ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ


RU (11) 2301507 (13) C2

(51) МПК
H05B 6/10 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.06.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005105099/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.02.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.02.24 
(45) Опубликовано: 2007.06.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 21709 U1, 27.01.2002. RU 2053455 C1, 27.01.1996. GB 2260604, 21.04.1993. GB 2130058, 23.05.1984. US 4602140, 22.07.1986. 
(73) Имя патентообладателя: Ёлшин Анатолий Иванович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 630106, г.Новосибирск, ул. Зорге, 78, кв.165, А.И. Ёлшину 

(54) ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для нагрева технологических жидкостей, а также теплоносителя для электроотопления и питьевой воды. Индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости содержит трансформатор с ферромагнитным сердечником с расположенными на стержнях сердечника первичной обмоткой и вторичной обмоткой, являющейся камерой нагрева, выполненной пустотелой с входным и выходным патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень сердечника трансформатора, при этом камера нагрева разделена на идентичные части по числу стержней сердечника трансформатора, причем указанные входной и выходной патрубки и сквозной канал с установленным в нем стержнем сердечника трансформатора расположены в каждой части камеры нагрева. Предложенный индуктивно-кондуктивный нагреватель имеет пониженную материалоемкость; увеличенную теплопроизводительность; равномерную электрическую нагрузку фаз и повышенные энергетические показатели (КПД и cos ), а также равномерное движение потока жидкости, снижающее отложения солей на стенках камеры и повышающее срок службы; расширенные функциональные возможности нагревателя за счет одновременного нагрева двух и более жидкостей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для нагрева технологических жидкостей, а также теплоносителя для электроотопления и питьевой воды.

Индукционные нагреватели жидкости известны давно, например "сосуд, который использует для индуктивно-кондуктивного нагрева жидкости железный сердечник трансформатора" (патент Германии №329131 с приоритетом от 22 января 1918 г.), не получивший практического применения из-за большой удельной материалоемкости и низких коэффициента преобразования электроэнергии в тепловую (КПД) и коэффициента мощности (cos ).

Однако неоспоримые преимущества низкочастотных (50, 60 Гц) индукционных нагревателей жидкости применительно к современным требованиям электробезопасности и пожаробезопасности в сравнении с резистивными нагревателями (ТЭНовыми) и электродными (для воды) обусловили повышенный интерес к новым конструкциям индукционных нагревателей. К ним относится, например, индуктивно-кондуктивный электронагреватель жидкости (по заявке Франции №2565059, МКИ Н05В 6/10), позволяющий использовать конструктивное исполнение и технологию изготовления традиционных трехфазных трансформаторов, содержащий шихтованный сердечник с первичной обмоткой, подключаемой к сети, и вторичную обмотку, выполненную в виде короткозамкнутого змеевика из электропроводящих трубок, в которых находится жидкость, нагреваемая за счет греющих потерь от токов короткого замыкания вторичной обмотки.

К недостаткам этого электронагревателя относятся ограниченный коэффициент мощности ввиду повышенного магнитного потока рассеяния, связанного с многовитковой вторичной обмоткой; неравномерный нагрев электропроводящих трубок по сечению, приводящее к локальному перегреву и устойчивого парообразования, вызывающего интенсивное отложение солей, уменьшение сечение трубопровода; повышенное гидродинамическое сопротивление греющих трубок змеевика и повышенные потери мощности на циркуляцию жидкости.

Известен индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости с улучшенным коэффициентом мощности (патент США №4602140, МКИ Н05В 6/10, НКИ 219-10.51), содержащий трансформатор с многостержневым ферромагнитным сердечником, на стержнях которого намотана первичная обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Вторичная обмотка, индукционно связанная с первичной обмоткой через сердечник, представляет собой одновитковую систему прямых трубок из электропроводящего материала, проходящих вне стержней сердечника перпендикулярно к ним и параллельно виткам первичной обмотки, и электрически замкнутых на концах электропроводными немагнитными пластинами. Эта система трубок, нагреваемых индукционными токами, представляет собой теплообменник (камеру нагрева), в котором нагревается теплоноситель.

К недостаткам этого нагревателя относятся малая поверхность теплоотдачи, что вызывает повышенные удельные поверхностные тепловые нагрузки, вызывающие накипеобразование в трубках, и повышенные потери энергии на циркуляцию теплоносителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является принятый за прототип индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости (свидетельство на полезную модель RU №21709 U1, 7 Н05В 6/10), содержащий трансформатор с ферромагнитным сердечником с расположенными на стержнях первичной обмоткой и вторичной обмоткой, являющейся камерой нагрева. Камера нагрева выполнена пустотелой с входным и выходными патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень трансформатора. Камера нагрева снабжена перемычками, образующими замкнутые электропроводящие контуры.

К недостаткам прототипа относятся:

повышенная материалоемкость в связи с большой поверхностью оболочки камеры нагрева, выполненной из электропроводящего материала и охватывающей все стержни трансформатора;

неравномерное тепловыделение в стенках камеры нагрева ввиду различной плотности тока в стенках камеры, приводящее к снижению теплопроизводительности устройства;

неравномерная электрическая нагрузка фаз устройства из-за электрической несимметрии камеры нагрева, вызывающая снижение энергетических показателей (КПД и cos ) всего нагревателя;

неравномерное движение потока жидкости, способствующее перегреву периферийных зон камеры нагрева и усилению отложений солей на стенках камеры, т.е. снижению срока службы;

ограниченные функциональные возможности, т.к. исключен одновременный нагрев двух и более жидкостей.

Задачей изобретения является создание индуктивно-кондуктивного нагревателя жидкости с пониженной материалоемкостью, увеличенной теплопроизводительностью, повышенными энергетическими показателями (КПД и cos ), повышенным сроком службы, расширенными функциональными возможностями.

Поставленная задача достигается тем, что в индуктивно-кондуктивном нагревателе, который содержит трансформатор с ферромагнитным сердечником и расположенными на стержнях первичной обмоткой и вторичной обмоткой, являющейся камерой нагрева, выполненной пустотелой с входным и выходным патрубками для нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых установлен стержень трансформатора, камера нагрева разделена на идентичные части по числу стержней трансформатора, причем указанные входной и выходной патрубки и сквозной канал с установленным в нем стержнем трансформатора расположены в каждой из частей камеры нагрева.

Также каждая часть камеры нагрева может быть снабжена электропроводящими замкнутыми контурами, установленными внутри нее.

На чертеже представлен предлагаемый индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости на примере использования трехфазного трансформатора, который содержит шихтованный ферромагнитный сердечник 1 с расположенной на стержнях сердечника первичной обмоткой 1, подключаемой к сети.

Вторичная обмотка трансформатора является камерой нагрева, которая выполнена в виде трех (по количеству стержней сердечника) цилиндрических пустотелых частей 3 с входным 4 и выходным 5 патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, каждая часть имеет сквозной вертикальный канал 6 с электропроводящими стенками 7, в котором с зазором установлен стержень сердечника 1. Между поверхностями стенок 7 и первичной обмоткой 2 имеются воздушные промежутки.

Каждая часть 3 выполнена из листового материала, при этом цилиндрические электропроводящие стенки 7 сквозных каналов 6, нижнее 8 и верхнее 9 торцевые основания, образующие цельность и непроницаемость для нагреваемой жидкости объема части 3 камеры (например, с помощью сварки), могут выполняться разной толщины и из разных материалов.

Каждая часть 3 камеры нагрева может быть снабжена замкнутыми электропроводящими контурами различных размеров и формы, например в виде цилиндра 10, установленных внутри каждой части 3.

Индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости функционирует следующим образом. После заполнения частей 3 камеры нагреваемой жидкостью первичная обмотка 2 подключается к сети переменного тока и в стержнях сердечника 1 трансформатора создаются магнитные потоки. Под воздействием этих потоков (переменных во времени) в стенках 7 каналов 6, а также контурах, образованных цилиндрами 10, индуцируются токи, вызывающие нагрев частей 3 камеры. В нижнем 8 и верхнем 9 основаниях частей 3 камеры индуцируется система вторичных токов, вызывающая дополнительное тепловыделение и соответствующий подогрев (снизу и сверху) жидкости в частях 3 камеры.

Технический эффект предлагаемого индуктивно-кондуктивного электронагревателя жидкости по сравнению с прототипом состоит в следующем:

снижается материалоемкость индуктивно-кондуктивного нагревателя в связи с уменьшением внешней поверхности камеры нагрева;

обеспечивается равномерное тепловыделение в стенках камеры нагрева в связи с обеспечением равной плотности тока в стенках камеры благодаря цилиндрическому исполнению каждой части камеры нагрева, приводящее к повышению теплопроизводительности устройства;

обеспечивается равномерная электрическая нагрузка фаз устройства ввиду электрической симметрии каждой из частей камеры нагрева относительно фаз питающего напряжения, что повышает энергетические показатели (КПД и cos ) всего нагревателя в целом;

обеспечивается равномерное движение потока жидкости в каждой из частей камеры нагрева в связи с обеспечением одинакового гидродинамического сопротивления в различных сечениях потока жидкости, приводящего к постоянной скорости движения потока жидкости, что снижает отложения солей на стенках камеры и повышает срок службы;

расширяются функциональные возможности нагревателя за счет одновременного нагрева двух и более жидкостей.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости, содержащий трансформатор с ферромагнитным сердечником с расположенными на стержнях сердечника первичной обмоткой и вторичной обмоткой, являющейся камерой нагрева, выполненной пустотелой с входным и выходным патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень сердечника трансформатора, отличающийся тем, что камера нагрева разделена на идентичные части по числу стержней сердечника трансформатора, причем указанные входной и выходной патрубки и сквозной канал с установленным в нем стержнем сердечника трансформатора расположены в каждой части камеры нагрева.

2. Индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости по п.1, отличающийся тем, что каждая часть камеры нагрева снабжена электропроводящими замкнутыми контурами, установленными внутри нее.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения тепловой энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+тепло -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "тепло" будут найдены слова "тепловой", "тепловым" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("тепло!").


Теплогенераторы, устройства для нагрева жидких сред и их применение | Теплогенераторы, устройства для нагрева воздуха и других газообразных сред и их применение | Системы и способы теплоснабжения потребителя | Солнечные, ветровые, геотермальные способы генерирования и использования тепловой энергии | Альтернативные способы генерирования и использования тепловой энергии


Рейтинг@Mail.ru