RU2717237C2 - Tubular electric heater - Google Patents

Abstract

FIELD: heating.SUBSTANCE: invention relates to devices for resistive heating and can be used for heating of various media, for example, air, water or oil, and can be used in industry and household. Tubular electric heater includes housing, inside which there is tube from dielectric material, rod installed inside tube, and current-conducting spiral installed on tube, and is characterized by that it contains additional current-conducting spiral, wherein tube with rod and spiral are arranged inside additional spiral, and spirals are isolated from each other, at that diameter of additional current-conducting spiral exceeds diameter of current-conducting spiral installed on tube by at least 5 %.EFFECT: higher efficiency of heating and reduced risk of short circuit.4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам резистивного нагрева и может быть использовано для нагрева различных сред, например, воздуха, воды или масел и может быть применено в промышленности и быту.The invention relates to resistive heating devices and can be used to heat various environments, for example, air, water or oils and can be used in industry and everyday life.

Известен трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, внутри которого расположены проводящий стержень и U-образная металлическая трубка, при этом стержень расположен во внутреннем контуре U-образной трубки [CN205648048, дата публикации:12.10.2016 г., МПК: H05B 6/02].Known tubular electric heater containing a housing inside which a conductive rod and a U-shaped metal tube are located, the rod being located in the inner contour of the U-shaped tube [CN205648048, publication date: 10/12/2016, IPC: H05B 6/02].

Известен трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, внутри которого одна в другой установлены две спирали [CN2400993, дата публикации:15.06.2015 г., МПК: H05B 3/44].Known tubular electric heater containing a housing, inside of which two spirals are installed one into the other [CN2400993, publication date: 06/15/2015, IPC: H05B 3/44].

В качестве прототипа выбран трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, внутри которого расположена изолирующая трубка, спираль, установленная на изолирующую трубку, и проводник, установленный внутри изолирующей трубки [RU2622392, дата публикации:11.10.2000 г., МПК: H05B 3/48].As a prototype, a tubular electric heater was selected, comprising a housing inside which an insulating tube is located, a spiral mounted on an insulating tube, and a conductor installed inside the insulating tube [RU2622392, publication date: 10/11/2000, IPC: H05B 3/48].

Недостатком прототипа является низкая энергоэффективность трубчатого электронагревателя обусловленная высокой потребляемой мощностью и низкой скоростью нагрева среды, что в значительной степени ухудшает эксплуатационные характеристики трубчатого электронагревателя.The disadvantage of the prototype is the low energy efficiency of the tubular electric heater due to the high power consumption and low heating rate of the medium, which significantly degrades the operational characteristics of the tubular electric heater.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Трубчатый электронагреватель содержит корпус, внутри которого расположена трубка из диэлектрического материала, на которую установлена токопроводящая спираль, и стержень, установленный внутри трубки. В отличие от прототипа трубчатый электронагреватель содержит дополнительную токопроводящую спираль, при этом трубка со спиралью размещены внутри дополнительной спирали, а спирали изолированы друг от друга.The tubular electric heater comprises a housing, inside of which there is a tube of dielectric material on which a conductive spiral is mounted, and a rod installed inside the tube. Unlike the prototype, a tubular electric heater contains an additional conductive spiral, while a tube with a spiral is placed inside an additional spiral, and the spirals are isolated from each other.

Дополнительная спираль обеспечивает возможность создания дополнительного проводящего контура. Дополнительная спираль и спираль, установленная на трубку, могут иметь противоположное направление намотки.An additional spiral provides the ability to create an additional conductive circuit. The additional spiral and spiral mounted on the tube may have the opposite direction of winding.

Дополнительная спираль может иметь диаметр, превышающий диаметр спирали, установленной на трубку, не менее, чем на 5%, что снижает риск проплавления изолирующего материала между токопроводящими спиралями и возникновения короткого замыкания между проводящими контурами, либо для снижения риска возникновения короткого замыкания, между спиралями может быть установлена дополнительная трубка из диэлектрического материала.An additional spiral may have a diameter exceeding the diameter of the spiral mounted on the tube by at least 5%, which reduces the risk of penetration of the insulating material between conductive spirals and the occurrence of short circuits between conductive circuits, or to reduce the risk of a short circuit between spirals An additional dielectric tube must be installed.

Дополнительно трубчатый электронагреватель может содержать одну или несколько дополнительных токопроводящих спиралей. При этом каждая следующая дополнительная спираль может иметь противоположное направление намотки относительно предыдущей спирали. Спирали могут быть изолированы друг от друга посредством наполнения внутреннего пространства корпуса изоляционным материалом, либо посредством трубок или перегородок.Additionally, the tubular electric heater may contain one or more additional conductive spirals. Moreover, each subsequent additional spiral may have the opposite direction of winding relative to the previous spiral. Spirals can be isolated from each other by filling the interior of the housing with insulating material, or by means of tubes or partitions.

Дополнительно трубчатого электронагревателя спирали могут быть выполнены с возможностью подключения к управляющему элементу, обеспечивающему возможность расширения вариативности изменения ЭДС взаимоиндукции, возникающей между спиралями за счет подключения или отключения дополнительных спиралей либо изменения силы или напряжения электрического тока, протекающего в них. При этом управляющий элемент может быть представлен контроллером, блоком управления, реле, и другими аналогичными элементамиAdditionally, the tubular electric heater spirals can be made with the possibility of connecting to a control element, providing the possibility of expanding the variation in the EMF of mutual induction arising between the spirals by connecting or disconnecting additional spirals or changing the strength or voltage of the electric current flowing through them. In this case, the control element can be represented by a controller, control unit, relay, and other similar elements

Спирали и стержень могут быть изготовлены из любого токопроводящего материала, например, меди, нихрома, вольфрама, или оцинкованной низкоуглеродистой стали.The spirals and the rod can be made of any conductive material, for example, copper, nichrome, tungsten, or galvanized low-carbon steel.

Корпус и трубка могут быть изготовлены из любого материала, обеспечивающего низкий температурный коэффициент линейного расширения и снижающего риск разрушения трубчатого электронагревателя при повышении температуры его нагрева, например, из кварцевого стекла, керамики или металлокерамики, в частности из оксида кремния или оксида алюминия.The housing and the tube can be made of any material that provides a low temperature coefficient of linear expansion and reduces the risk of destruction of the tubular electric heater when the temperature of its heating increases, for example, from quartz glass, ceramic or cermets, in particular silicon oxide or aluminum oxide.

Корпус и трубка могут быть заполнены порошкообразными либо жидкими материалами, обеспечивающими возможность создания безвоздушного пространства внутри корпуса и снижающими риск окисления и последующего разрушения спиралей при достижении высокой степени их нагрева, например, кремниевым, магниевым порошком или кварцевым песком и т.п. Также указанные материалы имеют высокий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает увеличение скорости нагрева среды и повышения энергоэффективности трубчатого электронагревателя.The casing and tube can be filled with powder or liquid materials, providing the possibility of creating an airless space inside the casing and reducing the risk of oxidation and subsequent destruction of the spirals when a high degree of heating is achieved, for example, silicon, magnesium powder or quartz sand, etc. Also, these materials have a high heat transfer coefficient, which ensures an increase in the heating rate of the medium and an increase in the energy efficiency of the tubular electric heater.

Корпус и трубка могут быть изготовлены из керамики или кварцевого стекла и заполнены кварцевым песком или жидким стеклом, что обеспечивает за счет расплавления при высоких температурах кварцевого песка или, в случае с жидким стеклом, за счет равномерного заполнения всей полости корпуса и последующего затвердевания при нагреве возможность создания монолитной и наиболее прочной и термостабильной конструкции трубчатого электронагревателя, позволяющей минимизировать риск его разрушения при достижении максимально высокой температуры нагрева. При этом также обеспечивается возможность жесткой фиксации пространственного положения спиралей, позволяющей исключить возможность смещения спиралей в результате значительного повышения ЭДС, возникающей между спиралями и обеспечить возможность максимального повышения степень их нагрева, как следствие увеличивая энергоэффективность The casing and tube can be made of ceramic or quartz glass and filled with quartz sand or liquid glass, which ensures the possibility of uniform filling of the entire cavity of the casing and subsequent solidification during heating due to the melting of quartz sand at high temperatures or, in the case of liquid glass, creating a monolithic and most durable and thermostable design of a tubular electric heater, which minimizes the risk of its destruction upon reaching the highest possible temperature overheating. At the same time, it is also possible to rigidly fix the spatial position of the spirals, which eliminates the possibility of displacement of the spirals as a result of a significant increase in the EMF between the spirals and ensures the maximum increase in the degree of heating, thereby increasing energy efficiency

Изобретение обладает ранее неизвестными из уровня техники существенными отличительными признаками, что свидетельствует о соответствии изобретения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».The invention has previously unknown significant distinguishing features from the prior art, which indicates that the invention meets the criteria of patentability "novelty" and "inventive step".

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».The invention can be made from known materials using known means, which indicates its compliance with the patentability criterion of "industrial applicability".

Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

Фиг.1 – Трубчатый электронагреватель с одной дополнительной спиралью и двусторонним выводом контактов, вид слева, продольный разрез.Figure 1 - Tubular electric heater with one additional spiral and two-way output contacts, left side view, longitudinal section.

Фиг.2 – Трубчатый электронагреватель с одной дополнительной спиралью и односторонним выводом контактов, вид слева, продольный разрез.Figure 2 - Tubular electric heater with one additional spiral and one-sided output of contacts, left view, longitudinal section.

Фиг.3 – Трубчатый электронагреватель с двумя дополнительными спиралями, вид слева, продольный разрез.Figure 3 - Tubular electric heater with two additional spirals, left side view, longitudinal section.

Фиг.4 – Трубчатый электронагреватель с двумя дополнительными спиралями установленными на дополнительные трубки из диэлектрического материала, вид слева продольный разрез.Figure 4 - Tubular electric heater with two additional spirals mounted on additional tubes of dielectric material, left side view, longitudinal section.

Трубчатый электронагреватель содержит корпус 1, внутри которого расположена трубка 2 из диэлектрического материала, токопроводящая спираль 3, установленная на трубку 2, и стержень 4, установленный внутри трубки 2, при этом трубчатый электронагреватель содержит дополнительную(ые) токопроводящую(ие) спираль(и) 5.The tubular electric heater comprises a housing 1, inside of which there is a tube 2 made of dielectric material, a conductive spiral 3 installed on the tube 2, and a rod 4 installed inside the tube 2, while the tubular electric heater contains additional conductive spiral (s) (s) 5.

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Трубчатый электронагреватель подключается в сеть. Электрический ток идет по проводящим контурам, образованным спиралями 3 и 5 и стержнем 4, которые нагреваются и нагревают корпус 1, через который тепло излучается в нагреваемую среду.The tubular heater is connected to the network. Electric current flows through the conductive circuits formed by spirals 3 and 5 and the rod 4, which are heated and heat the housing 1, through which heat is radiated into the heated medium.

Claims (4)

1. Трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, внутри которого расположена трубка из диэлектрического материала, на которую установлена токопроводящая спираль, и стержень, установленный внутри трубки, отличающийся тем, что содержит дополнительную токопроводящую спираль, при этом трубка со спиралью размещены внутри дополнительной спирали, а спирали изолированы друг от друга, при этом диаметр дополнительной токопроводящей спирали превышает диаметр токопроводящей спирали, установленной на трубку, не менее чем на 5%.1. A tubular electric heater containing a housing, inside which there is a tube of dielectric material on which a conductive spiral is mounted, and a rod installed inside the tube, characterized in that it contains an additional conductive spiral, while the tube with a spiral is placed inside the additional spiral, and the spiral insulated from each other, while the diameter of the additional conductive spiral exceeds the diameter of the conductive spiral mounted on the tube by at least 5%. 2. Трубчатый электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная токопроводящая спираль и токопроводящая спираль, установленная на трубку, имеют противоположное направление намотки.2. A tubular electric heater according to claim 1, characterized in that the additional conductive spiral and the conductive spiral mounted on the tube have the opposite direction of winding. 3. Трубчатый электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что содержит несколько дополнительных токопроводящих спиралей.3. A tubular electric heater according to claim 1, characterized in that it contains several additional conductive spirals. 4. Трубчатый электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящие спирали выполнены с возможностью подключения к управляющему элементу.4. A tubular electric heater according to claim 1, characterized in that the conductive spirals are configured to be connected to a control element.

Images