Индукционный проточный нагреватель

 

Изобретение относится к электрическим нагревательным устройствам и может быть использовано для нагрева жидкостей в химической, медицинской промышленности и сельском хозяйстве. Для повышения энергетических показателей и стабилизации температуры при различных расходах жидкости индукционный проточный нагреватель содержит в каждой фазе обмотку 1, многослойный магнитопровод, выполненный в виде коаксиальных полых труб, одна из которых, наружная - немагнитная, а внутренняя - ферромагнитная с зазором между ними для прохождения и двустороннего обогрева жидкости, дополнительно содержащем симисторный регулятор напряжения 9, блок фазоимпульсного управления 10, нуль-орган 11 и датчик температуры 8. Обмотки 1 нагревателя соединены с сетью А, В, С посредством симисторного регулятора напряжения 9, а последний с блоком фазоимпульсного устройства 10 и через нуль - орган 11 с датчиком температуры 8, имеющим тепловой контакт с внутренней ферромагнитной трубой, содержащей внутри себя шихтованный магнитопровод из электротехнической стали. Для подвода и отвода жидкости нагреватель имеет патрубки. Для изоляции обмоток труба закрывается с двух сторон крышками. 3 ил.

Изобретение относится к электрическим нагревательным устройствам и может быть использовано для нагрева жидкостей в химической, медицинской промышленности и сельском хозяйстве.

В индукционных нагревателях (авт. св. N 522244, кл.C 21 D 1/10, C 10 J 3/56) используют вихревые токи, наводимые в проводниках при помещении их в переменное магнитное поле.

Известные индукционные нагреватели имеют ряд недостатков, заключающихся в низких энергетических показателях.

Наиболее близким по техническому решению является индукционный нагреватель по патенту ГДР N 46314 (2rh18/29).

Известный индукционный нагреватель содержит индуктор (обмотку), ферромагнитный магнитопровод, выполненный в виде коаксиальных полых труб с зазором для прохода жидкости, в котором наружная - немагнитная. Недостатком известного нагревателя является низкий коэффициент мощности, неравномерность нагрева внутренней и наружной трубы, зависимость температуры нагреваемой жидкости от расхода.

Техническим решением предлагаемого изобретения является повышение энергетических показателей и стабилизация температуры при различных расходах жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что индукционный проточный нагреватель, содержащий в каждой фазе обмотку и многослойный магнитопровод, выполненный в виде коаксиальных полых труб, одна из которых, наружная - немагнитная, а внутренняя - ферромагнитная с зазором между ними для прохождения и двухстороннего обогрева жидкости, дополнительно содержит симисторный регулятор напряжения, блок фазоимпульсного управления, нуль орган и датчик температуры, причем обмотки нагревателя соединены с сетью посредством симисторного регулятора напряжения, а последний с блоком фазоимпульсного управления и через нуль орган с датчиком температуры, имеющим тепловой контакт с внутренней ферромагнитной трубой, содержащей внутри себя магнитопровод из электротехнической стали.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена введением симисторного регулятора напряжения с блоком фазоимпульсного управления с обратной связью по температуре, в виде датчика имеющего тепловой контакт с внутренней ферромагнитной трубой, содержащей внутри себя магнитопровод из электротехнической стали.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи и известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Индукционный проточный нагреватель исследован в лабораторных и полевых условиях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид одной фазы нагревателя с частичным продольным разрезом. На фиг. 2 - поперечный разрез одной фазы индукционного нагревателя. На фиг. 3 - электрическая схема нагревателя.

Индукционный проточный нагреватель (фиг. 2, 3) состоит из обмотки 1, которая намотана на немагнитную токопроводящую трубу 2, закрытую с двух сторон крышками 3 с патрубками 4 для подвода и отвода жидкости. Внутри немагнитной трубы 2 находится ферромагнитная труба 5 герметически закрытая, с шихтованным магнитопроводом из электротехнической стали 6. Между трубами 2 и 5 имеется зазор 7 для прохождения нагреваемой жидкости в тонком слое. На внутренней ферромагнитной трубе 5 закреплен датчик температуры 8.

Обмотки 1 индукционного нагревателя подключаются к сети A, B, C через симисторный регулятор 9 с блоком фазоимпульсного управления 10, а последний через нуль орган 11 с датчиком температуры 8, имеющим тепловой контакт с внутренней ферромагнитной трубой 5.

Действие индукционного проточного нагревателя основано на использовании поверхностного эффекта в металлических магнитопроводах, поэтому увеличение их технологических и энергетических показателей возможно прежде всего путем создания условий для более резкого проявления поверхностного эффекта.

Индукционный проточный нагреватель работает следующим образом. Электромагнитное поле, создаваемое каждой обмоткой, пронизывает магнитопровод. Немагнитная труба работает как короткозамкнутый виток, вызывая активные потери по всей длине. Ферромагнитная труба (определенной толщины, например 5 см) для определенной напряженности магнитного поля (например, 70000 А/м) является полупрозрачной. т.е. электромагнитная волна может проникнуть через толщину трубы и возбудить в ней вихревые токи и соответственно потери энергии. Но окончательно электромагнитная волна не затухает и достигает шихтованного сердечника в котором возникает поток магнитной индукции, последний наводит вторичную ЭДС в ферромагнитной трубе, создает ярко выраженный поверхностный эффект и дополнительные потери.

Таким образом в трубах создаются активные потери, вызывающие их нагрев. Поэтому при прохождении жидкости между трубами последняя равномерно нагревается с двух сторон.

Технологически индукционный проточный нагреватель работает следующим образом. Обмотки нагревателя подключаются к сети A, B, C. Задатчиком температуры (например потенциометром) задается сигнал управления U_зад.. Жидкость последовательно проходит по нагревателям.

При установившемся расходе жидкости угол открытия симисторов имеет фиксированное значение и температура жидкости на выходе стабильна.

При увеличении расхода жидкости температура снижается, сигнал обратной связи уменьшается, суммарный сигнал управления возрастает, увеличивается угол открытия симисторов, возрастает напряженность магнитного поля, соответственно потери и температура на выходе стабилизируется. С другой стороны, с увеличением угла открытия симисторов возрастает амплитуда высших гармонических составляющих, что приводит к появлению ярко выраженного поверхностного эффекта и более быстрому нагреву жидкости. Все это позволяет при различных расходах жидкости иметь высокую стабильность температуры.

Формула изобретения

Индукционный проточный нагреватель, содержащий в каждой фазе обмотку и многослойный магнитопровод, выполненный в виде коаксиальных полых труб, одна из которых, наружная - немагнитная, а внутренняя - ферромагнитная с зазором между ними для прохождения и двустороннего обогрева жидкости, отличающийся тем, что дополнительно содержит симисторный регулятор напряжения, блок фазоимпульсного управления, нуль-орган и датчик температуры, причем обмотки нагревателя соединены с сетью посредством симисторного регулятора напряжения, а последний с блоком фазоимпульсного управления и через нуль-орган с датчиком температуры, имеющим тепловой контакт с внутренней ферромагнитной трубкой, содержащей внутри себя магнитопровод из электротехнической стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3