CN113631871B - 具有加热元件稳定翅片的流体流电加热器 - Google Patents

具有加热元件稳定翅片的流体流电加热器 Download PDF

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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，以允许气相介质流通。伸长的加热元件延伸穿过所述孔中的每个孔，并且经由多个稳定翅片在所述夹套块内在位置上稳定，所述多个稳定翅片径向向内突出，以至少部分地围绕所述孔中的每个孔内的所述伸长的加热元件。

Description

具有加热元件稳定翅片的流体流电加热器
技术领域
本发明涉及一种用于加热流体流的电加热器，并且特别地是、但非排它性地是，涉及这样一种电加热器，该电加热器具有夹套块(block)，以容纳加热元件，该夹套块包括翅片，以使该加热元件在位置上稳定和居中。
背景技术
用于将气体加热至高温的电加热器通常包括适于供气体流通的管和用于加热流动的气体的电气加热元件(定位在所述管内)。
通常，相对较细的丝线在管内以螺旋构造缠绕，从而使得在气体流过管时，通过使电流通过所述丝线来实现加热效果。因此，将电能转化为热量(经由加热丝线)的有效性例如取决于所施加的可用电压和丝线的电阻。特别地是，这种向热能的转化取决于所述丝线能够达到的最高温度、流动阻力以及可用于热交换的表面积。通常，可以通过常规电过程加热器实现的最高气体温度可以是或大约是700到900℃的数量级。然而，温度越高，则丝线断裂和失效的可能性就越大。
最近，EP2926623公开了一种电流量加热器，在该加热器中，加热丝线具有较大的横截面表面积，以提供与管状孔的期望横截面比，杆延伸穿过该管状孔。单个加热元件经由多个弯曲(或环状)端部延伸穿过多个孔(形成在伸长的管状元件内)。描述了高达1200℃的气体加热温度。
虽然传统的电流量加热器可能能够实现1100℃数量级的高温，但高气体速度和大压差会导致加热元件和供该元件延伸穿过的周围的管或夹套块产生张力和移动或振动。加热元件容易受到机械冲击和应力的影响，这不可避免地导致破损。当伸长的管(夹套块)竖直定向(其中重力进一步增大了对加热元件的应力和物理要求)时，这种现象甚至更加明显。
此外，为了使效率最大化，通常使该加热元件穿过周围的伸长的夹套块内的多个孔。具有U形弯曲轴向端部段的这一元件在夹套块的每个轴向端处从相邻的孔中露出并返回到相邻的孔中。加热元件的小位置偏差(例如，由于孔内的局部温度变化引起)导致所述弯曲端部段位移，这可能导致所述元件(在弯曲端部处)接触自身。这进而会导致电加热器短路和故障。对于其中一些最近以来的加热器，由于这些加热器的公差非常小，短路的风险甚至更大。因此，需要一种解决这些问题的流体流电加热器。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体流电加热器，该流体流电加热器将提供对流体(诸如气体)的优异加热，而与孔或通道的形状无关。此外，本发明的目的是提供一种流量加热器，该流量加热器包括直杆，该直杆将沿(流体流的)纵长方向伸长，这将为所述流体流加热器提供受控且有效的热传递，而不依赖于环形间隙。附加地是，目的是提供一种具有低压降同时保持向流体的均匀热传递的流量加热器。
本发明的另一个目的是提供一种流体流电加热器，该流体流电加热器用于加热流体、特别是气体(气相介质)，并且该流体流电加热器能够达到700℃数量级的中等温度到高温，例如高达900℃、例如高达1100℃且可能高达1300℃，同时使得对于加热元件引起的物理应力、疲劳和损坏最小，从而提高加热器的使用寿命。
另一目的是使得至少一个夹套元件(该至少一个夹套元件进而形成伸长的夹套块)内延伸的加热元件稳定和居中，使得该加热元件相对于夹套块的夹套元件的独立移动最小化，并且优选地是消除该独立移动。
另一个具体目的是使定位在夹套块内的加热元件稳定，以避免加热元件在弯曲轴向端部段处与自身接触，这些弯曲轴向端部段轴向地延伸超出夹套块以及延伸穿过夹套块的纵向孔或通道。
又一具体目标是提高流过夹套元件(夹套块和伸长的孔或通道)的气体与加热元件之间的热传递效率，以使得电加热器的效率最大化。
因此，提供一种流体流电加热器，在该电加热器中，该加热元件(至少部分地容纳在夹套元件和/或夹套块内)通过一组翅片在所述加热元件(夹套块)内部在位置上得到稳定，该组翅片既用于稳定又用于对中。这样的翅片径向地突入到每个孔或通道(所述加热元件穿过该孔或通道)中，从而围绕加热元件坐落并防止在每个相应的孔内横向移动。附加地是，这些翅片将提供均匀的温度分布，因为每个通道或孔都将得以居中。
因此，至少三个稳定翅片在内部设置在每个孔或通道内，这是实现充分稳定并且特别地是使加热元件在每个孔或通道的轴向中心上居中的最小数目。因此，防止加热元件在每个孔或通道内发生径向(横向)偏差，这进而防止该加热元件的U形环端部(这些U形环端部轴向地延伸超出夹套元件、夹套块)彼此接触，而否则的话，彼此接触会导致电加热器短路和故障。
本发明的流体流电加热器将由于翅片而在流体流加热器的夹套元件和/或夹套块中具有更大的自由流动横截面面积，该夹套元件和/或夹套块通常具有正方形的外形，这意味着在流体流电加热器内能够有更大面积来用于加热流体，并且由于热量将通过辐射来传递，还可能间接加热流体流。附加地是，这些翅片还将为夹套元件和/或夹套块提供适当的居中，从而尤其是在循环操作中导致更不易于发生故障。
根据本发明的第一方面，提供一种用于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，该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和第二纵长端部；多个纵向孔或通道，该多个纵向孔或通道在内部延伸穿过该夹套块，并且在所述孔或通道中的每个孔或通道的每个相应的第一和第二纵长端部处开口，这些孔或通道由所述至少一个夹套元件的内向表面所限定；至少一个加热元件，该至少一个加热元件轴向地延伸并且特别地是轴向笔直延伸穿过所述孔或通道，并且具有相应的弯曲的轴向端部段，以使得该至少一个加热元件在一个或两个相应的第一和第二纵长端部处从相邻或邻近的孔或通道露出并返回到这些相邻或邻近的孔或通道中，该至少一个加热元件和夹套块形成加热组件；其特征在于，包括至少三个翅片，所述至少三个翅片在所述孔或通道中的每个孔或通道内从所述至少一个夹套元件朝向所述至少一个加热元件径向向内突出。因此，本发明的电加热器将是自由形状的，这意味着由于这些翅片，所述孔或通道可以具有任何形状，并且由此满足如下所述的横截面面积比限制。
根据一个实施例，轴向伸长的夹套元件可以是杆或丝线。根据另一个实施例，该轴向伸长的夹套元件使得其长度的至少75％轴向笔直对准。根据另一个实施例，整个伸长的夹套元件具有笔直对准。
稳定和对中的翅片并且特别是限定每个孔的夹套元件的横截面轮廓适于使从加热元件到流动的气体的热能传递的效率最大化。这经由每个孔或通道的内部形状轮廓来实现，每个孔或通道可以被认为包括部分地由对中的翅片所限定的“瓣叶”。特别地是，在夹套元件/夹套块的横截面平面中，该孔或通道的内向表面与加热元件的外向表面相距充足的间隔距离，以使得足够体积的气流能够均匀地围绕该加热元件。
根据一个实施例，表面积比在0.12到0.72的范围内，该表面积比被定义为加热元件的横截面面积除以所述孔或通道或空腔的横截面面积。
因此，这些对中的翅片使得气流围绕加热元件均匀地引导或流通。这有利于避免沿着加热元件轴向地和围绕该加热元件径向地出现局部温差，否则该局部温差会引起加热元件的应力并且特别是加热元件的弯曲或变形。应当理解的是，这进而会提供或促使U形端部段发生横向位移并且增加短路的风险。
此外，围绕加热元件的可用自由流动表面积将沿着该加热元件的横截面面积提供均匀且受控的加热和冷却。
可选地是，在穿过夹套块的横截面平面中，每个孔或通道的内向表面与所述至少一个加热元件的外向表面之间的径向间隔距离沿围绕所述至少一个加热元件的周向方向在每个翅片之间不均匀。优选地是，在所述横截面平面中，所述间隔距离沿周向方向在相邻的翅片之间居中的位置处最大。这样的布置有利于使得通过孔或通道的气流的容量和速率最大化并且避免不期望的局部加热。
本说明书中对“翅片”和“稳定的翅片”及“对中的翅片”以及“稳定和对中的翅片”的参照涵盖从夹套元件/夹套块的本体朝向加热元件径向向内延伸的突肋、凸脊、花键以及突出部，并且可以沿轴向方向改变其形状或甚至部分消失。
这些翅片在它们的纵向方向上可以是线性的或者可以是弧形的或弯曲的。可选地是，这些翅片沿着它们的长度可以是螺旋形的或部分螺旋形的。这样的布置可以帮助控制通过加热组件的气流，并且降低沿着加热元件和围绕加热元件的局部加热变化的趋势。
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”的参照涵盖罩盖、套筒和其它夹套型元件，其长度大于对应的宽度或厚度，从而在加热器的轴向方向上“伸长”。对这样的“伸长”元件和块的参照涵盖如下的形体，这些形体在其相应的纵长端部之间基本上是连续实心的，并且在纵长端部之间不包括间隙、空隙、间隔或其它间距。
优选地是，伸长的夹套元件和伸长的夹套块是基本上笔直的/线性的形体，该形体包括至少一个相应的内孔或通道，以容纳加热元件的笔直的或线性的段。因此，本发明的夹套元件和夹套块被构造用以基本上沿着加热元件的U形弯曲的或弧形的端部段之间的笔直/线性的段的长度包围、围绕、覆盖、容纳或包含该加热元件的笔直/线性的段。因此，优选地是，该加热元件的弯曲或弧形的段仅从该加热元件/夹套块突出并且并不被加热元件/夹套块覆盖或容纳。
因此，本说明书中对“夹套”元件和“夹套”块的参照涵盖相应的中空形体，以在加热元件的弯曲或弧形的端部段之间基本上连续地包含、容纳、包围或夹套加热元件，这些弯曲或弧形的端部段从夹套元件/夹套块的相应的纵长端部突出。
具有对应的轴向伸长内孔或通道的伸长的夹套元件和夹套块的作用在于，使该加热元件与围绕该加热元件紧密地流过孔或通道的流体之间的热能传递的效率最大化。该加热元件和夹套块的纵向伸长构造使得流动的流体基本上在该加热元件的笔直/线性的段的整个长度上被适当地包含在围绕加热元件的孔或通道内。
本说明书中，对加热元件的从伸长的加热元件/夹套块内的孔或通道露出的相应的第一和第二纵长端部的参照可以被认为与该加热元件的笔直/线性的段不同，这些笔直/线性的段被连续地容纳在所述元件/块的孔或通道内。应当理解的是，该加热元件和流体之间的几乎所有的热传递均在伸长的孔或通道内发生。
优选地是，该至少一个夹套元件(夹套块)包括非导电材料。可选地是，该夹套元件(夹套块)唯一由耐火材料或陶瓷材料形成。可选地是，该夹套元件可以包括芯材料，该芯材料至少部分地由耐火材料或陶瓷(即，非导电)材料围绕或包围，该耐火材料或陶瓷材料被形成为在夹套元件的外部区域处和每个伸长的孔或通道内的涂层。因此，该夹套元件(夹套块)构造成是耐热的和电绝缘的。
优选地是，该加热器包括多个夹套元件，该多个夹套元件被组装在一起作为一个整体并且至少部分地由间隔件(这些间隔件在围绕的壳体和夹套块之间延伸)围绕。这些夹套元件可选地是经由定位在沿着该夹套块的长度的不同区域处的间隔件和/或其它支承构件被组装和绑定在一起作为一个组件，从而使得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，该壳体(替代地是被称为护套)包括封装该加热组件的大体中空的圆柱形或中空的立方体形状。优选地是，这些间隔件附连到该壳体的径向内表面。可选地是，这些间隔件可以焊接到壳体的内表面，以易于制造并且为加热器赋予结构强度。因此，可以认为间隔件形成壳体的组成部分。
本说明书中对“加热元件”的参照涵盖相对较细的丝线和较大横截面的加热元件。这样的加热元件、杆、棒或丝线可以包括铁-铬-铝(Fe-Cr-Al)合金或镍-铬-铁(Ni-Cr-Fe)合金，但也可以使用其它合适的合金或材料。在许多实际情况下，该加热元件与限定每个孔或通道的内向表面之间的最大内部间隔为0.5到20毫米，但也可以落在0.2毫米和50毫米之间的更宽的范围内。可选地是，特别是较厚的加热元件进而可以包括可选地是缠绕或扭结在一起的一捆单独的杆或丝线。采用这样的实施例，上述内部间隔由该捆杆或丝线相对于限定每个纵向孔或通道的内向表面的与加热元件间隔最远的区域之间的内部间隔所限定。
可选地是，每个翅片沿周向方向的宽度沿朝向所述至少一个加热元件的方向减小。可选地是，每个翅片在孔或通道的横截面平面中可以是大致楔形的。可选地是，在孔或通道的横截面平面中，每个翅片可以包括多边形、矩形、正方形、三角形或半圆形的横截面形状轮廓。
优选地是，在所述横截面平面中，内向表面包括弧形区域和线性或平面区域。特别地是，这些翅片之间的孔或通道沿周向方向的内向表面并非是连续弧形的。沿周向方向定位在稳定的翅片之间的孔或通道径向向外地突出超过以加热元件(定位在每个孔或通道内)为中心并围绕加热元件延伸的假想圆。相对于这个假想圆，每个通道均可以被认为是扩大的，从而具有更大的横截面面积(通过径向向外延伸超过该假想圆)，以增加用于气体流通的可用体积。这种构造有益于增强本主题发明的能量传递和加热能力，同时减少沿着该加热元件长度的局部温度偏差。
可选地是，内向表面的线性或平面区域代表围绕该至少一个加热元件的假想多边形区域，该假想多边形在周向方向上被翅片中断。可选地是，在周向方向上，弧形区域位于在相邻的翅片之间居中的位置处，并且在任一侧处由相应的线性或平面区域侧接。优选地是，在所述横截面平面中，这些翅片之间的内向表面在周向方向上的形状为非连续弧形的。优选地是，在所述横截面平面中，沿周向方向在翅片之间的内向表面的形状并非唯一由半径大于该至少一个加热元件的半径的圆的圆弧所形成。围绕加热元件的孔或通道的叶形或花瓣形构造控制气流并且防止不期望的局部加热变化。
优选地是，这些翅片在第一和第二纵长端部之间在每个孔或通道的长度的大部分上延伸。优选地是，这些翅片在第一和第二纵长端部之间在每个孔或通道的整个长度上延伸。优选地是，每个翅片沿朝向该至少一个加热元件的径向方向包括相同的深度。可选地是，每个翅片均从内向表面的平面区域径向向内突出。优选地是，在横截面平面中，每个翅片均包括楔形形状轮廓，其中每个楔形的最薄部分在径向上最靠近该至少一个加热元件定位。
可选地是，该加热器可以包括三个、四个、五个或六个翅片，这些翅片在每个相应的孔或通道处径向向内突出。然而，由于翅片的数目取决于设计，因此将可能的是，具有多于六个的翅片。因此，应当理解的是，可以提供任意数目的翅片，以实现对流过加热器的气流的期望引导，以使得加热元件居中并且防止围绕加热元件出现不期望的温度梯度。这些翅片沿着它们的长度可以是线性的，或者沿着孔或通道的长度可以是弯曲的、成弧形或遵循非线性方向。可选地是，这些翅片在加热元件/夹套块的相应端部之间沿着它们的长度可以是螺旋形的或部分螺旋形的。
可选地是，该电加热器还可以包括壳体，该壳体被定位用以至少部分地围绕该加热组件，并且该壳体包括外护套和多个间隔件，该多个间隔件在外护套和夹套块之间径向地延伸。可选地是，这些间隔件包括具有中心孔口的部分盘形构件，夹套块的一部分延伸穿过该中心孔口。优选地是，该加热器还可以包括多个所述夹套元件，该多个夹套元件被组装在一起作为一个整体并且至少部分地由间隔件围绕。可选地是，该伸长的夹套块可以包括单个伸长的夹套元件，该单个伸长的夹套元件具有延伸穿过该夹套块的所述多个纵向孔或通道。
附图说明
现在将仅以示例方式并且参照附图来描述本发明的特定实施方式，在附图中：
图1是根据本发明一个方面的电加热器内的加热组件的侧剖视图；
图2是包含图1的加热组件的电加热器的另一侧剖视图；
图3是围绕根据本发明一个方面的加热元件/丝线的夹套元件的一部分的透视剖视图；
图4是不具有加热元件的情况下的图3的夹套元件的透视剖视图；
图5是不具有加热元件的情况下的图4的夹套元件的端视图；
图6是围绕根据本发明另一特定实施方式的加热元件/丝线的夹套元件的透视剖视图。
具体实施方式
参照图1和图2，电加热器1包括呈管状护套或外壳3(分别具有内向和外向表面3b、3a)形式的壳体2，该壳体限定在两个轴向端部处均开口的内部腔室4。该加热器1包括气体供给管22、气体出口喷嘴16以及固定凸缘20，该气体出口喷嘴具有入口管15，并且该固定凸缘安装到电流供给凸缘21。气体供给管22通到圆柱形空腔19中，平行的电流连接管18(仅示出一个管)延伸穿过该圆柱形空腔。电流连接管18形成如下通道，该通道用于连接与电气连接凸缘21匹配的电加热元件11的端部，外部电气连接部23从该电气连接凸缘延伸。对中延伸部17(该对中延伸部可以是加热元件的组成部分)突入到管18中，以助于稳定加热组件5。
总的由附图标记5指示的加热组件安装在腔室4内，并且由多个纵长伸长的夹套元件6形成，所述多个纵长伸长的夹套元件被组装并保持在一起，以形成纵长伸长的夹套块7。每个伸长的夹套元件6均包括纵长延伸的纵向内孔或通道8，该纵向内孔或通道延伸每个夹套元件6的整个长度，以在夹套块7的第一和第二轴向端部7a、7b处开口。夹套元件6和夹套块7形成为中空形体，在该中空形体中，实心质量和体积在第一和第二轴向端部7a、7b之间连续延伸。也就是说，夹套元件6和夹套块7在相应的端部7a、7b之间并不断开。这样的布置有利于使得相应的夹套元件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经由一对盘形间隔件9a、9b安装就位(在壳体2内)，该对盘形间隔件9a、9b沿纵长方向朝向每个夹套块的轴向端部7a、7b定位。护套3和间隔件9a、9b可以由金属形成，以使得间隔件9a、9b经由焊接固定到护套3的内向表面3b。每个间隔件9a、9b均包括中心孔口10，该中心孔口具有矩形形状轮廓，并且被设定尺寸，以容纳夹套块7，该夹套块也包括外部大致立方体形状轮廓。因此，夹套块7安装在每个间隔件的孔口10内，从而悬挂在腔室4内并且在空间上与套筒的内向表面3b间隔开。
总的由附图标记11指示的加热元件形成为伸长丝线(或杆)，该伸长丝线所具有的相应端部11d、11e通常从夹套块7的轴向端部中的一个轴向端部突出。出于说明的目的，端部11d、11e在图1到图3中被示出从夹套块7的‘热’端部7b突出。端部11d、11e优选地是从夹套块7的“冷”端部7a延伸。加热元件11包括大致圆形的横截面轮廓，并且在尺寸上略小于每个夹套元件的孔或通道8的横截面面积。单个加热元件11适于经由相应的弯曲的轴向端部段11a和11b按序地延伸穿过夹套块7的每个伸长孔或通道8。特别地是，从第一夹套元件6的一个孔或通道8露出的加热元件11弯曲180°(加热元件的端部段11a)，从而在夹套块的第一轴向端部7a处返回到相邻的或邻近的孔或通道8中。这经由弯曲的端部段11b而在夹套块的第二轴向端部7b处重复。应当理解的是，加热元件端部11d、11e能够联接到电气连接部(经由连接器23)，以使得电流能够通过元件11。
参照图3，每个夹套元件6均包括四个纵向延伸的侧面6a、6b、6e和6h，这些侧面大体是平面的，以使得每个夹套元件均包括外部大致正方形的横截面形状轮廓，该轮廓适于使得夹套元件能够以碰触接触方式坐落在一起，从而形成一个矩形立方体整体，在该整体中，夹套元件6的各个单独侧面形成夹套块7的外向表面。在每个间隔件的孔口10和夹套块7的外表面(由夹套元件的侧面6a、6b、6e、6h限定)之间设置有小间隙。这样的间隙适应间隔件9a、9b(通常由金属形成)和优选地是由非导电耐火材料形成的夹套元件6的差异热膨胀。然而，夹套块7和加热元件11的至少某一结构支承由至少部分地与夹套块7相接触的间隔件9a、9b(经由孔口10)提供。
应当理解的是，对加热元件11和孔或通道8的尺寸进行仔细地控制，以在每个孔或通道8的内向表面13和加热元件11的外表面24之间实现期望的小间隔间隙。这样的布置有利于使得从元件11到气相介质的热能传递的有效性和效率最大化，该气相介质一开始在位置14a处被引入腔室4，然后流过孔或通道8中的每个孔或通道8并且在位置14b处离开加热组件5。这种热能传递的有效性和效率进而也由加热元件6提供，这些加热元件在相应的端部7a、7b之间沿纵长方向(轴向)地连续延伸。特别地是，加热元件11在端部7a、7b之间完全且连续地由伸长的夹套元件6容纳、覆盖和包含。当电加热器1在使用中被竖直地悬挂时，弯曲的端部段11a、11b和端面6c之间的不期望接触并且特别是限定每个孔或通道8的入口端和出口端的环形边缘会导致加热元件11疲劳和破损，并且使得加热器1的使用寿命相应地缩短。
有利地是并且参照图3到图5，本发明的电加热器1并且特别是每个夹套元件6设置有如下装置，该装置用以使加热元件11在每个孔或通道8内在位置上稳定和居中。这种居中和稳定经由一组稳定的翅片(总的由附图标记25指示)来实现，这些翅片沿着每个孔或通道8纵向地延伸并且径向地突入和朝向每个孔或通道8的中心区域。特别地是，翅片25适于使加热元件11在每个孔或通道8的轴向中心处保持居中，这进而使加热元件11且特别是弯曲的轴向端部段11a、11b(其轴向地突出超过夹套块7的相应端面7a、7b)在位置上得到稳定。应当理解的是，如果端部11a、11b彼此接触，则电加热器1将会发生短路，从而导致电加热器1完全失效。加热元件11在伸长的孔或通道8内的弯曲和位置变形可能由于在夹套块的端部7a、7b之间的区域处围绕加热元件11的局部加热而引起。本发明的翅片25径向地突入到孔或通道8中，并且定位成与加热元件的外表面24非常接近并且几乎碰触接触。在每个翅片25的径向最内端面33和加热元件的外表面24之间设置小的径向间隙37。如果加热元件11径向变形，则表面24就可以接触表面33，以防止进一步的径向位移并且使元件11在孔或通道8内保持居中，从而保持弯曲的端部段11a、11b中的每个弯曲的端部段的预定间隔。
根据图3到图5的特定实施方式以及还有图6的另一实施例，每个内孔或通道8可以被认为包括大致正方形或矩形的横截面形状，其中正方形/矩形的角部被倒圆。翅片25在倒圆的角部之间的中间位置处从正方形/矩形的每一个侧面径向向内突出。特别地是，并且参照图5，每个孔或通道8由大体平面的面31(这些大体平面的面原本将会限定正方形或矩形的横截面形状)限定，其中，每个面31在相应的角部29之间延伸。每个内(孔或通道)角部29从相应的角部28径向向内定位，这些角部28设置在每个加热元件6的外向表面处。每个角部29均包括弧形段，该弧形段围绕孔或通道8在周向方向上于每侧处均由邻近表面31接界。翅片25从邻近表面31向内突出。每个翅片25均包括径向最内端面33和渐缩侧面32，该径向最内端面设置在最内末端35处，并且这些渐缩侧面从端表面33向外突出并经由弧形过渡面34与平面表面31相匹配。因此，每个翅片25在横截面平面中大体是楔形的。过渡面34定位在每个翅片25的基部36处，该基部36代表每个夹套元件6的壁38的区域。根据每个特定实施例，四个翅片25从壁38朝向每个孔或通道8的轴向中心向内突出。每个翅片25大致居中地定位在每个角部29之间。每个翅片25均以相等的距离从壁38径向向内突出，以使得间隙37中的每个间隙37的尺寸相同。根据一个实施例，将表面积比表示为加热元件11的横截面面积除以孔或通道或空腔8的横截面面积。
一组气流通道40围绕加热元件在周向方向上限定在每个翅片25之间。每个通道40部分地由每个翅片25的渐缩侧面32、过渡面30、平面的面31、弧形角部表面30以及加热元件11的外表面24限定。每个孔或通道8的大致正方形或矩形的横截面轮廓(尽管存在翅片25和倒圆的角部29)用于使供气体在加热元件11周围流通的横截面表面积最大化。这对于使在加热元件11和流动的气体之间的能量传递最大化是重要的。除了存在稳定的翅片25之外，该形状轮廓还有益于控制和引导围绕加热元件11的气流，以避免不期望的差异加热，差异加热否则将会导致加热元件11在使用中弯曲和变形。
稳定的翅片25还提供了如下一种手段，该手段如所指示的那样防止加热元件11在每个孔或通道8内发生大的位置偏移。在图5的横截面平面中，通道40可以表示瓣叶27a、27b、27c、27d，这些瓣叶围绕元件11并且具有相应的扩大体积，以使气体流通的体积最大化。这提高了电加热器1的加热能力和效率。特别地是，发明人已经识别到，每个孔或通道8的内向表面13的特定形状轮廓经由相应的表面/面31、30、34和32有助于均匀地加热围绕加热元件11流动的气体并且使孔或通道8内的加热元件11的不期望温度梯度最小化。在每个孔或通道的横截面平面中，瓣叶27a、27b、27c、27d中的每个瓣叶均可以包括花瓣或叶形轮廓。这样，在横截面平面中，加热元件表面24和孔或通道表面13之间的间隔距离围绕加热元件11在周向方向上在每个翅片25之间是不均匀的。本发明的布置有利于在与延伸穿过加热器11的纵向轴线12相垂直的方向上增大加热元件11的横向稳定性。具有在位置上居中且稳定的加热元件(在每个孔或通道8内)的加热器有利于使弯曲的轴向端部段11a、11b的任何移动最小化，并且进而延长电加热器1且特别是包括夹套块7的加热组件5的使用寿命。
应当理解的是，虽然本发明参照了被组装在一起作为一个整体的加热元件6的集合进行了描述，但夹套块7可以包括具有多个内孔或通道8的单个形体，每个内孔或通道8都设置有如上所述的形状轮廓和稳定翅片25。根据任何这样的另外的实施方式的单个夹套块7可以经由具有适当尺寸孔口10的对应稳定间隔件9a、9b而在壳体2内在位置上得到稳定。

Claims (14)

1.一种用于加热流体流的电加热器，所述电加热器包括：
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限定轴向伸长的夹套块(7)，所述轴向伸长的夹套块具有第一纵长端部(7a)和第二纵长端部(7b)；
多个纵向孔或通道(8)，所述多个纵向孔或通道在内部延伸穿过所述夹套块(7)并且在相应的所述第一和第二纵长端部(7a、7b)中的每个纵长端部处开口，所述孔或通道中的每个孔或通道由所述至少一个夹套元件(6)的内向表面(13)所限定；
至少一个加热元件(11)，所述至少一个加热元件轴向地延伸穿过所述孔或通道(8)并且具有相应的弯曲的轴向端部段(11a)，以使得所述至少一个加热元件(11)在一个或两个相应的所述第一和第二纵长端部(7a、7b)处从相邻或邻近的孔或通道(8)露出并返回到所述相邻或邻近的孔或通道中，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)；
其中，至少三个翅片(25)，所述至少三个翅片(25)在所述孔或通道(8)中的每个孔或通道(8)内从所述至少一个夹套元件(6)朝向所述至少一个加热元件(11)径向向内突出，并且
其中，在穿过所述夹套块的横截面平面中，每个孔或通道(8)的所述内向表面(13)与所述至少一个加热元件(11)的外向表面(24)之间的径向间隔距离沿周向方向在相邻的翅片(25)之间居中的位置处最大，
其特征在于，
在所述横截面平面中，所述内向表面(13)包括弧形区域(30)和线性或平面区域(31)。
2.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述翅片(25)中的每个翅片(25)沿周向方向的宽度沿朝向所述至少一个加热元件(11)的方向减小。
3.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述弧形区域(30)位于在所述相邻的翅片(25)之间居中的所述位置处，并且在任一侧处由相应的所述线性或平面区域(31)侧接。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的电加热器，其中，横截面表面积比在0.12到0.72之间。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的电加热器，其中，在所述横截面平面中，所述翅片(25)之间的所述内向表面(13)在周向方向上的形状为非连续弧形的。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电加热器，其中，在所述横截面平面中，所述翅片(25)之间的所述内向表面(13)在周向方向上的形状并非唯一由半径大于所述至少一个加热元件(11)的半径的圆的圆弧所形成。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的电加热器，其中，所述翅片(25)在所述第一纵长端部和第二纵长端部(7a、7b)之间在每个孔或通道(8)的长度的大部分上延伸。
8.根据权利要求7所述的电加热器，其中，所述翅片(25)在所述第一纵长端部和第二纵长端部(7a、7b)之间在所述孔或通道(8)中的每个孔或通道(8)的整个长度上延伸。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的电加热器，其中，在所述横截面平面中，所述翅片(25)中的每个翅片(25)均包括楔形形状轮廓，每个楔形的最薄部分(35)在径向上最靠近所述至少一个加热元件(11)定位。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的电加热器，其中，在所述加热元件(11)中，在所述加热元件和限定每个孔的所述内向表面之间的最大内部间隔在0.5和20mm之间。
11.根据权利要求1-3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1-3中任一项所述的电加热器，其中，所述电加热器还包括壳体(2)，所述壳体被定位用以至少部分地围绕所述加热组件(5)，并且所述壳体包括外护套(3)和多个间隔件(9a、9b)，所述多个间隔件在所述外护套(3)和所述夹套块(7)之间径向地延伸。
13.根据权利要求12所述的电加热器，包括多个所述夹套元件(6)，所述多个夹套元件被组装在一起作为一个整体，并且至少部分地由所述间隔件(9a、9b)围绕。
14.根据权利要求1到3中任一项所述的电加热器，其中，所述伸长的夹套块(7)包括单个伸长的夹套元件(6)，所述单个伸长的夹套元件具有延伸穿过所述夹套块(7)的所述多个纵向孔或通道(8)。
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