Електричний тепловий генератор

Реферат: UA 107643 U UA 107643 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоелектротехніки й може бути використана в системах опалення, гарячого водопостачання та пароутворення шляхом індукційного нагріву теплоносія. Відомий проточний індукційний нагрівач рідини (1), який містить обмотку індуктора, встановлену на зовнішній поверхні герметичного трубного корпусу з патрубками підводу та відводу рідини, розташоване в порожнині корпусу з зазором до нього осердя, а також встановлені в порожнині корпусу додатково щонайменше два осердя, при цьому осердя, яке встановлене по центру поздовжньої осі корпусу, виконане у вигляді суцільного стержня, а зазори для проходження рідини між осердями зв'язані один з одним та з вхідним та вихідним патрубками. Трубний корпус виконаний з електромагнітнопровідного матеріалу та виконує функцію корпуса осердя. Описаний проточний індукційний нагрівач має велику кількість деталей, що ускладнює його конструкцію, збільшує масу та габарити. Крім того, недоліком індукційного нагрівача є його висока матеріалоємність на одиницю потужності, викликана наявністю щонайменше трьох осердь, що також збільшує його собівартість. А також низький коефіцієнт корисної дії (к.к.д.), через розсіювання тепла в навколишнє середовище. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі по технічній суті та сукупності суттєвих ознак є індукційний електронагрівач (2), який містить магнітопровідне осердя, на яке намотана обмотка. Осердя з обмоткою охоплює корпус, виконаний із сталевої магнітопровідної труби. Магнітопровідне осердя, обмотка та корпус утворюють індукційну "котушку в сталі". За допомогою труб для виводів обмотки, котушка кріпиться до зовнішньої труби. Між зовнішньою трубою та котушкою залишається зазор, по якому протікає вода, що нагрівається. Недоліком вищеописаного індукційного електронагрівача є його висока матеріалоємність, через наявність, крім магнітопровідного осердя, ще корпусу та труб для кріплення виводів обмотки котушки до зовнішньої труби, що також збільшує масу та габарити. Крім того, постійне знаходження індукційної котушки в середовищі циркулюючого теплоносія, вимагає додаткових затрат на електроізоляцію та знижує надійність роботи. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити конструкцію електричного теплового генератора шляхом додаткового введення монтажної скоби, виконаної з електромагнітопровідного матеріалу, та поєднання магнітопроводу та продуктопроводу, по якому тече теплоносій, в одне ціле, що дозволило б спростити конструкцію, зменшити вагу та габарити, знизити матеріалоємність на одиницю потужності, зменшити собівартість та знизити енергетичні витрати. Поставлена задача вирішується тим, що електричний тепловий генератор, який містить осердя у вигляді труби, розміщену на його зовнішній поверхні котушку індуктивності, патрубки підводу та відводу теплоносія, згідно з корисною моделлю, додатково містить, виконану з електромагнітопровідного матеріалу, монтажну скобу, яка механічно з'єднана безпосередньо з осердям, між кінцями якої на осерді розташована котушка індуктивності, які разом утворюють замкнутий індукційний контур, при цьому площа поперечного перерізу монтажної скоби є більша або рівна площі поперечного перерізу стінок осердя, об'ємна теплоємність якого більша або рівна об'ємній теплоємності теплоносія, а між осердям та котушкою індуктивності розміщена діелектрична прокладка, крім того патрубки, відповідно підводу та відводу теплоносія, з'єднані безпосередньо з порожниною осердя. Поєднання магнітопроводу та продуктопроводу, по якому тече теплоносій, в одне ціле, тобто використання як осердя труби з розміщеною на зовнішній його поверхні котушки індуктивності, дозволяє спростити конструкцію, знизити матеріалоємність на одиницю потужності та зменшити собівартість електричного теплового генератора. Збільшення об'єму феромагнетику за рахунок використання монтажної скоби, виконаної з електромагнітопровідного матеріалу, та механічне з'єднання її безпосередньо з осердям, та розміщення між кінцями монтажної скоби на осерді котушки індуктивності, які утворюють замкнутий індукційний контур, приводить до збільшення тепловиділення, потужності та відповідно коефіцієнта корисної дії (к.к.д.). Виконання площі поперечного перерізу монтажної скоби більшою або рівною площі поперечного перерізу стінок осердя, об'ємна теплоємність якого більша або рівна об'ємній теплоємності теплоносія, приводить до того, що нагрів відбувається тільки між точками з'єднання монтажної скоби з осердям, забезпечуючи повну передачу тепла теплоносію, що приводить до підвищення коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) електричного теплового генератора. Наявність між осердям та котушкою індуктивності діелектричної прокладки дозволяє змінювати добротність та відповідно збільшувати струм. 1 UA 107643 U 5 10 15 20 25 30 35 Винесення котушки індуктивності за межі теплоносія підвищує надійність роботи та безпеку. Запропонована конструкція електричного теплового генератора, дає можливість створювати конструкції приладів у вигляді самостійних окремих електричних теплових генераторів будь якого типорозміру та різної потужності в залежності від умов експлуатації. На фіг. 1 зображений запропонований електричний тепловий генератор, на фіг. 2 вигляд зверху електричного теплового генератора, на фіг. 3 - електричний тепловий генератор в розрізі. Електричний тепловий генератор (фіг. 1-3) містить осердя 1 у вигляді труби, встановлену на ньому котушку індуктивності 2, між якими розміщена діелектрична прокладка 3, виконану з електромагнітопровідного матеріалу, монтажну скобу 4, яка охоплює своїми кінцями котушку індуктивності 2 та механічно з'єднана за допомогою фіксуючих гайок 5 з осердям 1, утворюючи разом замкнутий індукційний контур, при цьому площа поперечного перерізу монтажної скоби 4 є рівною або більшою від площі поперечного перерізу стінок осердя 1, з'єднані безпосередньо з порожниною осердя 1, патрубки відповідно підводу 6 та відводу 7 теплоносія. Матеріал осердя 1 має об'ємну теплоємність більшу або рівну об'ємній теплоємності теплоносія. Для кріплення електричного теплового генератора до об'єкта монтажу, в монтажній скобі 4 виконані отвори 8. Котушка індуктивності 2 виготовлена з мідного дроту 9 та міжвиткової ізоляції 10. Як осердя 1 використовують металеву трубу різних ДСТУ, розміри якої залежать від потужності електричного теплового генератора та об'єму протоку теплоносія. Електричний тепловий генератор працює наступним чином. На котушку індуктивності 2 подається змінна напруга, внаслідок чого в її обмотці утворюється змінний електромагнітний потік, який замикається в контурі з осердя 1, котушки індуктивності 2 та монтажної скоби 4. Змінний магнітний потік утворює в контурі індукційний струм, в результаті чого виникає електромагнітне поле на стінках осердя 1, через що появляються струми Фуко та відбувається нагрівання осердя 1 та відповідно теплоносія. Додаткове нагрівання відбувається через перемагнічування матеріалу осердя 1 та монтажної скоби 4. Через те, що площа поперечного перерізу монтажної скоби 4 є більшою або рівною площі поперечного перерізу стінок осердя 1, нагрів відбувається тільки між точками з'єднання монтажної скоби 4 з осердям 1, що забезпечує повну віддачу тепла теплоносію. Використання матеріалу осердя 1 з об'ємною теплоємністю, більшою або рівною за об'ємну теплоємність теплоносія, забезпечує повну передачу тепла від осердя 1 до теплоносія. Крім того, наявність між осердям 1 та котушкою індуктивності 2 діелектричної прокладки 3 дозволяє змінити добротність та збільшити струм, що приводить до збільшення теплонагріву. Джерела інформації: 1. Патент RU 2007 116 395, кл Н05В 6/10, опубл. 10.11.2008. 2. Патент UA 105314, кл Н05В 6/10, опубл. 10.03.2016. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Електричний тепловий генератор, який містить осердя у вигляді труби, розміщену на його зовнішній поверхні котушку індуктивності, патрубки підводу та відводу теплоносія, який відрізняється тим, що додатково містить, виконану з електромагнітопровідного матеріалу, монтажну скобу, яка механічно з'єднана безпосередньо з осердям, між кінцями якої на осерді розташована котушка індуктивності, які разом утворюють замкнутий індукційний контур, при цьому площа поперечного перерізу монтажної скоби є більша або рівна площі поперечного перерізу стінок осердя, об'ємна теплоємність якого рівна або більша від об'ємної теплоємності теплоносія, а між осердям та котушкою індуктивності розміщена діелектрична прокладка, крім того патрубки, відповідно підводу та відводу теплоносія, безпосередньо з'єднані з порожниною осердя. 2 UA 107643 U 3 UA 107643 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4