RU123908U1

RU123908U1 - INDUCTION HEATING ELEMENT

Info

Publication number: RU123908U1
Application number: RU2012114286/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Сосновский; Сергей Александрович Сосновский
Original assignee: Александр Михайлович Сосновский; Сергей Александрович Сосновский
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-01-10
Also published as: UA63626U

Abstract

1. Индукционный нагревательный элемент, содержащий магнитопровод, отличающийся тем, что его корпус выполнен из набора трубчатых элементов, образующих одно целое, в котором магнитопровод выполнен в форме пары вертикально установленных трубчатых элементов, соединенных сварочными швами с двух сторон вдоль образующих, торцы пары закрыты дисками с двумя отверстиями, на дисках установлены коммутационные патрубки, также закрытые дисками, при этом нижний торец нижнего коммутационного патрубка закрыт глухим диском, верхний торец верхнего коммутационного патрубка, в котором установлен контактный узел, закрыт диском с отверстием, на котором установлена первая секция крепежной штанги с монтажным приспособлением.2. Индукционный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что контактный узел выполнен с возможностью подключения трехжильного провода.3. Индукционный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр коммутационных патрубков, примыкающих с двух торцов к паре сваренных трубчатых элементов, равен диаметру окружности, описывающей пару сваренных труб.4. Индукционный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что первая секция крепежной штанги снабжена муфтой с резьбой.5. Индукционный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что первая секция крепежной штанги выполнена с фланцем.1. An induction heating element containing a magnetic circuit, characterized in that its casing is made of a set of tubular elements forming a single unit, in which the magnetic circuit is made in the form of a pair of vertically mounted tubular elements connected by welding seams on both sides along the generators, the ends of the pair are closed by disks with two holes, on the disks are installed connection pipes, also covered by disks, while the lower end of the lower switching pipe is closed by a blank disk, the upper end of the upper comm , Gravitational pipe, in which a contact assembly with an opening closed disc on which the first section of the fastening rod with mounting prisposobleniem.2. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the contact node is configured to connect a three-wire wire. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the connecting pipes adjacent from two ends to a pair of welded tubular elements is equal to the diameter of a circle describing a pair of welded pipes. An induction heating element according to claim 1, characterized in that the first section of the mounting rod is provided with a threaded sleeve. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the first section of the mounting rod is made with a flange.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к электронагревателям, предназначенным для предотвращения образования ледяной корки, наледи, изморози на бетонных конструкциях и подвижных элементах плотин гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), а также для обогрева, например, отдельных конструкций больших промышленных сооружений.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to electric heaters designed to prevent the formation of ice crust, ice, frost on concrete structures and moving elements of dams of pumped storage power plants (PSP), as well as for heating, for example, individual structures of large industrial structures.

Известно, что для нагрева жидких и газообразных сред применяют закрытые электронагреватели, представляющие собой металлические оболочки, внутри которых в электроизоляционном материале размещены нагревательные элементы с выводами, [см. Электротермическое оборудование. Справочник. - М.: Энергия, стр.181-84, 1980 г.]. Электроизолирующая среда может быть в виде различных сыпучих материалов [см. описание к патенту РФ №2120199, М. кл. H05B 3/48, опубл. 10.10.98]., либо в виде опорного изолятора, например, с винтовыми канавками [см., например, описание к патенту Украины на полезную модель №13969, М. кл. H05B 3/42, опубл. 15.04.2006]. Упомянутые устройства используют резистивные нагревательные элементы, которые для создания эффективного тепла на поверхности должны обеспечивать большой градиент температуры, который возможен при значительном нагреве нагревательного элемента, что приводит к его перегреву и выходу из строя нагревателя в целом.It is known that for heating liquid and gaseous media, closed electric heaters are used, which are metal shells, inside which heating elements with leads are placed in the insulating material, [see Electro thermal equipment. Directory. - M .: Energy, p. 181-84, 1980]. The insulating medium may be in the form of various bulk materials [see Description to the patent of the Russian Federation No. 2120199, M. cl. H05B 3/48, publ. 10.10.98]., Or in the form of a support insulator, for example, with helical grooves [see, for example, the description of the patent of Ukraine for utility model No. 13969, M. cl. H05B 3/42, publ. 04/15/2006]. The mentioned devices use resistive heating elements, which must provide a large temperature gradient to create effective heat on the surface, which is possible with significant heating of the heating element, which leads to its overheating and failure of the heater as a whole.

Известно, что для нагрева больших объемов или площадей в некоторых случаях применяют установки, основным элементом которых являются нагревательные кабели с различными типами изоляции, обеспечивающие обогрев строительных конструкций или значительных площадей [см. например, описание к патенту РФ №2168872, М. кл. H05B 3/56, F24D 13/02, опубл. 10.06.2001 или №2267237, М. кл. H04B 3/56, 1/02]. Они обеспечивают нагревание соответствующих сооружений и их эффективное использование при различных температурах окружающей среды. Однако, устройство таких установок, как правило, представляет собой плоскую конструкцию, которую формируют на небольшом расстоянии от поверхности сооружения. Устройство на основе такого технического решения очень уязвимо, поскольку может быть повреждено внешним воздействием, например, при строительных или иных работах, выполняемых тяжелой техникой.It is known that for heating large volumes or areas, in some cases, installations are used, the main element of which are heating cables with various types of insulation, providing heating of building structures or large areas [see for example, the description of the patent of the Russian Federation No. 2168872, M. cl. H05B 3/56, F24D 13/02, publ. 06/10/2001 or No. 2267237, M. cl. H04B 3/56, 1/02]. They provide heating of the respective structures and their effective use at various ambient temperatures. However, the device of such installations, as a rule, is a flat structure, which is formed at a small distance from the surface of the structure. A device based on such a technical solution is very vulnerable, since it can be damaged by external influences, for example, during construction or other work performed by heavy equipment.

Известно, что успешное решение многочисленных задач, связанных с нагревом различного рода устройств, возможно в результате применения в промышленности устройств и способов индукционного нагрева [см. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. - Л.: Энергия, 284 с.1974 г.]. Однако, природа индукционного нагрева такова, что, как правило, в зависимости от условий технической задачи, от конструкции нагреваемых объектов в каждом конкретном случае необходимо разрабатывать специальные устройства, технологии их изготовления и использования. В любом случае установка для индукционного нагрева металла состоит, как минимум, обычно из источника энергии и индуктора, представляющего собой спираль или провод какой-либо формы в зависимости от типа нагреваемого объекта, который помещают внутри индуктора или около него. То есть функциональные возможности устройств ограничены формой объектов, для нагрева которых они предназначены.It is known that the successful solution of numerous problems associated with the heating of various kinds of devices is possible as a result of the application in the industry of devices and methods of induction heating [see Sukhotsky A.E., Ryskin S.E. Inductors for induction heating. - L .: Energy, 284 p. 1974]. However, the nature of induction heating is such that, as a rule, depending on the conditions of the technical task, on the design of the heated objects, in each particular case, it is necessary to develop special devices, technologies for their manufacture and use. In any case, the installation for induction heating of metal consists, at a minimum, usually of an energy source and an inductor, which is a spiral or wire of some form, depending on the type of object being heated, which is placed inside or near the inductor. That is, the functionality of the devices is limited by the shape of the objects for which they are intended to be heated.

Индукционный нагрев может быть применен как для термообработки некоторых типов монолитных конструкций в условиях строительной площадки, так и для ускорения твердения бетона конструкций в условиях низких температур. Эффективен такой нагрев для насыщенных арматурой каркасных конструкций и конструкций возводящихся в стальной опалубке [см. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего востока, Сибири и крайнего севера / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1982 - 213 с.]. Он обеспечивает собственно прогрев бетона насыщенных металлом конструкций, обеспечивает равномерное по сечению и длине конструкций температурное поле. Однако, при отсутствии каркасных конструкций в составе бетона или металлической опалубки при строительстве использование индукционного нагрева мало эффективно или вообще не возможно. В таких случаях используют нагреватели с резистивными нагревательными элементами.Induction heating can be used both for heat treatment of certain types of monolithic structures in a construction site, and to accelerate the hardening of concrete structures at low temperatures. Such heating is effective for frame structures saturated with reinforcement and structures erected in steel formwork [see Guidelines for the production of concrete work in winter conditions, areas of the Far East, Siberia and the Far North / TsNIIOMTP Gosstroy USSR. M .: Stroyizdat, 1982 - 213 p.]. It provides the actual heating of concrete of metal-saturated structures, provides a temperature field uniform in cross section and length of structures. However, in the absence of frame structures in concrete or metal formwork during construction, the use of induction heating is not very effective or not possible at all. In such cases, heaters with resistive heating elements are used.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для нагрева вертикальных конструкций в нефтегазовой промышленности, например, используют индукционные нагреватели, устройство которых включает корпус, являющийся одновременно магнитным сердечником, нагревательный элемент в виде индукционной катушки, контактный узел с токоподводящим кабелем [см. описание к патенту РФ №2198284, М. кл. E21B 36/04, опубл. 10.02.2003]. При этом нагревательный элемент в виде индукционной катушки намотан на наружной поверхности корпуса, который является магнитным сердечником и насосно-компрессорной трубой, оснащенной металлическими кольцами с разрезами, через которые проложены провода обмоток индукционной катушки.Closest to the claimed one is a device for heating vertical structures in the oil and gas industry, for example, induction heaters are used, the device of which includes a housing that is simultaneously a magnetic core, a heating element in the form of an induction coil, a contact node with a current-carrying cable [see Description to the patent of the Russian Federation No. 2198284, M. cl. E21B 36/04, publ. 02/10/2003]. In this case, a heating element in the form of an induction coil is wound on the outer surface of the housing, which is a magnetic core and a tubing equipped with metal rings with cuts through which the wires of the windings of the induction coil are laid.

При значительных линейных размерах нагревателя он создает тепловой поток достаточный для нагревания нефти, проходящей через него, до температуры, при которой не происходит образование асфальто-смолопарафиновых отложений.With significant linear dimensions of the heater, it creates a heat flux sufficient to heat the oil passing through it to a temperature at which the formation of asphalt-resin-paraffin deposits does not occur.

Однако нагреватель такой конструкции достаточно сложный, требует значительных затрат при изготовлении, а его применение ограничено областями предполагаемых отложений в насосоно-компрессорных трубах. К тому же в случае нарушений в электропроводе ремонт становится большой проблемой.However, a heater of this design is quite complex, requires significant costs in the manufacture, and its use is limited to the areas of estimated deposits in the tubing. In addition, in case of violations in the electrical cable, repair becomes a big problem.

Поэтому целью предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей электронагревателя и упрощение технологии изготовления.Therefore, the purpose of the proposed technical solution is to expand the functionality of the electric heater and simplify the manufacturing technology.

В основу изобретения поставлена также задача улучшения индукционного нагревательного элемента, в котором, вследствие выполнения его корпуса из набора трубчатых элементов, образующих одно целое, выполнения магнитопровода в форме пары вертикально установленных трубчатых элементов, соединенных сварочными швами с двух сторон вдоль образующих, закрытия торцов пары дисками с двумя отверстиями, установки на дисках коммутационных патрубков, также закрытых дисками, при этом нижний торец нижнего коммутационного патрубка закрыт глухим диском, верхний торец верхнего коммутационного патрубка, в котором установлен контактный узел, закрыт диском с отверстием, на котором установлена первая секция крепежной штанги с монтажным приспособлением, обеспечивается указанный выше технический результат, обеспечивающий не только снижение затрат на эксплуатацию, но и увеличение срока использования нагревателя в целом.The basis of the invention is also the task of improving the induction heating element, in which, due to the execution of its housing from a set of tubular elements forming a single unit, the implementation of the magnetic circuit in the form of a pair of vertically mounted tubular elements connected by welding seams on both sides along the generators, closing the ends of the pair with disks with two holes, installation on the disks of the connecting pipes, also covered by disks, while the lower end of the lower switching pipe is closed by a blank disk, the upper end of the upper connecting pipe, in which the contact node is installed, is closed by a disk with an opening on which the first section of the mounting rod with the mounting fixture is installed, the above technical result is provided, which ensures not only reduced operating costs, but also increased use of the heater as a whole .

Поставленная задача решается тем, что в известном индукционном нагревательном элементе, содержащем контактный узел и магнитопровод, согласно полезной модели, корпус, выполнен из набора трубчатых элементов, образующих одно целое, в котором магнитопровод выполнен в форме пары вертикально установленных трубчатых элементов, соединенных сварочными швами с двух сторон вдоль образующих, торцы пары закрыты дисками с двумя отверстиями, на дисках установлены коммутационные патрубки также закрытые дисками, при этом нижний торец нижнего коммутационного патрубка закрыт глухим диском, верхний торец верхнего коммутационного патрубка, в котором установлен контактный узел, закрыт диском с отверстием, на котором установлена первая секция крепежной штанги с монтажным приспособлением.The problem is solved in that in the known induction heating element containing a contact node and a magnetic circuit, according to a utility model, the housing is made of a set of tubular elements forming a single unit, in which the magnetic circuit is made in the form of a pair of vertically mounted tubular elements connected by welding seams with of the two sides along the generators, the ends of the pair are closed by disks with two holes, the connecting pipes are also installed on the disks, also closed by disks, while the lower end of the lower commut ion nozzle closed hollow disc, an upper end of the upper switching tube, in which a contact assembly with an opening closed disc on which the first section of the mounting bar to the mounting device.

Согласно полезной модели, контактный узел выполнен с возможностью подключения трехжильного провода.According to a utility model, the contact node is configured to connect a three-wire wire.

Согласно полезной модели, внутренний диаметр коммутационных патрубков равен диаметру окружности, описывающей пиру сваренных труб.According to a utility model, the inner diameter of the connecting pipes is equal to the diameter of the circle that describes the feast of the welded pipes.

Согласно полезной модели, первая секция крепежной штанги снабжена муфтой с резьбой.According to a utility model, the first section of the mounting rod is provided with a threaded sleeve.

Согласно изобретению, первая секция крепежной штанги выполнена с фланцем.According to the invention, the first section of the mounting rod is made with a flange.

Как видно из изложения сущности технического решения, оно отличается от прототипа и, следовательно, является новыми.As can be seen from the presentation of the essence of the technical solution, it differs from the prototype and, therefore, is new.

Предлагаемое устройство принципиально отличается от известных тем, что способно использоваться как самостоятельно, например в бетонных работах, так и в комплексе с дополнительными металлическими емкостями, заполненными жидким теплоносителем. В последнем случае они особенно эффективны для предотвращения образования ледяной корки, наледи, изморози на бетонных конструкциях и подвижных элементах плотин гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), особенно в районах с низкими среднегодовыми температурами.The proposed device is fundamentally different from the known ones in that it can be used both independently, for example in concrete work, and in combination with additional metal containers filled with liquid coolant. In the latter case, they are especially effective for preventing the formation of ice crust, ice, frost on concrete structures and mobile elements of dams of pumped storage power plants (PSP), especially in areas with low average annual temperatures.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и было реализовано при строительстве Днестровской ГАЭС, г.Новоднестровск и Ташлыкской ГАЭС, г.Южноукраинск.The proposed technical solution is industrially applicable and was implemented during the construction of the Dniester PSP, the city of Novodnestrovsk and the Tashlyksky PSP, the city of Yuzhnoukrainsk.

Устройство нагревательного элемента показано на следующих фигурах. В таблице показаны основные размеры нагревателя, нагревательного элемента и корпуса.The heating element device is shown in the following figures. The table shows the main dimensions of the heater, heating element and housing.

Фиг.1 Общий вид нагревательного элемента.Figure 1 General view of the heating element.

Фиг.2 Нагревательный элемент (сечение по АА).Figure 2 Heating element (section along AA).

Фиг.3 Общий вид соединения секций крепежной штанги (вариант 1).Figure 3 General view of the connection sections of the mounting rod (option 1).

Фиг.4 Общий вид соединения секций крепежной штанги (вариант2).Figure 4 General view of the connection sections of the mounting rod (option 2).

Нагреватель плавучей запаниFloating Heater Нагреватель аварийно-ремонтного затвораEmergency Shutter Heater Нагреватель ремонтного затвора и сороулавливающей решеткиRepair shutter and dust trap heater Общая длина закладной трубы, L₁, мThe total length of the embedded pipe, L ₁ , m 16,616.6 15,0015.00 12,0012.00 Общая длина нагревательного элемента, L₂, мThe total length of the heating element, L ₂ , m 7,507.50 5,505.50 5,505.50 Длина пары сваренных труб, L₃, мThe length of the pair of welded pipes, L ₃ , m 7,007.00 5,005.00 5,005.00 Длина коммутационного патрубка L₄, ммThe length of the connecting pipe L ₄ mm 250,00250.00 250,00250.00 250,00250.00 Длина первой секции монтажной трубы, L₅, ммThe length of the first section of the mounting pipe, L ₅ mm 1460,001460.00 1500,001,500.00 150,00150.00 Толщина писков, δ ммSqueak thickness, δ mm 5,005.00 5,005.00 5,005.00 Диаметр труб и отверстий, d₁, ммThe diameter of the pipes and holes, d ₁ mm 48,0048.00 48,0048.00 48,0048.00 Диаметр коммутационного патрубка, d₂, ммThe diameter of the connecting pipe, d ₂ mm 102,00102.00 102,00102.00 102,00102.00 Количество секций монтажной трубы, nThe number of sections of the mounting pipe, n 55 4four 1one Длина секции, L₆, ммSection length, L ₆ , mm 1460,001460.00 1500,001,500.00 1500,001,500.00 Длина последней секции до крепежного фланца, L₇, ммThe length of the last section to the mounting flange, L ₇ , mm 600,00600.00 2000,002000,00 2000,002000,00

Нагревательный элемент (фиг.1) содержит катушку 1, которая выполнена в форме расчетного количества витков электропровода, размещенную в герметичном металлическом трубчатом корпусе, состоящем из набора труб разного диаметра.The heating element (figure 1) contains a coil 1, which is made in the form of the estimated number of turns of the electric wire, placed in a sealed metal tubular casing, consisting of a set of pipes of different diameters.

Корпус индукционной катушки 1 включает пару трубчатых элементов 2 диаметром d₁, длиной L₃, соединенных сваркой вдоль линии их контакта 3 с двух сторон. К обоим торцам пары трубчатых элементов 2 приварены диски 4, 5 толщиной δ, диаметром d₂, с двумя отверстиями диаметром d₁ (Фиг.2). На дисках 4, 5 установлены коммутационные патрубки 6 и 7 длиной L₄ и диаметром d₂ Коммутационный патрубок 6 закрыт диском 8, который не имеет отверстий. В коммутационном патрубке 7 установлен контактный узел 9, который обеспечивает подключение к трехжильному проводу 10. Коммутационный патрубок 7 сверху закрыт диском 11 с одним отверстием диаметром d₁. На диске 11 установлена первая секция 12 крепежной штанги длиной L₅. Первая секция крепежной штанги 12 заканчивается либо фланцем 13 (фиг.3), либо муфтой с резьбой с муфтой 14 (фиг.4).The housing of the induction coil 1 includes a pair of tubular elements 2 of diameter d ₁ , length L ₃ , connected by welding along their contact line 3 on both sides. To both ends of the pair of tubular elements 2 are welded discs 4, 5 of thickness δ, diameter d ₂ , with two holes with a diameter of d ₁ (Figure 2). On the disks 4, 5 there are installed connecting pipes 6 and 7 of length L ₄ and diameter d _2. The switching pipe 6 is closed by a disk 8, which has no holes. In the connecting pipe 7, a contact node 9 is installed, which provides connection to a three-wire wire 10. The switching pipe 7 is closed from above by a disk 11 with one hole with a diameter of d ₁ . On the disk 11 is installed the first section 12 of the mounting rod length L ₅ . The first section of the mounting rod 12 ends with either a flange 13 (figure 3), or a threaded sleeve with a sleeve 14 (figure 4).

Корпус индукционной катушки работает следующим образом. С одной стороны, он обеспечивает защиту индукционной катушки 1, выполненной в форме 17 витков электропровода марки ПСУ-155 сечением 10 мм², от масла, в которое он погружен, а с другой стороны, служит магнитопроводом для магнитного потока, создаваемого переменным током. Корпус поглощает энергию электромагнитного поля, создаваемого витками индукционной катушки, в результате чего он разогревается до температуры +55°C и может нагреть контактную поверхность электронагревателя до +5°C при температуре окружающей среды - 22-25°C, предотвращая тем самым образование либо ледяной корки, либо наледи и т.п. на бетонных конструкциях и подвижных элементах, например, плотины гидроаккумулирующей электростанции. Монтажная штанга, составляющая неотъемлемую часть корпуса индуктора, является одновременно и защитным корпусом для питающего кабеля нагревательного элемента 2 электронагревателя.The housing of the induction coil operates as follows. On the one hand, it provides protection for the induction coil 1, made in the form of 17 turns of a PSU-155 brand electric wire with a cross section of 10 mm ² , from the oil into which it is immersed, and on the other hand, it serves as a magnetic circuit for the magnetic flux generated by alternating current. The housing absorbs the energy of the electromagnetic field generated by the turns of the induction coil, as a result of which it heats up to a temperature of + 55 ° C and can heat the contact surface of an electric heater to + 5 ° C at an ambient temperature of 22-25 ° C, thereby preventing the formation of either ice crusts, or ice, etc. on concrete structures and movable elements, for example, dams of a pumped storage power plant. The mounting rod, which is an integral part of the inductor body, is also a protective case for the power cable of the heating element 2 of the electric heater.

Как видно из описания примера осуществления устройства индукционного нагревательного элемента, его использование позволяет реализовать энергосберегающую технологию обработки бетона и бетонных конструкций. Устройство позволяет минимизировать как эксплуатационные затраты, так и затраты при строительстве крупномасштабных объектов в условиях низких среднегодовых температур, а также способно обеспечить их защиту от образования ледяной корки, наледи, изморози на бетонных конструкциях и подвижных элементах плотин электростанций.As can be seen from the description of an example embodiment of an induction heating element device, its use allows implementing energy-saving technology for processing concrete and concrete structures. The device allows to minimize both operating costs and expenses during the construction of large-scale facilities at low average annual temperatures, and is also able to protect them from the formation of ice crust, ice, frost on concrete structures and mobile elements of power plant dams.

Claims

1. An induction heating element containing a magnetic circuit, characterized in that its casing is made of a set of tubular elements forming a single unit, in which the magnetic circuit is made in the form of a pair of vertically mounted tubular elements connected by welding seams on both sides along the generators, the ends of the pair are closed by disks with two holes, on the disks are installed connection pipes, also covered by disks, while the lower end of the lower switching pipe is closed by a blank disk, the upper end of the upper comm , Gravitational pipe, in which a contact assembly with an opening closed disc on which the first section of the mounting bar to the mounting device.

2. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the contact node is configured to connect a three-wire wire.

3. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the connecting pipes adjacent to the pair of welded tubular elements at two ends is equal to the diameter of the circle describing the pair of welded pipes.

4. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the first section of the mounting rod is provided with a threaded sleeve.

5. The induction heating element according to claim 1, characterized in that the first section of the mounting rod is made with a flange.