RU223969U1 - Индукционный нагреватель текучих сред - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехническому тепловому оборудованию и предназначена для нагрева жидкостей.

Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является упрощение конструкции и обеспечение равномерного прогрева теплообменника.

Техническим результатом является создание индукционного нагревателя текучих сред, имеющего простую конструкцию, обеспечивающую равномерный нагрев теплообменника.

Заявленный технический результат достигается тем, что в известном индукционном нагревателе текучих сред, содержащем трехстержневой магнитопровод, каждый стержень которого размещен горизонтально и охвачен первичной обмоткой, соединенной с источником энергии, и вторичной обмоткой, выполненной в виде трех камер, каждая из которых образована наружной и внутренней концентричными поверхностями, охватывающими стержень с обмоткой, и торцевыми поверхностями, патрубки для подвода холодной и отвода нагретой жидкости, согласно полезной модели, камеры последовательно соединены друг с другом путем пересечения наружных поверхностей камер с образованием единой полости, патрубок для подвода холодной жидкости соединен с наружной поверхностью в нижней части нижней камеры, патрубок для отвода нагретой жидкости соединен с наружной поверхностью в верхней части верхней камеры. 9 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехническому тепловому оборудованию и предназначена для нагрева жидкостей.

Наиболее высокими энергетическими характеристиками обладают индукционные нагреватели жидкостей трансформаторного типа, к которым относится заявляемое устройство.

Известен индукционный нагреватель текучих сред по патенту на полезную модель RU № 206564. Нагреватель содержит трехстержневый магнитопровод, каждый стержень которого охвачен первичной обмоткой, соединенной с источником энергии, и вторичной обмоткой, выполненной в виде витков трубки из электропроводящего материала и охватывающей первичную обмотку, патрубки для подвода холодной и отвода горячей жидкости.

Недостатком известного решения трубчатого нагревателя является невысокая площадь и скорость нагрева, возможность локального перегрева трубчатых элементов нагревателя.

Известен электрический нагреватель трансформаторного типа (патент на изобретение RU № 2371889), включающий трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником с первичной обмоткой на его стержнях, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной электропроводящей обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды. Вторичная обмотка состоит из трех камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из двух цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней текучей среды, внутри которых установлены стержни с первичной обмоткой. Трубопровод подачи текучей среды в камеры для нагрева установлен внизу индукционного нагревателя, два патрубка для входа текучей среды соответственно в первую и вторую камеры для нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу, конец трубопровода подачи текучей среды присоединен непосредственно к третьей камере для нагрева по ходу подачи текучей среды, трубопровод выхода текучей среды установлен вверху индукционного нагревателя, конец трубопровода выхода текучей среды присоединен к первой или третьей камере для нагрева, два другие патрубка для выхода текучей среды из камер нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу. Патрубки и конец трубопровода подачи текучей среды могут быть установлены на нижней цилиндрической части камер.

Известен индукционный нагреватель текучих сред (патент на изобретение RU № 2782956), включающий трансформатор с ферромагнитным сердечником. На стержнях сердечника расположены катушки первичной обмотки и вторичной электропроводящей обмотки, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды. Теплообменник состоит из камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из внешнего и внутреннего полых цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом. Вверху и внизу цилиндры соединены торцевыми заглушками. Так образуются герметичные пустотелые камеры для нагрева в ней текучей среды. Каждая из указанных камер охватывает стержень сердечника с катушкой первичной обмотки и содержит патрубки для входа и выхода текучей среды. Вторичная обмотка состоит из двух камер для нагрева текучей среды. В нижних частях камер выполнены патрубки для входа текучей среды, соединяющиеся друг с другом и с трубопроводом для подачи текучей среды. В верхних частях выполнены патрубки для выхода текучей среды, соединяющиеся друг с другом и с трубопроводом для выхода текучей среды

Известный электрический нагреватель трансформаторного типа по патенту на изобретение RU № 2770911 включает трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником. На стержнях сердечника расположены катушки первичной обмотки. Вторичная электропроводящая обмотка является теплообменником для нагреваемой текучей среды, состоящим из трех камер для нагрева текучей среды. Каждая из камер выполнена из внешнего и внутреннего полых цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием камеры для нагрева в ней текучей среды. Каждая из указанных камер охватывает стержень сердечника с катушкой первичной обмотки и содержит патрубки для входа и выхода текучей среды. Катушки первичной обмотки подключены к высоковольтному источнику переменного тока и выполнены в виде цилиндра с вентиляционными каналами, расположенными вдоль оси цилиндра между слоями обмотки, и стержнями, расположенными внутри вентиляционного канала. На фиг. 8 представлен вид расположения витков катушек в вертикальной плоскости, данный вариант исполнения нагревателя по патенту RU № 2770911 выбран заявителем в качестве ближайшего аналога.

К недостаткам упомянутых устройств, включая ближайший аналог, относится сложность конструкции, а также возможность завоздушивания верхней части каждой камеры, и как следствие возможность локального перегрева камеры.

Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является упрощение конструкции и обеспечение равномерного прогрева теплообменника.

Техническим результатом является создание индукционного нагревателя текучих сред, имеющего простую конструкцию, обеспечивающую равномерный нагрев теплообменника.

Заявленный технический результат достигается тем, что в известном индукционном нагревателе текучих сред, содержащем трехстержневой магнитопровод, каждый стержень которого размещен горизонтально и охвачен первичной обмоткой, соединенной с источником энергии, и вторичной обмоткой, выполненной в виде трех камер, каждая из которых образована наружной и внутренней концентричными поверхностями, охватывающими стержень с обмоткой, и торцевыми поверхностями, патрубки для подвода холодной и отвода нагретой жидкости, согласно полезной модели, камеры последовательно соединены друг с другом путем пересечения наружных поверхностей камер с образованием единой полости, патрубок для подвода холодной жидкости соединен с наружной поверхностью в нижней части нижней камеры, патрубок для отвода нагретой жидкости соединен с наружной поверхностью в верхней части верхней камеры.

При этом патрубки для подвода холодной и отвода нагретой жидкости расположены горизонтально в направлении стержней магнитопровода и соединены с наружной поверхностью соответствующих камер с пересечением поверхностей.

Каждая камера в поперечном сечении выполнена в форме цилиндрического, или эллиптического, или овального кольца.

Наличие магнитопровода, стержни которого охвачены первичной обмоткой, соединенной с источником энергии, и вторичной обмоткой из электропроводящего материала, охватывающей первичную обмотку, обеспечивает работоспособность индукционного нагревателя текучих сред.

Выполнение магнитопровода трехстержневым обеспечивает устройству возможность использовать три фазы промышленной электрической сети напряжением 380 В.

Наличие патрубков для подвода холодной и отвода нагретой жидкости обеспечивает подачу и отвод нагреваемой жидкости.

Выполнение вторичной обмотки в виде трех камер, каждая из которых образована наружной и внутренней концентричными поверхностями, охватывающими стержень с обмоткой, и торцевыми поверхностями, при этом последовательное соединение камер соединены друг с другом с пересечением наружных поверхностей с образованием единой полости (единого сосуда), обеспечивает создание простой конструкции, позволяет исключить из конструкции нагревателя дополнительные патрубки, соединяющие камеры между собой. При этом соединение камер обеспечивает свободное перемещение жидкости внутри камеры и равномерный ее нагрев при прохождении в полости витков вторичной обмотки.

Кроме того, такое соединение камер исключает их завоздушивание в верхней части камер и, как следствие, исключает возможность локального перегрева камер нагревателя, обеспечивает равномерный нагрев теплообменника.

Наличие соединения патрубка для подвода холодной жидкости с наружной поверхностью в нижней части нижней камеры и патрубка для отвода нагретой жидкости с наружной поверхностью верхней части верхней камеры с продольным пересечением их поверхностей обеспечивает свободную циркуляцию жидкости в нагревателе и исключает завоздушивание верхней части камер нагревателя и, как следствие, исключает возможность локального перегрева камер, обеспечивает равномерный нагрев теплообменника.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где фиг.1 представлен индукционный нагреватель вид спереди, на фиг. 2. - индукционный нагреватель, вид справа в разрезе, на фиг. 3 - индукционный нагреватель вид сбоку, на фиг. 4 - индукционный нагреватель, поперечный разрез, на фиг. 5 - общий вид индукционного нагревателя, вид справа, на фиг. 6 - общий вид индукционного нагревателя, вид слева, на фиг. 7 - пример конкретного выполнения индукционного нагревателя, общий вид спереди и справа, на фиг. 8. - пример конкретного выполнения индукционного нагревателя, общий вид спереди и слева, на фиг. 9 - пример конкретного выполнения индукционного нагревателя, общий вид спереди.

Индукционный нагреватель текучих сред, содержит трехстержневой магнитопровод 1, каждый стержень которого охвачен первичной обмоткой 2, соединенной с источником энергии, и вторичной обмоткой, выполненной в виде трех камер 3, каждая из которых образована наружной и внутренней концентричными поверхностями, охватывающими стержень с обмоткой, и торцевыми поверхностями. Указанные камеры являютсятеплообменником для нагреваемое текучей среды. При этом камеры в продольном направлении соединены друг с другом наружными поверхностями с их пересечением с образованием единого сосуда так, что жидкость беспрепятственно циркулирует по камерам 3 (теплообменнику) в направлении от патрубка 4 подвода холодной воды к патрубку 5 для отвода горячей воды. Элементы нагревателя закреплены на раме 6.

Камеры 3 выполнены из электропроводящего материала.

Каждая камера 3 в поперечном сечении выполнена в форме цилиндрического, или эллиптического, или овального кольца.

Патрубок для подвода холодной жидкости 4 соединен с наружной поверхностью нижней части нижней камеры 3, патрубок для отвода нагретой жидкости 5 соединен с наружной поверхностью верхней части верхней камеры 3. При этом патрубки 4 и 5 для подвода холодной и отвода нагретой жидкости расположены горизонтально вдоль стенки камеры в направлении стержней магнитопровода, соединение образовано путем пересечения поверхности патрубка с наружной поверхностью соответствующей камеры.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Через патрубок 4 для подачи холодной жидкости обеспечивается подача воды или любой жидкости предназначенной для систем отопления. При прохождении тока по первичной обмотке 2, в магнитопроводе (сердечнике) возникает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает индукционные короткозамкнутые токи в металле вторичной обмотки 3, которые нагревают металл теплообменника. Далее это тепло передается циркулирующей через нагреватель жидкости, которая отводится через патрубок 5.

Был изготовлен образец нагревателя ВИН-PROM-50 со следующими характеристиками:

мощность - 50 кВт, 380 Вольт,

коэффициент мощности (cos ϕ) - 0,99,

размеры Д×Ш×В - 1010×700×1420,

масса - 240 кг.

объем теплоносителя в теплообменнике составляет 9л,

общий объем теплоносителя с учетом коллекторов - 14л.

Испытания указанного образца был произведены с применением тепловизора, которые показали, что теплообменник заявляемой конструкции обеспечивает плавный и равномерный прогрев теплообменника за счет равномерного протока жидкости с большей площадью нагрева, без образования зон завоздушивания и мест локального перегрева участков камер.

Claims (3)

1. Индукционный нагреватель текучих сред, содержащий трехстержневой магнитопровод, каждый стержень которого размещен горизонтально и охвачен первичной обмоткой, соединенной с источником энергии, и вторичной обмоткой, выполненной в виде трех камер, каждая из которых образована наружной и внутренней концентричными поверхностями, охватывающими стержень с обмоткой, и торцевыми поверхностями, патрубки для подвода холодной и отвода нагретой жидкости, отличающийся тем, что камеры последовательно соединены друг с другом путем пересечения наружных поверхностей камер с образованием единой полости, патрубок для подвода холодной жидкости соединен с наружной поверхностью в нижней части нижней камеры, патрубок для отвода нагретой жидкости соединен с наружной поверхностью в верхней части верхней камеры.

2. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что патрубки для подвода холодной и отвода нагретой жидкости расположены горизонтально в направлении стержней магнитопровода и соединены с наружной поверхностью соответствующих камер с пересечением поверхностей.

3. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что каждая камера в поперечном сечении выполнена в форме цилиндрического, или эллиптического, или овального кольца.