HU214893B - Berendezés folyadék fűtésére - Google Patents
Berendezés folyadék fűtésére Download PDFInfo
- Publication number
- HU214893B HU214893B HU9203658A HU365892A HU214893B HU 214893 B HU214893 B HU 214893B HU 9203658 A HU9203658 A HU 9203658A HU 365892 A HU365892 A HU 365892A HU 214893 B HU214893 B HU 214893B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- primary
- coil
- jacket
- winding
- sheath
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 64
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical group [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000031070 response to heat Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
- F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
- F24H1/16—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled
- F24H1/162—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled using electrical energy supply
Abstract
A találmány tárgya berendezés (2) főlyékőny közeg fűtésére, amelyhálózati frekvenciájú tápfeszültségre van csatlakőztatva, és vasmagnélküli transzfőrmátőrt tartalmaz, amelynek villamősan v zető anyagbólkészült primer tekercse (4) és villamősan vezető anyagból készült, aprimer tekercstől (4) villamősan szigetelt, de azzal a benne főlyóáram hatására keletkező mágneses flűxűssal indűkc ós kapcsőlatban állószekűnder tekercse (5) van, tővábbá tartalmaz egy, a fűtendő főlyadékátáramőltatásáhőz kiképezett villamősan vezető anyagból kialakítőttköpenyt (3). A berendezés lényege abban van, hőgy a primer tekercs (4)legalább részben a köpenyt (3) körülvevően, de attól villamősanszigetelve van elhelyezve, míg a szekűnder tekercs (5) villamősan aköpenyhez (3) van csatlakőztatva. ŕ
Description
A találmány tárgya berendezés folyékony közegek, előnyösen folyadékok és gázok fűtésére. A találmány szerinti berendezés elsődlegesen ott alkalmazható, ahol folyamatosan áramló közeget kell jó hatásfokkal fűteni anélkül, hogy külső hősugárzó elemeket vagy nyílt lángot használnának a fűtésre.
A találmány szerinti berendezés elsődlegesen nagyüzemi vagy többfokozatú ipari vízmelegítőknél használható, a példakénti kiviteli alakot is erre az esetre mutatjuk majd be. Ez természetesen nem azt jelenti, hogy a találmány csak erre a területre alkalmazható, igen széles körben alkalmazható ugyanis a különféle egyéb közegek, úgymint például gázok fűtésére is.
Manapság a nagyüzemi, többfokozatú ipari vízmelegítők általában olyan berendezések, amelyek elektromosan vagy gázzal fűtött tartályt tartalmaznak, amelyben a melegvizet tárolják. Ezeknek a berendezéseknek több hátrányuk van, nevezetesen a tároló tartályok igen teqedelmesek, és mindenképpen a felhasználási hely közelében kell elhelyezni őket, ha a folyadéknak a szállítócsőben történő továbbítása során keletkező hőveszteségeket el akarjuk kerülni. Ha a szállítócsőben a forró folyadék, például víz áramlási sebessége alacsony, úgy az energia nagyrészt arra fordítódik, hogy a vizet a hőveszteségnek megfelelően túlhevítse. Ha a forró víz áramlási sebessége magas, úgy a tároló tartályból nem lehet adott hőmérsékletű folyadékot megfelelően kiadagolni.
Ezen hátrányokat kiküszöbölendő, különféle átfolyó rendszerű, folyékony közeget melegítő berendezéseket dolgoztak ki, amelyek mindegyikének az a hátránya, hogy csak igen kis áramlási sebességgel tudja a forró vizet továbbítani, telepítésük rendkívül költséges, és az energiaigényük is nagy.
A legtöbb nagyüzemben és háztartásban a hálózati feszültség mint energiaforrás folyadék fűtésére is használható. Nagymértékben egyszerűsíti ezek kialakítását és kis költségkihatással is jár, ha olyan villamos fűtőberendezések kerülnek alkalmazásra, amelyek az 50-60 Hz frekvenciájú váltakozó feszültségű hálózatról működtethetők anélkül, hogy akár a feszültség jellegét, akár a frekvenciáját meg kellene változtatni.
Számos olyan megoldás is ismert, ahol folyadékok, elsősorban pedig víz fűtésére villamos transzformátort alkalmaznak.
Az US 1458 634 számú szabadalmi leírásban (Alvin Waage 1923) egy olyan berendezés van ismertetve, amely egy közös vasmagra szerelt primer és szekunder tekerccsel ellátott transzformátort tartalmaz, amelynek a szekunder tekercse rövidre van zárva, és a primer tekercsben folyó áram által létrehozott mágneses fluxus hatására a szekunder tekercsben indukált feszültség a szekunder tekercs kis ellenállása miatt igen nagy áramot hoz létre, amely azután a szekunder tekercsben áramló folyadékot fűti. Maga a szekunder tekercs lehet cső alakú is.
Ilyen típusú vízmelegítők vannak az US 4602 140 és az US 4791 262 számú szabadalmi leírásokban is ismertetve.
Ezeknek az előbb említett berendezéseknek további változata van azUS 1 656518 számú szabadalmi leírásban ismertetve, amely szintén rövidre zárt szekunder tekerccsel van kialakítva.
Egy további változat az US 1 671 839 számú szabadalmi leírásban van ismertetve, ahol mind a primer, mind a szekunder tekercs, mind pedig a közös vasmag adott esetben üregesre van kiképezve, és a futendő folyadék a vasmagon és adott esetben a primer és szekunder tekercseken is át van áramoltatva. A szekunder tekercs itt is rövidre van zárva.
Mindegyik előbb ismertetett megoldás olyan transzformátort tartalmaz, amely vasmagot is tartalmaz.
Az elektronika és villamosságtan alaptételei közé tartozik az a felismerés, hogy a hálózati frekvenciával működő berendezéseknél elfogadható hatásfokú mágneses csatolás csak olyan transzformátorral érhető el, amely vasmagot is tartalmaz. A vasmag nélküli transzformátorok szintén hosszú ideje ismertek, de ezeket csak nagy frekvenciákon, tipikusan 50 kHz fölött, de legalább a hálózati frekvencia 100-szoros értékén alkalmazzák, mivel a megfelelő mágneses csatolás vasmag nélkül csak ilyen nagy frekvencia esetében biztosítható. Ezek a berendezések az úgynevezett indukciós melegítők.
Az US 4471 191 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan folyékony közegek fűtésére kialakított berendezést ismertet, amely lényegében egy vasmag nélküli transzformátor, amelynek primer tekercse egy tartály körül van elrendezve, amelynek a belseje fémhengerekkel van felosztva úgy, hogy közöttük olyan járatok vannak, amelyeken keresztül a fűtendő folyadék áramolni tud. A transzformátor rövidre zárt szekunder tekercsei gyűrű vagy spirális alakúak, és a tartály belsejében vannak, a hengertől térközzel leválasztva elhelyezve.
Használat során a primer tekercsre adott feszültség a szekunder tekercsben vagy tekercsekben feszültséget indukál, és a rövidre zárt szekunder tekercsben vagy tekercsekben indukált áram megfelelő hőt hozzon létre. A fém hengerek induktív úton is melegítve vannak, és az a hő, amely a szekunder tekercsben vagy tekercsekben és a fémhengerben keletkezik, fűti a tartályon átvezetett folyadékot.
Ennél a berendezésnél azonban komoly energiaveszteség lép fel a következők miatt:
1. A primer tekercs a tartályon kívül van, és így nem vesz részt a folyadék fűtésében.
2. A vasmag hiánya miatt a primer és a szekunder tekercsek közötti csatolás messze nem tekinthető ideálisnak, a keletkező mágneses fluxus szóródik, ami az egész berendezés hatásfokát csökkenti.
3. A szekunder tekercs rövidre van zárva, azaz nincs rá terhelés csatlakoztatva.
A találmány célja olyan folyékony közeget fűtő berendezés kidolgozása, amely jó hatásfokkal működtethető hálózati frekvencián is.
Az összes fent említett megoldás közös jellemzője, hogy a folyadék csak egyféleképpen van fűtve, éspedig akkor, amikor a rövidre zárt szekunder tekercs mentén vagy rajta áthalad. A szekunder tekercs általában kis ellenállású anyagból van, erre a berendezés megfelelő teljesítménye miatt van szükség, mivel a szekunder te2
HU 214 893 Β kercsben folyó áram által létrehozott úgynevezett Joulehő fűti az áramló folyékony közeget.
A találmány célja egy olyan fűtőberendezés kialakítása folyamatosan áramló folyadékokhoz, amely az ismert megoldások hátrányait kiküszöbölve úgy üzemeltethető a hálózati feszültségről, hogy viszonylag kis költséggel készíthető és telepíthető, és a folyadék kis áramlási sebességgel is jó hatásfokkal fűthető.
A találmány szerinti megoldás kidolgozásánál azt a meglepő és váratlan felismerést tettük, hogy vasmag nélküli transzformátor is igen jó hatásfokkal működik a hálózati frekvencián is, ha a folyadékot nem csak egyféle módon fűtjük.
A vasmag nélküli transzformátor előnyei a vasmagos transzformátorokkal szemben a következők:
1. Jelentős költségmegtakarítás származik abból, hogy nem kell vasmagot készíteni illetőleg illeszteni.
2. A vasmag nélküli transzformátoroknak, a vasmaggal ellátott transzformátorok platóval rendelkező, tehát nemlineáris mágnesezési görbéjével ellentétben, közel lineáris a mágnesezési görbéje. A közel lineáris mágnesezési görbe azt jelenti, hogy a transzformátor jó hatásfokkal lényegesen nagyobb feszültségtartományban működtethető, mint a vasmagos transzformátor, így jobban is szabályozható, azaz a működési feszültségtartománya nagyobb lehet anélkül, hogy a görbe plátója befolyásolná.
3. A vasmag nélküli transzformátor hűtése sokkal egyszerűbben valósítható meg, mint a vasmaggal ellátott transzformátoré, mivel nincs vasmag, amely bárhol is akadályozná a hűtőfolyadék továbbítását. Ezzel az elrendezéssel a transzformátor hatásfoka is növelhető.
A találmány szerinti berendezés tehát vasmag nélküli transzformátorral van megvalósítva úgy, hogy folyadékok fűtésére felhasználjuk mind a primer, mind a szekunder tekercset mint ellenállásfűtést megvalósító elemet, azaz a tekercsekben folyó áram hatására keletkező Joule-hőt (I2R) is, és a folyadékot a primer tekercsen belül elhelyezett köpenyen és adott esetben a szekunder tekercsen vezetjük át, itt azonban a szekunder tekercs nincs rövidre zárva, hanem a köpennyel villamosán sorosan van kötve, azaz a köpeny képezi a szekunder tekercs terhelését.
A találmány tehát berendezés folyadékok fűtésére, amely a hálózati frekvenciával működő tápfeszültségre van csatlakoztatva, és tartalmaz egy vasmag nélküli transzformátort, amelynek villamosán vezető anyagból készült primer tekercse és villamosán vezető anyagból készült, a primer tekercstől villamosán szigetelt, de azzal a benne folyó áram hatására keletkező mágneses fluxussal indukciós kapcsolatban álló szekunder tekercse van, továbbá tartalmaz egy, a fütendő folyadék átáramoltatásához kiképezett köpenyt, a köpeny villamosán vezető anyagból van, a primer tekercs legalább részben a köpenyt körülvevően, de attól villamosán szigetelve van elhelyezve.
A berendezés lényege abban van, hogy a szekunder tekercs villamosán van a köpenyhez csatlakoztatva.
Előnyös a berendezés, ha a szekunder tekercs két vagy több részből áll, amelyek mindegyike villamosán a köpenyhez van csatlakoztatva.
Előnyös, ha a szekunder tekercs a fütendő folyadékot vezető csőből van kiképezve, és a köpenyhez van csatlakoztatva.
A primer tekercs és a szekunder tekercs(ek) célszerűen koncentrikusan és a szekunder tekercs célszerűen a primer tekercset legalább részben körülvevően van elrendezve.
Előnyös, ha a köpeny a primer tekercs vagy a szekunder tekercs anyagánál nagyobb fajlagos ellenállású anyagból van kialakítva, és a primer tekercs és a szekunder tekercs rézből van.
A köpeny maga kettős falúra is kiképezhető, ekkor a fütendő folyadék a két fal között áramlik.
Célszerű, ha a primer tekercs menetei között, a primer tekercs mentén, annak hőjét a szekunder tekercs felé átadó hűtőolaj van kényszerkeringtetve.
Előnyös lehet egy olyan kiviteli alak is, ahol a szekunder tekercs a primer tekercs külső rétegétől villamosán szigetelve, de azzal fizikailag érintkezve van a jobb hőátadás érdekében elrendezve.
A primer tekercs és a szekunder tekercs(ek) előnyösen rézből, a köpeny pedig adott esetben salakdús vasból van.
A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével a mellékelt 1. ábrán ismertetjük részletesebben.
Az 1. ábrán részben metszetben látható 2 berendezés tartalmaz egy kettős falú 3 köpenyt, amely körül 4 primer tekercs van elhelyezve. A 4 primer tekercs körül van az 5 szekunder tekercs elhelyezve. A kettős falú köpeny fémből van, előnyösen pedig olyan fémből, amelynek nagyobb a villamos ellenállása azokhoz a villamosán jó vezető anyagokhoz képest, amelyekből a primer tekercs és/vagy az 5 szekunder tekercs van.
Hangsúlyozni kívánjuk azonban, hogy a kettős falú 3 köpeny nem transzformátor vasmagjaként működik, így nem is kell ferromágneses anyagból készíteni. A kettősfalú 3 köpeny számára megfelelő anyag lehet például a salakvas, amely az összes követelménynek eleget tesz, nevezetesen az ellenállása nagyobb, mint a rézé, villamosán vezet és könnyen gyártható.
A kettősfalú 3 köpenynek 6 külső fala és 7 belső fala van, amelyek között hengergyűrű keresztmetszetű 8 járat van, amelyen keresztül a berendezés használata közben a folyadék áramlik. A 8 járat egyik vége egy folyadéktömített 9 csatlakozóelemhez van csatlakoztatva, amely azután az 5 szekunder tekercs meghajlított végéhez van kapcsolva, míg a 8 járat másik vége 10 elvezetőcsőhöz van csatlakoztatva.
A 7 belső falon belüli 12 belső tér levegővel van megtöltve. Ez a 12 belső tér magába foglalhat egy fémmagot is, a tapasztalatok azonban azt mutatták, hogy egy ilyen belső fémmag nem javítja jelentősen a berendezés paramétereit.
A 3 köpeny kialakítható kettős fal nélkül, egyszerű fallal is, ebben az esetben azonban a fütendő folyadéknak vagy jó hővezetőnek kell lennie, vagy pedig csak akkor alkalmazható, ha lassú felfutási sebességre van csak szükség. A 3 köpenyen belül lévő folyadékot a fűtött fal hőátadás útján füti, így csak az a folyadékréteg
HU 214 893 Β van közvetlenül fütve, amely a fütött fallal közvetlenül érintkezik, a folyadék többi része a folyadékon belüli hővezetéssel van fűtve.
A 4 primer tekercs szigetelt huzalból van kialakítva, amely több menetet képez, és a 3 köpeny külső felületére van feltekercselve. A huzalok egy vagy több egymástól adott távolságra elhelyezett réteget képeznek, attól függően, hogy milyen hosszú a felhasználandó huzal. A huzal villamosán jól vezető anyag, például réz, alumínium, szupravezető anyag stb. A 4 primer tekercs 11 végei a váltakozó feszültségű hálózatra (220 V, 50 Hz) csatlakoztathatók.
Az 5 szekunder tekercs olyan csőből van tekercselve, amely mind a hőt, mind pedig a villamosságot jól vezeti, például készíthető rézből, alumíniumból stb.
Az 5 szekunder tekercs egy 16 olajáram-terelő elem köré van tekercselve. Az egész elrendezést egy 17 hőszigetelő burkolat veszi körül. A 4 primer tekercs egy, a 17 hőszigetelő burkolat körül elhelyezett, az ábrán külön nem jelölt olajszivattyú segítségével van hűtve. A hűtőolaj kényszeráramoltatással jut a 4 primer tekercs menetei közötti résekbe, majd innen az 5 szekunder tekercs külső felületére, ily módon biztosítva a hőátadást a 4 primer tekercsről az 5 szekunder tekercsre, innen pedig az 5 szekunder tekercsen belül áramló folyékony közegre.
Abban az esetben, ha egyszerűbb fűtőberendezésre van szükség, ahol kisebb futóteljesítmény is elegendő, például a 2 berendezés alacsonyabb hőmérsékleten üzemeltethető, a 17 hőszigetelő burkolat és a hűtőolaj elhagyható, és a 4 primer tekercset a szorosan köré tekercselt 5 szekunder tekercs egyszerűen hővezetéssel hűti.
Ahogyan erre már a korábbiakban is utaltunk, az 5 szekunder tekercs egyik vége 9 csatlakozóelemmel van a 3 köpeny 8 járatához csatlakoztatva, míg az 5 szekunder tekercs másik vége 14 folyadékbemenetre van csatlakoztatva. Az 5 szekunder tekercs mindkét vége tetszőleges módon villamosán csatlakoztatva van a 3 köpenyhez. Ez a csatlakoztatás történhet egyrészt a 9 csatlakozóelem segítségével, amely egyszerre lehet folyadék és villamos csatlakozást megvalósító elem, másrészt egy 15 csatlakozóelemmel, amely csupán villamos csatlakozást biztosít. Lényegében tehát az 5 szekunder tekercs és a 3 köpeny villamosán sorosan vannak kötve, azaz a 3 köpeny képezi az 5 szekunder tekercs terhelését.
Az 1. ábrán bemutatott berendezés működése a következő:
A fűtendő folyadékot, például vizet a 14 folyadékbemeneten keresztül tápláljuk az 5 szekunder tekercsbe. A folyadék az 5 szekunder tekercsen végigáramolva a 9 csatlakozóelemen keresztül a 3 köpeny 8 járatába van elvezetve, majd innen a 10 elvezető csövön keresztül van kivezetve. Kialakítható az elrendezés úgy is, hogy a folyadékot ellenkező irányba áramoltatjuk, tehát először a 8 járaton, majd ezt követően az 5 szekunder tekercsen.
A 4 primer tekercs a váltakozó áramú hálózatra (egy- vagy többfázisú) van csatlakoztatva. A 4 primer tekercsen folyó áram hatására keletkező mágneses fluxus az 5 szekunder tekercsben feszültséget indukál. Az indukált feszültség hatására a 9 és 15 csatlakozóelemeken és a 3 köpenyen keresztül áram folyik, és a 3 köpenyt ellenállásfűtéssel fűti. Más szóval a 3 köpeny képezi a terhelést a transzformátor számára. Előnyös, ha a köpeny olyan fémből van, amelynek a fajlagos villamos ellenállása nagyobb, mint a 4 primer tekercs vagy az 5 szekunder tekercs anyagának fajlagos villamos ellenállása. Ekkor a 3 köpenyen a nagyobb ellenállás miatt csökken ugyan az áram, viszont a hő túlnyomórészt a 3 köpenyben fog termelődni, így a berendezés hatásfoka javul.
Ha a 3 köpeny fémből van, úgy azt az az örvényáram is fűti, amelyet a 4 primer tekercs mágneses erőterének változása a 3 köpeny anyagában hoz létre. Ez a hatás az 1. ábrán látható kiviteli alaknál jól érzékelhető, aholis a 4 primer tekercs a 3 köpeny és az 5 szekunder tekercs között helyezkedik el, de ez a hatás, kisebb mértékben ugyan, de érzékelhető akkor is, ha az 5 szekunder tekercs a 4 primer tekercs és a 3 köpeny között van elhelyezve. A 3 köpenyt fűti ezeken kívül még a hiszterézisveszteségből származó hiszterézishő is.
A 4 primer tekercs és az 5 szekunder tekercs a 2 berendezés használata közben maga is melegszik. Ezt a melegedést a 4 primer tekercsen és az 5 szekunder tekercsen folyó áram Joule-hője hozza létre. A transzformátorok tervezéséből ismert, hogy ha a 4 primer tekercs, illetőleg az 5 szekunder tekercs jó villamos vezetőképességű anyagból van, úgy ez a hő, azaz az ellenállásfűtés minimalizálható. A 2 berendezés és/vagy a hűtőrendszer tervezésével és megfelelő megválasztásával - erre már utaltunk - lehet biztosítani, hogy a 4 primer tekercs hőmérséklete a megengedett, illetőleg előírt hőmérséklet-tartományban maradjon.
Ha az 5 szekunder tekercs csőből van tekercselve, és a fűtendő folyadék átáramlik rajta és hűti, akkor célszerű, ha az 5 szekunder tekercs anyagát viszonylag nagy ellenállású fémből, például acélból állítjuk elő, mivel az 5 szekunder tekercsben keletkező hő a folyadék fűtéséhez jól felhasználható.
Amikor a folyadék belép a 3 köpenybe, az tovább melegíti. Ez a melegítés a 3 köpenyről hőátadással terjed. Mivel a melegítés, illetőleg a fűtés a 3 köpenyben hővezetés útján történik, célszerű, ha a 8 járatot annak érdekében, hogy a folyadék és a 3 köpeny között maximális érintkezés valósuljon meg, viszonylag szűkre választjuk.
A találmány szerinti 2 berendezés segítségével a folyadék többféle módon van fűtve, éspedig:
1. a 3 köpeny ellenállásfütésével,
2. a 3 köpenyben fellépő örvényáram hőhatásával és a hiszterézishővel,
3. a 4 primer tekercs ellenállásfűtésével, amelyet a primer tekercs hűtőrendszere továbbít az 5 szekunder tekercs, továbbá
4. az 5 szekunder tekercs ellenállásfűtésével.
Itt jegyezzük meg, hogy a folyadék fűthető úgy is, hogy csak a 3 köpenyen vezetjük át, az 5 szekunder tekercsen nem, ez azonban azért hátrányos, mert az szekunder tekercs így nincs hűtve, a folyadékot pedig az 5 szekunder tekercs nem fűti.
HU 214 893 Β
Egy olyan kiviteli alak is elképzelhető, ahol a 3 köpeny spirálként feltekercselt csőből áll, amelyen a fűtendő folyadék keresztül van vezetve.
Az 1. ábrán bemutatott 2 berendezéssel ellenőrző mérést végeztünk. A 3 köpeny salakvasból készült, és hossza 265 mm, átmérője 60 mm, a 8 járat átmérője pedig 3 mm volt.
A 4 primer tekercs 3,75 mm átmérőjű rézből készült, a menetszáma 327 volt.
A 4 primer tekercset a hálózati feszültségre kapcsoltuk, üzemi paraméterei a következők voltak:
feszültség: 230 V frekvencia: 50 Hz áramerősség: 157,5 A teljesítmény: 29,7 kW teljesítménytényező: 0,874 primer tekercs hőmérséklete: 105-93 °C hatásfok: 96%
A berendezést állandósult villamos és termikus viszonyok között üzemeltettük. A bemenő folyadék hőmérséklete 15 °C volt, ezt a 2 berendezésen 17,9 1/perc sebességgel áramoltattuk át az 5 szekunder tekercsen és a 3 köpenyen. A 10 elvezető csövön a kimenő folyadék hőmérséklete 38 °C volt.
A találmány szerinti 2 berendezés általános és ipari körülmények között egyaránt használható, adott esetben kiegészíthető szabályozó elemekkel, amelyekkel a kimenő folyadék hőmérsékletét lehet kívánság szerint változtatni vagy beállítani, de kiegészíthető még nyomásérzékelővel vagy áramlásmérővel, amely a hálózati feszültséget bekapcsolja, ha a folyadékáram megindul, és kikapcsolja, ha a folyadékáram leáll, vagy az áramlási sebesség egy minimális biztonsági érték alá csökken.
A 2 berendezés nagy nyomással is működtethető, felhasználható gőz előállítására, illetőleg gőzkazánok pótlására is.
A 2 berendezés 230 V és 400 V hálózati feszültségen egyaránt üzemeltethető, a kimeneti teljesítménye 6-40 kW. Természetesen egyéb feszültség-, illetőleg teljesítménytartományokra is kidolgozható az elrendezés.
Claims (11)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Berendezés (2) folyékony közeg fűtésére, amely hálózati frekvenciával működő tápfeszültségre van csatlakoztatva, és vasmag nélküli transzformátort tartalmaz, amelynek villamosán vezető anyagból készült primer tekercse (4) és villamosán vezető anyagból készült, a primer tekercstől (4) villamosán szigetelt, de azzal a benne folyó áram hatására keletkező mágneses fluxussal indukciós kapcsolatban álló szekunder tekercse (5) van, továbbá tartalmaz egy, a fűtendő folyadék átáramoltatásához kiképezett, villamosán vezető anyagból kialakított köpenyt (3), továbbá a primer tekercs (4) legalább részben a köpenyt (3) körülvevően, de attól villamosán szigetelve van elhelyezve, azzal jellemezve, hogy a szekunder tekercs (5) villamosán a köpenyhez (3) van csatlakoztatva.
- 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szekunder tekercs (5) két vagy több részből áll, amelyek mindegyike villamosán a köpenyhez (3) van csatlakoztatva.
- 3. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szekunder tekercs (5) a fűtendő folyadékot vezető csőből van kiképezve, és a köpenyhez (3) van csatlakoztatva.
- 4. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a primer tekercs (4) és a szekunder tekercsek) (5) koncentrikusan vannak elrendezve.
- 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szekunder tekercs (5) a primer tekercset (4) legalább részben körülvevően van elrendezve.
- 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köpeny (3) a primer tekercs (4) vagy a szekunder tekercs (5) anyagánál nagyobb fajlagos ellenállású anyagból van kialakítva.
- 7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a primer tekercs (4) és a szekunder tekercs (5) rézötvözetből van kialakítva.
- 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köpeny (3) kettős falúra van kiképezve.
- 9. A 7. vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a primer tekercset (4) és a szekunder tekercset (5) hűtőolaj veszi körül.
- 10. A 7. vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szekunder tekercs (5) a primer tekercs (4) külső rétegétől villamosán szigetelve, de azzal fizikailag érintkezve van elrendezve.
- 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köpeny (3) vasötvözetből van.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NZ233841A NZ233841A (en) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | Continuous flow transformer water heater |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9203658D0 HU9203658D0 (en) | 1993-03-29 |
| HUT65205A HUT65205A (en) | 1994-05-02 |
| HU214893B true HU214893B (hu) | 1998-07-28 |
Family
ID=19923257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9203658A HU214893B (hu) | 1990-05-29 | 1991-05-23 | Berendezés folyadék fűtésére |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5216215A (hu) |
| EP (1) | EP0530288B1 (hu) |
| JP (1) | JP3240384B2 (hu) |
| KR (1) | KR0177829B1 (hu) |
| CN (1) | CN1026150C (hu) |
| AT (1) | ATE125617T1 (hu) |
| AU (1) | AU644883B2 (hu) |
| BG (1) | BG60656B1 (hu) |
| BR (1) | BR9106482A (hu) |
| CA (1) | CA2083370C (hu) |
| DE (1) | DE69111602T2 (hu) |
| DK (1) | DK0530288T3 (hu) |
| ES (1) | ES2074717T3 (hu) |
| FI (1) | FI101574B (hu) |
| HU (1) | HU214893B (hu) |
| IN (1) | IN179036B (hu) |
| NO (1) | NO180555C (hu) |
| NZ (1) | NZ233841A (hu) |
| PL (1) | PL168284B1 (hu) |
| RO (1) | RO109264B1 (hu) |
| WO (1) | WO1991019138A1 (hu) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569329A (en) * | 1995-06-06 | 1996-10-29 | Carbomedics, Inc. | Fluidized bed with uniform heat distribution and multiple port nozzle |
| US6118111A (en) * | 1996-03-15 | 2000-09-12 | Bbmr Limited | Fluid heater |
| US6078032A (en) * | 1998-08-07 | 2000-06-20 | Bmg Holdings, Llc | Hot water beverage maker with voltage transformer type water heating unit |
| US6512212B1 (en) | 2000-10-30 | 2003-01-28 | Thermomedics International Inc. | Heater with removable cartridge |
| US6536110B2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-03-25 | United Technologies Corporation | Integrally bladed rotor airfoil fabrication and repair techniques |
| US6781100B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-08-24 | Husky Injection Molding Systems, Ltd. | Method for inductive and resistive heating of an object |
| US6717118B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-04-06 | Husky Injection Molding Systems, Ltd | Apparatus for inductive and resistive heating of an object |
| TWI239380B (en) * | 2001-12-31 | 2005-09-11 | Jiun-Guang Luo | Method and device for efficiently heating water |
| US7034263B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-04-25 | Itherm Technologies, Lp | Apparatus and method for inductive heating |
| US7279665B2 (en) * | 2003-07-02 | 2007-10-09 | Itherm Technologies, Lp | Method for delivering harmonic inductive power |
| DE10350064A1 (de) * | 2003-10-27 | 2005-06-16 | Albert Thomann | Kaffeemaschine |
| US8803044B2 (en) * | 2003-11-05 | 2014-08-12 | Baxter International Inc. | Dialysis fluid heating systems |
| EP1726947A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-29 | Sika Technology AG | device and method for ultrasonically determining the dynamic elastic modulus of a material |
| JP2007128751A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Tokuden Co Ltd | 流体加熱装置及びその装置を使用した熱媒体通流ローラ装置 |
| CN100383467C (zh) * | 2006-04-10 | 2008-04-23 | 李国水 | 变频电磁感应即热式热水器 |
| US7731689B2 (en) | 2007-02-15 | 2010-06-08 | Baxter International Inc. | Dialysis system having inductive heating |
| US8071914B2 (en) * | 2007-12-26 | 2011-12-06 | Noboru Oshima | Heating apparatus |
| FR2942301A1 (fr) * | 2009-02-18 | 2010-08-20 | Elka S A | Installation de preparation instantanee d'eau chaude |
| JP5024736B2 (ja) | 2009-10-15 | 2012-09-12 | 住友電気工業株式会社 | 発電システム |
| CN102235740A (zh) * | 2010-05-04 | 2011-11-09 | 赵放 | 感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法 |
| US8269592B1 (en) * | 2010-05-05 | 2012-09-18 | Lockheed Martin Corporation | Pulse transformer |
| US10704803B2 (en) * | 2011-04-28 | 2020-07-07 | Seven International Group, Inc. | Infrared water heater |
| CN102673913B (zh) * | 2011-07-28 | 2014-05-14 | 李智 | 一种储油罐复合电磁感应加热器 |
| ES2453016B1 (es) * | 2012-10-03 | 2015-01-20 | Lucas FERNÁNDEZ RIBAO | Emisor térmico eléctrico por inducción |
| ES2452990B1 (es) * | 2013-06-03 | 2015-01-20 | Lucas FERNÁNDEZ RIBAO | Aparato accesorio para calentamiento por inducción de un radiador o convector |
| DE102013211581A1 (de) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heizvorrichtung |
| DE102013211579A1 (de) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmetauschereinrichtung und Heizvorrichtung |
| CN104807172A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-29 | 北京化工大学 | 一种即热式电磁加热节能热水器 |
| IT201900009381A1 (it) * | 2019-06-18 | 2020-12-18 | Rheavendors Services Spa | Dispositivo riscaldatore a passaggio d'acqua configurato per riscaldare acqua in una macchina per la preparazione e l'erogazione di bevande |
| CN110360747A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-22 | 中山市乐喜电子科技有限公司 | 一种热水器用电磁发热体组件 |
| JP7029867B2 (ja) * | 2019-07-30 | 2022-03-04 | 幸春 宮村 | 発熱体の製造方法、発熱体および加熱ユニット |
| CN110933792B (zh) * | 2019-12-04 | 2022-03-08 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种变压器灭火真型试验绝缘油加热系统及方法 |
| IL309685A (en) * | 2021-06-22 | 2024-02-01 | Shitrit Yoav Ben | System and methods for heating water |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1513087A (en) * | 1922-03-29 | 1924-10-28 | Nat Electric Water Heater Comp | Electric heater |
| US1656518A (en) * | 1926-08-23 | 1928-01-17 | William J Hammers | Electric water heater |
| US1918637A (en) * | 1929-11-29 | 1933-07-18 | Ig Farbenindustrie Ag | Electric heater for circulating fluids |
| US2407562A (en) * | 1942-08-17 | 1946-09-10 | Einar G Lofgren | Induction heater |
| GB1415504A (en) * | 1972-05-26 | 1975-11-26 | Apv Paralec Ltd | Coreless induction furnace refining and melting apparatus and processes |
| GB1557590A (en) * | 1976-10-25 | 1979-12-12 | Secr Defence | Gas thrusters |
| DE3022068A1 (de) * | 1980-06-12 | 1981-12-24 | Erhard 7000 Stuttgart Pauls | Geraet zum erwaermen fluessiger oder gasfoermiger medien |
| SE442696B (sv) * | 1981-09-24 | 1986-01-20 | Asea Ab | Anordning for vermning av gas- eller vetskeformiga media |
| US4602140A (en) * | 1984-11-01 | 1986-07-22 | Mangels Industrial S.A. | Induction fluid heater |
| JPH0760017B2 (ja) * | 1986-07-07 | 1995-06-28 | チッソエンジニアリング株式会社 | 電気流体加熱器 |
| CA1253556A (fr) * | 1986-10-01 | 1989-05-02 | Richard J. Marceau | Un chauffe-fluide comprenant un noyau magnetique non conducteur ayant un enroulement primaire de fils conducteurs d'electricite |
| GB2219715B (en) * | 1988-06-07 | 1992-05-06 | Eastern Electricity Board | Induction heater |
-
1990
- 1990-05-29 NZ NZ233841A patent/NZ233841A/xx unknown
-
1991
- 1991-05-20 US US07/703,295 patent/US5216215A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 WO PCT/AU1991/000226 patent/WO1991019138A1/en active IP Right Grant
- 1991-05-23 EP EP91910309A patent/EP0530288B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-23 ES ES91910309T patent/ES2074717T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-23 HU HU9203658A patent/HU214893B/hu not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 BR BR919106482A patent/BR9106482A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 DE DE69111602T patent/DE69111602T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 DK DK91910309.3T patent/DK0530288T3/da active
- 1991-05-23 AT AT91910309T patent/ATE125617T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 JP JP50947591A patent/JP3240384B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 RO RO92-01459A patent/RO109264B1/ro unknown
- 1991-05-23 AU AU79062/91A patent/AU644883B2/en not_active Ceased
- 1991-05-23 CA CA002083370A patent/CA2083370C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-23 KR KR1019920702849A patent/KR0177829B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-05-23 PL PL91296934A patent/PL168284B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1991-05-27 IN IN403MA1991 patent/IN179036B/en unknown
- 1991-05-28 CN CN91103676.8A patent/CN1026150C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-21 BG BG97004A patent/BG60656B1/bg unknown
- 1992-11-18 NO NO924439A patent/NO180555C/no not_active IP Right Cessation
- 1992-11-27 FI FI925402A patent/FI101574B/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU214893B (hu) | Berendezés folyadék fűtésére | |
| US4855552A (en) | Fluid heating device incorporating transformer secondary winding having a single electrical turn and cooling means optimized for heat transfer | |
| EP2213140B1 (en) | Flow-through induction heater | |
| CA2010204C (en) | Low-frequency electromagnetic induction heater | |
| US4602140A (en) | Induction fluid heater | |
| JP4579534B2 (ja) | 物体の温度を制御する方法および装置 | |
| JP5654791B2 (ja) | 過熱水蒸気生成装置 | |
| US3414698A (en) | High voltage transformer type heater for heating fluids | |
| RU2658658C1 (ru) | Электрический парогенератор | |
| US3053959A (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
| Curran et al. | Electric-induction fluid heaters | |
| CN100491862C (zh) | 集肤效应电热水器 | |
| RU2736334C2 (ru) | Способ преобразования электрической энергии в тепловую энергию и устройство электрического нагревателя с использованием способа | |
| RU2120703C1 (ru) | Устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе | |
| RU177512U1 (ru) | Индукционный нагреватель с разделенной обмоткой | |
| RU2043577C1 (ru) | Индукционный электрокотел в.ф.короля | |
| SU1269279A1 (ru) | Индукционный нагреватель текучих сред | |
| HU197624B (en) | Heating equipment of flow system | |
| SU1064961A1 (ru) | Дистилл тор | |
| RU1187U1 (ru) | Электронагреватель воздуха | |
| CN113038648A (zh) | 将电能转换成热能的方法以及使用该方法的电加热装置 | |
| BG111Y1 (en) | Device for induction heating of gaseous, liquid and solid materials | |
| JPH02187561A (ja) | 誘導発熱流体加熱器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |