RU124470U1

RU124470U1 - LIQUID INDUCTION HEATING DEVICE

Info

Publication number: RU124470U1
Application number: RU2012119219/07U
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Оболенский; Евгений Борисович Миронов
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-01-20

Abstract

Устройство индукционного нагрева жидких сред, содержащее цилиндрический корпус с крышкой и днищем, центральный цилиндрический канал, индуктор, выполненный в виде цилиндра и имеющий обмотку, герметично запрессованную связующим диэлектрическим материалом, входной и выходной патрубки, отличающееся тем, что оснащено винтовыми ребрами, закрепленными на наружных поверхностях индуктора и центрального цилиндрического канала, а индуктор смонтирован на днище.A device for induction heating of liquid media, comprising a cylindrical body with a lid and a bottom, a central cylindrical channel, an inductor made in the form of a cylinder and having a winding hermetically pressed by a binder dielectric material, an inlet and an outlet pipe, characterized in that it is equipped with screw ribs fixed to the outer the surfaces of the inductor and the central cylindrical channel, and the inductor is mounted on the bottom.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам индукционного нагрева жидких сред, и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения в сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектах для нагрева жидких сред, не вступающих в активное химическое взаимодействие с элементами индукционного нагревателя.The utility model relates to electrical engineering, namely to devices for induction heating of liquid media, and can be used in heating and hot water systems in agricultural and domestic facilities for heating liquid media that do not enter into an active chemical interaction with elements of an induction heater.

Известно устройство индукционного нагрева жидких сред, содержащее индуктор (обмотку), ферромагнитный магнитопровод, выполненный в виде коаксиальных полых труб с зазором для прохода жидкости, в котором наружная - немагнитная. (Патент ГДР 46314, 21h 18/29, 1966 г.)A device for induction heating of liquid media containing an inductor (winding), a ferromagnetic magnetic circuit, made in the form of coaxial hollow pipes with a gap for the passage of fluid in which the outer is non-magnetic. (GDR patent 46314, 21h 18/29, 1966)

Недостатками этого устройства являются низкие энергетические показатели и, соответственно, коэффициент мощности, обусловленные неравномерностью нагрева внутренней и наружной трубами и зависимостью температуры нагреваемой жидкости от расхода.The disadvantages of this device are low energy performance and, accordingly, the power factor due to the uneven heating of the inner and outer pipes and the dependence of the temperature of the heated fluid on the flow.

Известно устройство индукционного нагрева жидких сред, включающее, по меньшей мере, один индукционный нагреватель, содержащий, по меньшей мере, одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, соединенную с трубопроводом для подачи и отвода жидкости через входной и выходной патрубки соответственно и последовательно соединенную с регулятором переменного тока. Источник питания - переменный ток с частотой 50 Гц (заявка Франции 2568083, Н05В 6/10, 1986 г.).A device for induction heating of liquid media, comprising at least one induction heater, comprising at least one induction winding with an electrothermal insulation gasket, covering a cylindrical magnetically conducting capacitance connected to a pipeline for supplying and discharging liquid through the inlet and outlet pipes, respectively, and connected in series with an AC regulator. The power source is alternating current with a frequency of 50 Hz (French application 2568083, Н05В 6/10, 1986).

Однако указанное устройство имеет невысокий коэффициент мощности (0,70…0,78), поскольку при его эксплуатации происходит рассеяние тепла в пространстве от наружной индукционной обмотки, и неполное поглощение электромагнитной энергии оболочкой индукционного нагревателя. Невысокий коэффициент мощности приводит к снижению КПД устройства (до 0,80…0,85), показатель которого снижают и омические потери на индукционной обмотке устройства, имеющей большое количество витков медного провода, что связано с использованием тока питания частотой 50 Гц.However, this device has a low power factor (0.70 ... 0.78), since during its operation there is heat dissipation in space from the external induction winding, and incomplete absorption of electromagnetic energy by the shell of the induction heater. A low power factor leads to a decrease in the efficiency of the device (up to 0.80 ... 0.85), an indicator of which also reduces ohmic losses on the induction winding of the device, which has a large number of turns of copper wire, which is associated with the use of a supply current of 50 Hz.

Известно устройство индукционного нагрева жидкости, например, воды, содержащее цилиндрический корпус с крышкой и днищем, внутреннее кольцо, смонтированное в нижней части корпуса над днищем, и имеющее сквозные отверстия для прохождения нагреваемой жидкой среды, индуктор, входной патрубок для нагреваемой жидкой среды и выходной патрубок для нагретой жидкой среды, массивный сердечник, установленный внутри трубы с кольцевым зазором и имеющий сквозные каналы вдоль оси для прохода нагреваемой среды, при этом сквозные каналы соединены с выходным патрубком, а кольцевой зазор с одного конца соединен с входным патрубком, а с другого - со сквозными каналами сердечника и место соединения охвачено кожухом, примыкающим к трубе. (Патенте SU 1019676 A1, H05B 6/10, 1983 г.)A device is known for induction heating a liquid, for example, water, comprising a cylindrical body with a cover and a bottom, an inner ring mounted in the lower part of the body above the bottom, and having through holes for passing a heated liquid medium, an inductor, an inlet pipe for a heated liquid medium, and an outlet pipe for a heated liquid medium, a massive core installed inside the pipe with an annular gap and having through channels along the axis for the passage of the heated medium, while the through channels are connected to the outlet nym nozzle and annular gap with one end connected to the inlet pipe and the other - with the through channels and the junction core covered by shroud adjacent to the pipe. (Patent SU 1019676 A1, H05B 6/10, 1983)

Недостатки указанного устройство заключаются в том, что при прохождении потока воды через сквозные каналы под давлением частицы осадка (накипи) неизбежно захватываются потоком и осаждаются на внутренних стенках этих каналов. В результате осаждения накипи сечение каналов уменьшается, снижая тем самым производительность устройства и его КПД. При относительно большой длине и малом диаметре каналов профилактические работы, с целью прочистки каналов, проводить сложно. Кроме того, ограничен коэффициент полезного преобразования электроэнергии в тепловую из-за теплового рассеивания с внешней поверхности обмотки устройства, а изготовление массивного сердечника со сквозными каналами требует относительно больших производственных затрат и усложняет технологию производства.The disadvantages of this device are that when a water stream passes through the through channels under pressure, sediment particles (scale) are inevitably captured by the stream and deposited on the inner walls of these channels. As a result of scale deposition, the channel cross section decreases, thereby reducing the productivity of the device and its efficiency. With a relatively large length and small diameter of the channels, preventive work, with the aim of cleaning the channels, is difficult to carry out. In addition, the coefficient of beneficial conversion of electricity into heat due to heat dissipation from the outer surface of the winding of the device is limited, and the manufacture of a massive core with through channels requires relatively large production costs and complicates the production technology.

Известно устройство индукционного нагрева жидких сред, описанное в патенте на полезную модель «Устройство индукционного нагрева жидких сред» (патент 87856 от 02.06.2009 г.).A device for the induction heating of liquid media is described in the patent for the utility model “Device for the induction heating of liquid media” (patent 87856 dated 02.06.2009).

По указанному патенту устройство индукционного нагрева жидких сред включает цилиндрический корпус с крышкой и днищем, внутреннее кольцо с прорезями, смонтированное над днищем, входной и выходной патрубки, центральный цилиндрический канал, установленный соосно с корпусом, при этом верхняя часть цилиндрического канала соединена с крышкой корпуса и на его поверхности в этой части выполнены сквозные отверстия для прохода нагреваемой жидкой среды, а нижняя часть канала соединена с выходным патрубком. Устройство также содержит индуктор, выполненный в виде цилиндра, в котором помещена обмотка, при этом индуктор смонтирован на внутреннем кольце с прорезями между корпусом и цилиндрическим каналом с образованием кольцевых каналов для прохождения нагреваемой жидкой среды, а его обмотка, герметично запрессованная связующим диэлектрическим материалом, своей верхней частью соединена с крышкой корпуса, а нижней - с внутренним кольцом с прорезями.According to the aforementioned patent, the device for induction heating of liquid media includes a cylindrical body with a cover and a bottom, an inner ring with slots mounted above the bottom, an inlet and an outlet pipe, a central cylindrical channel mounted coaxially with the body, while the upper part of the cylindrical channel is connected to the housing cover and on its surface in this part, through holes are made for the passage of the heated liquid medium, and the lower part of the channel is connected to the outlet pipe. The device also contains an inductor made in the form of a cylinder in which the winding is placed, while the inductor is mounted on the inner ring with slots between the housing and the cylindrical channel to form annular channels for the passage of the heated liquid medium, and its winding is hermetically pressed by a binder dielectric material the upper part is connected to the housing cover, and the lower - to the inner ring with slots.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

сравнительно низкий коэффициент мощности и КПД устройства, обусловленные малой скоростью и площадью нагрева жидкой среды, значительное рассеяние магнитных потоков и, как следствие, большие потери тепла;a relatively low power factor and efficiency of the device due to the low speed and area of heating of the liquid medium, significant scattering of magnetic fluxes and, as a result, large heat losses;

устройство предназначено для использования сравнительно малых объемов жидких сред.The device is designed to use relatively small volumes of liquid media.

В качестве ближайшего аналога (прототипа), устраняющего недостатки вышеописанных известных устройств, приято также известное устройство индукционного нагрева жидких сред, описанное в патенте «Устройство индукционного нагрева жидких сред» (патент 2423802 от 30.10.2009 г.).As the closest analogue (prototype), eliminating the disadvantages of the above-described known devices, the well-known device for induction heating of liquid media, described in the patent "Device for induction heating of liquid media" (patent 2423802 from 10.30.2009), was also adopted.

Это изобретение направлено на решение технических задач по созданию устройства индукционного нагрева жидких сред, обеспечивающего максимальный теплообмен, приводящий к быстрому и стабильному нагреву большого объема жидких сред при одновременном сохранении надежности устройства и снижении его эксплуатационных расходов.This invention is aimed at solving technical problems of creating a device for induction heating of liquid media, providing maximum heat transfer, leading to fast and stable heating of a large volume of liquid media while maintaining the reliability of the device and reducing its operating costs.

Достигаемым при этом техническим результатом является повышение коэффициента мощности и, соответственно, полезного действия (КПД) устройства, использование устройства как при однофазном, так и при трехфазном электропитании, повышение срока эксплуатации, надежности и стабильности работы.The technical result achieved in this case is to increase the power factor and, accordingly, the efficiency (efficiency) of the device, use the device with both single-phase and three-phase power supplies, increase the service life, reliability and stability.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство индукционного нагрева жидких сред, содержащее цилиндрический корпус с крышкой и днищем, кольцо с прорезями, центральный цилиндрический канал, индуктор, выполненный в виде цилиндра и смонтированный на кольце с прорезями с образованием кольцевых каналов для циркуляции нагреваемой жидкой среды и содержащий обмотку, герметично запрессованную связующим диэлектрическим материалом, верхняя часть которой соединена с крышкой корпуса, а нижняя - с кольцом, входной и выходной патрубки, устройство дополнительно снабжено, двумя цилиндрами, коаксиально установленными и смонтированными с образованием кольцевых каналов для циркуляции нагреваемой жидкой среды, и тремя кольцами с прорезями, при этом первое кольцо смонтировано под входным патрубком и служит упором для первого цилиндра, установленного с наружной стороны индуктора, второе кольцо смонтировано в нижней части второго цилиндра, установленного между индуктором и центральным цилиндрическим каналом и служит упором для центрального цилиндрического канала, а третье кольцо, выполненное из двух частей, смонтировано под крышкой устройства и служит для ограничения верхних частей первого и второго цилиндров, при этом входной и выходной патрубки установлены вдоль одной оси.The specified technical result is achieved by the fact that the known device for induction heating of liquid media containing a cylindrical body with a cover and a bottom, a ring with slots, a central cylindrical channel, an inductor made in the form of a cylinder and mounted on a ring with slots with the formation of annular channels for circulation of the heated liquid medium and containing a winding hermetically pressed by a binder dielectric material, the upper part of which is connected to the housing cover, and the lower - to the ring, input and output the bottom of the nozzle, the device is additionally equipped with two cylinders, coaxially mounted and mounted with the formation of annular channels for circulation of the heated liquid medium, and three rings with slots, while the first ring is mounted under the inlet pipe and serves as a stop for the first cylinder mounted on the outside of the inductor , the second ring is mounted in the lower part of the second cylinder installed between the inductor and the Central cylindrical channel and serves as a stop for the Central cylindrical anal, and the third ring made of two parts, the device is mounted under the lid and serves to limit the upper portions of the first and second cylinders, the inlet and outlet pipes are installed along one axis.

Однако известное устройство (прототип) имеет существенные недостатки: высокая трудоемкость изготовления из-за сложности сборки и плотного соединения цилиндрических элементов с кольцами и большой расход металла на изготовление - как следствие повышенная стоимость; повышенное гидравлическое сопротивление протеканию жидкой среды из-за многократности резких поворотов - как следствие, повышенный расход электроэнергии на ее прокачку, а значит повышенные эксплуатационные расходы.However, the known device (prototype) has significant drawbacks: the high complexity of manufacturing due to the complexity of assembly and tight connection of cylindrical elements with rings and the high consumption of metal for manufacturing - as a result, increased cost; increased hydraulic resistance to the flow of the liquid medium due to the repeated sharp turns - as a result, increased energy consumption for pumping it, which means increased operating costs.

Целью предложения является устранение названных недостатков.The aim of the proposal is to eliminate these shortcomings.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкции устройства вместо трудоемких в сборке и имеющих значительную массу двух промежуточных цилиндров и четырех колец применено легко осуществляемое оребрение наружных поверхностей индуктора и центрального цилиндрического канала.This goal is achieved by the fact that instead of labor-intensive in assembly and having a significant mass of two intermediate cylinders and four rings, easily implemented ribbing of the outer surfaces of the inductor and the central cylindrical channel is used.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемых технических результатов.These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the required technical results.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.The present utility model is illustrated by a concrete example, which clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result by a given set of features.

На фиг.1 - схема устройства, в разрезе.Figure 1 - diagram of the device, in section.

Устройство индукционного нагрева жидких сред, содержащее цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, центральный цилиндрический канал 4, индуктор 6, выполненный в виде цилиндра, и имеющий обмотку 8, герметично запрессованную связующим диэлектрическим материалом, входной 9 и выходной 10 патрубки, отличающееся тем, что вместо двух промежуточных цилиндров и четырех колец, оснащено винтовыми ребрами 7 и 5, закрепленными на наружных поверхностях индуктора 6 и центрального цилиндрического канала 4 соответственно, а индуктор 6 смонтирован на днище 3.A device for induction heating of liquid media, comprising a cylindrical body 1 with a cover 2 and a bottom 3, a central cylindrical channel 4, an inductor 6 made in the form of a cylinder, and having a winding 8 hermetically pressed by a binder dielectric material, input 9 and output 10 nozzles, characterized in that instead of two intermediate cylinders and four rings, equipped with screw ribs 7 and 5, mounted on the outer surfaces of the inductor 6 and the Central cylindrical channel 4, respectively, and the inductor 6 is mounted on the bottoms 3.

Устройство индукционного нагрева жидких сред используется следующим образом.A device for induction heating of liquid media is used as follows.

Обмотку индуктора 6, соединенную с днищем 3 подключают к сети. Питание может осуществляться от сети как трехфазного, так и однофазного переменного тока. Количество витков и сечение провода катушки рассчитаны таким образом, что при прохождении нагреваемой жидкости обеспечивается оптимальный нагрев при заданном объеме воды. Нагрев воды осуществляется по принципу, основанному на свойстве индукции электромагнитного поля, создаваемого обмоткой 8, герметично изолированной диэлектрическим материалом и расположенной внутри индуктора 6. При необходимости в верхней части устройства может быть установлен кран Маевского, который обеспечит удаление воздуха из устройства на начальной стадии его работы.The coil of the inductor 6 connected to the bottom 3 is connected to the network. Power can be supplied from a network of either a three-phase or a single-phase alternating current. The number of turns and the cross section of the coil wire are designed in such a way that when passing a heated fluid, optimal heating is ensured for a given volume of water. Water heating is carried out according to the principle based on the property of induction of the electromagnetic field created by the winding 8, hermetically insulated by dielectric material and located inside the inductor 6. If necessary, a Mayevsky cock can be installed in the upper part of the device, which will allow air to be removed from the device at the initial stage of its operation .

Поток нагреваемой жидкости через входной патрубок 8, расположенный у днища 3, поступает в межреберное пространство индуктора 6. по которому движется в направлении снизу вверх, при этом, пересекая силовые линии электромагнитного поля, она нагревается.The flow of heated fluid through the inlet pipe 8, located at the bottom 3, enters the intercostal space of the inductor 6. along which it moves in the direction from the bottom up, while crossing the lines of force of the electromagnetic field, it is heated.

В верхней части устройства поток жидкости поступает в межреберное пространство канала 4, по которому движется в направлении сверху вниз, дополнительно нагревается и поступает в канал 4 и далее через выходной патрубок 10 поступает к потребителю.In the upper part of the device, the fluid flow enters the intercostal space of the channel 4, through which it moves in the direction from top to bottom, heats up additionally and enters the channel 4 and then enters the consumer through the outlet pipe 10.

Claims

A device for induction heating of liquid media, comprising a cylindrical body with a lid and a bottom, a central cylindrical channel, an inductor made in the form of a cylinder and having a winding hermetically pressed by a binder dielectric material, an inlet and an outlet pipe, characterized in that it is equipped with screw ribs fixed to the outer the surfaces of the inductor and the central cylindrical channel, and the inductor is mounted on the bottom.