CN201582779U

CN201582779U - 超/变频电磁感应电子水汽化炉

Info

Publication number: CN201582779U
Application number: CN2009202389574U
Authority: CN
Inventors: 高宝爱
Original assignee: SHANDONG LIAOCHENG JINTAI ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shandong Jinyang Liaocheng energy saving electric appliance Co., Ltd.
Priority date: 2009-09-27
Filing date: 2009-09-27
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-27

Abstract

本实用新型公开了一种超/变频电磁感应电子水汽化炉，克服了现有的感应加热方面的缺点，可实现较大功率的超/变频电磁感应加热，其包括带有进水口与蒸汽出口的炉体，所述的炉体由外罩及内置的水汽化装置、汽水分离装置、储汽装置、内磁热交换器、感应线圈以及水位传感装置组成；所述水汽化装置置于内磁热交换器内，其上部经过汽水分离装置与炉体上部的储汽装置相连，内磁热交换器的进水口与排污管相接；所述的汽水分离装置处在水汽化装置与储汽装置之间；所述的储汽装置架设在内磁热交换器上部，其上部有与外部相连的出汽口及其它设施；所述水位传感装置上部与储汽装置相连，下部与内磁热交换器内部的水汽化装置的进水口相连。

Description

超/变频电磁感应电子水汽化炉

技术领域

本实用新型涉及一种超/变频电磁感应加热技术水汽化炉上的应用技术，尤其涉及一种采用电能的智能型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置。

背景技术

感应加热是电加热的一种最佳形式，它具有加热速度快、热效率高和无空气污染等优点，广泛应用于金属冶炼、金属表面热处理、金属的焊接、加热水等领域。用于加热水产蒸汽的装置主要有工频感应加热、中频感应加热和高频感应加热。众所周知，工频感应加热是将220V(380V)50Hz的工频电源直接输入感应线圈，对置于其中的水进行加热，这种方法虽有价廉可靠的优点，但其频率低且不可调整，因而其功率因数小，无功损耗大，效率低下而逐步被淘汰；高频感应加热是由于其高频电流的透入深度小，趋肤效应太强，而就现有的电力电子器件而言不能做成大功率的感应加热设备，因而做不成大功率的高频加热水装置；中频感应加热在功率因数(96％)及频率(0.4-8KHz)的选择等方面比工频感应加热与高频感应加热有很大的进步，也能制出大功率的感应加热设备，但其电源的输出功率受其频率的影响，随着频率的升高，其输出功率逐渐减小，这是受作为中频电源的主控器件——晶闸管(SCR)在生产工艺及器件性能方面的影响，为了实现频率不变增加输出功率，设计了各种特殊的逆变电路来满足要求，这些电路的特点是结构复杂但属于非实时性电路，既增加了制造成本又不实用。而其工作频段在声波范围内，其工作时发出的中频啸叫声在50dB以上，严重影响人们的休息，因此又不得不在锅炉房内设计隔音层，这样又增加了投资。

近年来，由于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等新型的全控器件的出现，以其工作频带远宽于晶闸管(SCR)，因而可以采用简单的逆变电路实现超/变频功率变换，更由于其电路简单，制造使用和维修都方便，因而它更具有发展前途。

现有的采用电能的水汽化装置还有电热管及电热膜的，它们是经过介质热传导加热的，加热效率低，功率因数在0.9以下，功率在几百千瓦以下，另外不能克服漏电的危险。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可接受宽工作频带电源且加热效率更高的超/变频电磁感应的电子水汽化炉装置，其可以克服现有的感应加热方面的缺点，实现较大功率的超/变频电磁感应加热。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种超/变频电磁感应电子水汽化炉装置，包括带有进水口与蒸汽出口的炉体，所述的炉体由外罩及内置的水汽化装置、汽水分离装置、储汽装置、内磁热交换器、感应线圈以及水位传感装置组成；

所述水汽化装置置于内磁热交换器内，其上部经过汽水分离装置与炉体上部的储汽装置相连，内磁热交换器的进水口与排污管相接；

所述的汽水分离装置处在水汽化装置与储汽装置之间；

所述的储汽装置架设在内磁热交换器上部，其上部有与外部相连的出汽口及其它设施；

所述内磁热交换器套设在水汽化装置外，内磁热交换器外壁上带有绝缘层并套设感应线圈；

所述感应线圈数量最少为一头线圈，最少缠绕一层，其上、下接头与超/变频电源的输出端相连；

所述水位传感装置上部与储汽装置相连，下部与内磁热交换器内部的水汽化装置的进水口相连。

所述感应线圈为电工用铜或铝制做的轴向螺旋盘绕的感应线圈，其包有绝缘层，横截面为实心或空心的矩形或正方形。

所述感应线圈外还套有外磁热交换器，外磁热交换器与感应线圈空气绝缘，其上部与处在内磁热交换器内的水汽化装置通过热力水泵连通，下部通过阀门与外部连接。

所述感应线圈横截面为空心的矩形或正方形，其上、下接头在接超/变频电源输出端的同时，上接头通过绝缘头与储水箱，下接头通过绝缘头，经阀门、止回阀、强制循环水泵与同一储水箱相连。

所述感应线圈与内套的内磁热交换器的间隙在1～50mm之间。

所述感应线圈与外磁热交换器的间隙在30～100mm之间。

所述炉体的进水口开设在外磁热交换器的下部，外磁热交换器的上部通过补水压力水泵与内磁热交换器内部的水汽化装置相连。

所述炉体的内磁热交换器内部的水汽化装置下部通过补水压力水泵与外磁热交换器相连，上部通过汽水分离装置与储汽装置相连。

所述炉体的汽水分离装置至少为一套，其下部与水汽化炉装置相连，上部与储汽装置相连。

所述炉体的储汽装置至少为一套，其下部与汽水分离装置相连，上部开设出汽口与外部的蒸汽调节装置相连接。

为使整体结构美观稳固，所述的炉体外形结构呈正圆柱结构，其上部采用椭圆封头，外部用保温层保温且用非金属材料包装，外磁热交换器外罩由非金属材料玻璃钢或不导磁的不锈钢制成，储汽装置顶端外部由非金属材料玻璃钢制成，玻璃钢外罩内表面夹一保温绝热材料层，并分别由两分体部分合成整体。

本实用新型结构设计的超/变频电磁感应电子水汽化炉装置以用于工业用途为佳，亦可用于食品行业及洗浴用水的加热等领域。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型的结构设计，使得其可配用由简单的逆变电路实现的超/变频电磁感应技术，故而使得电磁感应电子水汽化炉装置的制造使用和维修都方便。

2、产蒸汽速度快，3分钟内即可出蒸汽，随用随开。

3、此种结构无红区加热，内、外磁热交换器的温度在300℃以下，远远低于居里点温度，对炉体的材质无特殊要求，不会发生塑性变型或蠕变，内磁热交换器受热面温度均匀，温度容易控制。

4、加热过程是静态加热，无化学生成物产生，环保；热效率高，可达98％以上。

5、由于可采用工作频率在超音频范围内的超/变频电磁感应加热技术，解决了噪声对环境的污染。

附图说明

图1是本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置一实施例结构示意图(主视图)；

图1-a是图1所示实施例相对应的俯视图；

图2是感应线圈一实施例结构示意图(对应图1中I部位置)；

图3是感应线圈另一实施例结构示意图(对应图1中I部位置)；

图4是超/变频电磁感应电子水汽化炉装置安装使用一实施例示意图。

其中，1、支撑底座；2、主体外罩；3、保温层；4、外磁热交换器；5、绝缘层；6、感应线圈；7、内磁热交换器；8、水汽化装置；9、汽水分离装置；10、外磁热交换器出水口；11、储汽装置；12、安全阀装置；13、炉体温度传感检测装置；14、蒸汽出口；15、压力检测控制装置；16、水位检测传感装置；17、水汽化装置进水口；18、外磁热加热器进水口；19、排污口；27、低压配电设施；28、冷却循环补水水箱；29、过滤器；30、阀门；31、冷却循环水泵；32、止回阀；33、阀门；34、超/变频电源；35、阀门；36、阀门；37、阀门；38、过滤器；39、阀门；40、超/变频电磁感应电子水汽化炉装置；41、阀门42、补水压力水泵；43、止回阀；44、调节阀；45、调节阀；46、减压阀；47、阀门；48、增压热水循环泵；49、阀门；50、排污机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

如图1、图1-a所示，本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置主体结构是由主体外罩2、支撑底座1及水汽化装置8、汽水分离装置9、储汽装置11、内磁热交换器7与外磁热交换器4等主要构件组成。

所述的水汽化装置8置于内磁热交换器7中间，上部通过汽水分离装置9与储汽装置11相连。下部与17、水汽化装置进水口17、排污口19连通，排污口通过排污机构50可通向排污地沟，使用户可定期清理锅炉内污垢。水汽化装置进水口17通过补水压力水泵及阀门控制的管路连接到外磁热交换器4的上部，炉体的进水口开设在外磁热交换器4的下部。

本实用新型的外磁热交换器4是由可焊接的Q235(或不锈钢)组焊成的内部中空的并有一定厚度的正圆柱体。内磁热交换器是由国标椭圆封头，水汽化装置8与内磁热交换器7的外壁焊接组件，它们由国标法兰通过水泵、阀门等连接。

所述的内磁热交换器7套设在水汽化装置8外，其至少含有相互连通的两径向层的热交换室(图1、图1-a中所示实施例中为一层内磁热交换组成的交换室7)。

内磁热交换器7外壁上带有云母或胶木加工而成的绝缘层5，并套设感应线圈6。

外磁热交换器4套设在感应线圈6外，两者之间由空气绝缘。

所述的感应线圈6是沿轴向360°螺旋层层叠加的电工铜或电工铝绕制的线圈，横截面可制为实心(不通水，如图2所示)或空心(通水，如图3所示)的矩形或正方形，外包有绝缘层。感应线圈上、下接头与炉体外设的超/变频电源34相连(参见图4)。如采用空心通水的螺旋感应线圈，则在接超/变频电源输出端的同时，上接头通过绝缘接头头与冷却循环补水水箱28连通，下接头通过绝缘接头、阀门49、增压热水循环水泵49、阀门47也与冷却循环补水水箱28连通。

感应线圈与内套的磁热交换器应保持一定间隙，可根据功率的不同计算选用合理的间隙。一般间隙为5～20mm；所述的感应线圈与外磁热交换器的间隙在10～50mm之间。

感应线圈6的匝数由可由下列公式计算所得：

f＝1/(2π√LC)

其中：f---通入感应线圈6的超变频交流电的频率，Hz；

L---感应线圈的电感，H；

C---超/变频电磁感应电子水汽化炉装置的谐振电容器，F；

超/变频电磁感应电子水汽化炉装置出汽口14与储汽装置11连接在一起，在储汽装置11的上部分别装有安全阀装置12与炉体温度传感检测装置13等安全装置，在炉体运行中起到保护炉体安全运行的作用。

本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置除底座外，其它部分都装在由非金属材料玻璃钢做成的锅炉外罩内，玻璃钢外罩内表面夹一层一定厚度的保温绝热材料，用以阻止锅炉的热量损失。本实施例中的主体外罩2是由非金属材料玻璃钢分左右相同的两部分制作而成，一是避免了磁场的外漏，二是方便锅炉的组装与维修，同时还可以做成用户所需求的颜色。

本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置还装有检测炉体水位的水位检测传感装置16、安全阀装置12与炉体温度传感检测装置13可由现有技术实现，此处部详述。

上述各种所涉及的实施例超/变频电磁感应电子水汽化炉装置应配置与其功率相匹配的超/变频电源装置，超/变频电源装置属现有技术，此处不赘述。

图4是本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置安装使用示意图，图中40代表锅炉实体部分，超/变频电源装置34设于炉体外。采用图1、图1-a、图2所示的小功率实施例时，超/变频电磁感应电子水汽化炉装置水路走向是：系统水由冷却循环补水水箱28经阀门36、过滤器38、阀门39经进水口18进入炉体外磁热交换器4内进行初次加热，再由外磁热交换器4上部的外磁热交换器出水口10经阀门41、补水压力水泵42、止回阀43、调节阀44，水汽化装置进水口17进入内磁热交换器7内的水汽化装置8进行水汽转化，汽水混合物通过汽水分离装置9变成一定压力的蒸汽后进入储汽装置11，再由出汽口14经调节阀45、减压阀46到用户，这样就完成了在超/变频电磁感应电子水汽化炉装置的内循环。采用图1、图1-a、图3所示的大功率实施例时，超/变频电磁感应电子水汽化炉装置水路走向除完成上述流程外，其感应线圈的冷却系统的水由冷却循环补水水箱28经阀门36、过滤器38、阀门47，增压热水循环泵48，阀门49经绝缘接头进入中空的感应线圈6的下部，出水经感应线圈6上部出口经绝缘接头、阀门36返回冷却循环补水水箱28中，这样就完成了大型的超/变频电磁感应电子水汽化炉装置的感应线圈的冷却循环。

本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置的电源装置采用超/变频电源，全部覆盖中频、高频及其无法达到的频率范围。

如图4所示，本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置的实施例中，超/变频电源34需要水冷却，不然就会烧毁变频元器件，使超/变频电磁感应电子水汽化炉装置无法正常运行。其冷却循环系统流程是：冷却循环补水水箱28的冷却水经过滤器29、阀门30、冷却循环水泵31、止回阀32、阀门33到超/变频电源34，冷却后流出，经阀门35回到冷却循环补水水箱28。

本实用新型的超/变频电磁感应技术是将超频电流通入感应线圈，并以磁感应的形式将电能传给位于感应线圈内、外装有水的磁热交换器。

本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置的工作原理是属于铁磁芯变压器的一种类型，感应线圈相当于变压器的初级绕组，而做为磁热交换器的壁体相当于变压器的次级绕组(即铁芯负载)，当初级绕组中通过由超/变频电源逆变后的超频电流时，作为铁芯的炉体就会在电磁场的作用和影响下，产生交变的磁力线，致使炉体产生感应电势，并在垂直于感应线圈轴线的表面内引起感应电流即涡流，变压器中涡流是有害的，但本锅炉恰恰是利用了这点。根据变压器的互感应理论，在炉体中的感应电势的有效值是：

E₂＝4.44fn₂Φ_m(伏) (1)

式(1)中：E₂-炉体的感应电势的有效值(伏)；

f-感应线圈交流电的频率(赫兹)；

n₂-磁热交换器的壁体。

这里n₂＝1，因为金属只形成一个环；Φ_m-交变磁通的最大值。

在这个感应电势E₂的作用下，在炉体所形成的闭合回路中便有涡流通过，即：

I₂＝E₂/√R₂ ²+X₂ ²(安) (2)

式(2)中：I₂-炉体中感应得涡电流(安)；

R₂-炉体所形成环中的电阻(欧)；

X₂-炉体所形成环中漏磁所决定的电抗(欧)。

由式(2)可以看出炉体内所产生的涡电流的大小，与感应电势E2成正比例，与炉体回路的阻抗成反比例。由于本锅炉的设计特点，X₂可忽略不计，因本装置的磁热交换器外壁能将漏磁完全吸收。因此当炉体确定后，其阻抗也就确定下来，则炉体的发热与感应电势成正比，由式(1)可以推断，E₂仅与f及Φ_m这两参数有关。可当炉体功率确定后，其Φ_m也就确定了下来，这样E₂仅与f成正比。即欲获得所需的感应电势E2就必须增加电流的频率，来达到发热效果的目的。可为了提高炉体的发热量，如果无限制地提高电流频率，一则受到电力电子元器件的限制更重要是趋肤效应太强，不利于热交换进行。本实用新型恰到好处利用了这一点，使得磁热交换器产生出最大限度的热量，很快被其内部水吸收，同时磁热交换中水分子也切割磁场，水也就被磁化了。通过强磁场发生了磁化效应、电化学效应、表面涨力效应等，使水中的化学成分改变了原来存在的位数、方位，水中的钙、镁等易结垢的离子产生了物理性的变化，互相撞击，不规则运动方向的矿物体互相排斥，不能结合聚集，因而没有了结垢的机遇。因此本装置不必要配置非常庞大的软化水装置。

本实用新型超/变频电磁感应电子水汽化炉装置配用超(变)频电源，可克服现有感应加热设备的许多不足，其工作频率主要在超音频范围内，解决了噪声对环境的污染。因其工作频带宽，解决了其它电源功率输出与工作频率不能同步的问题。

根据常规计算本实用新型超/变频电磁感应锅炉的热功率按公式计算：

Q＝I²Rt

其中：Q-发热量(焦耳)

I-炉体中感应的涡电流(安)

R-炉体所形成环中的电阻(欧)

t-通电时间(S)。

本实用新型未详细描述之处，均与中国专利CN 201083434Y、CN 201083435Y、CN201083436Y、CN 201083437Y中所描述的相同，在此不再赘述。

Claims

1.一种超/变频电磁感应电子水汽化炉，包括带有进水口与蒸汽出口的炉体，所述的炉体由外罩及内置的水汽化装置、汽水分离装置、储汽装置、内磁热交换器、感应线圈以及水位传感装置组成；其特征在于：

所述的汽水分离装置处在水汽化装置与储汽装置之间；

所述的储汽装置架设在内磁热交换器上部，其上部有与外部相连的出汽口；

2.根据权利要求1所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述感应线圈外还套有外磁热交换器，外磁热交换器与感应线圈空气绝缘，其上部与处在内磁热交换器内的水汽化装置通过热力水泵连通，下部通过阀门与外部连接。

3.根据权利要求1或2所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述炉体的进水口开设在外磁热交换器的下部，外磁热交换器上部出水口通过补水压力水泵与处在内磁热交换器内部的水汽化装置相连。

4.根据权利要求3所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述内磁热交换器内部的水汽化装置下部通过补水压力水泵与外磁热交换器相连，上部通过汽水分离装置与储汽装置相连。

5.根据权利要求4所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述汽水分离装置至少为一套，其下部与水汽化炉装置相连，上部与储汽装置相连，并开设出汽口与外部的蒸汽调节装置相连接。

6.根据权利要求5所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述储汽装置至少为一套，其下部与汽水分离装置相连，上部开设出汽口与外部的蒸汽调节装置相连接。

7.根据权利要求1所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述感应线圈为电工用铜或铝制做的轴向螺旋盘绕的至少为一层的径向绕制的感应线圈，其包有绝缘层，横截面为实心或空心的矩形或正方形。

8.根据权利要求7所述的超/变频电磁感应水汽化炉，其特征在于：所述感应线圈横截面为空心的矩形或正方形，其上、下接头在接超/变频电源输出端的同时，上接头通过绝缘头与外部的水箱连通，下接头通过绝缘头，经阀门、止回阀、强制循环水泵也与外部的同一水箱相连。

9.根据权利要求1或2所述的超/变频电磁感应电子水汽化炉，其特征在于：所述炉体外形结构呈正圆柱结构，储汽装置顶端呈椭圆封头结构，在外磁热交换器外部与储汽装置顶端外部罩主体外罩。

10.根据权利要求1或2所述的超/变频电磁感应电子水汽化炉，其特征在于：所述感应线圈与内套的内磁热交换器的间隙在1～50mm之间；所述感应线圈与外磁热交换器的间隙在30～100mm之间。