[go: up one dir, main page]

WO2016018179A1 - Электрический нагреватель (варианты) - Google Patents

Электрический нагреватель (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2016018179A1
WO2016018179A1 PCT/RU2015/000467 RU2015000467W WO2016018179A1 WO 2016018179 A1 WO2016018179 A1 WO 2016018179A1 RU 2015000467 W RU2015000467 W RU 2015000467W WO 2016018179 A1 WO2016018179 A1 WO 2016018179A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric heater
resistive wire
turns
spiral
sleeves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2015/000467
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Геннадий Яковлевич ВАЙГАНДТ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2016018179A1 publication Critical patent/WO2016018179A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element

Definitions

  • the proposed electric heater belongs to the field of resistive heating and is intended for heating a gaseous or liquid medium in industry, in agriculture, in everyday life and in other applications.
  • Known electric heaters in the form of a tubular spiral consisting of turns of a resistive wire.
  • a tubular electric heater according to the USSR patent for the invention SU1787316 (IPC: ⁇ 05 ⁇ / 42; publ. 1993.01.07), which also contains two sleeves of different diameters, the smaller of which has a helix, and a sleeve of a larger diameter is put on top of it .
  • the spiral is made of turns of a resistive wire located in one layer.
  • the disadvantage of the heater according to patent SU 1787316 is the low heating rate of the environment due to the low spatial concentration of the turns of the resistive wire.
  • Tubular spirals are used as a part, for example, in some models of household appliances designed to create a stream of heated air - electrofen.
  • the design of such a device provides the transfer of heat to the environment both outside of the spiral tubular shape, and inward, that is, in the volume covered by the spiral.
  • Such a tubular spiral is made of a single layer of coils of a resistive wire that does not have a dielectric sheath.
  • the spiral may not have a supporting frame, or the molset may be equipped with a supporting frame of the simplest design.
  • FIG. 1 and FIG. 2 to patent FR 2515914 (IPC: N05VZ / 24; publ.
  • an electric heater is shown in the form of a tubular spiral, which, due to its simplicity of design, is chosen as the closest analogue of the first embodiment of the proposed electric heater .
  • the disadvantage of this closest analogue of the first embodiment of the proposed electric heater is the low heating rate of the environment due to the low spatial concentration of heat sources - turns of resistive wire located in one layer. Relatively speaking, in the outer direction heat is transferred only from the outer half of a single layer of coils, and heat is transferred only from the other, inner half of a single layer of coils to the inside of the volume covered by the spiral.
  • the electric heater in the form of a tubular spiral, consisting of turns of a resistive wire contains at least two layers of turns of a resistive wire, while the resistive wire is provided with a dielectric sheath.
  • the essential features of the first embodiment of the invention are expressed in that the electric heater is made in the form of a tubular spiral, consisting of turns of a resistive wire.
  • the first embodiment of the invention in all cases differs from the closest analogue in that it contains at least two layers of turns of a resistive wire, while the resistive wire is provided with a dielectric sheath.
  • the dielectric sheath of the resistive wire is made of threads based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types of these mineral fibers.
  • the presence of a spiral consisting of turns of a resistive wire ensures the implementation of the purpose of the proposed device is the heating of a liquid or gaseous medium.
  • the tubular shape of the spiral of the proposed heater provides it with a relatively high mechanical rigidity (for example, compared with a spiral disk shape).
  • the execution of the spiral with the number of layers of turns more than one increases the concentration of heat sources, reduces the length of the heater
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) spiral winding step.
  • heat is transferred in the outer direction from the entire outer layer of turns, and heat from the entire inner layer of turns is transferred to the inside of the volume covered by the spiral, thereby increasing the heating efficiency (heating rate) of the environment.
  • the middle layers of the turns (if any) support and stabilize the heat fluxes from the extreme layers of the turns into the environment.
  • the dielectric sheath of the resistive wire prevents accidental short circuits between the layers of the coils of the spiral, that is, it provides high reliability of the electric heater.
  • the spiral of the first embodiment of the proposed electric heater may be in the form of a pipe of circular cross section, or a pipe having a polygon in cross section, or an oval, etc.
  • the implementation of the sheath of a resistive wire of filaments based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types of these mineral fibers ensures the preservation of the dielectric sheath at high temperatures, since these types of fibers are heat-resistant species.
  • the choice of mineral fiber ensures the reliability of the heater at the highest temperatures allowed for the type of resistive wire that is used in the heater coil in a particular design.
  • the heater may further comprise a frame or, for example, ties made of dielectric threads.
  • the resistive wire is equipped with a dielectric sheath of the above filaments
  • the sheath is bonded to the wire as a whole by a sintered binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip, or a mixture of at least two types of these materials .
  • a sintered shell has a higher thermal conductivity than a non-sintered shell of filaments.
  • the first option of the proposed electric heater is not only intended for use as a standalone device, but can also be
  • the device is made in the form of a tube of dielectric material, in the wall of which there is a spiral consisting of turns of a resistive wire.
  • the heating element is made in the form of a helical spiral winding placed in the grooves formed in
  • the design of this device provides heating of the environment both through the inner surface of the tube of dielectric material (i.e., through the specified hollow rod), and through the outer surface of the tube from
  • This device may contain two spirals, however, the turns of both spirals make up one layer of the spiral winding. The location of all the turns in one layer does not provide a sufficient concentration of heat sources per unit length of the device, does not provide a stable mode of heating of the fluid in
  • the materials of the hollow rod and the high-temperature polymer coating do not allow the use of the entire temperature range in which the spiral resistance wire can be operated. More intense modes of heating the environment require the use of more heat-resistant materials than polymeric (organic) materials.
  • the electric heater is made in the form of a tube of dielectric material, in the wall of which there is a spiral consisting of turns of a resistive wire and containing at least two layers of turns of a resistive wire.
  • the second embodiment of the invention is expressed in that the electric heater is made in the form of a tube of dielectric material, in the wall of which there is a spiral consisting of turns of a resistive wire.
  • the second embodiment of the invention in all cases differs from the closest analogue in that the spiral contains at least two layers of turns of resistive wire 145.
  • the tube is made of. a sintered binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip, or a mixture of at least two kinds of these materials.
  • this object is further achieved in that a resistive wire provided with a dielectric coating.
  • 155 wire is made of threads based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types of these mineral fibers.
  • the dielectric sheath of the resistive wire is made of threads based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types
  • the implementation of the electric heater in the form of a tube provides it with a relatively high mechanical strength (for example, compared with a plate).
  • the presence of a spiral consisting of turns of a resistive wire ensures the implementation of the purpose of the proposed device is the heating of a liquid or gaseous medium.
  • an electric heater made of dielectric material prevents short circuits between the turns of the spiral, if the turns of the spiral are located with a gap in relation to each other.
  • the location of the spiral in the wall of the dielectric tube protects the spiral from accidental damage and deformation, resulting
  • the heating efficiency (heating rate) of the environment is improved.
  • the middle layers of the turns (if any) support and stabilize the heat fluxes from the extreme layers of the turns into the environment.
  • the tube of dielectric material, as well as the spiral of the second embodiment of the proposed electric heater may be in the form of a pipe of circular cross section,
  • the implementation of the tube from a sintered binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip, or a mixture of at least two types of these materials ensures the safety of the tube at high temperatures, since these sintered binders are refractory. As a result
  • 190 additionally provides reliability of the heater at the highest temperatures of the resistive wire.
  • the supply of the resistive wire with a dielectric sheath prevents accidental short circuits between the layers of the spiral coils, that is, it provides high reliability of the electric heater, if the layers of the spiral coils
  • the execution of the sheath of a resistive wire of filaments based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types of these mineral fibers ensures the preservation of the dielectric sheath at high temperatures, since these types of fibers relate to
  • the resistive wire is provided with a dielectric sheath of the above filaments, it is preferable that the sheath is bonded to the wire and to the tube of dielectric material as a whole sintered binder based on silicates
  • a sintered shell has a higher thermal conductivity than a non-sintered shell of filaments.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the second variant of the proposed electric heater is not only intended for use as a stand-alone device, but can also be used as a heating element in 210 as part of another, more complex heating device.
  • tubular electric heater disclosed in the materials of the USSR patent for the invention SU1787316 (IPC: N05VZ / 42; publ. 1993.01.07) and which is the closest analogue of the third embodiment of the invention.
  • Tubular heater disclosed in the materials of the USSR patent for the invention SU1787316 (IPC: N05VZ / 42; publ. 1993.01.07) and which is the closest analogue of the third embodiment of the invention.
  • the 215 consists of two liners of various diameters made of mica-containing material, the smaller of which is wound with a heating spiral and the sleeve of a larger diameter is worn.
  • the turns of the heating spiral are applied in one layer, there are gaps (voids) between the turns.
  • the design of the electric heater provides heating of the environment both through the outer sleeve and through the inner sleeve.
  • the electric heater contains an outer sleeve and an inner sleeve inserted into the outer sleeve, as well as located between these sleeves
  • an electric heating element made in the form of a spiral, consisting of turns of a resistive wire deposited on an inner sleeve, and containing at least two layers of turns of a resistive wire.
  • 235 a sleeve and an inner sleeve inserted into the outer sleeve, as well as an electric heating element located between the said sleeves, made in the form of a spiral consisting of turns of a resistive wire deposited on the inner sleeve.
  • the third embodiment of the invention in all cases differs from the 240 closest analogue in that the spiral, consisting of turns of resistive wire deposited on the inner sleeve, contains at least two layers of turns of resistive wire.
  • the dielectric sheath of the resistive wire is made of threads based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types of these
  • this problem is further solved by the fact that the layers of the spiral are applied closely to each other, and in each layer of the spiral, the coils are located close to each other, both sleeves and the spiral joined together by a sintered binder based on silicates
  • this problem is further solved by the fact that the resistive wire is provided with a dielectric sheath.
  • the dielectric sheath of the resistive wire is made of threads based on silica mineral fibers
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two kinds of said mineral fibers.
  • this problem is further solved by the fact that between the tube of dielectric material and at least one of the sleeves, at least one layer of dielectric fabric based on mineral fibers of silica or basalt is additionally located , or glass, or quartz, or a mixture of at least
  • this problem is further solved by the fact that the resistive wire is provided with a dielectric sheath.
  • the dielectric sheath of the resistive wire is made of threads based on mineral fibers of silica or basalt, or glass, or quartz, or a mixture of at least two types of these mineral fibers.
  • the bends are made in the outer direction, and the outer sleeve is mounted on the specified bends of the inner sleeve.
  • each of the ends of the inner sleeve is made in the form of a flange.
  • one of these flanges of the inner sleeve is larger than the size of its other flange, and is adjacent to the specified flange of the outer sleeve.
  • the problem of improving the usability of the electric heater is further solved by the fact that at least two holes are made in the larger of the two flanges of the inner sleeve 315 into which rivets are pressed in.
  • the electric heater further comprises ceramic insulators for the output and fastenings of the contact group of the power supply, with at least two polygonal openings in which the ceramic insulators are mounted on the larger of the two indicated flanges of the inner sleeve.
  • the tasks of improving the convenience and reliability of supplying power to the electric heater are further solved by the fact that the contact power supply group is equipped with current-carrying threaded screws with nuts, each of these ceramic insulators contains two parts that can be glued to each other during installation by a binder on
  • the problem of increasing the efficiency of an electric heater is additionally solved when it is used to heat a gaseous medium in that at least one of the sleeves is perforated.
  • the problem of increasing the mechanical strength and durability of an electric heater is solved by the fact that at the joints between the sleeves they are fastened together by a sintered binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip, or a mixture of at least two types of these materials.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) it for heating a liquid medium by the fact that at the junction of the sleeves they are fastened together by continuous waterproof welds.
  • an inner sleeve provides mechanical rigidity and strength of the electric heater, provides the ability to build a housing in which the electric heating element can be located.
  • the presence of an inner sleeve also facilitates the manufacture of an electric heater, since the inner sleeve can serve as a template for applying a spiral.
  • 355 in the form of a spiral consisting of turns of a resistive wire, provides the implementation of the purpose of an electric heater - heating a liquid or gaseous medium.
  • the location of the electric heating element between the sleeves provides its protection against external influences and provides heat transfer through both sleeves. Running a spiral with more than one layer of turns increases
  • 360 concentration of heat sources allows to reduce the length of the electric heater (measured along the axis of the sleeves and spiral) while maintaining the total length of the resistive wire and the spiral winding pitch.
  • heat is transferred through the outer sleeve from the entire outer layer of turns, and heat is transferred through the inner sleeve from the entire inner layer of turns, thus increasing the efficiency
  • the middle layers of the turns (if any) support and stabilize the heat fluxes from the extreme layers of the turns into the environment through both sleeves. s
  • the sleeves and spiral of the third embodiment of the proposed electric heater may be in the form of a pipe of circular cross section, or a pipe having a cross section
  • the supply of the resistive wire with a dielectric sheath prevents accidental short circuits between the layers of the coils of the spiral, that is, it provides high reliability of the electric heater if the layers of the coils of the coil are closely adjacent to each other.
  • the dielectric sheath forms one sintered whole with wire and sleeves. In this way
  • 395 sintered shell has a higher thermal conductivity than not sintered shell of threads.
  • layers of dielectric fabric Prevent electrical short to sleeves in the extreme layers of the spiral coils.
  • the layers of said dielectric fabric can be located between adjacent layers of the coils of the spiral (in this case, applying the layers close to each other means applying as close as the sheath of the wire and the layers of fabric allow).
  • Layers of the specified dielectric fabric are an additional means of electrical insulation of the resistive wire, preventing short circuits in case of insufficient level of electrical insulation provided by the dielectric sheath of the resistive wire.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) with the location of the spiral in the wall of the specified tube creates a matrix for placing the turns of the spiral, prevents the displacement of the turns of the spiral, if the turns do not completely fill the space between the sleeves.
  • binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip, or a mixture of at least two types of these materials ensures the safety of the tube at high temperatures, since these sintered binders are refractory types. As a result, the reliability of the heater is further ensured at the highest temperatures of the resistive wire.
  • said layers of dielectric fabric are bonded to the tube and to the sleeves integrally with a sintered binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip, or a mixture of at least two kinds of said materials.
  • a sintered binder based on silicates or silica sol, or ceramic slip or a mixture of at least two kinds of said materials.
  • the implementation of the inner and outer sleeves of metal provides the optimal ratio of thermal conductivity, strength and lightness of the sleeves, while allowing you to make sleeves with additional structural elements, for example, mounting holes or protrusions.
  • sleeves in the form of a flange provides isolation of the space between the sleeves
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) additionally provides protection of the heating element from external mechanical influences from the ends of the electric heater.
  • Ceramic insulators for the output and fastening of the contact group of the power supply mounted in polygonal holes made on the larger of the two indicated flanges of the inner sleeve provide reliable and 465 safe power supply to the heating element, and prevent electric circuits of the power lines and heating element to the electric heater sleeves.
  • Perforated sleeves improves the heat exchange of the heating element with the environment.
  • Perforated sleeves are intended for use in a dielectric medium, for example, in a gaseous medium.
  • the bonding of the sleeves to each other at the junction with a sintered binder based on 480 silicates or silica sol, or a ceramic slip, or a mixture of at least two types of these materials provides strength and gas impermeability of the joints, including at high temperatures of the resistance wire.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 485 on sleeves and on the environment if the electric heater is used in an electrically conductive medium.
  • the spiral of the heating element can be made by winding several segments of parallel resistive wires (for example, a flat bundle formed of three identical pieces of wire deposited in the form of 490 multilayer spirals on the inner sleeve).
  • the technical result in this case consists in a corresponding multiple increase in the power of the electric heater with constant values of the length of one segment of the resistive wire, its grade, diameter and constant value of the supply voltage.
  • FIG. 1 The first option, a two-layer spiral. View A-A in longitudinal section and view B from the end.
  • FIG. 2 The first option, a three-layer spiral. View AA in longitudinal section and a view of 500 B from the end.
  • FIG. 3 The first option, a two-layer spiral of two pieces of wire. View A-A in longitudinal section and view B from the end.
  • FIG. 4. The second option. View in longitudinal section.
  • FIG. 5. The third option. View in longitudinal section.
  • FIG. 6 The third option. The best performance. Round cross-sectional shape.
  • FIG. 7. The third option. The best performance. The square shape of the cross section. View A-A in longitudinal section and view B from the end.
  • FIG. 8 The insulator. Disassembled view.
  • FIG. 9 Scheme of a comparative test of one analogue of the third option and two versions of the third option.
  • the electric heater 1 is made in the form of a spiral 2 tubular shape
  • Spiral 2 of the electric heater shown in FIG. 1 contains a layer 4 of eight turns for a smaller diameter and a layer
  • Spiral 2 of the electric heater shown in FIG. 2 contains three layers 4, 5, 6 of turns of increasing diameter, respectively, Over, 36, Sv of a resistive wire.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 520 of the electric heater 2 shown in FIG. 3, contains two layers of 4, 5 turns Over, 36 of a resistive wire, the spiral being made by winding a pair of 7 parallel segments 3 ⁇ , 3 2 of resistive wire 3.
  • Resistive wire 3 of the heaters shown in FIG. 1 - FIG. 3, is made of alloy Kh23Yu5T (fechral) and provided with a dielectric sheath 8 of silica threads.
  • FIG. 1 - FIG. 3 shows preferred embodiments of the first embodiment of the invention: the layers of the spiral coils are applied close to each other, and in each layer of the spiral the coils are located close to each other (that is, they are separated only by the dielectric sheath of the resistive wire). In this case, the spatial concentration
  • heat sources i.e., turns of a resistive wire
  • when connecting the power supply is proportional to the number of layers of turns in the spiral (with the same length of the resistive wire and the same diameter of the spiral).
  • the length of the electric heater decreases.
  • Electric heaters are equipped with contact groups (contacts 9a, 96, 9c, 9g),
  • electric heaters can be installed on the frame, on the stand, on the suspension, etc.
  • the electric heater 1 is made in the form of a tube 10 of circular cross section with an inner diameter D 3 equal to 60 mm, sintered from dielectric
  • the resistive wire can be provided with a shell of heat-resistant,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 555 at least three times.
  • the electric heater is equipped with a contact group (contacts 9a, 96), which serve to connect the power supply.
  • a contact group contacts 9a, 96
  • an electric heater can be mounted on a frame, on a stand, on a suspension, etc.
  • the electric heater 1 comprises an outer sleeve 12 and an inner sleeve
  • an electric heating element made in the form of a spiral 2 consisting of turns of a resistive wire deposited on the inner sleeve 13 and containing several layers of turns of a resistive wire.
  • the electric heating element of the electric heater 1 is the electric heating element of the electric heater 1,
  • 565 of FIG. 5 is made in the form of a spiral 2 containing three layers 4, 5, 6 of turns of increasing diameter, respectively, ZA, 36, Sv of a resistive wire.
  • Its sleeves 12, 13 are made of steel; between the sleeves there is a tube 10 formed of a dielectric material (silica binder) and motionlessly sintered with the outer sleeve 12.
  • the tube 10 can be made integral, glued
  • the spiral 2 is located in the wall AND of the tube 10.
  • the inner sleeve 13 with an inner diameter of D 3 equal to 60 mm is wrapped with a non-conductive silica web 14 and is fitted with an interference fit inside the tube 10, so that only a layer of dielectric fabric — silica — is located between the sleeve 13 and the spiral 2 Canvases 14. Spatial concentration
  • 580 using an electric heater can be installed on the frame, on the stand, on the suspension, etc.
  • the electric heater 1 shown in FIG. 6, comprises an outer sleeve 12 and an inner sleeve 13 inserted into the outer sleeve, as well as an electric heating element located between said sleeves,
  • the resistive wire is equipped with a dielectric sheath 8, made in the form of a braid of silica filaments.
  • the diameter of the resistive wire is 0.6 mm.
  • the thickness of the shell 8 is equal to 0.7 mm
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 590
  • the diameter of the inner sleeve 13 is 60 mm.
  • Layers 4, 5, 6, 15 of spiral 2 are laid closely against each other. In each layer of the spiral, the coils are located close to each other.
  • a sleeve 12 is fitted with an interference fit on a spiral wrapped in a layer of silica fabric.
  • the electric heater of FIG. 7 differs from the electric heater shown in FIG. 6, only by the cross-sectional shape of the spiral and sleeves.
  • the sleeves 12, 13 of the electric heater shown in FIG. 7 have a cross section of a square shape.
  • the side of the square corresponding to the cross section of the sleeve 13 is 60 mm.
  • FIG. 8 is a drawing of a composite insulator 20 used in the designs of the electric heater shown in FIG. 6, FIG. 7.
  • the square shape (with flattened corners) of the shank 27 provides a fixed fit
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 625 of the element 21 in the square hole 18 of the flange 19 of the sleeve 13 and in the recess 28 of the element 22.
  • FIG. 9 is a schematic drawing explaining a comparison of the effectiveness of the third embodiment of the proposed electric heater with the efficiency of the closest analogue. To compare the effectiveness of electric
  • the heaters were installed in an “air heat gun” 29 containing a diffuser 30 and a fan 31 mounted at the inlet of the diffuser.
  • On the left is a side view, on the right is a view from the output end.
  • the diameter D of the diffuser is 210 mm.
  • the length L of the diffuser is 300 mm.
  • the fan capacity is 300 m 3 / h.
  • the ambient temperature is 20 degrees. C.
  • the fan delivers ambient air to four
  • electric heaters with a power of 750 watts installed in a diffuser and connected to an alternating voltage network of 220 volts.
  • , D 2 , D 4 ) of the inner sleeve of all compared electric heaters are the same and equal to 60 mm.
  • a conditional measure of the effectiveness of electric heaters is the air temperature at the outlet of the diffuser.
  • the heater shown in FIG. 6 the spiral of which contains four layers of turns of a resistive wire.
  • the length L 4 of this heater with flanges is 65 mm.
  • the diameter of the outer sleeve is 76 mm.
  • a heater was used that was different from the heater shown in FIG. 6, in that its spiral contains two layers of turns of a resistive wire.
  • the length L 2 of this heater 1 2 with flanges is 95 mm.
  • a diagram of a “heat gun” equipped with such heaters is shown in the middle part of FIG. 9.
  • a heater was used as a known analogue, which was different from the heater shown in FIG. 6, in that its spiral contains one layer of turns of a resistive wire.
  • the Li length of this 1 d heater with flanges is 170 mm.
  • the diameter of the outer sleeve is 65 mm.
  • a diagram of a “heat gun” equipped with such heaters is shown in the upper part of FIG. 9.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 64 deg. C - for the proposed electric heaters, the spiral of which contains two layers of turns of a resistive wire;
  • the proposed electric heater can be applied in all areas of the national economy in which currently known heaters are used - analogues of the proposed heater.
  • the proposed electric heater can be manufactured at existing manufacturing enterprises of the electrical industry, using known starting materials.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Электрический нагреватель (варианты) (1) относится к области резистивного нагрева и предназначен для нагревания газообразной или жидкой среды. Первый вариант выполнен в виде спирали (2) трубчатой формы, состоящей из витков резистивной проволоки (3), и содержит, по меньшей мере, два слоя (4, 5) витков (3а, 3б) резистивной проволоки, при этом резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой (8). Второй вариант выполнен в виде трубки (10) из диэлектрического материала, в стенке (11) которой расположена спираль (2), состоящая из витков резистивной проволоки (3) и содержащая, по меньшей мере, два слоя (4, 5) витков (3а, 3б) резистивной проволоки (3). Третий вариант содержит внешнюю гильзу (12) и внутреннюю гильзу (13), вставленную во внешнюю гильзу, а также расположенный между указанными гильзами электрический нагревательный элемент, выполненный в виде спирали (2), состоящей из витков резистивной проволоки (3), нанесенной на внутреннюю гильзу и содержащей, по меньшей мере, два слоя (4, 5) витков (3а, 3б) резистивной проволоки. В предпочтительных исполнениях каждого из трех вариантов слои витков спирали нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое спирали витки расположены вплотную друг к другу. Технический результат заключается в повышении эффективности и скорости нагрева окружающей жидкой или газообразной среды, в уменьшении габаритных размеров, в повышении надежности электрического нагревателя. Достижение технического результата в каждом из трех вариантов изобретения обусловлено, в частности, тем, что спираль, состоящая из витков резистивной проволоки, содержит не один, а несколько слоев витков. Выполнение спирали с количеством слоев витков более одного увеличивает концентрацию источников тепла, позволяет сократить длину нагревателя при сохранении общей длины резистивной проволоки и шага навивки спирали.

Description

Название изобретения
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)
Область техники
Предлагаемый электрический нагреватель относится к области резистивного нагрева и предназначен для нагревания газообразной или жидкой среды в промышленности, в сельском хозяйстве, в быту и в иных применениях.
Предшествующий уровень техники
Известны электрические нагреватели в виде спирали трубчатой формы, состоящей из витков резистивной проволоки. Такая спираль используется, например, в трубчатом электронагревателе по патенту СССР на изобретение SU1787316 (МПК: Н05ВЗ/42; опубл. 1993.01.07), содержащем также две гильзы различного диаметра, на меньшую из которых спираль установлена, и поверх нее надета гильза большего диаметра. Спираль выполнена из витков резистивной проволоки, расположенных в один слой. Недостатком нагревателя по патенту SU 1787316 является низкая скорость нагрева окружающей среды вследствие низкой пространственной концентрации витков резистивной проволоки. Спирали трубчатой формы используются в качестве детали, например, в некоторых моделях бытовых приборов, предназначенных для создания потока нагретого воздуха, - электрофенов. Конструкция такого устройства обеспечивает передачу тепла окружающей среде как наружу от спирали трубчатой формы, так и внутрь, то есть в объем, охватываемый спиралью. Такая спираль трубчатой формы выполнена однослойной из витков резистивной проволоки, не имеющей диэлектрической оболочки. Спираль может не иметь опорного каркаса, либо молсет быть снабжена опорным каркасом простейшей конструкции. Например, на рисунках фиг.1 и фиг.2 к патенту FR 2515914 (МПК: Н05ВЗ/24; опубл. 1983.05.16) изображен электрический нагреватель в виде спирали трубчатой формы, который вследствие простоты его конструкции выбран ближайшим аналогом первого варианта предлагаемого электрического нагревателя. Недостатком указанного ближайшего аналога первого варианта предлагаемого электрического нагревателя является низкая скорость нагрева окружающей среды вследствие низкой пространственной концентрации источников тепловыделения - витков резистивной проволоки, расположенных в один слой. Условно говоря, в наружном направлении предается тепло только от наружной половины единственного слоя витков, и внутрь объема, охватываемого спиралью, также передается тепло только от другой, внутренней половины единственного слоя витков.
Сущность изобретения
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Задача, на решение которой направлен каждый из трех вариантов предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности электрического нагревателя, в увеличении скорости нагрева окружающей жидкой или газообразной среды, в уменьшении его габаритных размеров, в повышении его надежности.
Решение указанной задачи в каждом из трех вариантов предлагаемого электрического нагревателя обусловлено, в частности, тем, что его спираль, состоящая из витков резистивной проволоки, содержит не один, а несколько слоев витков. В предпочтительных исполнениях каждого из трех вариантов слои витков спирали нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое спирали витки расположены вплотную друг к другу. Вплотную означает настолько близко, насколько позволяют оболочка резистивной проволоки (при ее наличии).
Указанная задача в первом варианте изобретения решается тем, что электрический нагреватель в виде спирали трубчатой формы, состоящей из витков резистивной проволоки, содержит, по меньшей мере, два слоя витков резистивной проволоки, при этом резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой.
Общие с ближайшим аналогом существенные признаки первого варианта изобретения выражаются в том, что электрический нагреватель выполнен в виде спирали трубчатой формы, состоящей из витков резистивной проволоки.
Первый вариант изобретения во всех случаях исполнения отличается от ближайшего аналога тем, что содержит, по меньшей мере, два слоя витков резистивной проволоки, при этом резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой.
В первом частном случае первого варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что диэлектрическая оболочка резистивной проволоки выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
Во втором частном случае первого варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что указанные слои витков нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое спирали витки расположены вплотную друг к другу.
Наличие спирали, состоящей из витков резистивной проволоки, обеспечивает реализацию назначения предлагаемого устройства - нагрев жидкой или газообразной среды. Трубчатая форма спирали предлагаемого нагревателя обеспечивает ему относительно высокую механическую жесткость (например, по сравнению со спиралью дисковой формы). Выполнение спирали с количеством слоев витков более одного увеличивает концентрацию источников тепла, позволяет сократить длину нагревателя
(измеренную вдоль оси спирали) при сохранении общей длины резистивной проволоки и
2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) шага навивки спирали. В результате, условно говоря, в наружном направлении предается тепло от всего наружного слоя витков, а внутрь объема, охватываемого спиралью, передается тепло от всего внутреннего слоя витков, таким образом повышается эффективность нагрева (скорость нагрева) окружающей среды. Средние слои витков (при наличии) поддерживают и стабилизируют потоки тепла от крайних слоев витков в окружающую среду. Диэлектрическая оболочка резистивной проволоки предотвращает случайные короткие замыкания между слоями витков спирали, то есть обеспечивает высокую надежность электрического нагревателя.
Спираль первого варианта предлагаемого электрического нагревателя может иметь форму трубы круглого сечения, или трубы, имеющей в сечении многоугольник, или овал и т. д.
Выполнение оболочки резистивной проволоки из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон, обеспечивает сохранность диэлектрической оболочки при высоких температурах, так как указанные виды волокон относятся к жаростойким видам. В результате выбором минерального волокна обеспечивается надежность нагревателя при наиболее высоких температурах, допустимых для того типа резистивной проволоки, который используется в спирали нагревателя в конкретном исполнении.
Нанесение слоев витков резистивной проволоки вплотную друг на друга, в совокупности с расположением витков в каждом слое спирали вплотную друг к другу обеспечивает максимальную плотность тепловыделения на единицу длины нагревателя (измеренную вдоль оси спирали), что обеспечивает максимальную эффективность нагревателя при одной общей длине резистивной проволоки и одном внешнем диаметре нагревателя. Для удержания слоев витков и витков каждого слоя вплотную друг к другу нагреватель может дополнительно содержать каркас или, например, стяжки из диэлектрических нитей. При этом в случае, если резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой из вышеуказанных нитей, предпочтительно, чтобы оболочка была скреплена с проволокой в одно целое спеченным связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов. Таким образом спеченная оболочка обладает большей теплопроводностью, чем не спеченная оболочка из нитей.
Первый вариант предлагаемого электрического нагревателя не только предназначен для использования как самостоятельное устройство, но также может быть
3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) использован в качестве нагревательного элемента в составе другого, более сложного
Figure imgf000006_0001
110 пространстве между гильзами) расположена спираль, состоящая из витков резистивной проволоки, расположенных в один слой. Недостатком нагревателя по патенту SU 1787316 является низкая скорость нагрева окружающей среды вследствие низкой пространственной концентрации витков резистивной проволоки. В материалах патента РФ на изобретение RU2171550 (МПК: Н05ВЗ/40; опубл. 2001.07.27) раскрыто устройство
115 для нагрева текучей среды, выбранное ближайшим аналогом второго варианта предлагаемого изобретения. Устройство выполнено в виде трубки из диэлектрического материала, в стенке которой расположена спираль, состоящая из витков резистивной проволоки. Согласно формуле изобретения RU2171550, «нагревательный элемент выполнен в виде винтовой спиральной обмотки, размещенной в канавках, образованных в
120 наружной поверхности полого стержня из полимерного материала, и герметично инкапсулированной посредством покрытия из высокотемпературного полимерного материала». Конструкция этого устройства обеспечивает нагрев окружающей среды как через внутреннюю поверхность трубки из диэлектрического материала (т. е. через указанный полый стержень), так и через наружную поверхность трубки из
125 диэлектрического материала (т. е. через указанное покрытие из высокотемпературного полимерного материала). Это устройство может содержать две спирали, однако витки обеих спиралей составляют один слой спиральной обмотки. Расположение всех витков в одном слое не обеспечивает достаточной концентрации источников тепловыделения на единицу длины устройства, не обеспечивает стабильного режима нагрева текучей среды в
130 случае колебаний скорости потока. Кроме того, материалы полого стержня и высокотемпературного полимерного покрытия не позволяют использовать весь диапазон температур, в котором может эксплуатироваться резистивная проволока спирали. Более интенсивные режимы нагрева окружающей среды требуют применения более жаростойких материалов, чем полимерные (органические) материалы.
135 Указанная выше задача решается во втором варианте предлагаемого изобретения тем, что электрический нагреватель выполнен в виде трубки из диэлектрического материала, в стенке которой расположена спираль, состоящая из витков резистивной проволоки и содержащая, по меньшей мере, два слоя витков резистивной проволоки.
4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ί
Общие с ближайшим аналогом существенные признаки второго варианта 140 изобретения выражаются в том, что электрический нагреватель выполнен в виде трубки из диэлектрического материала, в стенке которой расположена спираль, состоящая из витков резистивной проволоки.
Второй вариант изобретения во всех случаях исполнения отличается от ближайшего аналога тем, что спираль содержит, по меньшей мере, два слоя витков 145 резистивной проволоки.
В первом частном случае второго варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что трубка выполнена из . спеченного связующего на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
150 Во втором частном случае второго вариант^' изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой.
В уточнении второго частного случая второго варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что диэлектрическая оболочка резистивной
155 проволоки выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
В уточнении первого частного случая второго варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что резистивная проволока снабжена
160 диэлектрической оболочкой.
В следующем уточнении первого частного случая второго варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что диэлектрическая оболочка резистивной проволоки выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов
165 указанных минеральных волокон.
Выполнение электрического нагревателя в виде трубки обеспечивает ему относительно высокую механическую прочность (например, по сравнению пластиной). Наличие спирали, состоящей из витков резистивной проволоки, обеспечивает реализацию назначения предлагаемого устройства - нагрев жидкой или газообразной среды.
170 Выполнение электрического нагревателя из диэлектрического материала предотвращает короткие замыкания между витками спирали, в случае если витки спирали расположены с зазором по отношению друг к другу. Расположение спирали в стенке диэлектрической трубки предохраняет спираль от случайного повреждения и деформации, в результате
5
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) повышается надежность электрического нагревателя. Выполнение спирали с количеством
175 слоев витков более одного увеличивает концентрацию источников тепла, позволяет сократить длину нагревателя (измеренную вдоль оси спирали) при сохранении общей длины резистивной проволоки и шага навивки спирали. В результате, условно говоря, в наружном направлении предается тепло от всего наружного слоя витков, а внутрь объема, охватываемого спиралью, передается тепло от всего внутреннего слоя витков, таким
180 образом повышается эффективность нагрева (скорость нагрева) окружающей среды.
Средние слои витков (при наличии) поддерживают и стабилизируют потоки тепла от крайних слоев витков в окружающую среду.
Трубка из диэлектрического материала, а также спираль второго варианта предлагаемого электрического нагревателя могут иметь форму трубы круглого сечения,
185 или трубы, имеющей в сечении многоугольник, или овал и т. д.
Выполнение трубки из спеченного связующего на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов обеспечивает сохранность трубки при высоких температурах, так как указанные спеченные связующие относятся к огнеупорным видам. В результате
190 дополнительно обеспечивается надежность нагревателя при наиболее высоких температурах резистивной проволоки.
Снабжение резистивной проволоки диэлектрической оболочкой предотвращает случайные короткие замыкания между слоями витков спирали, то есть обеспечивает высокую надежность электрического нагревателя, в случае если слои витков спирали
195 расположены вплотную друг на друге.
Выполнение оболочки резистивной проволоки из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон, обеспечивает сохранность диэлектрической оболочки при высоких температурах, так как указанные виды волокон относятся к
200 жаростойким видам. В результате обеспечивается надежность нагревателя при наиболее высоких температурах резистивной проволоки. При этом в случае, если резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой из вышеуказанных нитей, предпочтительно, чтобы оболочка была скреплена с проволокой и с трубкой из диэлектрического материала в одно целое спеченным связующим на основе силикатов
205 или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов. Таким образом спеченная оболочка обладает большей теплопроводностью, чем не спеченная оболочка из нитей. б
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Второй вариант предлагаемого электрического нагревателя не только предназначен для использования как самостоятельное устройство, но также может быть использован в 210 качестве нагревательного элемента в составе другого, более сложного нагревательного устройства.
Известен трубчатый электронагреватель, раскрытый в материалах патента СССР на изобретение SU1787316 (МПК: Н05ВЗ/42; опубл. 1993.01.07) и являющийся ближайшим аналогом третьего варианта предлагаемого изобретения. Трубчатый электронагреватель
215 представляет собой две гильзы различного диаметра из слюдосодерлсащего материала, на меньшую из которых намотана нагревательная спираль и надета гильза большего диаметра. Витки нагревательной спирали нанесены в один слой, между витками имеются промежутки (пустоты). Конструкция электронагревателя обеспечивает нагрев окружающей среды как через внешнюю гильзу, так и через внутреннюю гильзу.
220 Расположение всех витков в одном слое не обеспечивает достаточной концентрации источников тепловыделения на единицу длины электронагревателя, не обеспечивает стабильного режима нагрева окружающей среды в случае ее течения с переменной скоростью. Кроме того, гильзы из слюдосодержащего материала не обладают высокой механической прочностью, поэтому нагреватель-аналог не может быть использован для
225 нагревания быстро текущей жидкой или газообразной среды без значительной доработки конструкции.
Указанная выше задача решается в третьем варианте предлагаемого изобретения тем, что электрический нагреватель содержит внешнюю гильзу и внутреннюю гильзу, вставленную во внешнюю гильзу, а также расположенный между указанными гильзами
230 электрический нагревательный элемент, выполненный в виде спирали, состоящей из витков резистивной проволоки, нанесенной на внутреннюю гильзу, и содержащей, по меньшей мере, два слоя витков резистивной проволоки.
Общие с ближайшим аналогом существенные признаки третьего варианта изобретения выражаются в том, что электрический нагреватель содержит внешнюю
235 гильзу и внутреннюю гильзу, вставленную во внешнюю гильзу, а также расположенный между указанными гильзами электрический нагревательный элемент, выполненный в виде спирали, состоящей из витков резистивной проволоки, нанесенной на внутреннюю гильзу.
Третий вариант изобретения во всех случаях исполнения отличается от 240 ближайшего аналога тем, что спираль, состоящая из витков резистивной проволоки, нанесенной на внутреннюю гильзу, содерлсит, по меньшей мере, два слоя витков резистивной проволоки.
7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В первом частном случае третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что резистивная проволока снабжена диэлектрической 245 оболочкой.
В уточнении первого частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что диэлектрическая оболочка резистивной проволоки выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных
250 минеральных волокон.
В дальнейшем уточнении первого частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что слои спирали нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое спирали витки расположены вплотную друг к другу, причем обе гильзы и спираль скреплены в одно целое спеченным связующим на основе силикатов
255 или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
В следующем уточнении первого частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что между спиралью и, по меньшей мере, одной из гильз дополнительно расположен, по меньшей мере, один слой диэлектрической
260 ткани на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон, неподвижно скрепленной с ними в одно целое указанным спеченным связующим.
Во втором частном случае третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что между внутренней и внешней гильзами расположена
265 трубка из диэлектрического материала, неподвижно скрепленная с, по меньшей мере, одной из гильз, а спираль расположена в стенке указанной трубки из диэлектрического материала.
В уточнении второго частного случая третьего, варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что трубка из диэлектрического материала спечена
270 из связующего на основе силикатов или кремнезоля/ или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
В дальнейшем уточнении второго частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой.
275 В следующе уточнении второго частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что диэлектрическая оболочка резистивной проволоки выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема
8
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
280 В далее следующем уточнении второго частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что между трубкой из диэлектрического материала и, по меньшей мере, одной из гильз дополнительно расположен, по меньшей мере, один слой диэлектрической ткани на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере,
285 двух видов указанных минеральных волокон.
В другом уточнении второго частного случая третьего варианта изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой.
В развитии этого другого уточнения второго частного случая третьего варианта
290 изобретения указанная задача дополнительно решается тем, что диэлектрическая оболочка резистивной проволоки выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
В предпочтительной реализации упомянутых частных случаев третьего варианта
295 изобретения дополнительно решается задача повышения прочности и долговечности электрического нагревателя тем, что внутренняя и внешняя гильзы выполнены из металла.
В уточнении упомянутой предпочтительной реализации решаются дополнительные задачи повышения механической жесткости и * обеспечения простоты сборки электрического нагревателя тем, что на каждом из двух торцов внутренней гильзы
300 выполнены отгибы в наружном направлении, а внешняя гильза установлена на указанные отгибы внутренней гильзы.
В усовершенствованном уточнении упомянутой предпочтительной реализации указанные дополнительные задачи повышения механической жесткости и обеспечения простоты сборки электрического нагревателя решаются тем, что отгибы в наружном
305 направлении на каждом из торцов внутренней гильзы выполнены в виде фланца.
В дальнейшем усовершенствовании уточнения предпочтительной реализации третьего варианта изобретения задачи повышения механической жесткости и обеспечения простоты сборки электрического нагревателя дополнительно решаются тем, что на одном из торцов внешней гильзы выполнены отгибы в наружном направлении в виде фланца,
310 при этом один из указанных фланцев внутренней гильзы вьтолнен большего размера, чем размер другого ее фланца, и примыкает к указанному фланцу внешней гильзы.
9
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) W
В одном развитии упомянутой в предыдущем абзаце реализации третьего варианта изобретения дополнительно решается задача повышения удобства использования электрического нагревателя тем, что на большем из двух указанных фланцев внутренней 315 гильзы выполнены, по меньшей мере, два отверстия, в которые запрессованы клепальные гайки.
В другом развитии той же упомянутой реализации третьего варианта изобретения дополнительно решаются задачи повышения удобства и надежности подведения электропитания к электрическому нагревателю при его эксплуатации тем, что
320 электрический нагреватель дополнительно содержит керамические изоляторы вывода и крепления контактной группы электропитания, при этом на большем из двух указанных фланцев внутренней гильзы выполнены, по меньшей мере, два отверстия многоугольной формы, в которых смонтированы указанные керамические изоляторы.
В предпочтительном исполнении раскрытой в предыдущем абзаце реализации
325 третьего варианта изобретения задачи повышения удобства и надежности подведения электропитания к электрическому нагревателю дополнительно решаются тем, что контактная группа электропитания снабжена токовыводящими резьбовыми винтами с гайками, каждый из указанных керамических изоляторов содержит две части, которые выполнены с возможностью склеивания их между собой при монтаже связующим на
330 основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов, стягивания гайкой на токовыводящем резьбовом винте контактной группы электропитания и последующего спекания.
В частном случае упомянутой выше предпочтительной реализации третьего варианта изобретения, характеризующейся выполнением внутренней и внешней гильз из
335 металла, дополнительно решается задача повышения эффективности электрического нагревателя при использовании его для нагревания газообразной среды тем, что, по меньшей мере, одна из гильз выполнена перфорированной.
В частном случае предпочтительной реализации третьего варианта изобретения, характеризующейся выполнением внутренней и внешней гильз из металла, дополнительно
340 решается задача повышения механической прочности и долговечности электрического нагревателя тем, что в местах стыка гильз между собой они скреплены спеченным связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
В частном случае предпочтительной реализации третьего варианта изобретения,
345 характеризующейся выполнением внутренней и внешней гильз из металла, дополнительно решается задача повышения надежности электрического нагревателя при использовании
10
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) его для нагревания жидкой среды тем, что в местах стыка гильзы скреплены между собой сплошными водонепроницаемыми сварными швами.
Внешняя гильза в совокупности с вставленной в нее внутренней гильзой
350 обеспечивает механическую жесткость и прочность электрического нагревателя, обеспечивает возможность построения корпуса, в котором может располагаться электрический нагревательный элемент. Наличие внутренней гильзы также облегчает изготовление электрического нагревателя, так как внутренняя гильза может служить шаблоном для нанесения спирали. Электрический нагревательный элемент, выполненный
355 в виде спирали, состоящей из витков резистивной проволоки, обеспечивает реализацию назначения электрического нагревателя - нагрев жидкой или газообразной среды. Расположение электрического нагревательного элемента между гильзами обеспечивает его защиту от внешних воздействий и обеспечивает передачу тепла через обе гильзы. Выполнение спирали с количеством слоев витков более одного увеличивает
360 концентрацию источников тепла, позволяет сократить длину электрического нагревателя (измеренную вдоль оси гильз и спирали) при сохранении общей длины резистивной проволоки и шага навивки спирали. В результате, условно говоря, через внешнюю гильзу предается тепло от всего наружного слоя витков, а через внутреннюю гильзу передается тепло от всего внутреннего слоя витков, таким образом повышается эффективность
365 нагрева (скорость нагрева) окружающей среды. Средние слои витков (при наличии) поддерживают и стабилизируют потоки тепла от крайних слоев витков в окружающую среду через обе гильзы. з
Гильзы и спираль третьего варианта предлагаемого электрического нагревателя могут иметь форму трубы круглого сечения, или трубы, имеющей в сечении
370 многоугольник, или овал и т. д.
Снабжение резистивной проволоки диэлектрической оболочкой предотвращает случайные короткие замыкания между слоями витков спирали, то есть обеспечивает высокую надежность электрического нагревателя, в случае если слои витков спирали расположены вплотную друг на друге.
375 Выполнение оболочки резистивной проволоки из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон, обеспечивает сохранность диэлектрической оболочки при высоких температурах, так как указанные виды волокон относятся к жаростойким видам. В результате обеспечивается надежность нагревателя при наиболее
380 высоких температурах резистивной проволоки.
11
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Нанесение слоев спирали вплотную друг на друга, в совокупности с расположением в каждом , слое спирали витков вплотную друг к другу обеспечивает максимальную плотность тепловыделения на единицу длины нагревателя (измеренную вдоль оси гильз и спирали), что обеспечивает максимальную эффективность нагревателя
385 при одной общей длине резистивной проволоки и одном диаметре внутренней гильзы.
Скрепление обеих гильз и спирали в одно целое спеченным связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов исключает наличие пустот в пространстве между гильзами. Вследствие этого создаются наиболее благоприятные условия для передачи
390 тепла от нагревательного элемента к гильзам. Кроме того, указанные материалы выдерживают высокие температуры, являются огнестойкими, и вследствие этого обеспечивается высокая надежность и долговечность электрического нагревателя при высоких температурах резистивной проволоки. При этом указанная диэлектрическая оболочка образует с проволокой и гильзами одно спеченное целое. Таким образом
395 спеченная оболочка обладает большей теплопроводностью, чем не спеченная оболочка из нитей.
Слои диэлектрической ткани на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон, расположенные между спиралью и, по меньшей мере, одной из
400 гильз и неподвижно скрепленные с ними в одно целое указанным спеченным связующим, являются армирующими, укрепляющими элементами вышеуказанного спеченного целого. На этапе изготовления нагревателя указанные слои ткани улучшают условия пропитки спирали связующим. Спеченные слои указанной диэлектрической ткани обладают большей теплопроводностью, чем не спеченные слои. В случае если гильзы изготовлены
405 из электропроводящего материала, слои диэлектрической ткани Предотвращают электрическое замыкание на гильзы в крайних слоях витков спирали. Кроме того, слои указанной диэлектрической ткани могут быть расположены между соседними слоями витков спирали (в этом случае нанесение слоев вплотную друг на друга означает нанесение настолько близко, насколько позволяют оболочка проволоки и слои ткани).
410 Слои указанной диэлектрической ткани являются дополнительным средством электрической изоляции резистивной проволоки, предотвращающим короткие замыкания в случае недостаточности уровня электрической изоляции, обеспечиваемого диэлектрической оболочкой резистивной проволоки.
Расположение между внутренней и внешней гильзами трубки из диэлектрического
415 материала, неподвижно скрепленной с, по меньшей мере, одной из гильз, в совокупности
12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) с расположением спирали в стенке указанной трубки создает матрицу для размещения витков спирали, предотвращает смещения витков спирали, если витки не полностью заполняют пространство между гильзами.
Выполнение указанной трубки из диэлектрического материала спечением из
420 связующего на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов обеспечивает сохранность трубки при высоких температурах, так как указанные спеченные связующие относятся к огнеупорным видам. В результате дополнительно обеспечивается надежность нагревателя при наиболее высоких температурах резистивной проволоки.
425 Расположение между трубкой из диэлектрического материала и, по меньшей мере, одной из гильз дополнительно, по меньшей мере, одного слоя диэлектрической ткани на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон создает на этапе изготовления нагревателя упругие слои из ткани между трубкой и гильзами, что
430 способствует неподвижному скреплению трубки с гильзами путем посадки с натягом.
Предпочтительно указанные слои диэлектрической ткани скреплены с трубкой и с гильзами в одно целое спеченным связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов. Таким образо спеченные слои диэлектрической ткани обладают большей
435 теплопроводностью, чем не спеченные слои. Указанная основа диэлектрической ткани обеспечивает ее сохранность при высоких температурах. Неподвижное скрепление трубки с, по меньшей мере, одной из гильз предотвращает смещения трубки внутри нагревателя при транспортировке, установке и эксплуатации нагревателя, продлевает срок службы нагревателя.
440 Выполнение внутренней и внешней гильз из металла обеспечивает оптимальное соотношение теплопроводности, прочности и легкости гильз, при этом позволяет выполнить гильзы с дополнительными конструктивными элементами, например, крепежными отверстиями или выступами.
Выполнение на каждом из двух торцов внутренней гильзы отгибов в наружном
445 направлении, в совокупности с установкой внешней гильзы на указанные отгибы внутренней гильзы, обеспечивает простоту скрепления гильз между собой, обеспечивает тем самым получение корпуса нагревателя, обеспечивает защиту нагревательного элемента от внешних механических воздействий.
Выполнение отгибов в наружном направлении на каждом из торцов внутренней
450 гильзы в виде фланца обеспечивает замкнутость пространства между гильзами,
13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) дополнительно обеспечивает защиту нагревательного элемента от внешних механических воздействий с торцов электрического нагревателя.
Выполнение на одном из торцов внешней гильзы отгибов в наружном направлении в виде фланца, в совокупности с выполнением одного из указанных фланцев внутренней 455 гильзы большего размера, чем размер другого ее фланца, и примыкающим к указанному фланцу внешней гильзы обеспечивает точность посадки внешней гильзы на внутреннюю, и этим облегчает изготовление электрического нагревателя.
Выполнение на большем из двух фланцев внутренней гильзы, по меньшей мере, двух отверстий, в совокупности с запрессовкой в них клепальных гаек, обеспечивает 460 возможность крепления электрического нагревателя к внешней опоре с помощью стандартных крепежных деталей - болтов и т. п.
Керамические изоляторы вывода и крепления контактной группы электропитания, смонтированные в отверстиях многоугольной формы, выполненных на большем из двух указанных фланцев внутренней гильзы, обеспечивают возможность надежного и 465 безопасного подвода электропитания на нагревательный элемент, предотвращают электрическое замыкание линий питания и нагревательного элемента на гильзы электрического нагревателя.
Снабжение контактной группы электропитания токовыводящими резьбовыми винтами с гайками, выполнение керамического изолятора из двух частей с возможностью 470 склеивания их между собой при монтаже связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов, стягивания гайкой на токовыводящем резьбовом винте контактной группы электропитания и последующего спекания обеспечивает дополнительное удобство монтажа и дополнительную надежность крепления указанных изоляторов.
475 Выполнение, по меньшей мере, одной из гильз перфорированной улучшает теплообмен нагревательного элемента с окружающей средой. Перфорированные гильзы предназначены для применения нагревателя в диэлектрической среде, например, в газообразной среде.
Скрепление гильз между собой в местах стыка спеченным связующим на основе 480 силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов, обеспечивает прочность и газонепроницаемость стыков, в т. ч. при высоких температурах резистивной проволоки.
Скрепление гильз между собой в местах стыка сплошными водонепроницаемыми сварными швами обеспечивает защиту от короткого замыкания нагревательного элемента
14
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 485 на гильзы и на окружающую среду в случае, если электрический нагреватель используется в электропроводящей среде.
Спираль нагревательного элемента может быть выполнена навивкой нескольких отрезков параллельных резистивных проволок (например, плоский пучок, сформированный из трех одинаковых отрезков проволоки, нанесенный в виде 490 многослойной спирали на внутреннюю гильзу). Технический результат в этом случае заключается в соответствующем кратном увеличении мощности электрического нагревателя при неизменных значениях длины одного отрезка резистивной проволоки, ее марки, диаметра и неизменном значении питающего напряжения.
Краткое описание чертежей
495 Варианты предлагаемого технического решения поясняются на примерах осуществления с привлечением следующих упрощенных чертежей.
Фиг. 1. Первый вариант, двухслойная спираль. Вид А-А в продольном разрезе и вид Б с торца.
Фиг. 2. Первый вариант, трехслойная спираль. Вид А-А в продольном разрезе и вид 500 Б с торца.
Фиг. 3. Первый вариант, двухслойная спираль из двух отрезков проволоки. Вид А- А в продольном разрезе и вид Б с торца.
Фиг. 4. Второй вариант. Вид в продольном разрезе.
Фиг. 5. Третий вариант. Вид в продольном разрезе.
505 Фиг. 6. Третий вариант. Лучшее исполнение. Круглая форма поперечного сечения.
Вид А-А в продольном разрезе и вид Б с торца.
Фиг. 7. Третий вариант. Лучшее исполнение. Квадратная форма поперечного сечения. Вид А-А в продольном разрезе и вид Б с торца.
Фиг. 8. Изолятор. Разобранный вид.
510 Фиг. 9. Схема сравнительного испытания одного аналога третьего варианта и двух исполнений третьего варианта.
Осуществление изобретения
Примеры первого варианта электрического нагревателя (см. фиг. 1 - фиг. 3)
Электрический нагреватель 1 выполнен в виде спирали 2 трубчатой формы,
515 состоящей из витков резистивной проволоки 3. Спираль 2 электрического нагревателя, изображенного на фиг. 1 , содержит слой 4 из восьми витков За меньшего диаметра и слой
5 из восьми витков 36 большего диаметра резистивной проволоки 3. Спираль 2 электрического нагревателя, изображенного на фиг. 2, содержит три слоя 4, 5, 6 из витков возрастающего диаметра соответственно За, 36, Зв резистивной проволоки. Спираль
15
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 520 электрического нагревателя 2, изображенного на фиг. 3, содержит два слоя 4, 5 витков За, 36 резистивной проволоки, причем спираль выполнена навивкой пары 7 параллельных отрезков 3 ι, 32 резистивной проволоки 3. Резистивная проволока 3 нагревателей, изображенных на фиг. 1 - фиг. 3, выполнена из сплава Х23Ю5Т (фехраль) и снабжена диэлектрической оболочкой 8 из кремнеземных нитей. Внутренние диаметры (D2, D3)
525 спиралей равны 60 мм (пропорции на фигурах 1 - 5, 9 искажены для удобства изображения мелких деталей), диаметр проволоки составляет 0,6 мм, толщина диэлектрической оболочки составляет 0,7 мм. В поперечном сечении спирали имеют форму окружностей, но возможна иная форма, в том числе переменная форма по длине нагревателя. Для наглядности на фиг. 3 сечения диэлектрических оболочек 8 отрезков 3],
530 32 резистивной проволоки 3 в паре 7 отличаются тоном точечной штриховки. На фиг. 1 - фиг. 3 представлены предпочтительные исполнения первого варианта изобретения: слои витков спирали нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое спирали витки расположены вплотную друг к другу (то есть, разделены только диэлектрической оболочкой резистивной проволоки). При этом пространственная концентрация
535 источников тепловыделения, т. е. витков резистивной проволоки, при подключении электропитания пропорциональна количеству слоев витков в спирали (при одинаковой длине резистивной проволоки и одинаковом диаметре спирали). Пропорционально количеству слоев витков спирали уменьшается длина электрического нагревателя. Электрические нагреватели снабжены контактными группами (контакты 9а, 96, 9в, 9г),
540 служащими для подключения электропитания. При использовании электрические нагреватели могут быть установлены на каркас, на подставку, на подвес и т. п.
Пример второго варианта электрического нагревателя (см. фиг. 4)
Электрический нагреватель 1 выполнен в виде трубки 10 круглого поперечного сечения с внутренним диаметром D3, равным 60 мм, спеченной из диэлектрического
545 материала - связующего на основе кремнезоля. В стенке 1 1 трубки 10 расположена спираль 2, состоящая из витков возрастающего диаметра За, 36, Зв резистивной проволоки и содержащая три слоя 4, 5, 6 витков резистивной проволоки. Спираль 2 запечена в стенке 1 1 трубки 10. Для уменьшения механических напряжений в трубке 10 при нагреве резистивная проволока может быть снабжена оболочкой из жаростойких,
550 например, кремнеземных, нитей. Резистивная проволока выполнена из сплава Х23Ю5Т
(фехраль), диаметр 0,6 мм. Пространственная концентрация источников тепловыделения, т. е. витков резистивной проволоки, превышает соответствующую концентрацию ближайшего аналога, по меньшей мере, втрое только вследствие выполнения спирали трехслойной. Соответственно, длина электрического нагревателя уменьшается, по
16
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 555 меньшей мере, втрое. Электрический нагреватель снабжен контактной группой (контакты 9а, 96), служащими для подключения электропитания. При использовании электрический нагреватель может быть установлен на каркас, на подставку, на подвес и т. п.
Примеры третьего варианта электрического нагревателя (см. фиг. 5 - фиг. 7) Электрический нагреватель 1 содержит внешнюю гильзу 12 и внутреннюю гильзу
560 13, вставленную во внешнюю гильзу 12. Между гильзами 12, 13 расположен электрический нагревательный элемент, выполненный в виде спирали 2, состоящей из витков резистивной проволоки, нанесенной на внутреннюю гильзу 13 и содержащей несколько слоев витков резистивной проволоки.
Электрический нагревательный элемент электрического нагревателя 1,
565 представленного на фиг. 5, выполнен в виде спирали 2, содержащей три слоя 4, 5, 6 из витков возрастающего диаметра соответственно За, 36, Зв резистивной проволоки. Его гильзы 12, 13 выполнены из стали; между гильзами расположена трубка 10, сформованная из диэлектрического материала (связующего на основе кремнезоля) и неподвижно спеченная с внешней гильзой 12. Трубка 10 может быть выполнена составной, склеенной
570 и спеченной из нескольких полуцилиндров разного диаметра. Спираль 2 расположена в стенке И трубки 10. Внутренняя гильза 13 с внутренним диаметром D3, равным 60 мм, обернута непроводящим кремнеземным полотном 14 и с натягом установлена внутрь трубки 10, так что между гильзой 13 и спиралью 2 расположен только слой диэлектрической ткани - кремнеземного полотна 14. Пространственная концентрация
575 источников тепловыделения, т. е. витков резистивной проволоки, превышает соответствующую концентрацию ближайшего аналога, по меньшей мере, втрое только вследствие выполнения спирали трехслойной. Соответственно, длина электрического нагревателя уменьшается, по меньшей мере, втрое. Электрический нагреватель снабжен контактной группой (контакты 9а, 96), служащими для подключения электропитания. При
580 использовании электрический нагреватель может быть установлен на каркас, на подставку, на подвес и т. п.
Электрический нагреватель 1, представленный на фиг. 6, содержит внешнюю гильзу 12 и внутреннюю гильзу 13, вставленную во внешнюю гильзу, а также расположенный между указанными гильзами электрический нагревательный элемент,
585 выполненный в виде спирали 2 трубчатой формы, состоящей из витков возрастающего диаметра За, 36, Зв, Зг резистивной проволоки, нанесенной на внутреннюю гильзу 13, и содержащей соответственно четыре слоя 4, 5, 6, 15 витков. Резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой 8, выполненной в виде оплетки из кремнеземных нитей. Диаметр резистивной проволоки равен 0,6 мм. Толщина оболочки 8 равна 0,7 мм.
17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 590 Диаметр внутренний гильзы 13 равен 60 мм. Слои 4, 5, 6, 15 спирали 2 нанесены вплотную друг на друга. В каждом слое спирали витки расположены вплотную друг к другу. Пространственная концентрация источников тепловыделения, т. е. витков резистивной проволоки, превышает соответствующую концентрацию ближайшего аналога, по меньшей мере, вчетверо только вследствие выполнения спирали
595 четырехслойной. Соответственно, длина электрического нагревателя уменьшается, по меньшей мере, вчетверо. Между спиралью 2 и гильзами 12, 13 расположены слои диэлектрической ткани 14, выработанной на основе кремнеземных нитей. Обе гильзы, оба слоя ткани, и спираль, включая оболочку ее проволоки, скреплены в одно целое спеченным связующим на основе кремнезоля. При изготовлении нагревателя 1 проволоку
600 в оболочке наматывают с натягом послойно на гильзу 13, предварительно обернутую лентой кремнеземной ткани, пропитывая при этом разведенным в воде связующим. Концы резистивной проволоки 16, 17 зачищают и закрепляют в предварительно установленных в квадратных отверстиях 18 фланца 19 гильзы 13 разъемных керамических изоляторах 20 с контактной группой 9а, 96. Парные части 21 , 22 (см. фиг. 8) изоляторов
605 20, предварительно склеенные между собой связующим, стягивают гайками 23, 24, установленными на резьбовые стержни 25 контактной группы. Поверх нанесенной спирали накладывают слой кремнеземной ткани. По достижении пропитки нанесенной спирали и слоев ткани связующим (т. е. после заполнения пустот связующим) на спираль, обернутую слоем кремнеземной ткани, устанавливают с натягом гильзу 12. Скрепляют
610 гильзы 12, 13 между собой, промазывая при этом места стыковки связующим. Затем по известным методикам производят сушку и спекание связующего. При эксплуатации электрического нагревателя контакты 9а, 96 подключают к внешнему источнику электропитания (не показан). Крепят нагреватель 1 к внешней опоре (не показана) с помощью клепальных гаек 26, запрессованных во фланец 19 гильзы 13.
615 Электрический нагреватель, представленный на фиг. 7, отличается от электрического нагревателя, представленного на фиг. 6, только формой поперечных сечений спирали и гильз. Гильзы 12, 13 электрического нагревателя, представленного на фиг. 7, имеют поперечное сечение квадратной формы. Сторона квадрата, соответствующего поперечному сечению гильзы 13, равна 60 мм. Витки спирали
620 электрического нагревателя, представленного на фиг. 7, имеют квадратную форму.
Обозначения позиций на фигурах 6, 7 совпадают.
На фиг. 8 представлен чертеж составного изолятора 20, использованного в исполнениях электрического нагревателя, представленных на фиг. 6, фиг. 7. Квадратная форма (со сглаженными углами) хвостовика 27 обеспечивает неподвижную посадку
18
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 625 элемента 21 в квадратном отверстии 18 фланца 19 гильзы 13 и в углублении 28 элемента 22.
На фиг. 9 представлен схематичный чертеж, поясняющий сравнение эффективности третьего варианта предлагаемого электрического нагревателя с эффективностью ближайшего аналога. Для сравнения эффективности электрические
630 нагреватели устанавливались в «воздушную тепловую пушку» 29, содержащую диффузор 30 и вентилятор 31 , установленный на входе диффузора. Слева показан вид сбоку, справа вид с выходного торца. Диаметр D диффузора составляет 210 мм. Длина L диффузора составляет 300 мм. Производительность вентилятора составляет 300 м3/ч. Температура окружающего воздуха равна 20 град. С. Вентилятор подает окружающий воздух на четыре
635 электрических нагревателя мощностью по 750 ватт, установленных в диффузоре и подключенных к сети переменного напряжения 220 вольт. Диаметры (D|, D2, D4) внутренней гильзы всех сравниваемых электрических нагревателей одинаковы и равны 60 мм. Условной мерой эффективности электрических нагревателей является температура воздуха на выходе диффузора.
640 В качестве одного исполнения предлагаемого нагревателя использовался нагреватель, представленный на фиг. 6, спираль которого содержит четыре слоя витков резистивной проволоки. Длина L4 этого нагревателя с фланцами составляет 65 мм. Диаметр наружной гильзы 76 мм. Схема «тепловой пушки», оснащенной такими нагревателями 14, представлена в нижней части фиг. 9.
645 В качестве второго исполнения предлагаемого нагревателя использовался нагреватель, который отличался от нагревателя, представленного на фиг. 6, тем, что его спираль содержит два слоя витков резистивной проволоки. Длина L2 этого нагревателя 12 с фланцами составляет 95 мм. Диаметр наружной гильзы 71 мм. Схема «тепловой пушки», оснащенной такими нагревателями, представлена в средней части фиг. 9.
650 В качестве известного аналога использовался нагреватель, который отличался от нагревателя, представленного на фиг. 6, тем, что его спираль содержит один слой витков резистивной проволоки. Длина Li этого нагревателя 1 д с фланцами составляет 170 мм. Диаметр наружной гильзы 65 мм. Схема «тепловой пушки», оснащенной такими нагревателями, представлена в верхней части фиг. 9.
655 По результатам проведенных испытаний температура воздуха на выходе диффузора «тепловой пушки», составила:
42 град. С - для электрических нагревателей-аналогов, спираль которых содержит один слой витков резистивной проволоки;
19
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 64 град. С - для предлагаемых электрических нагревателей, спираль которых содержит два слоя витков резистивной проволоки;
80 град. С - для предлагаемых электрических нагревателей, спираль которых содержит четыре слоя витков резистивной проволоки.
Предлагаемый электрический нагреватель может быть применен во всех областях народного хозяйства, в которых в настоящее время применяются известные нагреватели - аналоги предлагаемого нагревателя. Предлагаемый электрический нагреватель может быть изготовлен на существующих производственных предприятиях электротехнической промышленности, с использованием известных исходных материалов.
20
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА
1. Электрический нагреватель (1) в виде спирали (2) трубчатой формы, состоящей из витков резистивной проволоки (3), отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, два слоя (4, 5) витков (За, 36) резистивной проволоки, при этом резистивная проволока снабжена диэлектрической оболочкой (8).
2. Электрический нагреватель (1) по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка (8) резистивной проволоки (3) выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
3. Электрический нагреватель (1) по п. 1 , отличающийся тем, что указанные слои (4, 5) витков (За, 36) нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое спирали (2) витки расположены вплотную друг к другу.
4. Электрический нагреватель (1), выполненный в виде трубки (10) из диэлектрического материала, в стенке (1 1) которой расположена спираль (2), состоящая из витков резистивной проволоки (3), отличающийся тем, что указанная спираль содержит, по меньшей мере, два слоя (4, 5) витков (За, 36) резистивной проволоки.
5. Электрический нагреватель (1) по п. 4, отличающийся тем, что трубка (10) выполнена из спеченного связующего на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
6. Электрический нагреватель (1) по п. 4, отличающийся тем, что резистивная проволока (3) снабжена диэлектрической оболочкой (8).
7. Электрический нагреватель (1) по п. 6, отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка (8) резистивной проволоки (3) выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
8. Электрический нагреватель (1) по п. 5, отличающийся тем, что резистивная проволока (3) снабжена диэлектрической оболочкой (8).
9. Электрический нагреватель (1) по п. 8, отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка (8) резистивной проволоки (3) выполнена из нитей на основе минеральных
21
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
10. Электрический нагреватель (1), содержащий внешнюю гильзу (12) и внутреннюю гильзу (13) , вставленную во внешнюю гильзу, а также расположенный между указанными гильзами электрический нагревательный элемент, выполненный в виде спирали (2), состоящей из витков резистивной проволоки (3), нанесенной на внутреннюю гильзу, отличающийся тем, что указанная спираль содержит, по меньшей мере, два слоя (4, 5) витков (За, 36) резистивной проволоки.
11. Электрический нагреватель (1) по п. 10, отличающийся тем, что резистивная проволока (3) снабжена диэлектрической оболочкой (8).
12. Электрический нагреватель (1) по п. 1 1 , отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка (8) резистивной проволоки (3) выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
13. Электрический нагреватель (1) по п. 12, отличающийся тем, что слои спирали (2) нанесены вплотную друг на друга, а в каждом слое (4, 5) спирали витки (За, 36) расположены вплотную друг к другу, причем обе гильзы (12, 13) и спираль (2) скреплены в одно целое спеченным связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
14. Электрический нагреватель (1) по п. 13, отличающийся тем, что между спиралью (2) и, по меньшей мере, одной из гильз (12, 13) дополнительно расположен, по меньшей мере, один слой диэлектрической ткани (14) на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон, неподвижно скрепленной с ними в одно целое указанным спеченным связующим.
15. Электрический нагреватель (1) по п. 10, отличающийся тем, что между внутренней и внешней гильзами (12, 13) расположена трубка (10) из диэлектрического материала, неподвижно скрепленная с, по меньшей мере, одной из гильз, а спираль (2) расположена в стенке (1 1) указанной трубки из диэлектрического материала.
22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
16. Электрический нагреватель (1) по п. 15, отличающийся тем, что указанная трубка (10) из диэлектрического материала спечена из связующего на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
17. Электрический нагреватель (1 ) по п. 16, отличающийся тем, что резистивная проволока (3) снабжена диэлектрической оболочкой (8).
18. Электрический нагреватель (1) по п. 17, отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка (8) резистивной проволоки (3) выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
19. Электрический нагреватель (1) по п. 18, отличающийся тем, что между трубкой (10) из диэлектрического материала и, по меньшей мере, одной из гильз (12, 13) дополнительно расположен, по меньшей мере, один слой (14) диэлектрической ткани на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минеральных волокон.
20. Электрический нагреватель (1 ) по п. 15, отличающийся тем, что резистивная проволока (3) снабжена диэлектрической оболочкой (8).
21. Электрический нагреватель (1) по п. 20, отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка (8) резистивной проволоки (3) выполнена из нитей на основе минеральных волокон кремнезема или базальта, или стекла, или кварца, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных минерал ьных волокон.
22. Электрический нагреватель (1) по любому из пунктов 10 - 21 , отличающийся тем, что внутренняя и внешняя гильзы (12, 13) выполнены из металла.
23. Электрический нагреватель (1) по п. 22, отличающийся тем, что на каждом из двух торцов внутренней гильзы (13) выполнены отгибы в наружном направлении, а внешняя гильза (12) установлена на указанные отгибы внутренней гильзы (13).
24. Электрический нагреватель (1) по п. 23, отличающийся тем, что отгибы в наружном направлении на каждом из торцов внутренней гильзы выполнены в виде фланца.
25. Электрический нагреватель (1) по п. 24, отличающийся тем, что на одном из торцов внешней гильзы (12) выполнены отгибы в наружном направлении в виде фланца, при этом
23
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 90 один (19) из указанных фланцев внутренней гильзы (13) выполнен большего размера, чем размер другого ее фланца, и примыкает к указанному фланцу внешней гильзы (12).
26. Электрический нагреватель (1) по п. 25, отличающийся тем, что на большем (19) из двух указанных фланцев внутренней гильзы (13) выполнены, по меньшей мере, два отверстия, в которые запрессованы клепальные гайки (26).
95 27. Электрический нагреватель (1) по п. 25, отличающийся тем, что дополнительно содержит керамические изоляторы (20) вывода и крепления контактной группы (9а, 96, 9в, 9г) электропитания, при этом на большем (19) из двух указанных фланцев внутренней гильзы (13) выполнены, по меньшей мере, два отверстия многоугольной формы (18), в которых смонтированы указанные керамические изоляторы.
100 28. Электрический нагреватель (1) по п. 27, отличающийся тем, что контактная группа (9а, 96, 9в, 9г) электропитания снабжена токовыводящими резьбовыми винтами с гайками, каждый из указанных керамических изоляторов (20) содержит две части (21, 22), которые выполнены с возможностью склеивания их между собой при монтаже связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси
105 из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов, стягивания гайкой (23, 24) на токовыводящем резьбовом винте (25) контактной группы (9а, 96) электропитания и последующего спекания.
29. Электрический нагреватель (1) по п. 22, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из гильз (12, 13) выполнена перфорированной.
110 30. Электрический нагреватель (1 ) по любому из пунктов 23 - 29, отличающийся тем, что в местах стыка гильз (12, 13) между собой они скреплены спеченным связующим на основе силикатов или кремнезоля, или керамического шликера, или смеси из, по меньшей мере, двух видов указанных материалов.
31. Электрический нагреватель (1) по любому из пунктов 24 - 28, отличающийся тем, что 115 в местах стыка гильзы (12, 13) скреплены между собой сплошными водонепроницаемыми сварными швами.
24
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2015/000467 2014-08-01 2015-07-24 Электрический нагреватель (варианты) Ceased WO2016018179A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201400896 2014-08-01
EA201400896A EA035917B1 (ru) 2014-08-01 2014-08-01 Электрический нагреватель (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016018179A1 true WO2016018179A1 (ru) 2016-02-04

Family

ID=55217920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000467 Ceased WO2016018179A1 (ru) 2014-08-01 2015-07-24 Электрический нагреватель (варианты)

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA035917B1 (ru)
WO (1) WO2016018179A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1787316A3 (en) * 1991-06-28 1993-01-07 Бeзбopoдob Ahдpeй Лeohидobич Tube electric heater and method of its manufacture
RU2202747C2 (ru) * 2001-05-23 2003-04-20 Волгоградский государственный технический университет Лабораторная печь для оптических исследований
RU2252369C2 (ru) * 2001-09-25 2005-05-20 Николай Николаевич Томин Воздухоподогреватель
JP2013160492A (ja) * 2012-02-09 2013-08-19 Tokuden Co Ltd 流体加熱装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2006187C1 (ru) * 1992-02-13 1994-01-15 Научно-производственное объединение "Композит" Гибкий электронагреватель
BG108648A (en) * 2004-03-24 2005-09-30 Цветан ЦВЕТКОВ Transportable immersed heaters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1787316A3 (en) * 1991-06-28 1993-01-07 Бeзбopoдob Ahдpeй Лeohидobич Tube electric heater and method of its manufacture
RU2202747C2 (ru) * 2001-05-23 2003-04-20 Волгоградский государственный технический университет Лабораторная печь для оптических исследований
RU2252369C2 (ru) * 2001-09-25 2005-05-20 Николай Николаевич Томин Воздухоподогреватель
JP2013160492A (ja) * 2012-02-09 2013-08-19 Tokuden Co Ltd 流体加熱装置

Also Published As

Publication number Publication date
EA035917B1 (ru) 2020-08-31
EA201400896A1 (ru) 2016-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105874878B (zh) 加热元件和过程加热器
CN102143619B (zh) 油井加热电缆
KR20250115402A (ko) 에어로졸 생성 장치 및 발열 구조
CN106358322A (zh) 具有加热的多孔金属结构的气体管道
JP2006112771A (ja) 温風加熱器
KR101172031B1 (ko) 탄소섬유를 이용한 히터
WO2016018179A1 (ru) Электрический нагреватель (варианты)
JP5357305B2 (ja) 電気炉用のインサート
RU2568671C1 (ru) Электрический нагреватель
CA2703309C (en) Electric heater for clothes dryer
NO126400B (ru)
CN106653143B (zh) 设有金属护套的柔性绝缘防火电缆
US20040256375A1 (en) Electrical water heating device with large contact surface
US563032A (en) William s
KR100984131B1 (ko) 탄소 섬유를 이용한 발열체의 구조 및 이를 적용한 보일러
KR100827469B1 (ko) 고주파유도가열방식의 전기온풍기
EP2195575B1 (en) Overheated steam generator
KR20110022229A (ko) 탄소발열체를 이용한 탄소발열축과 그 탄소발열축이 내설된 탄소보일러
KR101809169B1 (ko) 유체 가열 장치
FI98763C (fi) Pyörrevirtamittaussondi höyrykattilan putkien koestamiseksi
KR102403908B1 (ko) 탄소 섬유 발열체 및 이를 포함하는 전기 보일러
RU2238392C1 (ru) Нагреватель для нефтяной скважины и нагревательный кабель для использования в этом нагревателе
US4406943A (en) Temperature self-limiting electric fuel oil heater for oil burner units
RU2379858C1 (ru) Устройство для нагрева газового потока с проволочным электрическим нагревателем
KR102169526B1 (ko) 권텀스팀 기능성 보일러

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15826803

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15826803

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1