一层管状电阻元件的螺旋方向与相邻层管状电阻元件的螺旋方向互不相同；或者位于最内层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向与其他层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向不相同；

所述外壳体由一段竖直圆柱筒和固定连接于圆柱筒上下两端的上封罩、下封罩组合构成，圆柱筒上下两端分别通过法兰边与上封罩、下封罩固定连接，进气口设置于圆柱筒一侧侧壁上，圆柱筒、内壳体之间空间构成进气通道；内壳体内腔连通至上封罩内腔，出气口设置于上封罩顶部；

所述圆柱筒上端法兰边设置有下沉凹槽，内壳体上端通过安装板固定连接在凹槽内，多层管状电阻元件上端也通过安装板固定安装；多层管状电阻元件的上端伸出至安装板上方，每层管状电阻元件的螺旋盘管形结构内腔与上封罩内腔连通，构成第一出气通道；所述安装板中部设置有多个出气孔，内壳体内腔通过出气孔连通至上封罩内腔，构成第二出气通道；

所述内壳体内腔靠近下端的位置设置有封板，多层管状电阻元件下端通过封板支撑安装；多层管状电阻元件的下端伸出至封板下方，进气通道连通至多层管状电阻元件的螺旋盘管形结构内腔的第一出气通道；所述封板中部也设置有透气孔，进气通道通过透气孔连通至内壳体内腔的第二出气通道；

每层所述管状电阻元件的上下两端分别设置有一段沿竖直方向向上、向下延伸的竖直连接段，每层管状电阻元件上下两端分别通过竖直连接段穿过安装板、封板配合支撑安装；

所述内壳体内部同轴设置有四层管状电阻元件，四层管状电阻元件按照自外向内的顺序依次为第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件，第一管状电阻元件上端与第三管状电阻元件上端之间通过一横向连接器串接，第二管状电阻元件上端与第四管状电阻元件上端之间也通过一横向连接器串接，第三管状电阻元件与第四管状电阻元件下端之间也通过一横向连接器串接，第一管状电阻元件下端与第二管状电阻元件下端分别连接有电极；

所述第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端分别沿着所在层圆周方向竖直向上或者向下延伸，第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端都位于第一管状电阻元件的同一直径方向上；

所述第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端分别延伸至最外层第一管状电阻元件的圆周方向上，并沿着圆周方向均匀分布；

所述第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端分别延伸至最外层第一管状电阻元件的圆周方向上，并沿着圆周方向均匀分布；

所述第四管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向为右旋，第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向为左旋。

本发明螺旋形电加热管高效气体加热器，多层由管状加热元件盘旋上升构成的螺旋盘管状电阻元件同轴设置于内壳体、外壳体内部，待加热气体从出气口进入外壳体与内壳体之间的进气通道后，向下流通至下封罩内腔，同时经多层管状电阻元件内腔的第一出气通道、和内壳体内腔的第二出气通道加热，经上封罩的出气口流出，多层管状电阻元件电阻元件内部、外部同时对气体加热，总功率大，加热通道长，加热面积大，热量利用率高；待加热气体沿多层管状电阻元件盘旋上升的过程中温度逐渐达到设定要求，在加热元件内部流通时间长，与加热元件接触面积大，接触时间长，气体加热效果好，且无需提前启动设备进行预热，螺旋盘管形的管状电阻元件在加热过程中也不会产生热变形，结构简单，安装方便；金属材料的外壳体机械强度高，支撑稳定可靠；环氧树脂材料内壳体，确保足够的机械支撑强度，同时具有隔热保温性能，防止热量散发，提高加热效率。

附图说明

图1是本发明实施例螺旋形电加热管高效气体加热器平面结构示意图；

图2～图3是本发明实施例螺旋形电加热管高效气体加热器的多层管状电阻元件平面结构放大示意图。

具体实施方式

如图所示，一种螺旋形电加热管高效气体加热器，主要安装连接支撑结构为外壳体1，外壳体1可以通过法兰盘与设备固定支撑安装；在外壳体内部依次同轴设置内壳体2和多层管状电阻元件，多层管状电阻元件通过内壳体2固定支撑安装，多层管状电阻元件分别为由管状加热元件盘旋上升构成的螺旋盘管形电阻元件；多层管状电阻元件的上下两端依次首尾相连串接，位于最外层的第一层管状电阻元件和与第一层管状电阻元件相邻的第二层电阻元件下端分别连接至电极10，多层管状电阻元件通过电极10与外部供电设施连接。

内壳体2的上端与外壳体1之间密封连接，内壳体2与外壳体1之间的空间构成进气通道，内壳体2的内腔构成出气通道，在外壳体1的侧壁上段外部设一有进气口7，在外壳体1的顶部设置一出气口8，进气口7通过进气通道、出气通道连通至出气口8，每层管状电阻元件的内腔下端分别与进气通道连通，每层管状电阻元件内腔上端分别与出气通道连通；待加热气体从出气口进入外壳体与内壳体之间的进气通道后，向下流通至下封罩内腔，同时经多层管状电阻元件内腔的第一出气通道、和内壳体内腔的第二出气通道加热，经上封罩的出气口流出，多层管状电阻元件电阻元件内部、外部同时对气体加热，总功率大，加热通道长，加热面积大，热量利用率高；待加热气体沿多层管状电阻元件盘旋上升的过程中温度逐渐达到设定要求，在加热元件内部流通时间长，与加热元件接触面积大，接触时间长，气体加热效果好，且无需提前启动设备进行预热，螺旋盘管形的管状电阻元件在加热过程中也不会产生热变形，结构简单，安装方便。

多层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向相同或者不完全相同；多层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向间隔设置，每一层管状电阻元件的螺旋方向与相邻层管状电阻元件的螺旋方向互不相同；或者位于最内层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向与其他层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向不相同；通过不同螺旋方向可以对气体流通速度与接触面积进行提升，进一步增加加热效果；具体结构方案可以根据设备成本投入、现场条件等进行适应性选择。

进一步地，外壳体1由一段竖直圆柱筒9和固定连接于圆柱筒9上下两端的上封罩11、下封罩12组合构成，圆柱筒9的上下两端分别通过法兰边与上封罩11、下封罩12固定连接，进气口7设置于圆柱筒9的一侧侧壁上段外部，圆柱筒9、内壳体2之间的空间构成进气通道，进气通道连通至下封罩12的内腔；内壳体2的内腔连通至上封罩11的内腔，出气口8设置于上封罩11的顶部，出气通道畅通无阻，运行稳定可靠。

进一步地，在圆柱筒9的上端法兰边上表面设置一向下凹陷的下沉凹槽，内壳体2的上端通过安装板19固定连接在凹槽内，多层管状电阻元件的上端也通过安装板19固定安装；多层管状电阻元件的上端伸出至安装板19上方，每层管状电阻元件的螺旋盘管形结构内腔与上封罩11的内腔连通，构成第一出气通道；在安装板19的中部设置有多个出气孔18，内壳体2的内腔通过出气孔18连通至上封罩11的内腔，构成第二出气通道；多层管状电阻元件通过第一出气通道、第二出气通道从内部、外部同时对气体加热，加热通道长，接触加热面积大，热量利用率高。

进一步地，在内壳体2的内腔靠近下端的位置设置一封板14，多层管状电阻元件的下端通过封板14支撑安装；多层管状电阻元件的下端伸出至封板14的下方，即下封罩12的内腔，进气通道连通至多层管状电阻元件的螺旋盘管形结构内腔的第一出气通道；在封板14的中部也设置多个透气孔15，进气通道通过透气孔15连通至内壳体2内腔的第二出气通道，构成连通回路。进气通道流通的待加热气体同时进入第一出气通道、第二出气通道，经多层管状电阻元件同时加热，提高了热量利用率和加热效率。

进一步地，每层管状电阻元件的上下两端分别设置一段沿竖直方向向上、向下延伸的竖直连接段，多层管状电阻元件的上下两端分别通过竖直连接段穿过安装板19、封板14配合支撑安装，结构简单，操作方便。

本发明实施例一中，在内壳体2的内部同轴设置有四层管状电阻元件，四层管状电阻元件按照自外向内的顺序依次为第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6，第一管状电阻元件3的上端与第三管状电阻元件5的上端之间通过一横向连接器17串接，第二管状电阻元件4的上端与第四管状电阻元件6的上端之间也通过一横向连接器17串接，第三管状电阻元件5与第四管状电阻元件6的下端之间也通过一横向连接器17串接，第一管状电阻元件下端与第二管状电阻元件下端分别连接一电极10，通过10与外部供电设施连接，构成供电回路。

进一步地，第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的上下两端连接段分别沿着所在层的圆周方向竖直向上或者向下延伸，并且第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的上下两端连接段都位于第一管状电阻元件3的同一直径方向上，即：第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的上端竖直连接段沿着第一管状电阻元件3上端的直径方向直线并排设置，第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的下端的竖直连接段沿着第一管状电阻元件3下端的直径方向直线并排设置，安装连接操作方便，但是对安装板的空间结构有要求，必须符合电气间隙和绝缘要求。

本发明实施例二中，第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的上下两端连接段分别延伸至最外层第一管状电阻元件3的圆周方向上，并沿着第一管状电阻元件3的圆周方向均匀分布；即：第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的上端竖直连接段分别通过一段倾斜连接段延伸至第一管状电阻元件3上端的圆周方向上，并沿着第一管状电阻元件3上端的圆周方向均匀分布，四个管状电阻元件的上端竖直连接段分别位于第一管状电阻元件3上端圆周方向的四个象限点上；第一管状电阻元件3的上端与第三管状电阻元件5的上端之间通过一横向连接器17串接，第二管状电阻元件4的上端与第四管状电阻元件6的上端之间也通过一横向连接器17串接。

同理，第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5、第四管状电阻元件6的下端竖直连接段分别通过一段倾斜连接段延伸至第一管状电阻元件3下端的圆周方向上，并沿着第一管状电阻元件3上端的圆周方向均匀分布，四个管状电阻元件的下端竖直连接段分别位于第一管状电阻元件3下端圆周方向的四个象限点上；第三管状电阻元件5与第四管状电阻元件6的下端之间通过一横向连接器17串接，第一管状电阻元件下端与第二管状电阻元件下端分别通过软连接13与电极10连接，通过10与外部供电设施连接，构成供电回路。

再进一步地，第一管状电阻元件3、第二管状电阻元件4、第三管状电阻元件5螺旋盘管的螺旋方向都相同，第四管状电阻元件6螺旋盘管的螺旋方向与其他层都不同，具体地，第四管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向为右旋，第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向为左旋，气体流通时受到不同螺旋方向的影响，位于最中心的出气通道的气体流速被延缓，进一步增加加热时间。

最后，外壳体材料选择不锈钢或者碳钢金属材料，金属材料的外壳体机械强度高，支撑稳定可靠；内壳体选择材料环氧树脂材料，确保足够的机械支撑强度，同时具有隔热保温性能，防止热量散发，提高加热效率。

本发明螺旋形电加热管高效气体加热器，多层由管状加热元件盘旋上升构成的螺旋盘管状电阻元件同轴设置于内壳体、外壳体内部，待加热气体从出气口进入外壳体与内壳体之间的进气通道后，向下流通至下封罩内腔，同时经多层管状电阻元件内腔的第一出气通道、和内壳体内腔的第二出气通道加热，经上封罩的出气口流出，多层管状电阻元件电阻元件内部、外部同时对气体加热，总功率大，加热通道长，加热面积大，热量利用率高；待加热气体沿多层管状电阻元件盘旋上升的过程中温度逐渐达到设定要求，在加热元件内部流通时间长，与加热元件接触面积大，接触时间长，气体加热效果好，且无需提前启动设备进行预热，螺旋盘管形的管状电阻元件在加热过程中也不会产生热变形，结构简单，安装方便；金属材料的外壳体机械强度高，支撑稳定可靠；环氧树脂材料内壳体，确保足够的机械支撑强度，同时具有隔热保温性能，防止热量散发，提高加热效率。

Claims (10)

1.一种螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：包括有同轴设置的外壳体、内壳体，内壳体内部还同轴设置有多层管状电阻元件，多层管状电阻元件通过内壳体固定支撑安装；每层管状电阻元件为由管状加热元件盘旋上升构成的螺旋盘管形电阻元件，多层管状电阻元件的上下两端依次首尾相连串接，位于最外层的第一层管状电阻元件和与第一层管状电阻元件相邻的第二层电阻元件下端分别连接有电极；内壳体上端与外壳体之间密封连接，内壳体与外壳体之间空间构成进气通道，内壳体内腔构成出气通道，外壳体侧壁设置有进气口，外壳体顶部设置有出气口，进气口通过进气通道、出气通道连通至出气口，每层管状电阻元件内腔下端分别与进气通道连通，每层管状电阻元件内腔上端分别与出气通道连通。

2.根据权利要求1所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：多层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向相同或者不完全相同；多层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向间隔设置，每一层管状电阻元件的螺旋方向与相邻层管状电阻元件的螺旋方向互不相同；或者位于最内层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向与其他层管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向不相同。

3.根据权利要求2所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述外壳体由一段竖直圆柱筒和固定连接于圆柱筒上下两端的上封罩、下封罩组合构成，圆柱筒上下两端分别通过法兰边与上封罩、下封罩固定连接，进气口设置于圆柱筒一侧侧壁上，圆柱筒、内壳体之间空间构成进气通道；内壳体内腔连通至上封罩内腔，出气口设置于上封罩顶部。

4.根据权利要求3所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述圆柱筒上端法兰边设置有下沉凹槽，内壳体上端通过安装板固定连接在凹槽内，多层管状电阻元件上端也通过安装板固定安装；多层管状电阻元件的上端伸出至安装板上方，每层管状电阻元件的螺旋盘管形结构内腔与上封罩内腔连通，构成第一出气通道；所述安装板中部设置有多个出气孔，内壳体内腔通过出气孔连通至上封罩内腔，构成第二出气通道。

5.根据权利要求4所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述内壳体内腔靠近下端的位置设置有封板，多层管状电阻元件下端通过封板支撑安装；多层管状电阻元件的下端伸出至封板下方，进气通道连通至多层管状电阻元件的螺旋盘管形结构内腔的第一出气通道；所述封板中部也设置有透气孔，进气通道通过透气孔连通至内壳体内腔的第二出气通道。

6.根据权利要求5所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：每层所述管状电阻元件的上下两端分别设置有一段沿竖直方向向上、向下延伸的竖直连接段，每层管状电阻元件上下两端分别通过竖直连接段穿过安装板、封板配合支撑安装。

7.根据权利要求1～6之一所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述内壳体内部同轴设置有四层管状电阻元件，四层管状电阻元件按照自外向内的顺序依次为第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件，第一管状电阻元件上端与第三管状电阻元件上端之间通过一横向连接器串接，第二管状电阻元件上端与第四管状电阻元件上端之间也通过一横向连接器串接，第三管状电阻元件与第四管状电阻元件下端之间也通过一横向连接器串接，第一管状电阻元件下端与第二管状电阻元件下端分别连接有电极。

8.根据权利要求7所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端分别沿着所在层圆周方向竖直向上或者向下延伸，第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端都位于第一管状电阻元件的同一直径方向上。

9.根据权利要求7所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件、第四管状电阻元件的上下两端分别延伸至最外层第一管状电阻元件的圆周方向上，并沿着圆周方向均匀分布。

10.根据权利要求7所述螺旋形电加热管高效气体加热器，其特征在于：所述第四管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向为右旋，第一管状电阻元件、第二管状电阻元件、第三管状电阻元件螺旋盘管的螺旋方向为左旋。

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