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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2138137

INDUCTION Durchflusserhitzer

Name des Erfinders: Tscherepanows VA
Der Name des Patentinhabers: Taschen Evgeny Dmitrijewitsch; Shapley Sergei
Korrespondenzanschrift: 630064, Novosibirsk, ul.Novogodnyaya 20 kv.5, Shaplovu SI
Startdatum des Patents: 1998.02.11

Es wird verwendet , um Wasser oder andere Flüssigkeiten in der natürlichen und Zwangsumlauf des erwärmten Mediums System erwärmen. Der Induktionsheizer von Fluiden über einen Flacheisenkern und eine Stange mit einem primären umfassend eine Wechselstromquelle angeschlossen Wicklung und induktiv mit dem primären durch den Kern elektrisch leitenden Sekundärspulenwicklung, die einen Wärmetauscher, der sich in der Ebene der Windungen der Primärwicklung rohrförmigen Elementen gebildet ist, verbunden ist Behälter und geschlossene Schleifen um jeden der Kerne des Kernformungs dient röhrenförmige Element ein Halbwindungen ist, von denen jede mindestens einen der Kerne des Kerns bedeckt, und die Kollektoren zuführen als parallele Stangen Kernrohrsegmenten, wobei dient Stangen Kern und Wicklungen des Primär interperpendicular Wicklungen in vertikalen Ebenen positioniert. Dies macht es möglich , die Effizienz, reduzieren den Verbrauch von Materialien und Abmessungen zu erhöhen.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die Elektrotechnik, nämlich zu den Fluiden Induktionsheizern und können verwendet werden Wasser oder andere Flüssigkeiten in der natürlichen und Zwangsumlauf des erhitzten Mediums in industriellen Anlagen und in der häuslichen Umgebung zu erwärmen.

Es gibt drei-Phasen - Induktionsfluidheizer nach dem Zertifikat des Autors N 1781845, Kl. H 05 B 6/10, publ. 15/12/92 und elektrische Haushalts Heizvorrichtung nach der Russischen Föderation Patent N 2037276, Kl. H 05 B 6/10, publ. 9.6.95, die Stahlrohre für den Durchgang von erhitztem Fluid und auf Stahlrohre Spule an Netzstrom angeschlossen enthalten. Stahlrohre sind sowohl das Joch und der Spule.

Die oben beschriebenen Induktionsheizungen haben mehrere Nachteile. Erstens haben sie einen niedrigen Leistungsfaktor, das heißt cos Dies wird durch die Sättigung der Stahlrohrwand Flußmittel und einer großen Streuung des Magnetflusses der Primärwicklung verursacht. Zweitens wird ein Magnetfluss in den gesättigten Wand Stahlrohre erforderlich Primärwicklung mit einer hohen Magnetisierungskraft, die sich aus den großen Energieverluste in der Primärwicklung, sondern auch aufgrund der Wärmestreuung von Oberflächen zu erzeugen, aus Stahlrohr Effizienz abnimmt (CAP) für elektrische Energie in Wärme umzuwandeln. Darüber hinaus ergeben sich die oben genannten Nachteile zu erhöhten Materialverbrauch Heizungen.

Bekannte Induktionserwärmung Flüssigkeiten gemäß dem Patent der Russischen Föderation N 2031551, Kl. H 05 B 6/10, publ. 20.03.95 mit einem Transformator , dessen Sekundär aus einem elektrisch leitenden Kurzrohr hergestellt ist Wicklung, die eine Spule , in dem das Heizfluid zirkuliert.

Diese Heizung verfügt über eine ausreichend hohe Energieeffizienz - Effizienz und cos Jedoch schlechte Kühlung der Primärwicklung die Windungen der Sekundärwicklung geschlossen ist, und die Notwendigkeit, zwei Reihen von Rohren in der Sekundärwicklung mezhkatushechnom Raum aufzunehmen oder in einer mehrphasigen Ausführungs Mutiple Erhitzer führen zu erhöhten Verbrauch an Materialien und Abmessungen des Heizers. Darüber hinaus ist der hohe Strömungswiderstand des Wärmetauschers als Spule ausgebildet ist, macht es schwierig, den Erhitzer in natürlichen Zirkulationsfluidsystemen zu verwenden.

Bekannte Induktionsfluidheizer nach der Russischen Föderation Patent N 2074529, Kl. H 05 B 6/10, publ. Mutiple angeordnet an Stäben mehrphasigen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, und einen Wärmeaustauscher 27/02/97, die einen Transformator mit einem ferromagnetischen Kern aufweist, der als Hohlkammer aus elektrisch leitfähigem Material konfiguriert ist. In der Kammer dort durch vertikale Kanäle, von denen jeder mit einem Spalt des Kerns der Transformatorkerne montiert.

Das oben beschriebene Heizgerät und hat eine Reihe von Nachteilen auf , von der Ausführung des Wärmetauschers in Form einer Hohlkammer ergeb Bedecken der Kernstäbe. Diese Form der Wärmetauscher nicht die gleiche Symmetrie in Bezug auf die Spitze und Kernstäbe bedeuten, die die Asymmetrie der primären Ursachen Wicklung der Phasenströme und reduziert die Heizleistung Indikatoren. Zusätzlich ungleiche thermische Leistung in den verschiedenen Teilen der Wärmetauscherfläche freigegeben und unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten des beheizten Mediums Wärmeübertragungsoberfläche verursachen Abnahme der Wärmeübertragungseffizienz, macht es schwierig, die Heizung in der natürlichen Zirkulation des Fluidsystemen zu verwenden, was zu einer ineffizienten Verwendung der Materialien, aus denen der Wärmetauscher besteht. Schlechte primäre Kühlschlange in den Wärmetauscher - Kanäle gelegt, wodurch die Heizung Materialverbrauch erhöht und verringert seine Effizienz.

Die am nächsten an der technischen Art der vorgeschlagenen Induktion ist ein Fluidheizer nach dem US - Patent N 4602140, Kl. H 05 B 6/10, publ. 07.22.86. 1068 T. N 4, die an dem einen Magnetkern umfasst gewickelt Primärwicklung mit einer Wechselstromquelle verbunden Terminals und induktiv gekoppeltem durch den Kern mit der Primär eine Sekundärspule Tauscher Wicklung , die an die Primär parallel angeordneten Spulen besteht aus geraden Rohren Wicklung , deren Enden verbunden mit dem Flüssigkeitsbehälter (Behälter). Die Rohre und Behälter aus elektrisch leitfähigem Material und bilden geschlossene Schleifen um die Kernstangen.

Induktions-Heizspule mit dieser Struktur hat all die oben beschriebenen Nachteile, d.h. Es hat einen großen Verbrauch von Materialien und Abmessungen, sondern auch eine geringe Energieeffizienz. Dies ist auf den folgenden. Erstens ist die große Größe der Kernkästen, daß die für die Primärwicklungsspule und einer Doppelreihe von Rohren platzieren. Zweitens die Tatsache, dass die Außenfläche des Behälters nicht in der Heizflüssigkeit beteiligt sind, wie sie durch die thermische Energie der induzierten Ströme freigesetzt werden, die den Materialverbrauch auf dem Wärmetauscher erhöht. Drittens ist die Tatsache, dass die Primärwicklung geschlossen ist und schlecht gekühlten Wärmetauscher. Darüber hinaus beeinträchtigt die Anordnung der Wärmetauscherrohre in einer horizontalen Ebene, die natürliche Zirkulation Prozeßfluid, wodurch der Umfang der Heizung begrenzt wird.

Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung des Problems gerichtet, die Effizienz der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie steigt, reduzieren den Materialverbrauch und die Größe des Heizelements, während der Umfang des Heizers Induktions erweitert durch die Verwendung in natürlichen Zirkulationsfluidsystemen ermöglicht.

Die Erfindung besteht darin , daß in einem Induktionsheizer von Fluiden über einen Flacheisenkern und eine Stange umfaßt, auf welcher gewickelt ist eine primäre zu der Wechselstromquelle verbunden Wicklung und induktiv gekoppelt an die Primär durch die Kernwicklung elektrisch leitfähigen Sekundärspule, die einen Wärmetauscher für das erhitzte Fluid ist aus in der Ebene der Windungen der Primärwicklung des rohrförmigen Elementen, deren Enden angeordnet Wicklung an die Kollektoren mit Düsen zum Einlass und Auslass des Fluids ausgestattet verbunden sind, wobei die rohrförmigen Elemente zusammen mit Sammlern bilden Schlaufen Rohr des Kerns dient Element um jeden der Kerne verschlossen ist ein Halbdrehungen von denen jede umfasst mindestens eine der Kernstäbe, Verteiler und eine parallele Rohrabschnitte der Kernstäbe durchführen, wobei die Stäbe interperpendicular in vertikalen Ebenen positioniert Kern und Primärwicklung Windungen dient.

Rohrförmigen Elemente können in Form von Halbwindungen S-förmig ist, von denen jede umfasst zwei benachbarten Kernstab hergestellt sein.

Rohrförmigen Elemente können in Form von Halbwindungen gebildet werden, die jeweils bedeckt nur einen entsprechenden Kernstab, wobei mindestens zwei der rohrförmigen Elemente ein Ende als ein geradliniges Segment parallel zur Ebene können der Kernstangen ausgebildet sein.

Mindestens einem der beiden Enden der rohrförmigen Elemente können in Form von Liniensegmenten parallel zur Ebene der Kernstangen sein.

In den Induktionsheizer Flüssigkeiten vorgeschlagen durch die röhrenförmigen Elemente in Form von Halbdrehungen durchgeführt wird, von denen jeder mindestens eines der Stabkern umfasst aus Reservoiren in Form von parallelen Stangen Kernrohrabschnitte und die Position der Stäbe des Kerns und der primären Windungen in interperpendicular vertikalen Ebenen schafft optimale räumliche Austauscher configuration: die rohrförmigen Elemente der Sekundärwicklung praktisch in einer einzigen Reihe Wärmetauscher in Kernkästen befindet verhindert Kühlung der Primärwicklung, und alle Oberflächen des Wärmetauschers einschließlich einer Reservoiroberfläche, angeordnet sind identisch in Bezug auf den Magnetfluss, erzeugt durch die Primärwicklung und durch induzierte Ströme gleichmäßig erwärmt, so dass den Verbrauch von Materialien und Abmessungen des Heizers zu reduzieren und die Effizienz der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme zu verbessern. Weiterhin ist bei dieser Ausgestaltung ist der Wärmetauscher durch die gleiche Strömungsrate von Fluid - Wärmeübertragungsfläche der rohrförmigen Elemente und Header versehen, da der hydraulische Widerstand jedes Abschnitts relativen Wärmetauscher zu dem gleichen Einlass- und Auslassdüsen, die die Wärmeübertragungsrate erhöht und erhöht die Effizienz. Darüber hinaus werden mit dieser Konfiguration eine geschlossene Schleife von Sekundärwicklungen und Anordnung der Stäbe des Kerns und der Primär veaimoperpendikulyarnyh vertikalen Ebenen Wicklung sorgt für die vertikale Ausrichtung der geschlossenen Schleife, die den Aufbau des Gravitationsthermokopf fördert, dass die Heizung in natürlichen Zirkulationsfluidsystemen ermöglicht und erweitert den Bereich ihre Anwendung.

Durchführung von rohrförmigen Elementen , wie S -förmige Halbdrehungen, von denen jede zwei benachbarten Kernstab umfasst, ermöglicht es, die Rohr auf beiden Seiten der Ebene der Kernstangen positioniert Elemente. Dies stellt sicher, dass alle elementaren Leiter durch Ströme auf der Oberfläche des Wärmetauschers gekennzeichnet konventionell Linie sind gleich lang fließt, und sind praktisch in den gleichen Bedingungen in Bezug auf das Magnetfeld der Primärwicklung, wodurch die Gleichförmigkeit des Ladeabschnitt des Austauschers induzierten Rohr shock Wärme verbessert und, daher eine gleichmäßige Erwärmung der Wärmetauscherflächen.

Durchführen rohrförmigen Elemente bilden Halbwindungen, in denen jeweils nur auf einen entsprechenden der Kernstab, und Durchführen mindestens zwei der rohrförmigen Elemente ein Ende eines geradlinigen Segments ermöglicht auf der einen Seite der Ebene der Kernstangen rohrförmigen Elementen positioniert ist. Diese Anordnung schafft einen rohrförmigen Wärmetauscherelemente Fähigkeit mehrphasigen Heizvorrichtungen durchzuführen, und mindestens einem der beiden Enden der rohrförmigen Elemente in Form von geraden Segmenten durchgeführt wird, erlaubt es diese Möglichkeit.

INDUCTION Erhitzer. Russische Föderation Patent RU2138137 INDUCTION Erhitzer. Russische Föderation Patent RU2138137 INDUCTION Erhitzer. Russische Föderation Patent RU2138137

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines einphasigen Induktionsheizer Flüssigkeiten dessen Sekundär von rohrförmigen Elementen in Form von S -förmige Halbwindungen gebildet Wicklung, von denen jede zwei benachbarten Kernstab bedeckt. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines einphasigen Induktionsheizer, von denen die Sekundärwicklung des rohrförmigen Elemente in Form von Halbwindungen besteht, abdeckt jeweils nur einen entsprechenden Kernstab. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Dreiphasen - Induktionsheizung.

In der Ausführungsform der Fig. 1, eine einphasige Fluide Induktionsheizvorrichtung umfaßt einen flachen Kern 1 aus ferromagnetischem Material mit zwei Stangen 1. Rods hergestellt sind mit einer Wechselstromquelle verbunden , an der Spule 2 der Primär (nicht in den Figuren gezeigt) Wicklung gewickelt. Die Stangen 1 und Spulenwicklungen der Primärwicklung 2 sind interperpendicular in vertikalen Ebenen angeordnet sind. Die Sekundärwicklung, die Wärmetauscher aus zwei rohrförmigen Elementen 3 in Form von S-förmigen Halbwindungen besteht, von denen jeder zwei Stäbe 1. Die Rohrelemente 3 sind in der Ebene der Windungen der Primärwicklung zwei Spulen angeordnet sind. Die jeweiligen Enden der rohrförmigen Elemente 3 sind über die Kollektoren 4, miteinander verbunden, die in Form von zwei Rohrlängen sind, eine der Kern aus parallelen Stangen. Die Kollektoren 4 bereitgestellt mit Düsen 5 und 6 jeweils für den Eintritt und Austritt des Fluids bestimmt. Die rohrförmigen Elemente 3, 4 mit Headern um jede der Stangen gebildet wird 1 im geschlossenen Kreis, in welchem ​​die rohrförmigen Elemente 3 in einer vertikalen Richtung ausgerichtet sind und auf beiden Seiten der Ebene der Kernstangen 1 angeordnet. Die Anzahl der geschlossenen Schleifen in dem Wärmetauscher kann variieren, abhängig von der speziellen Problem gelöst wird.

Das Heizgerät arbeitet folgendermaßen. Wenn die primäre 2 in das Wechselstromnetz in den ferromagnetischen Kern Wicklung erzeugt einen alternierenden magnetischen Fluß, der induktiv mit geschlossener Schleife durch den rohrförmigen Elementen gebildet gekoppelt 3 und 4. Die Kollektoren rohrförmigen Elemente 3 und 4 Reservoire induzierten Ströme verursacht eine gleichmäßige Erwärmung aller Oberflächen der rohrförmigen Elemente 3 4. die Wärmekollektoren und von allen Oberflächen des erwärmten Fluids geführt wird, den Wärmeaustauscher 5 durch den Einlass und strömt durch den Auslass 6. die geringen Strömungswiderstand des Wärmetauschers und der vertikalen Ausrichtung der rohrförmigen Elemente 3 tragen ausreichend, um eine Gravitationskopfdruck zur Schaffung Selbstzirkulation von erwärmtem Fluid zu gewährleisten.

In der Ausführungsform der Fig. 2, A Flüssigkeiten Induktionsheizvorrichtung einphasigen umfasst einen flachen Kern aus ferromagnetischem Material mit zwei Stangen 7, hergestellt 7. Stangen Spule 8 mit einer Primärwicklung mit einer Wechselstromquelle (nicht in den Figuren dargestellt) gewickelt sind. Die Stangen 7 und 8 Windungen der Primärwicklungsspulen sind in vertikalen Ebenen vzaimoperpendikalyarnyh angeordnet. Die Sekundärwicklung, die Wärmetauscher der beiden rohrförmigen Elemente 9 in der Form von Halbwindungen besteht, abdeckt jeweils nur einen entsprechenden Stange 7. Die rohrförmigen Elemente 9 sind in der Ebene Spulenprimärwicklung angeordnet 8 und sind in einer vertikalen Richtung ausgerichtet. Die jeweiligen Enden der rohrförmigen Elemente 9 sind miteinander über Kollektoren 10, in Form von zwei Rohrlängen hergestellt, eine der Kern paralleler Stangen. Die Enden der rohrförmigen Elemente 9 weisen gerade Abschnitte 11 in der Ebene der Stäbe 7 angeordnet Die Kollektoren 10 mit Düsen 12 und 13 bestimmt jeweils für den Eintritt und Austritt des Fluids. Die rohrförmigen Elemente 9 bilden zusammen mit den Kollektoren 10 um jede der Stangen 7 ein geschlossener Kreislauf, in welchem ​​die rohrförmigen Elemente 9 auf einer Seite der Ebene der Stäbe 7. Die Anzahl der geschlossenen Schleifen des sekundären angeordnet sind Wicklung variiert werden kann. Es funktioniert wie die oben beschriebene Heizung.

In der Ausführungsform der Fig. 3, Dreiphasen - Induktionsheizer Flüssigkeiten umfasst einen flachen Kern aus ferromagnetischem Material mit drei Stangen 14. Stangen 14, 15 sind gewickelte Spule Primär mit einer Wechselstromquelle verbunden Wicklung (in den Figuren nicht gezeigt). Die Stäbe 14 und Spulenwicklungen 15 sind in vertikalen Ebenen interperpendicular angeordnet. In der Ebene Spule 15 Windungen rohrförmigen Elemente 16, hergestellt in Form von Halbwindungen angeordnet und deckt jeweils nur einen entsprechenden Stift 14 des Kerns. Rohrförmigen Elementen 16 bedeckt die extreme Stangen 14 haben ein Ende in der Form von geraden Abschnitten entworfen 17 und dem rohrförmigen Element 16 für den Mittelstab 14 weist an beiden Enden in einem geraden Abschnitt 17 gebildet geraden Abschnitte 17 der rohrförmigen Elemente 16 befinden sich in die Enden der Stangen 14. die Ebene der rohrförmigen Elemente 16 sind mit den Kollektoren 18 verbunden die 18 Kollektoren mit Düsen versehen sind, 19 und 20 vorgesehen bzw. für den Eintritt und Austritt des Fluids. Die rohrförmigen Elemente 16, 18 zusammen mit um jede der Stangen gebildet Kollektoren 14, einem geschlossenen Kreislauf, in welchem ​​die rohrförmigen Elemente 16 auf der einen Seite der Ebene der Stäbe 14. Die Anzahl der geschlossenen Schleifen der Sekundär angeordnet sind Wicklung kann variiert werden. Es funktioniert wie die oben beschriebene Heizung.

Die oben genannten Beispiele nicht erschöpfen die möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Heizung.

So wird im Vergleich zu dem bekannten Vorschlag Erhitzer erhöht die Effizienz der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme um , um die Größe und Materialverbrauch als Wärmetauscher abnimmt, wie für einen ferromagnetischen Kern und der Primärwicklung, sondern erweitert den Einsatzbereich des Heizgerätes durch ihre Verwendung in Systemen ermöglichen mit der natürlichen Zirkulation des erwärmten Mediums.

FORDERUNGEN

  1. Induktionsflüssigkeiten Heizung einen Flacheisenkern und einen Stab umfasst, an dem eine primäre verbunden Wicklung mit der Wechselstromquelle gewickelt ist und die induktiv mit dem primären durch den Kern elektrisch leitenden Sekundärspulenwicklung, die einen Wärmetauscher für ein erhitztes Fluid ist, und aus einem in der Ebene der Windungen der Primär angeordnet gemacht die rohrförmigen Elemente Wicklung, deren Enden mit den Kollektoren verbunden sind, mit Düsen für Eintritt und Austritt des erhitzten Fluids ausgestattet ist, wobei die rohrförmigen Elemente zusammen mit Sammlern bilden Schlaufen, dadurch gekennzeichnet, um jeden der Kerne verschlossen des Kerns, daß die rohrförmigen Elemente in Form von Halbwindungen gebildet sind, wobei jede Deck mindestens eines von dem Kernstab, und die Kollektoren sind in Form von parallelen Stangen Kernrohrsegmenten, wobei die Kernstäbe und die Wicklungen der Primärwicklung interperpendicular in vertikalen Ebenen angeordnet sind.

  2. Induktionserwärmungs Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente in Form von Halbwindungen S-förmig ausgebildet sind, von denen jede umfasst zwei benachbarten Kernstabs.

  3. Induktionserwärmungs Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente in Form von Halbwindungen gebildet sind, wobei jede Abdeckung nur eine Kernstange entspricht, wobei mindestens zwei der rohrförmigen Elemente ein Ende als gerader Linienabschnitt ausgebildet ist, parallel zur Ebene der Kernstangen.

  4. Induktionserwärmungs Flüssigkeiten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Enden der rohrförmigen Elemente gekennzeichnet sind als gerade Liniensegmente zur Ebene der Kernstangen parallel sind.

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Erscheinungsdatum 30.11.2006gg