RU9114U1

RU9114U1 - ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU9114U1
Application number: RU97121536/20U
Authority: RU
Inventors: С.Н. Иванов; В.М. Кузьмин; Н.Н. Мельникова
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-01-16

Abstract

Электронагреватель, содержащий сетевую обмотку, магнитопровод и нагревательный элемент в виде вращающейся вторичной обмотки, отличающийся тем, что нагревательный элемент имеет форму полого цилиндра с герметичным основанием, 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 has the form of a hollow cylinder with a sealed base, and the material of which the cylinder is made is electrically conductive.

Description

Электронагреватель.Electric 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, состоящий из двух разделенных спиралей, соединенных с помощью перемычки пайкой крайних витков спирали. Конструкция электронагревателя упрощает производство и делает возможным его автоматизацию. Перемычка изготавливается из плоской пластины с большой поверхностью при легания к спирали, при этом можно использовать спи раль с большим сечением и меньшим электрическим сопротивлением. Перемычка имеет U-образную форму с выпуклостью по середине. Полки перемычки прилегают к внутренней поверхности спирали для предотвращения заклинивания спирали при сборке(заявка 4315883 ФРГ, МКИ Н05 В 31/82/ Wolf Brigitts, Fa.Friedrich Wurth.-N 4315883.8; Заявл.12.06.93; Опубл.17.11.94).Known electric heater, consisting of two separated spirals connected by jumper soldering the extreme turns of the spiral. The design of the electric heater simplifies production and makes automation possible. The jumper is made of a flat plate with a large surface when resting on a spiral, while a spiral with a larger cross section and lower electrical resistance can be used. The jumper is U-shaped with a bulge in the middle. The jumper shelves are adjacent to the inner surface of the spiral to prevent jamming of the spiral during assembly (application 4315883 Germany, MKI N05 B 31/82 / Wolf Brigitts, Fa. Friedrich Wurth.-N 4315883.8; Declared 12.06.93; Publ. 17.11.94).

Так же известно устройство для нагрева жидко сти, встроенное в цепь питания ванны или сосуда в част ности открытого бассейна, который состоит из нагрева теля, 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 ) .A fluid heating device is also known that is integrated in the supply circuit of a bathtub or vessel, in particular an 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 bathtub. 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 )

H05B6/10,F 24 H 3/04 H05B6 / 10, F 24 H 3/04

Недостатком конструкции данных устройств является то, что нагрев жидкой среды происходит путем теплопередачи за счет естественной конвекции нагре ваемой жидкости, что связанно с длительным временем нагрева.A drawback of the design of these devices 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 пла стинками. 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.

Все пластины и магнитный прибор заключены в корпус, снабженный подводящим патрубком и выпускным патрубком. Кроме того в корпусе установлен предварительный нагреватель, который является частью схе мы. Он содержит трансформатор, транзистор, нагрева тельную катушку и выпрямитель( пат.5334819 США МКИ Н 05 В 6/10/ Lin Haao-Chin.-N 148360; За явл.8.11.93; Опубл.2.8.94 ; МКИ 219/628).All plates and the magnetic device are enclosed in a housing equipped with an inlet pipe and an outlet pipe. In addition, a preheater is installed in the housing, which is part of the circuit. It contains a transformer, a transistor, a heating coil and a rectifier (US Pat. No. 5334819 USA MKI N 05 V 6/10 / Lin Haao-Chin.-N 148360; Recl. 8.11.93; Publ. 2.8.94; MKI 219/628 )

Недостатком этого водонагревателя является сложность конструкции и 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 the complexity of the design and the fact 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 электропроводпы ми 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,The closest in technical essence to the claimed utility model is an electric heater,

содержащий магнитопровод с первичной обмоткой и нагревательный элемент в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опо ре (свидетельство на полезную модель №3674 МКИ Н05 В 6/10, F 24H 3/04).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 (certificate for utility model No. 3667 MKI N05 B 6/10, F 24H 3/04).

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

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 ре шения поставленной задачи, заключается в расширении функциональных возможностей нагревательного элемента. Это достигается тем, что конструкция заявляемого нагревательного элемента позволяет использовать его од повременно 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 of the heating element. This is achieved by the fact that the design of the inventive heating element allows its simultaneous use both as a heater and a vessel in which the heated fluid is located.

Такой технический результат является следствием того, что нагревательный элемент предлагаемой полезной модели выполняется в виде конструкции, позволяющей использовать его в качестве непосредственного нагревате ля жидкой среды. Это достигается тем, что электронагреватель выполняется в виде магнитопровода, первичной обмотки и подвижного нагревательного элемента, представляющего собой полый цилиндр из электропроводящего материала, в котором находится нагреваемая жидкость. Нагревательный элемент обеспечивает интенсивное перемешивание нагретых и холодных слоев жидкости. При этом условия теплоотдачи определяются процессом теплообмена между стенками вращающегося нагрева тельного элемента и контактирующими с ними молекулами жидкости, то есть коэффициент теплоотдачи соответствует вынужденной конвекции и зависит от скорости вращения нагревательного элемента, обуславливающей эффективность работы электроннагревателя.This technical result is a consequence of the fact that the heating element of the proposed utility model is made in the form of a design that allows it to be used as a direct heater of a liquid medium. This is achieved by the fact that the electric heater is in the form of a magnetic circuit, a primary winding and a movable heating element, which is a hollow cylinder of electrically conductive material in which the heated fluid is located. 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, i.e., 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.

Сущность предполагаемой полезной модели поясняет рисунком 1.The essence of the proposed utility model is illustrated in Figure 1.

Нагревательный элемент 1 ,находится внутри маг нитопровода 2 выполненного из ферромагнитного материал а. На магнитощюводе расположена обмотка из круглых или прямоугольных проводников, подключаемая к сети промышленной частоты.The heating element 1 is located inside the magnetic pipe 2 made of ferromagnetic material a. A winding made of round or rectangular conductors connected to a power frequency network is located on the magnetic probe.

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.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.

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 эле мента,обусловленное протеканием по нему индуцирован ных 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.The 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, the temperature of the material of the heating element increases, due to the induced currents flowing 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, depending on the ohmic resistance of the heating element, by changing which the temperature of the heated liquid can be controlled.

Таким образом,изменение конструкции нагревательного элемента электронагревателя расширяет его функциональные возможности и позволяет использовать как в качестве нагревательного элемента, так и сосуда, в котором находится нагреваемая жидкость.Thus, a change in the design of the heating element of the electric heater expands its functionality and allows you to use both as a heating element and the vessel in which the heated fluid is located.

Claims

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 has the form of a hollow cylinder with a sealed base, and the material of which the cylinder is made is electrically conductive.