CN112728757B - 一种高效多通道电加温器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效多通道电加温器，包括外壳，外壳内部的前段安装有整流组件，外壳内部的中段沿着轴向间隔安装有多组加热组件，外壳外壁面上还安装有一组或沿圆周方向均布的一组以上旁通道；单组旁通道的两端均与外壳内部连通，单组旁通道一端连接于第一组加热组件处的外壳壁面上，单组旁通道另一端连接于最后一组加热组件处的外壳壁面上，单组旁通道上均串联安装有开关阀；本发明的电加温器同时具备独立的加热通道和辅助流通的旁通道，在保持总长度不变并保证流通时流场品质的同时，亦能够在较短的距离内使得介质均匀、稳定流通，极大地保障了电加温器的使用，实用性好。

Description

一种高效多通道电加温器

技术领域

本发明涉及电加温器技术领域，尤其是一种高效多通道电加温器。

背景技术

电加温器是航空器及其部件性能试验的重要装备之一，根据试验要求，存在电加温器既要作为加热通道又要作为流通通道的需求。

通常情况下，所需流通截面积要大于加热通道截面积，此时电加温器的流道截面若按所需的流通工况设计则会降低加热效果，若按加热工况设计则会增加电加温器流道内的介质流速和压损甚至诱发振动。

现有技术中，针对该问题的通常做法是在电加温进口与出口之间增加一并联旁路，当运行加热工况时关闭并联旁路，介质仅从电加温器内流过得到加热，加热效果好；当运行流通工况时则打开旁路进行分流，介质同时流过旁路和电加温器，旁路的存在有效降低了电加温器内的流速及压损。但该现有的结构中，由于旁路管道直接安装连通于电加温器的进口和出口之间，由于该旁路管道的安装，使得包含电加温器在内的整体的长度空间需求变大，另一方面，旁路管道与总管汇总后的流速不均匀，大大降低了整体的流场品质，并且极易导致试验精度的下降。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的高效多通道电加温器，从而在保证总长度的前提下同时具备加热通道和旁通道，并能在较短距离实现介质的均流和稳定，极大地保障了流通时流场品质和换热时换热效率，实用性好。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高效多通道电加温器，包括外壳，所述外壳内部的前段安装有整流组件，外壳内部的中段沿着轴向间隔安装有多组加热组件，外壳外壁面上还安装有一组或沿圆周方向均布的一组以上旁通道；单组旁通道的两端均与外壳内部连通，单组旁通道一端连接于第一组加热组件处的外壳壁面上，单组旁通道另一端连接于最后一组加热组件处的外壳壁面上，单组旁通道上均串联安装有开关阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述外壳内加热组件的数量为两组，旁通道的数量为两组。

所述外壳的结构为：包括前后相对设置的前段壳体和后段壳体，前段壳体后边缘处通过法兰组件安装有中段壳体，后段壳体前边缘处通过相同的法兰组件安装有相同的中段壳体，两段中段壳体相对的端部通过相同的法兰组件连接，构成前后贯通的外壳；两段中段壳体的壁面分别与旁通道的一端连通。

单段中段壳体外壁面上沿着周向套装有环壁，环壁两端边缘分别与中段壳体外壁面固装，位于环壁内侧的中段壳体圆周壁面上开有多个通孔一；所述环壁壁面上连通安装有支管，支管与旁通道端部固装。

单组加热组件的结构为：包括与外壳轴向一致的筒体，筒体端部向外翻折延伸有法兰结构，该法兰结构的外直径与外壳的内直径相配固装，该法兰结构的内侧面固装有端板，贯穿端板固装有多个相互平行布置加热管，加热管一端穿过端板并与外部电源电性连接，加热管另一端穿过端板并沿着筒体的轴向延伸；所述筒体内壁面上沿着轴向间隔安装有多块支撑板，端部固装于端板上的单个加热管均依次贯穿各块支撑板。

两组加热组件结构相同并相对设置，其筒体上延伸有法兰结构的端部相对设置；位于前一组加热组件的法兰结构前方的外壳壁面与旁通道一端连通，位于后一组加热组件的法兰结构后方的外壳壁面与旁通道另一端连通。

所述整流组件的结构为：包括从前端开口处由前向后伸至外壳内部的扩散管，扩散管后端头安装有内凹的扩散锥，扩散锥上开有多个供介质流通的通孔二，扩散管壁面的后端头沿着圆周方向间隔开有多个供介质流通的齿型开口；位于扩散锥后方的外壳前段内壁面上还安装有前整流板，前整流板上开有供介质流通的通孔三。

所述扩散管的轴向与外壳的轴向一致；所述外壳前端头沿着周向衔接有法兰盘，法兰盘套装于扩散管外壁面上，扩散管前端边缘向外翻折延伸有与法兰盘端面贴合紧固的翻边结构。

所述外壳内壁面上沿着圆周方向安装有固定环，前整流板圆周边缘处通过间隔布置的紧固件与固定环紧固，实现前整流板与外壳之间的固装；所述前整流板中部后凸构成锥形结构，前整流板锥形结构的圆锥角角度大于扩散锥的圆锥角角度，前整流板的直径尺寸大于扩散锥的直径尺寸。

位于多组加热组件后方的外壳内部的后段还安装有后整流板，后整流板上开有供介质流通的通孔；单组旁通道均由前、后两段衔接构成，该两段之间共同安装有开关阀，其中一段与开关阀相接处还安装有膨胀节。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在首尾加热组件处的外壳上连通安装旁通道，在保证电加温器总长度不变的情况下同时具备辅助流通的旁通道和独立的加热通道，从而极大地保障了流通时的流场品质；并在外壳内部的前端设置整流组件，从而能够在较短的距离内使得介质均匀、稳定流通，有效提升了换热时的换热效率，使得电加温器的整体实用性得到有效可靠提升；

本发明还包括如下优点：

后整流板的存在，使得在换热时从最后一组加热组件流出的介质再次得到整流，助力于介质向后流动的均流和稳定；亦使得在流通时由旁通道和外壳内部主管路流通的介质流汇合后得到整流，从而提升介质向后流动的流速均匀性，助力于提升流场品质，进而助力于提升试验精度；

从前端进入外壳内部扩散管的流动介质，一部分经扩散锥上的通孔二向后水平流动，另一部分在扩散锥的锥面导流作用下扩散并经扩散管上的齿型开口向后发散流动，流过扩散管、扩散锥的两股介质再经前整流板上的通孔三流向后方的加热腔，完成介质的扩散和整流，从而在较短的距离内实现介质的均流和稳定，使得流入加热腔的介质流速一致，有效助力于提升换热效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明外壳的结构示意图。

图3为图2中A部的局部放大图。

图4为本发明加热组件的结构示意图。

图5为本发明整流组件的结构示意图。

图6为本发明扩散管和扩散锥的结构示意图。

其中：1、整流组件；2、外壳；3、旁通道；4、开关阀；5、膨胀节；6、加热组件；7、后整流板；11、扩散管；12、扩散锥；13、前整流板；14、固定环；111、齿型开口；112、翻边结构；121、通孔二；131、通孔三；21、前段壳体；22、法兰组件；23、中段壳体；24、后段壳体；25、环壁；26、支管；27、法兰盘；231、通孔一；61、筒体；62、加热管；63、支撑板；64、端板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的一种高效多通道电加温器，包括外壳2，外壳2内部的前段安装有整流组件1，外壳2内部的中段沿着轴向间隔安装有多组加热组件6，外壳2外壁面上还安装有一组或沿圆周方向均布的一组以上旁通道3；单组旁通道3的两端均与外壳2内部连通，单组旁通道3一端连接于第一组加热组件6处的外壳2壁面上，单组旁通道3另一端连接于最后一组加热组件6处的外壳2壁面上，单组旁通道3上均串联安装有开关阀4；通过在首尾加热组件6处的外壳2上连通安装旁通道3，在保证电加温器总长度不变的情况下同时具备辅助流通的旁通道3和独立的加热通道，从而极大地保障了流通时的流场品质；并在外壳2内部的前端设置整流组件1，从而能够在较短的距离内使得介质均匀、稳定流通，有效提升了换热时的换热效率，使得电加温器的整体实用性得到有效可靠提升。

外壳2内加热组件6的数量为两组，旁通道3的数量为两组。

如图2所示，外壳2的结构为：包括前后相对设置的前段壳体21和后段壳体24，前段壳体21后边缘处通过法兰组件22安装有中段壳体23，后段壳体24前边缘处通过相同的法兰组件22安装有相同的中段壳体23，两段中段壳体23相对的端部通过相同的法兰组件22连接，构成前后贯通的外壳2；两段中段壳体23的壁面分别与旁通道3的一端连通。

整流组件1安装于外壳2的前段壳体21内，并且前整流板13安装于与前段壳体21相连的法兰组件22内壁上；两组加热组件6分别安装于外壳2的两段中段壳体23内；旁通道3的两端端头分别贯通安装于两段中段壳体23的壁面上。

如图3所示，单段中段壳体23外壁面上沿着周向套装有环壁25，环壁25两端边缘分别与中段壳体23外壁面固装，位于环壁25内侧的中段壳体23圆周壁面上开有多个通孔一231，圆周壁面上通孔一231的存在，在开关阀4打开时使得外壳2中的介质流顺利流至旁通道3中；环壁25壁面上连通安装有支管26，支管26与旁通道3端部固装。

如图4所示，单组加热组件6的结构为：包括与外壳2轴向一致的筒体61，筒体61端部向外翻折延伸有法兰结构，该法兰结构的外直径与外壳2的内直径相配固装，该法兰结构的侧面固装有端板64，贯穿端板64固装有多个相互平行布置加热管62，加热管62一端穿过端板64并与外部电源电性连接，加热管62另一端穿过端板64并沿着筒体61的轴向延伸；筒体61内壁面上沿着轴向间隔安装有多块支撑板63，端部固装于端板64上的单个加热管62均依次贯穿各块支撑板63，支撑板63的存在对加热管62起到支承作用。

两组加热组件6结构相同并相对设置，其筒体61上延伸有法兰结构的端部相对设置；位于前一组加热组件6的法兰结构前方的外壳2壁面与旁通道3一端连通，位于后一组加热组件6的法兰结构后方的外壳2壁面与旁通道3另一端连通。

如图5和图6所示，整流组件1的结构为：包括从前端开口处由前向后伸至外壳2内部的扩散管11，扩散管11后端头安装有内凹的扩散锥12，扩散锥12上开有多个供介质流通的通孔二121，扩散管11壁面的后端头沿着圆周方向间隔开有多个供介质流通的齿型开口111；位于扩散锥12后方的外壳2前段内壁面上还安装有前整流板13，前整流板13上开有供介质流通的通孔三131；从前端进入外壳2内部扩散管11的流动介质，一部分经扩散锥12上的通孔二121向后水平流动，另一部分在扩散锥12的锥面导流作用下扩散并经扩散管11上的齿型开口111向后发散流动，流过扩散管11、扩散锥12的两股介质再经前整流板13上的通孔三131流向后方的加热腔，完成介质的扩散和整流，从而在较短的距离内实现介质的均流和稳定，使得流入加热腔的介质流速一致，有效助力于提升换热效率。

扩散管11的轴向与外壳2的轴向一致；外壳2前端头沿着周向衔接有法兰盘27，法兰盘27套装于扩散管11外壁面上，扩散管11前端边缘向外翻折延伸有与法兰盘27端面贴合紧固的翻边结构112。

外壳2内壁面上沿着圆周方向安装有固定环14，固定环14安装于外壳2前段壳体21与中段壳体23之间的法兰组件22内壁面上，前整流板13圆周边缘处通过间隔布置的紧固件与固定环14紧固，实现前整流板13与外壳2之间的固装；前整流板13中部后凸构成锥形结构，前整流板13锥形结构的圆锥角角度大于扩散锥12的圆锥角角度，前整流板13的直径尺寸大于扩散锥12的直径尺寸。

扩散管11内置嵌装于法兰盘27和外壳2内侧，且扩散管11通过紧固件与法兰盘27固装，前整流板13通过紧固件与外壳2内壁面上的固定环14固装，通过紧固件的拆装，即可以实现扩散管11或前整流板13的快速更换，方便快捷。

位于多组加热组件6后方的外壳2内部的后段还安装有后整流板7，后整流板7上开有供介质流通的通孔；后整流板7的存在，使得在换热时从最后一组加热组件6流出的介质再次得到整流，助力于介质向后流动的均流和稳定；亦使得在流通时由旁通道3和外壳2内部主管路流通的介质流汇合后得到整流，从而提升介质向后流动的流速均匀性，助力于提升流场品质，进而助力于提升试验精度。

单组旁通道3均由前、后两段衔接构成，该两段之间共同安装有开关阀4，其中一段与开关阀4相接处还安装有膨胀节5。

本实施例中，齿型开口111的截面积与扩散锥12上通孔二121的截面积之和不小于扩散管11前端介质进入处的截面积；前整流板13上通孔三131的截面积之和不小于扩散管11前端介质进入处的截面积，前整流板13上通孔三131的截面积之和不大于扩散管11前端介质进入处截面积的两倍；扩散管11齿型开口111的截面积与扩散锥12通孔二121截面积的比值，和加热组件6处外壳2截面积与扩散管11前端介质进入处截面积的比值相比，两个比值相等；通过对扩散管11上齿型开口111截面积和扩散锥12上通孔二121截面积的控制，对流入外壳2中段的加热腔中心处介质的流量和四周介质的流量实现控制，使得流入加热腔的介质均流稳定，流速一致。

本发明的使用原理为：

加热时，旁通道3上的开关阀4关闭，使得旁通道3被阻断不能流通；从外壳2端部进入的流动介质，经整流组件1整流后向后流至加热组件6处，加热组件6中的加热管62均通电工作，流动介质从加热管62中流过并受热实现换热，最终流动介质流过最后一组加热组件6，并流经后整流板7后从外壳2流出，完成介质的换热加热；

流通时，旁通道3上的开关阀4打开，使得旁通道3贯通；从外壳2端部流入的流动介质，经整流组件1整流后向后流至加热组件6处；一部分流动介质向后依次流经各组加热组件6的加热管62，另一部分流动介质则经第一组加热组件6筒体61壁面外部外壳2的通孔一231，进入与外壳2相连通的旁通道3；两股流动介质最终在最后一组加热组件6处汇流，并共同经后整流板7后向后流出，完成介质的流通。

本发明结构紧凑巧妙，满足了电加温器的加热需求和流通需求，并且有效保证了流通时的流场品质以及换热时的换热效率，实用性好。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种高效多通道电加温器，包括外壳（2），其特征在于：所述外壳（2）内部的前段安装有整流组件（1），外壳（2）内部的中段沿着轴向间隔安装有多组加热组件（6），外壳（2）外壁面上还安装有一组或沿圆周方向均布的一组以上旁通道（3）；单组旁通道（3）的两端均与外壳（2）内部连通，单组旁通道（3）一端连接于第一组加热组件（6）处的外壳（2）壁面上，单组旁通道（3）另一端连接于最后一组加热组件（6）处的外壳（2）壁面上，单组旁通道（3）上均串联安装有开关阀（4）。

2.如权利要求1所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：所述外壳（2）内加热组件（6）的数量为两组，旁通道（3）的数量为两组。

3.如权利要求2所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：所述外壳（2）的结构为：包括前后相对设置的前段壳体（21）和后段壳体（24），前段壳体（21）后边缘处通过法兰组件（22）安装有中段壳体（23），后段壳体（24）前边缘处通过相同的法兰组件（22）安装有相同的中段壳体（23），两段中段壳体（23）相对的端部通过相同的法兰组件（22）连接，构成前后贯通的外壳（2）；两段中段壳体（23）的壁面分别与旁通道（3）的一端连通。

4.如权利要求3所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：单段中段壳体（23）外壁面上沿着周向套装有环壁（25），环壁（25）两端边缘分别与中段壳体（23）外壁面固装，位于环壁（25）内侧的中段壳体（23）圆周壁面上开有多个通孔一（231）；所述环壁（25）壁面上连通安装有支管（26），支管（26）与旁通道（3）端部固装。

5.如权利要求2所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：单组加热组件（6）的结构为：包括与外壳（2）轴向一致的筒体（61），筒体（61）端部向外翻折延伸有法兰结构，该法兰结构的外直径与外壳（2）的内直径相配固装，该法兰结构的内侧面固装有端板（64），贯穿端板（64）固装有多个相互平行布置加热管（62），加热管（62）一端穿过端板（64）并与外部电源电性连接，加热管（62）另一端穿过端板（64）并沿着筒体（61）的轴向延伸；所述筒体（61）内壁面上沿着轴向间隔安装有多块支撑板（63），端部固装于端板（64）上的单个加热管（62）均依次贯穿各块支撑板（63）。

6.如权利要求5所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：两组加热组件（6）结构相同并相对设置，其筒体（61）上延伸有法兰结构的端部相对设置；位于前一组加热组件（6）的法兰结构前方的外壳（2）壁面与旁通道（3）一端连通，位于后一组加热组件（6）的法兰结构后方的外壳（2）壁面与旁通道（3）另一端连通。

7.如权利要求1所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：所述整流组件（1）的结构为：包括从前端开口处由前向后伸至外壳（2）内部的扩散管（11），扩散管（11）后端头安装有内凹的扩散锥（12），扩散锥（12）上开有多个供介质流通的通孔二（121），扩散管（11）壁面的后端头沿着圆周方向间隔开有多个供介质流通的齿型开口（111）；位于扩散锥（12）后方的外壳（2）前段内壁面上还安装有前整流板（13），前整流板（13）上开有供介质流通的通孔三（131）。

8.如权利要求7所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：所述扩散管（11）的轴向与外壳（2）的轴向一致；所述外壳（2）前端头沿着周向衔接有法兰盘（27），法兰盘（27）套装于扩散管（11）外壁面上，扩散管（11）前端边缘向外翻折延伸有与法兰盘（27）端面贴合紧固的翻边结构（112）。

9.如权利要求7所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：所述外壳（2）内壁面上沿着圆周方向安装有固定环（14），前整流板（13）圆周边缘处通过间隔布置的紧固件与固定环（14）紧固，实现前整流板（13）与外壳（2）之间的固装；所述前整流板（13）中部后凸构成锥形结构，前整流板（13）锥形结构的圆锥角角度大于扩散锥（12）的圆锥角角度，前整流板（13）的直径尺寸大于扩散锥（12）的直径尺寸。

10.如权利要求1所述的一种高效多通道电加温器，其特征在于：位于多组加热组件（6）后方的外壳（2）内部的后段还安装有后整流板（7），后整流板（7）上开有供介质流通的通孔；单组旁通道（3）均由前、后两段衔接构成，该两段之间共同安装有开关阀（4），其中一段与开关阀（4）相接处还安装有膨胀节（5）。

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