RU163390U1

RU163390U1 - FLOWING ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU163390U1
Application number: RU2016100294/07U
Authority: RU
Inventors: Даян Катипович Сафин; Артур Фригатович Исламов
Original assignee: Даян Катипович Сафин
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2016-07-20

Abstract

1. Проточный электронагреватель, содержащий корпус, преимущественно цилиндрической формы, с подводящей и отводящей магистралями, внутри которого размещен гибкий нагревательный элемент в виде металлической ленты с защитной электроизоляционной оболочкой и контактами для соединения с электропитанием, тело которой расположено параллельно движению нагреваемой среды по всей площади поперечного сечения корпуса в виде витков с гарантированным зазором между ними, отличающийся тем, что гибкий нагревательный элемент выполнен в виде плоской пластины, свернутой в спираль, а между каждыми смежными витками спирали установлена теплоотводящая лента, ширина которой превышает ширину нагревательного элемента.2. Проточный электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что теплоотводящая лента выполнена волнообразной в продольном сечении.3. Проточный электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель выполнен в виде нескольких отдельных секций, расположенных последовательно по длине корпуса.1. A flow-through electric heater containing a housing, mainly of cylindrical shape, with inlet and outlet lines, inside which a flexible heating element is placed in the form of a metal tape with a protective insulating sheath and contacts for connecting to the power supply, the body of which is parallel to the movement of the heated medium over the entire transverse area section of the case in the form of turns with a guaranteed gap between them, characterized in that the flexible heating element is made in the form of a flat ASTINA, coiled, and between each adjacent turns of the spiral heat sink mounted tape whose width exceeds the width of the heating elementa.2. A flow-through electric heater according to claim 1, characterized in that the heat-removing tape is made wavy in a longitudinal section. 3. A flow-through electric heater according to claim 1, characterized in that the heater is made in the form of several separate sections arranged in series along the length of the housing.

Description

Предлагаемый нагреватель может быть использован в любой отрасли народного хозяйства где необходим низкотемпературный нагрев жидких и газообразных сред типа воды, жидких технических сред, масел, воздуха и тому подобных сред в проточном режиме.The proposed heater can be used in any sector of the economy where low-temperature heating of liquid and gaseous media such as water, liquid industrial fluids, oils, air and the like in flowing mode is required.

Известно нагревательное устройство, содержащее гибкий ленточный нагревательный элемент прикрепленный к гибкому основанию, расположенный в карманах основания. Нагревательный элемент выполнен в виде секций, соединенных между собой параллельно и изолированных друг от друга. (см. патент РФ №2118070 по кл. Н05В 3/34 за 1996 г.)A heating device is known comprising a flexible ribbon heating element attached to a flexible base located in the pockets of the base. The heating element is made in the form of sections interconnected in parallel and isolated from each other. (see RF patent No. 2118070 according to class Н05В 3/34 for 1996)

Также известен гибкий электронагреватель содержащий токонепроводящую основу, на которой за счет адгезии закреплены нагревательные проводники в виде токопроводящей пасты в виде смеси полимерной проводниковой пасты и полимерной резисторной пасты с элементами подключения к источнику питания (см, свидетельство на ПМ №21991 по кл. Н05В 3/34 за 2002 г.)A flexible electric heater is also known containing a non-conductive base, on which, due to adhesion, heating conductors are fixed in the form of a conductive paste in the form of a mixture of a polymer conductive paste and a polymer resistor paste with elements for connecting to a power source (see, certificate PM No. 21991, class H05B 3 / 34, 2002)

Недостатком известных гибких нагревательных элементов является низкий КПД нагрева среды вследствие небольшой площади контакта нагревательного элемента с нагреваемой средой и расположения самого нагревательного элемента на одном участке нагреваемой среды, что увеличивает время нагрева среды и приводит к увеличенному потребления электроэнергии.A disadvantage of the known flexible heating elements is the low efficiency of heating the medium due to the small contact area of the heating element with the heated medium and the location of the heating element itself in one section of the heated medium, which increases the heating time of the medium and leads to increased energy consumption.

Наиболее близким по своей технической сущности к достигаемому результату является проточный электронагреватель с гибким нагревательным элементом, содержащий корпус с подводящей и отводящей магистралями, преимущественно цилиндрической формы, внутри которого размещен нагревательный элемент с защитной электроизоляционной оболочкой и контактами для соединения с электропитанием, а нагревательный элемент выполнен в виде гофрированной металлической ленты, тело которой расположено параллельно движению нагреваемой среды по всей площади поперечного сечения корпуса в виде витков с гарантированным зазором между ними, а смежные витки элемента разделены изоляторами, поверхность нагревательного элемента выполнена волнообразной в продольном сечении и нагреватель выполнен в виде одной или нескольких секций, изоляторы между витками выполнены в виде диэлектрических трубок или ленты, а контакты для электропитания каждой секции нагревательного элемента выполнены жесткими, (см. патент РФ на полезную модель №137650 по кл. F24H 3/04 за 2013 г.)The closest in technical essence to the achieved result is a flow-through electric heater with a flexible heating element, comprising a housing with inlet and outlet pipes, mainly of cylindrical shape, inside which there is a heating element with a protective insulating sheath and contacts for connecting to the power supply, and the heating element is made in in the form of a corrugated metal tape, the body of which is parallel to the movement of the heated medium over the entire area the cross section of the case in the form of turns with a guaranteed gap between them, and the adjacent turns of the element are separated by insulators, the surface of the heating element is made wavy in longitudinal section and the heater is made in the form of one or more sections, the insulators between the turns are made in the form of dielectric tubes or tape, and the contacts for power supply of each section of the heating element is made rigid (see RF patent for utility model No. 137650, class F24H 3/04 for 2013)

Недостатками описанного проточного электронагревателя является то, что его невозможно использовать при нагреве жидких сред на водной основе вследствие электропроводности среды, низкий КПД нагрева из-за больших потерь в изоляционном слое и малой площади контакта с нагреваемой средой. Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, снижение потребляемой электроэнергии при нагреве среды за счет увеличения площади контакта текучей среды с нагревательным элементом и повышение срока службы самого нагревателя путем исключения отложений из среды на нагревательном элементе.The disadvantages of the described instantaneous electric heater is that it cannot be used when heating liquid media on a water basis due to the electrical conductivity of the medium, low heating efficiency due to large losses in the insulating layer and small contact area with the heated medium. The technical task of the invention is to remedy these drawbacks, reduce energy consumption when heating the medium by increasing the contact area of the fluid with the heating element and increasing the life of the heater itself by eliminating deposits from the medium on the heating element.

Техническим результатом является возможность нагрева жидких сред на водной основе существенное снижение расхода электроэнергии.The technical result is the possibility of heating liquid media on a water basis, a significant reduction in energy consumption.

Указанный технический результат достигается тем, что в проточном электронагревателе, содержащим корпус, преимущественно цилиндрической формы, с подводящей и отводящей магистралями, внутри которого размещен гибкий нагревательный элемент виде резистивной металлической ленты с защитной электроизоляционной оболочкой и контактами для соединения с электропитанием тело которой расположено параллельно движению нагреваемой среды по всей площади поперечного сечения корпуса в виде витков с гарантированным зазором между ними, резистивная металлическая лента свернута в спираль, а между каждыми смежными витками спирали установлена металлическая теплоотводящая лента, ширина которой превышает ширину резистивной металлической ленты нагревательного элемента, теплоотводящая лента выполнена волнообразной в продольном сечении, а нагреватель выполнен в виде нескольких отдельных секций расположенных последовательно по длине корпуса.The specified technical result is achieved in that in a flowing electric heater containing a housing, mainly of cylindrical shape, with inlet and outlet lines, inside which a flexible heating element is placed in the form of a resistive metal tape with a protective insulating sheath and contacts for connecting to power supply, the body of which is parallel to the movement of the heated medium over the entire cross-sectional area of the housing in the form of turns with a guaranteed gap between them, resistive m the metallic tape is rolled into a spiral, and between each adjacent turns of the spiral heat sink is a metal tape having a width which exceeds the width of the metal strip resistive heating element, heat sink belt is undulating in longitudinal section, a heater formed as a plurality of individual sections arranged in series along the length of the housing.

На фиг. 1 - изображен предлагаемый электронагреватель, продольное сечениеIn FIG. 1 - shows the proposed electric heater, longitudinal section

На фиг 2 - сечение по А-А фиг. 1FIG. 2 is a section along aa of FIG. one

На фиг 3 - вид В фиг. 1FIG. 3 is a view In FIG. one

Нагреватель содержит жесткий корпус 1 преимущественно круглой формы. Внутри корпуса 1 закреплен нагревательный элемент 2 (далее НЭ). Тело НЭ выполнено в виде плоской пластины из материала с высоким сопротивлением электрическому току и может быть свернуто в виде архимедовой спирали или в форме змейки, витки 3 которого расположены с гарантированным зазором 4 между каждыми смежными витками 3 по всей площади полости 5 корпуса 1. На боковых поверхностях НЭ 2 нанесена токонепроводящая поверхность в виде оксидной пленки, являющаяся изолятором (не показано). Противоположные стороны НЭ снабжены контактами 6 и 7, выполненными в виде жестких упоров соединенных с источником питания 8. Все витки 3 расположены параллельно направлению движения нагреваемой среды 9. По торцам корпус 1 закрыт крышками 10 и 11, соединеные с подающей 12 и отводящей 13 магистралями нагреваемой среды 9. Между смежными витками 3 спирали нагревателя 2 расположена теплоотводящая лента 14, изогнутая в виде гофры, противоположные вершины 15 и 16 которой обеспечивают гарантированный зазор 4. Длина теплоотводящей ленты 14 равна длине нагревательного элемента, а ширина (А) выполнена больше ширины (а) НЭ 2. В полости 5 корпуса 1 может быть установлено несколько секций НЭ 2, которые могут быть соединены с источником питания последовательно или параллельно, а их расположение в полости 5 выполнено с осевым зазором 17.The heater comprises a rigid body 1 of predominantly round shape. Inside the housing 1, a heating element 2 is fixed (hereinafter NE). The NE body is made in the form of a flat plate made of a material with high resistance to electric current and can be rolled up in the form of an Archimedean spiral or in the form of a snake, the turns 3 of which are located with a guaranteed gap 4 between each adjacent turns 3 over the entire area of the cavity 5 of the housing 1. On the side The surfaces of NE 2 are coated with a non-conductive surface in the form of an oxide film, which is an insulator (not shown). The opposite sides of the NE are equipped with contacts 6 and 7, made in the form of rigid stops connected to the power source 8. All turns 3 are parallel to the direction of movement of the heated medium 9. At the ends of the housing 1 is closed by covers 10 and 11, connected to the supply 12 and the outlet 13 heatable Wednesday 9. Between adjacent turns 3 of the spiral of the heater 2 there is a heat sink tape 14 curved in the form of a corrugation, the opposite vertices 15 and 16 of which provide a guaranteed gap 4. The length of the heat sink tape 14 is equal to the length of the heating of the element, and the width (A) is greater than the width (a) of the NE 2. Several sections of the NE 2 can be installed in the cavity 5 of the housing 1, which can be connected to the power source in series or in parallel, and their location in the cavity 5 is made with axial gap 17.

Работа предлагаемого электронагревателя осуществляется следующим образом. Из подающей магистрали 12 через крышку 10 текучая среда 9 подается в полость 5 корпуса 1 и заполняет ее. После заполнения полости 5 текучая среда 9 удаляется из нее через крышку 11 в отводящую магистраль 13. Одновременно с подачей в полость 5 текучей среды 11 от источника питания 8 подается электрический ток на контакты 6 и 7 нагревательного элемента 2. Под воздействием электроэнергии вся поверхность НЭ 2 нагревается и это тепло передается на теплоотводящую ленту 14, а от нее нагреваемой среде 9, например жидкости. Весь поток нагреваемой среды 9 разделяется на отдельные потоки, сечение которых равны сечению зазоров 4 витков 3 нагревательного элемента 2. Вся площадь зазора 4 разделена на множество отдельных полостей, образующая которых является само тело теплоотводящей ленты 14 и ее вершины 15 и 16.. Нагревательный элемент 2 выполнен в виде нескольких отдельных секций, установленных в полости 5 корпуса 1 с зазором 17 нагрев которых может быть осуществлен как одновременно, так и раздельно, в зависимости от нужной температуры нагреваемой среды 9The work of the proposed electric heater is as follows. From the supply line 12 through the cover 10, the fluid 9 is fed into the cavity 5 of the housing 1 and fills it. After filling the cavity 5, the fluid 9 is removed from it through the cover 11 into the discharge line 13. Simultaneously with the supply of the fluid 5 to the cavity 5 from the power source 8, electric current is supplied to the contacts 6 and 7 of the heating element 2. Under the influence of electricity, the entire surface of the NE 2 heats up and this heat is transferred to the heat-removing tape 14, and from it to the heated medium 9, for example, a liquid. The entire flow of the heated medium 9 is divided into separate flows, the cross-section of which is equal to the cross-section of the gaps 4 turns 3 of the heating element 2. The entire area of the gap 4 is divided into many separate cavities, the forming of which is the body of the heat-removing tape 14 and its vertices 15 and 16. The heating element 2 is made in the form of several separate sections installed in the cavity 5 of the housing 1 with a gap 17, the heating of which can be carried out both simultaneously and separately, depending on the desired temperature of the heated medium 9

Под воздействием разделения всего объема жидкости на множество отдельных потоков площадь проходного сечения каждого отдельного потока уменьшается, движется между двумя смежными витками 3 тела НЭ 2 и теплоотводящей ленты 14. Нагрев производится со всех сторон одновременно. Время нагрева рабочей среды 9 определяется длиной тела НЭ 2 и количеством включенных секций, После нагрева среда 9 направляется к потребителю, например для обогрева зданий. За счет увеличения площади теплоотводящей ленты 14 увеличивается время контакта нагреваемой среды 9 с НЭ 2. За счет этого снижается температура нагрева самого нагревательного элемента и не требуется его перегрева.. Температура нагрева тела нагревателя может быть немного больше или равной температуре нагреваемой среды например воды но достаточной для ее нагрева до необходимой температуры. Как правило, в системах отопления зданий и сооружений температура воды колеблется от 40 до 70 градусов и температура нагревательного элемента в зависимости от нужд потребителя находится в тех же температурных пределах, что и нагреваемая среда. При этом витки спирали нагревательного элемента расположены параллельно внутренней стенки жесткого корпуса и не создают дополнительного сопротивления потоку движения среды. Направление движения текучей среды в полости формируется внутренней поверхностью корпуса.Under the influence of the separation of the entire volume of liquid into many separate streams, the flow area of each individual stream decreases, moves between two adjacent turns 3 of the body of the NE 2 and the heat-transfer tape 14. Heating is carried out from all sides simultaneously. The heating time of the working medium 9 is determined by the length of the body NE 2 and the number of sections included. After heating, the medium 9 is sent to the consumer, for example, for heating buildings. By increasing the area of the heat-releasing tape 14, the contact time of the heated medium 9 with the NE 2 is increased. This reduces the heating temperature of the heating element itself and does not require overheating. The heating temperature of the heater body may be slightly higher or equal to the temperature of the heated medium, for example, water, but sufficient to heat it to the required temperature. As a rule, in heating systems of buildings and structures, the water temperature ranges from 40 to 70 degrees and the temperature of the heating element, depending on the needs of the consumer, is in the same temperature range as the heated medium. In this case, the spiral coils of the heating element are parallel to the inner wall of the rigid casing and do not create additional resistance to the flow of the medium. The direction of movement of the fluid in the cavity is formed by the inner surface of the housing.

Благодаря выполнению нагревательного элемента в виде тонкой фольгированной пластины, свернутой в спираль и расположении между ее витками теплоотводящей ленты, выполненной волнообразно в продольном сечении и установленные внутри корпуса по всей площади проходного сечения, позволяет производить нагрев жидкости или воздуха непосредственно при его движении между поверхностями нагревательного элемента за счет контакта с нагревательным элементом без конвекции, что позволяет во много раз увеличить площадь контакта нагреваемой среды с нагревательным элементом и снизить время нагрева среды в проточном режиме, увеличить производительность и снизить мощность электронагревателя.Due to the implementation of the heating element in the form of a thin foil plate, rolled into a spiral and located between its turns of a heat-removing tape, made in a wave-like manner in a longitudinal section and installed inside the housing over the entire area of the passage section, it allows heating of liquid or air directly when it moves between the surfaces of the heating element due to contact with the heating element without convection, which allows many times to increase the contact area of the heated medium with heating element and reduce the time of heating the medium in flow mode, increase productivity and reduce the power of the electric heater.

Кроме того за счет увеличения площади нагрева появляется возможность снизить температуру нагрева самого нагревательного элемента, что полностью исключает образование отложений на самом нагревательном элементы, улучшает теплопередачу от нагревателя к средеIn addition, by increasing the heating area, it becomes possible to lower the heating temperature of the heating element itself, which completely eliminates the formation of deposits on the heating element itself, improves heat transfer from the heater to the medium

Использование предлагаемого технического решения в нагревательных системах позволит снизить затраты электроэнергии, уменьшить время нагрева среды непосредственно в проточном режиме без конвекционного эффекта и снизить температуру нагрева самого нагревательного элемента в зависимости от требуемой температуры нагреваемой среды, что дает возможность увеличить срок службы всего нагревателя и существенно снизить мощность нагревательного элемента по сравнению с известными конструкциями электрических тэнов для нагрева жидких сред на основе воды..Using the proposed technical solution in heating systems will reduce energy costs, reduce the heating time of the medium directly in the flow mode without convection effect and reduce the heating temperature of the heating element itself, depending on the required temperature of the heated medium, which makes it possible to increase the life of the entire heater and significantly reduce power heating element in comparison with the known designs of electric heating elements for heating liquid media on water base ..

Claims

1. A flow-through electric heater containing a housing, mainly of cylindrical shape, with inlet and outlet lines, inside which a flexible heating element is placed in the form of a metal tape with a protective insulating sheath and contacts for connecting to the power supply, the body of which is parallel to the movement of the heated medium over the entire transverse area section of the case in the form of turns with a guaranteed gap between them, characterized in that the flexible heating element is made in the form of a flat ASTINA, coiled, and between each adjacent turns of the spiral heat sink mounted tape whose width exceeds the width of the heating element.

2. A flowing electric heater according to claim 1, characterized in that the heat-removing tape is made wavy in a longitudinal section.

3. A flow-through electric heater according to claim 1, characterized in that the heater is made in the form of several separate sections arranged in series along the length of the housing.