RU12638U1

RU12638U1 - ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU12638U1
Application number: RU99111971/20U
Authority: RU
Inventors: С.Н. Иванов; Н.Н. Случанинов; Н.А. Каныгина
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре государственный университет
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-01-20

Abstract

Электронагреватель, содержащий сетевую обмотку, магнитопровод и нагревательный элемент в виде вращающейся вторичной обмотки, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде полого цилиндра с герметичным основанием, на котором расположен датчик температуры, связанный через устройство управления и обработки информации с блокирующим механизмом, при этом материал, из которого выполнен цилиндр, является электропроводящим.An electric heater containing a network winding, a magnetic circuit and a heating element in the form of a rotating secondary winding, characterized in that the heating element is made in the form of a hollow cylinder with a sealed base, on which a temperature sensor is connected, connected via an information management and processing device with a blocking mechanism, the material of which the cylinder is made is electrically conductive.

Description

ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬELECTRIC HEATER

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд.The utility model relates to electrical engineering and can be used for industrial, agricultural and domestic needs.

Известен электронагреватель для нагрева жидкости, встроенный в цепь питания ванны или сосуда в частности открытого бассейна, который состоит из нагревателя, выполненного в виде U-образной трубки, привинченной к фланцам трубопровода, подающего воду в ванну. Спираль, намотанная на трубку, покрыта теплозащитным слоем и оболочкой. При необходимости нагреватель может шунтироваться (заявка 2705521 Франция, МКИ Н05 В 3/58, F24 Н 1/14,Е 04 Н 4/14 /Rebeun Regis,-N 93-06091; Заявл.17.05.93; Опубл.25.11.94).Known electric heater for heating the liquid, built into the power circuit of the bath or vessel in particular of the outdoor pool, which consists of a heater made in the form of a U-shaped tube screwed to the flanges of the pipeline supplying water to the bath. The spiral wound on the tube is covered with a heat-protective layer and a sheath. If necessary, the heater can be bypassed (application 2705521 France, MKI Н05 В 3/58, F24 Н 1/14, Е 04 Н 4/14 / Rebeun Regis, -N 93-06091; Decl. 17.05.93; Publ. 25.11.94 )

Недостатком конструкции данного устройства является то, что нагрев жидкой среды происходит путем теплопередачи за счет естественной конвекции нагреваемой жидкости, что связанно с длительным временем нагрева.The disadvantage of the design of this device is that the heating of the liquid medium occurs through heat transfer due to the natural convection of the heated liquid, which is associated with a long heating time.

Существует быстродействующий водонагреватель, особенности которого относятся к конструкции электроводонагревателя, содержащего плоский магнитный прибор, заключенный между двумя стальными пластинами и изолированный от них пластмассовыми пластинками. Два симметричных потока воды формируются рядом отверстий в пластинах.There is a high-speed water heater, the features of which relate to the design of an electric water heater containing a flat magnetic device enclosed between two steel plates and insulated from them by plastic plates. Two symmetrical water flows are formed by a series of holes in the plates.

H05B6/10,F24H3/04H05B6 / 10, F24H3 / 04

установлен предварительный нагреватель, который является частью схемы. Он содержит трансформатор, транзистор, нагревательную катушку и выпрямитель( пат.5334819 США МКИ Н 05 В 6/10/ Lin Hsiao-Chin.-N 148360; Заявл.8.11.93; Опубл.2.8.94 ; МКИ 219/628).a pre-heater is installed, which is part of the circuit. It contains a transformer, a transistor, a heating coil and a rectifier (US Pat.

Недостатком этого водонагревателя является то , что быстродействие в нем обеспечивается только за счет изменения конструкции, по сравнению с общеизвестными моделями, без изменения условий теплопередачи.The disadvantage of this water heater is that the speed in it is ensured only by changing the design, compared with well-known models, without changing the conditions of heat transfer.

Также известен индукционный нагреватель жидкой среды, который содержит, охваченный первичной обмоткой кольцевой магнитопровод, размещенный внутри вторичной обмотки, выполненной в виде кольцевой короткозамкнутой камеры. Для повышения надежности устройства и эффективности нагрева жидкой среды кольцевая камера в поперечном сечении выполнена каплеобразной формы, уменьшающейся к верхнему торцу камеры. Центральное отверстие выполнено в виде диффузора, а наружная поверхность камеры снабжена электропроводными плоскими ребрами, повторяющими поверхность камеры.( А.с. 1811038 СССР МКИ Н 05 В 6/10).Also known is an induction heater of a liquid medium, which comprises, enclosed by a primary winding, an annular magnetic circuit located inside a secondary winding made in the form of an annular short-circuited chamber. To increase the reliability of the device and the efficiency of heating the liquid medium, the annular chamber in the cross section is made in the form of a droplet shape, decreasing towards the upper end of the chamber. The central hole is made in the form of a diffuser, and the outer surface of the chamber is equipped with electrically conductive flat ribs repeating the surface of the chamber (A.S. 1811038 USSR MKI N 05 V 6/10).

Недостатком этого устройства является низкий коэффициент теплоотдачи.The disadvantage of this device is the low heat transfer coefficient.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является электронагреватель, содержащий магнитопровод с первичной обмоткой и нагревательный элемент в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опоре (свидетельство на полезную модель №3674 МКИ Н05 В 6/10, F 24H 3/04).The closest in technical essence to the claimed utility model is an electric heater containing a magnetic circuit with a primary winding and a heating element in the form of a rotating self-cooling secondary winding, consisting of short-circuited rods mounted on a movable support (utility model certificate No. 3667 MKI N05 B 6/10, F 24H 3/04).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие и невозможность его непосредственного использования для нагрева жидкой среды, так как нагревательный элемент конструктивно не образует полезного объема для размещения жидкости.The disadvantage of this device is the low speed and the impossibility of its direct use for heating a liquid medium, since the heating element does not constructively form a useful volume for placing liquid.

Задачей заявляемой полезной модели является улучшение потребительских свойств электронагревателя.The objective of the claimed utility model is to improve the consumer properties of an electric heater.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в расширении функциональных возможностей и уменьшении времени нагрева. Это обеспечивается тем, что конструкция заявляемого нагревательного элемента позволяет использовать его одновременно как в качестве нагревателя, так и сосуда, в котором находится нагреваемая жидкость.The technical result achieved in the process of solving the problem is to expand the functionality and reduce the heating time. This is ensured by the fact that the design of the inventive heating element allows it to be used both as a heater and a vessel in which the heated fluid is located.

Такой технический результат является следствием того, что нагревательный элемент представляет конструкцию, позволяющую использовать его в качестве непосредственного нагревателя жидкой среды. Для этого электронагреватель выполняется в виде магнитопровода, первичной и вторичной обмоток, причем эти узлы являются функционально сходными с прототипом, и системы задания режима работы, состоящей из датчика температуры, устройства управления и обработки информации и блокирующего механизма, обеспечивающего неподвижное положение вторичной обмотки, представляющей собой полый цилиндр из электропроводящего материала, в котором находится нагреваемая жидкость, отличающих предлагаемую модель от наиболее близкого технического решения. Нагревательный элемент обеспечивает интенсивное перемешивание нагретых и холодных слоев жидкости. При этом условия теплоотдачи определяются процессом теплообмена между стенками вращающегося нагревательного элемента и контактирующими с ними молекулами жидкости, то есть коэффициент теплоотдачи соответствует вынужденной конвекции и зависит от скорости вращения нагревательного элемента, обуславливающей эффективность работы электронагревателя.This technical result is a consequence of the fact that the heating element is a design that allows you to use it as a direct heater of a liquid medium. For this, the electric heater is made in the form of a magnetic circuit, primary and secondary windings, and these nodes are functionally similar to the prototype, and a system for setting the operating mode, consisting of a temperature sensor, a control and information processing device and a blocking mechanism that provides the stationary position of the secondary winding, which is a hollow cylinder of electrically conductive material, in which there is a heated fluid, distinguishing the proposed model from the closest technical solution. The heating element provides intensive mixing of heated and cold layers of liquid. In this case, the heat transfer conditions are determined by the heat transfer process between the walls of the rotating heating element and the liquid molecules in contact with them, that is, the heat transfer coefficient corresponds to forced convection and depends on the rotation speed of the heating element, which determines the efficiency of the electric heater.

расположена обмотка из круглых или прямоугольных проводников, подключаемая к сети промышленной частоты.a winding of round or rectangular conductors is located, connected to a network of industrial frequency.

Нагревательный элемент 1, имеет вид полого цилиндра из электропроводящего материала с герметичным основанием, на котором установлена подвижная опора 3, обеспечивающая его перемещение в тангенциальном направлении. Температура активной части электронагревателя контролируется с помощью датчика температуры 4, который через устройство управления и обработки информации 5 связан с блокирующим механизмом 6, обеспечивающим неподвижное состояние полого цилиндра.The heating element 1 has the form of a hollow cylinder of an electrically conductive material with a sealed base on which a movable support 3 is mounted, ensuring its movement in the tangential direction. The temperature of the active part of the electric heater is controlled by a temperature sensor 4, which is connected through a control and information processing device 5 to a blocking mechanism 6, which provides a stationary state of the hollow cylinder.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На сетевую обмотку, которая подразделена на обмотку управления и обмотку возбуждения, подается напряжение от сети переменного тока промышленной частоты. Напряжения управления и возбуждения сдвинуты по фазе, в результате чего возникает вращающий момент, приложенный к нагревательному элементу, закрепленному в подвижной опоре. Одновременно с этим происходит повышение температуры материала нагревательного элемента, обусловленное протеканием по нему индуцированных токов, пропорционально величине внутреннего сопротивления и квадрату тока. Это связано с тем, что магнитное поле первичной обмотки, взаимодействуя с токопроводящим материалом нагревательного элемента, наводит в нем вихревые токи. Их значение, а следовательно и нагрев жидкой среды, обусловлены величиной скольжения, зависящей от омического сопротивления нагревательного элемента, изменением которого можно регулировать температуру нагреваемой жидкости. При работе нагревателя его вращающаяся часть находится в заторможенном состоянии до достижения температурой цилиндра значения, соответствующего классификационной термодатчика. После выхода на заданную температуру тормозной механизм отключается и нагревательныйThe mains winding, which is divided into a control winding and an excitation winding, is supplied with voltage from an alternating current main of industrial frequency. The control and excitation voltages are shifted in phase, as a result of which there is a torque applied to the heating element fixed in the movable support. At the same time, there is an increase in the temperature of the material of the heating element, due to the flow of induced currents through it, in proportion to the value of the internal resistance and the square of the current. This is due to the fact that the magnetic field of the primary winding, interacting with the conductive material of the heating element, induces eddy currents in it. Their value, and therefore the heating of the liquid medium, is due to the amount of slip, which depends on the ohmic resistance of the heating element, by changing which the temperature of the heated liquid can be controlled. When the heater is in operation, its rotating part is in a braked state until the cylinder temperature reaches the value corresponding to the classification thermal sensor. After reaching the set temperature, the brake mechanism is switched off and the heating

элемент приходит во вращение интенсивно отдавая тепловую энергию жидкой среде. Уменьшение времени нагрева в данной конструкции достигается за счет известной зависимости коэффициента теплоотдачи от температуры, так как с увеличением температуры процесс теплообмена происходит более быстро и эффективно.the element comes into rotation intensively giving thermal energy to the liquid medium. Reducing the heating time in this design is achieved due to the well-known dependence of the heat transfer coefficient on temperature, since with increasing temperature the heat transfer process occurs more quickly and efficiently.

Таким образом, изменение конструкции нагревательного элемента электронагревателя расширяет его функциональные возможности и обеспечивает увеличение его быстродействия.Thus, a change in the design of the heating element of the electric heater expands its functionality and provides an increase in its speed.

Claims

An electric heater comprising a network winding, a magnetic circuit and a heating element in the form of a rotating secondary winding, characterized in that the heating element is made in the form of a hollow cylinder with a sealed base, on which a temperature sensor is connected, connected via an information management and processing device with a blocking mechanism, The material of the cylinder is electrically conductive.