RU2068626C1

RU2068626C1 - Electric heater

Info

Publication number: RU2068626C1
Application number: RU94023976A
Authority: RU
Inventors: Валерий Васильевич Шулятев
Original assignee: Валерий Васильевич Шулятев
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: electric heaters for fluid media, heating systems and appliances. SUBSTANCE: electric heater has shielding casing, vertically mounted barrel with medium inlet and outlet pipes, heating band, and insulating members made of soft and bulk material, one being placed on outer surface of barrel with heating band wound on it and other insulating member placed on band and covered with shielding casing. Heating band is wounded on barrel so that interturn clearance is made and insulating-member projections are formed in these clearances. Insulating member is made of wool. When heater is used for heating appliance, medium inlet and outlet pipes are connected to closed-volume container, such as radiator. EFFECT: enlarged functional capabilities, improved efficiency and reliability of electric heater. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электронагреву, в частности к электронагревателям текучих сред, и может быть использовано в отопительных системах и приборах. The invention relates to electric heating, in particular to electric heaters of fluids, and can be used in heating systems and appliances.

Известен электронагреватель, содержащий сосуд для нагреваемой среды, выполненный в виде котла, на наружной поверхности которого плотно уложены нагревательные ленты, выполненные многожильными из нехромовой проволоки, сплетенной с электроизолирующей стеклонитью [1]
Однако электронагреватель такой конструкции может быть использован только для нагрева небольшого объема среды, т.к. для обогрева большой площади сосуда проволока, из которой состоит нагревательная лента, должна быть накалена до высокой температуры (700 800^oC), при которой металл меняет свои свойства, становится хрупким и быстро перегорает, что ведет к выходу из строя электронагревателя. Кроме того, крепление нагревательных лент на поверхности сосуда сложно и недолговечно, т.к. для этого используют клей, который теряет свои свойства при высоких температурах, отсыхает, в результате чего нарушается контакт нагревательных лент с поверхностью сосуда и электронагреватель выходит из строя.Known electric heater containing a vessel for a heated medium, made in the form of a boiler, on the outer surface of which heating tapes are made tightly made of stranded non-chrome wire woven with electrically insulating glass fiber [1]
However, an electric heater of this design can only be used to heat a small volume of medium, because to heat a large area of the vessel, the wire of which the heating tape consists must be heated to a high temperature (700 800 ^o C), at which the metal changes its properties, becomes brittle and quickly burns out, which leads to failure of the electric heater. In addition, mounting the heating tapes on the surface of the vessel is difficult and short-lived, as To do this, they use glue, which loses its properties at high temperatures, dries up, as a result of which the contact of heating tapes with the surface of the vessel is broken and the electric heater fails.

Известен электронагреватель текучих сред, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода среды, по вертикальной оси которого с зазором друг от друга установлены нагревательные секции, выполненные в виде уложенной на основании между электроизоляционными элементами нагревательной ленты [2]
Известный электронагреватель может быть использован для нагрева газов и диэлектрических жидкостей, но не может быть использован для нагрева воды, т. к. нагреваемая среда имеет непосредственный контакт с нагревательным элементом лентой, и вода будет находиться под напряжением, а через воду и корпус нагревателя, что приведет к опасности для обслуживающего персонала. Кроме того, нагреваемая среда оказывает разрушающее действие на нагревательные элементы при контакте с ними, т.к. содержит пыль, грязь и осадки, что уменьшает проходное сечение отверстия, по которому движется нагреваемая среда. Нагревательный элемент в этом случае теряет свои свойства, что ведет к снижению эффективности нагрева.Known electric heater fluid containing a cylindrical body with nozzles of the inlet and outlet of the medium, the vertical axis of which with a gap from each other installed heating sections made in the form laid on the basis between the insulating elements of the heating tape [2]
The known electric heater can be used to heat gases and dielectric fluids, but cannot be used to heat water, because the heated medium has direct contact with the heating element by tape, and the water will be energized, and through the water and the heater body, which will result in danger to the maintenance staff. In addition, the heated medium has a destructive effect on the heating elements in contact with them, because contains dust, dirt and precipitation, which reduces the bore of the hole through which the heated medium moves. The heating element in this case loses its properties, which leads to a decrease in the heating efficiency.

Для расширения технологических возможностей, повышения эффективности и надежности работы электронагревателя, содержащего вертикально установленный цилиндрический корпус с патрубками для входа и выхода среды, спирально навитую нагревательную ленту и электроизоляционные элементы, между которыми уложена нагревательная лента, согласно изобретению он снабжен защитным кожухом, электроизоляционные элементы выполнены из мягкого и объемного материала и один из них наложен на наружную поверхность корпуса, поверх электроизоляционного элемента на корпус навита нагревательная лента с заглублением в электроизоляционный элемент за счет натяга, с зазорами между витками и с образованием в этих зазорах выступов электроизоляционного элемента, при этом поверх нагревательной ленты на корпус наложен другой электроизоляционный элемент, который снаружи закрыт защитным кожухом. To expand technological capabilities, increase the efficiency and reliability of the electric heater, containing a vertically mounted cylindrical body with nozzles for entering and exiting the medium, a spiral wound heating tape and electrical insulation elements, between which a heating tape is laid, according to the invention it is equipped with a protective casing, the electrical insulation elements are made of soft and voluminous material and one of them is superimposed on the outer surface of the housing, on top of the insulating element The heating tape is wound on the casing with a deepening in the electrical insulating element due to interference, with gaps between the turns and with the formation of protrusions of the electrical insulating element in these gaps, while another electrical insulating element is superimposed on the casing over the heating tape, which is externally covered with a protective casing.

По одному из вариантов в качестве электроизоляционного элемента использована базальтовая вата. In one embodiment, basalt wool was used as an electrical insulating element.

По другому варианту, в случае использования электронагревателя в отопительном приборе с циркуляцией нагреваемой жидкости патрубки для входа и выхода среды соединены с емкостью замкнутого объема, например с радиатором. In another embodiment, in the case of using an electric heater in a heating device with circulation of a heated fluid, the nozzles for entering and leaving the medium are connected to a closed volume tank, for example, a radiator.

Расположение нагревательной ленты на наружной поверхности корпуса электронагревателя расширяет его технологические возможности, т.к. текучая среда не соприкасается с нагревательным элементом, что дает возможность нагрева любой текучей среды, включая воду и воздух, и использовать электронагреватель в быту, например в качестве отопительного прибора, если его подключить к радиатору, а также в качестве электроконвектора. The location of the heating tape on the outer surface of the electric heater body expands its technological capabilities, as the fluid does not come in contact with the heating element, which makes it possible to heat any fluid, including water and air, and use an electric heater in everyday life, for example, as a heating device, if it is connected to a radiator, and also as an electric convector.

Отсутствие контакта текучей среды с нагревательным элементом сохраняет свойства последнего и тем самым увеличивает эффективность нагрева, надежность работы и срок службы нагревателя, исключает возможность оседания на нем пыли и грязи, содержащихся в текучей среде. The absence of contact of the fluid with the heating element retains the properties of the latter and thereby increases the heating efficiency, reliability and life of the heater, eliminates the possibility of settling dust and dirt contained in the fluid on it.

Выполнение электроизоляционных элементов из мягкого и объемного материала, например базальтовой ваты, которая выдерживает высокое напряжение, дает возможность использовать высокоомную нагревательную ленту. А навивка нагревательной ленты на корпус поверх электроизоляционного элемента с углублением в него за счет натяга, с зазорами между витками и с образованием в этих зазорах выступов электроизоляционного элемента исключает возможность короткого замыкания, т. к. нагревательная лента надежно зафиксирована на корпусе за счет выступов в электроизоляционном элементе и при любой встряске и температурном удлинении исключена возможность провисания ленты и смыкания ее витков между собой. Таким образом все вышеперечисленные признаки объекта изобретения в своей совокупности дали возможность расширить технологические возможности и повысить эффективность и надежность работы электронагревателя. The implementation of the insulating elements of soft and voluminous material, such as basalt wool, which withstands high voltage, makes it possible to use a high resistance heating tape. And winding the heating tape onto the casing over the insulating element with a recess in it due to interference, with gaps between the turns and forming protrusions of the insulating element in these gaps eliminates the possibility of a short circuit, since the heating tape is securely fixed to the casing due to protrusions in the insulating element and with any shake and temperature elongation, the possibility of sagging of the tape and closing its coils is excluded. Thus, all of the above features of the object of the invention, taken together, made it possible to expand technological capabilities and increase the efficiency and reliability of the electric heater.

Кроме того, использование в качестве электроизоляционного элемента базальтовой ваты (ТУ-23448-92) экологически чистого материала выгодно отличает предлагаемый электронагреватель от других, содержащих электроизоляционные элементы на основе асбеста или пластмассовых соединений. In addition, the use of environmentally friendly material as basalt wool (TU-23448-92) as an electrical insulating element compares favorably with the proposed electric heater from others that contain electrical insulating elements based on asbestos or plastic compounds.

На фиг.1 изображен электронагреватель, продольный разрез; на фиг.2 то же с подключением к радиатору. Figure 1 shows an electric heater, a longitudinal section; figure 2 is the same with the connection to the radiator.

Электронагреватель содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 для входа и 3 для выхода среды, нагревательную ленту 4, электроизоляционные элементы 5 и 6 и защитный кожух 7. Электроизоляционные элементы 5 и 6 выполнены из мягкого и объемного материала базальтовой ваты. Электроизоляционный элемент 5 наложен на наружную поверхность корпуса 1. Поверх электроизоляционного элемента 5 на корпус 1 навита нагревательная лента 4 с заглублением в электроизоляционный элемент 5 за счет натяга, с зазорами между витками и с образованием в этих зазорах выступов 8 электроизоляционного элемента 5. Поверх нагревательной ленты 4 на корпус 1 наложен электроизоляционный элемент 6, который закрыт снаружи кожухом 7. Электроизоляционный элемент 6 надежно защищает кожух 7 от напряжения и одновременно является теплоизолятором. The electric heater contains a vertically mounted cylindrical body 1 with nozzles 2 for input and 3 for medium outlet, a heating tape 4, electrical insulating elements 5 and 6 and a protective casing 7. Electrical insulating elements 5 and 6 are made of soft and bulk basalt wool material. An electrical insulating element 5 is superimposed on the outer surface of the housing 1. On top of the electrical insulating element 5, a heating tape 4 is wound with a recess in the electrical insulating element 5 due to interference, with gaps between the turns and with the formation of protrusions 8 of the electrical insulating element 5 in these gaps. Over the heating tape 4, an insulating element 6 is applied to the housing 1, which is closed externally by the casing 7. The insulating element 6 reliably protects the casing 7 from voltage and at the same time is a heat insulator.

В случае использования электронагревателя в системе отопительного прибора (фиг.2) его патрубки 2 и 3 соединены с радиатором 9. In the case of using an electric heater in the heater system (Fig. 2), its pipes 2 and 3 are connected to the radiator 9.

Электронагреватель работает следующим образом. The electric heater operates as follows.

Напряжение подается от источника тока на нагревательную ленту 4. Электрический ток вызывает ее нагорев. Одновременно через патрубок 2 в электронагреватель подается от насоса текучая среда, подлежащая нагреву. Равномерный нагрев различных текучих сред, таких как жидкости и газы, обеспечивается всей площадью корпуса 1, разогретого нагревательной лентой 4. The voltage is supplied from the current source to the heating tape 4. An electric current causes it to heat up. At the same time, through the pipe 2, a fluid to be heated is supplied from the pump to the electric heater. Uniform heating of various fluids, such as liquids and gases, is provided by the entire area of the housing 1, heated by the heating tape 4.

В случае использования электронагревателя в качестве конвектора, его устанавливают на некотором расстоянии от пола с открытыми патрубками 2 и 3. Воздух, соприкасаясь с внутренней поверхностью корпуса 1, нагревается и поднимается вверх. На смену нагретому воздуху, выходящему из патрубка 3, снизу через патрубок 2 поступает холодный воздух. Таким образом создается естественная циркуляция воздуха. In the case of using an electric heater as a convector, it is installed at a certain distance from the floor with open pipes 2 and 3. The air, in contact with the inner surface of the housing 1, heats up and rises. To replace the heated air leaving the nozzle 3, from the bottom through the nozzle 2 comes cold air. This creates a natural air circulation.

В случае использования электронагревателя в системе отопительного прибора (фиг. 2) патрубки 2 и 3 корпуса 1 соединены с радиатором 9. В корпус 1 через отверстие в верхней части (на чертеже не показано) заливают жидкость, например воду, после чего отверстие закрывают пробкой. Концы нагревательной ленты 4 через провод подключают к розетке электрической сети. При замыкании электрической цепи, вода, содержащаяся в корпусе 1, нагревается с образованием пароводяной смеси, более легкая часть которой поднимается вверх вдоль корпуса 1 и через патрубок 3 заполняет радиатор 9, отдавая тепло окружающей среде. После остывания пароводяная смесь снова поступает в корпус 1 через патрубок 2. Таким образом обеспечивается естественная циркуляция пароводяной смеси и воды в системе отопительного прибора. In the case of using an electric heater in the heater system (Fig. 2), the nozzles 2 and 3 of the housing 1 are connected to the radiator 9. In the housing 1, liquid, for example water, is poured through the hole in the upper part (not shown in the drawing), after which the hole is closed with a stopper. The ends of the heating tape 4 are connected through a wire to an electrical outlet. When the electrical circuit is closed, the water contained in the housing 1 is heated to form a steam-water mixture, the lighter part of which rises up along the housing 1 and fills the radiator 9 through the pipe 3, giving off heat to the environment. After cooling, the steam-water mixture again enters the housing 1 through the pipe 2. This ensures the natural circulation of the steam-water mixture and water in the heating system.

Источники информации
1. Авт. св. СССР N 674743, кл. F 24 H 1/18;
2. Авт. св. N 1760651, кл. H 05 B 3/20 (прототип).Information sources
1. Auth. St. USSR N 674743, class F 24 H 1/18;
2. Auth. St. N 1760651, cl. H 05 B 3/20 (prototype).

Claims

1. An electric heater comprising a housing with nozzles for entering and exiting a working medium, on the outer surface of which between two electrical insulating layers, an internal and an external, a flexible heating element is helically wound, located in the recesses of the internal electrical insulation layer with gaps between the turns, characterized in that it equipped with a casing covering the outer insulating layer, the heating element is made in the form of a high resistance tape, and the insulating layers are made of soft and voluminous material ala, for example basalt wool, the tape wound on the housing with an interference fit to form recesses in the inner electrically insulating layer.

2. An electric heater according to claim 1, characterized in that the nozzles for the input and output of the working medium are connected to a constant volume tank, for example, to a radiator of a heating device.