Індукційний електронагрівач

Реферат: Винахід належить до електротехніки, а саме до індукційних нагрівачів, які працюють на струмах промислової частоти, і може бути використаний для нагріву води в системах опалення та для нагріву рідин, які використовуються в технологічних процесах. Індукційний електронагрівач містить магнітопровід з розміщеними на його стрижнях обмотками та трубчастий теплообмінник, що охоплює стрижні з обмотками. Теплообмінник виконаний в вигляді щонайменше одновиткової спіралі, кожен виток якої складається з послідовно з'єднаних прямої і зворотної хвиль. Хвилі мають рівну кількість півхвиль і направлені зустрічно з переходом одна в іншу на крайньому стрижні магнітопроводу, місця перетину хвиль як витка, так і спіралі з'єднані між собою. Електронагрівач забезпечує покращення процесу нагрівання теплоносія при спрощенні конструкції та зменшенні габаритних розмірів. UA 101746 C2 (12) UA 101746 C2 UA 101746 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до індукційних нагрівачів, які працюють на струмах промислової частоти, і може бути використаний як генератор тепла для нагріву води в системах опалення жилих, промислових, адміністративних та інших приміщень, а також для нагріву рідин, які використовуються в технологічних процесах. Відомий індукційний електронагрівач, що має магнітопровід з розміщеними на його стрижнях обмотками, трубчастий теплообмінник, що охоплює стрижні з обмотками [1]. В даному нагрівачі трубчастий теплообмінник виконаний із зігнутих в кільця труб, кожне з яких охоплює стрижень з обмоткою. Між собою кільця, змонтовані на різних стрижнях, з'єднані за допомогою зварки, при цьому канали для протоку рідини в місцях з'єднання виконані за рахунок вилучення стінок труб по дотичній до кільця. Потужність теплообмінника залежить від параметрів кілець (їх діаметра, діаметра та товщини стінки труби), а також їх кількості, паралельно розміщених на стрижнях. В верхній і нижній частинах теплообмінника кільця об'єднані колекторами у вигляді прямих відрізків труб. Недоліками аналога є складність конструкції, збільшені габаритні розміри і нерівномірний процес нагріву рідини. Складність конструкції зумовлена великою кількістю кілець і зварних швів, які в процесі виготовлення необхідно контролювати і випробовувати на герметичність. Наявність підвідного і відвідного колекторів значно збільшує габаритні розміри пристрою. У зв'язку з тим, що нагрівальні кільця теплообмінника приєднані до колекторів паралельно, в процесі роботи можливий нерівномірний нагрів за рахунок різного гідравлічного опору в окремих групах кілець і різної швидкості протоку рідини. Це призводить до місцевих перегрівів кілець теплообмінника і виникненню накипу, що небажано для об'єктів використання нагрівача. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого винаходу за функціональним призначенням і технічною суттю є індукційний електронагрівач, що має магнітопровід з розміщеними на його стрижнях обмотками, трубчастий теплообмінник, що охоплює стрижні з обмотками [2]. Недоліком індукційного електронагрівача, вибраного за прототип, як і попереднього аналога, який має аналогічну будову, є складність конструкції, збільшені габаритні розміри і нерівномірний процес нагріву рідини. В основу винаходу поставлена задача спрощення конструкції, зменшення габаритних розмірів, а також покращення процесу нагріву теплоносія. Поставлена задача вирішується тим, що в індукційному електронагрівачі, що має магнітопровід з розміщеними на його стрижнях обмотками, трубчастий теплообмінник, що охоплює стрижні з обмотками, теплообмінник виконаний в вигляді щонайменше одновиткової спіралі, кожен виток якої складається з послідовно з'єднаних прямої і зворотної хвиль, які мають рівну кількість півхвиль і направлені зустрічно з переходом одна в іншу на крайньому стрижні магнітопроводу, місця перетину хвиль як витка, так і спіралі з'єднані між собою. В порівнянні з прототипом, запропонований індукційний електронагрівач відрізняється наявністю таких ознак: - теплообмінник виконаний у вигляді спіралі; - мінімальна кількість витків у спіралі - один; - виток спіралі має хвилеподібний вигляд; - виток складається з прямої і зворотної хвиль; - кількість півхвиль прямої хвилі рівна кількості півхвиль зворотної хвилі; - пряма і зворотна хвилі з'єднані між собою послідовно; - пряма і зворотна хвилі направлені зустрічно; - перехід прямої хвилі в зворотну і навпаки здійснюється на крайньому стрижні магнітопроводу; - місця перетину хвиль витка з'єднані між собою; - місця перетину хвиль витків спіралі з'єднані між собою. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують вирішення поставленої задачі. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показаний загальний вигляд індукційного електронагрівача, на фіг. 2 - переріз А-А по фіг. 1. Індукційний електронагрівач має магнітопровід 1, який складається з стрижнів 2, верхнього 3 і нижнього 4 ярма. На стрижнях 2 розміщені обмотки 5. Кількість стрижнів 2 і обмоток 5 залежить від кількості фаз підведеної напруги живлення. Стрижні 2 з обмотками 5 охоплює теплообмінник 6, виконаний з труби. Матеріал труби, розміри поперечного перетину залежить від призначення електронагрівача, його потужності та інших необхідних вимог. 1 UA 101746 C2 5 10 15 20 25 30 35 Теплообмінник 6 виконаний у вигляді спіралі 7. Кількість витків спіралі 7 залежить від технічних вимог до електронагрівача: потужності, режиму роботи, необхідної температури нагріву і т.п. Мінімальна кількість витків - 1. Так, на фіг. 1 показано нагрівач з двома витками. Кожен виток спіралі 7 складається з прямої 8 і зворотної 9 хвиль. Пряма 8 і зворотна 9 хвилі мають рівну кількість півхвиль. Так, пряма 8 хвиля має півхвилі 10, а зворотна 9-11. На фіг. 1, 2. показано, що пряма 8 і зворотна 9 хвилі мають по три півхвилі. Пряма 8 і зворотна 9 півхвилі з'єднані між собою послідовно і направлені зустрічно. Місця з'єднання, тобто перехід прямої 8 хвилі в зворотну 9 хвилю, знаходяться на крайньому 12 стрижні 2, а перехід зворотної 9 хвилі в пряму 8 хвилю наступного витка спіралі 7 знаходиться на крайньому 13 стрижні 2. Місця перетину прямої 8 хвилі зі зворотною 9 хвилею витка з'єднані між собою перемичками 14. Цими перемичками 14 з'єднані між собою прямі 8 і зворотні 9 хвилі всієї спіралі 7. За рахунок перемичок 14 навколо кожного стрижня 2 магнітопроводу 1 півхвилями 10 та 11 створюються короткозамкнуті витки, які при роботі електронагрівача стають генераторами тепла. Таким чином, використання індукційного нагрівача в вищезазначеному вигляді дає можливість значно спростити конструкцію за рахунок намотки теплообмінника цільною трубою, зменшити габаритні розміри через відсутність колекторів, використовуючи при цьому для підвода теплоносія саму трубу теплообмінника ("Вхід", "Вихід"). Покращення процесу нагріву рідини відбувається за рахунок вирівняння гідравлічного опору і швидкості протоку рідини, так як всі витки з'єднані послідовно, і рівномірного зняття тепла зі стінок труби. Запропоноване технічне рішення на стадії технічної пропозиції при розробці індукційного нагрівача для нагріву технологічного обладнання при виготовленні газобетонних будівельних блоків. Джерела інформації 1. Индукционные нагреватели "Эдисон" (электронагреватели аккумуляционные текучих сред ЭНаТС) ТУ 3442-005-50387010-02. Руководство по эксплуатации. Паспорт. ЗАО "Завод Сибирского Технологического Машиностроения", г. Новосибирск. Россия. 2. Индукционное нагревательное оборудование. ООО Фирма "Элекон ЛТД" www.elecon.com.ua ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Індукційний електронагрівач, що містить магнітопровід з розміщеними на його стрижнях обмотками та трубчастий теплообмінник, що охоплює стрижні з обмотками, який відрізняється тим, що теплообмінник виконаний в вигляді щонайменше одновиткової спіралі, кожен виток якої складається з послідовно з'єднаних прямої і зворотної хвиль, які мають рівну кількість півхвиль і направлені зустрічно з переходом одна в іншу на крайньому стрижні магнітопроводу, місця перетину хвиль як витка, так і спіралі з'єднані між собою. 2 UA 101746 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3