трубчатый электронагреватель

Формула изобретения

1. Трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, один конец которого загерметизирован, по меньшей мере один нагревательный элемент, наполнитель, заполняющий оболочку, токоподводы с термостойкими выводами, установленными в изоляторе, закрывающем второй конец корпуса, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен из листа резистивного материала по форме внутренней поверхности корпуса, закрыт с двух сторон электроизоляционным материалом и установлен с плотным прилеганием к корпусу за счет наполнителя, второй конец корпуса развальцован для установки изолятора под плотную посадку с креплением его к корпусу крепежом, например стопорными винтами.

2. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что при дополнении как минимум одним нагревательным элементом они установлены равномерно по длине корпуса и соединены электрически параллельно.

3. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что при дополнении как минимум одним дополнительным нагревательным элементом они установлены равномерно по периметру корпуса и соединены электрически параллельно.

4. Электронагреватель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что нагревательный элемент снабжен по длине листа встречно параллельными пазами с образованием плоской спирали (меандра).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электронагревателям.

Известен трубчатый электронагреватель [1] содержащий корпус, один конец которого загерметизирован, нагревательный элемент в виде ленты или трубки из 80/20% Ni-Cr и уложен в спиральную канавку корпуса. В качестве выводов используется центральный сердечник и зажим, изготовленный в виде кольца из того же материала, что и сердечник. Сердечник фиксируется на посадочном месте гайкой и изолирующим элементом. Нагревательный элемент приваривается к зажимам.

Однако для изготовления такого электронагревателя используются сложные технологии, например, плазменное напыление, что не только удорожает стоимость нагревателя, но и делает его неремонтопригодным. Использование нагревательного элемента, который укладывается в специальные канавки (спиральные) в корпусе усложняет процесс сборки.

Известны также трубчатые электронагреватели [2] содержащие корпус, один конец которого загерметизирован, нагревательный элемент, наполнитель, заполняющий оболочку, токоподводы с термостойкими выводами, установленными в изоляторе, закрывающем другой конец корпуса. В качестве нагревательного элемента используется нихромовая проволока с центральным стержнем.

Тепло нагревательного элемента передается нагреваемой среде через толстый слой наполнителя, что значительно уменьшает КПД устройства за счет низкой теплоотдачи.

Основная техническая задача, решаемая данным изобретением увеличение теплоотдачи, КПД и долговечности устройства, что достигается за счет того, что в трубчатом электронагревателе, содержащем корпус, один конец которого загерметизирован, имеется по меньшей мере один электронагревательный элемент, наполнитель, заполняющий оболочку, токоподводы с термостойкими выводами, установленными в изоляторе, закрывающем другой конец корпуса. Нагревательный элемент выполнен из листа резистивного материала по форме внутренней поверхности корпуса и закрыт с двух сторон электроизоляционным материалом. Нагревательный элемент установлен с плотным прилеганием к корпусу за счет наполнителя. Второй конец корпуса развальцован для установки изолятора под плотную посадку с креплением его к корпусу крепежом, например, стопорными винтами.

Изготовление нагревательного элемента из листа резистивного материала, имеющего по длине листа встречно-параллельные пазы с образованием меандра и установка его с плотным прилеганием к корпусу обеспечивает решение технической задачи увеличение теплоотдачи.

Возможность использования устройства при разных напряжениях обеспечивается тем, что устройство дополняется как минимум. одним нагревательным элементом, установленным равномерно по длине корпуса и соединенным с первым электрически параллельно.

При изменении диаметра корпуса трубчатого электронагревательного элемента, нагревательные элементы устанавливаются равномерно по периметру корпуса и соединяются электрически параллельно (для увеличения мощности).

На фиг. 1 изображен трубчатый электронагреватель, вид сбоку; на фиг.2 - трубчатый электронагреватель, вид сверху; на фиг.3 сечение A-A на фиг.1; на фиг. 4 сечение A-A на фиг.1 при двух нагревательных элементах, установленных по периметру корпуса; на фиг.5 нагревательные элементы, устанавливаемые равномерно по длине корпуса и соединенные электрически параллельно; на фиг.6 - нагревательные элементы, устанавливаемые равномерно по длине корпуса и соединенные электрически параллельно; на фиг.7 схема электрически параллельного соединения нагревательных элементов, установленных равномерно по длине корпуса; на фиг. 8 схема электрически параллельного соединения нагревательных элементов, установленных по периметру корпуса.

Устройство представляет собой корпус 1, представляющий собой, например, цельнотянутую тонкостенную металлическую трубу, один конец которой загерметизирован с помощью заглушки 2, например, электросваркой. Второй конец корпуса 1 развальцован для более плотной посадки изолятора 3, в котором симметрично закреплены токоподводы 4, например, токопроводящие шпильки, к одной стороне которых посредством гаек 5 и шайб 6 подключаются термостойкие выводы, нагревательного элемента 8, выполненного из листа резистивного материала с высеченными по длине встречно-параллельными пазами с образованием плоской спирали (меандра) и закрытого с двух сторон электроизоляционным материалом. С другой стороны токоподводов 4 подключен электрический шнур (не показан).

Нагревательный элемент 8 изогнут по форме внутренней поверхности корпуса 1, плотно прижат к ней наполнителем 9, например, периклазом электрическим. Плотно вставленный изолятор 3 закрепляется в корпусе 1 двумя стопорными винтами 10. С этой же стороны корпуса 1 на нем жестко закреплен фланец 11, в котором симметрично расположены четыре крепежных отверстия 12.

Электробезопасность работы с трубчатым электронагревателем обеспечивается в составе изделия заземлением корпуса емкости (на фиг. не показан) нагрева среды. Крепление трубчатого электронагревателя к корпусу емкости осуществляется жестко посредством фланца 11.

При использовании трубчатых электронагревателей для различных напряжений сети (например, 24в, 36в, 110в) с целью получения равнозначной мощности, к основному нагревательному элементу 8 параллельно, при помощи той же резистивной фольги присоединяются дополнительные нагревательные элементы. Количество их зависит от напряжения в сети. Например, для получения мощности 1 кВт и напряжении в сети 220в, для напряжения 110-два, для 36в-шесть, для 24в

девять, соединенных электрически параллельно (фиг. 5,7), но по длине каждый нагревательный элемент кратен их количеству (2,6,9 соответственно).

Например, длина нагревательного элемента 8 стандартной спирали L. Для U 220В и P 1кВт, тогда для напряжения 12 -110В длина стандартной спирали делится на несколько спиралей согласно формуле



l длина спирали для напряжения 12 -110В



P_o мощность трубчатого электронагревателя,

n количество нагревательных элементов.

Таким образом, при одних и тех же параметрах (длина трубчатого электронагревательного элемента, его диаметр, мощность) количество нагревательных элементов 8 зависит от напряжения в сети.

Количество нагревательных элементов 8 может меняться и в случае необходимости увеличения мощности, тогда они устанавливаются равномерно по периметру корпуса 1 и соединяются электрически параллельно (фиг. 6,8).

Например, для увеличения мощности трубчатого электронагревателя, кратной 1 кВт, т.е. 2,3 кВт, при равной длине L нагревательного элемента 8 (стандартной спирали), увеличивается количество нагревательных элементов 8 соответственно в 2,3.n раз. т.е.

P_o мощность трубчатого электронагревателя,

n количество нагревательных элементов.

P_o 1,2,3,n кВт

Сборка трубчатого электронагревателя осуществляется следующим образом. Нагревательный элемент 8 формируют по внутреннему размеру корпуса 1 и засыпают наполнителем. Термостойкие выводы 7 нагревательного элемента 8 сворачивают в кольцо и запаивают, затем их соединяют с помощью шпилек 4, гаек 5 и шайб, на изоляторе 3, вставляют его в корпус 1 до упора и закрепляют стопорными винтами 10.

Максимальная температура нагревательного элемента 8 130 ^oC 10% 150^oC, а на поверхности корпуса она составляет не более 120^oC. За счет непосредственного контакта с нагревательным элементом 8 корпуса 1 устройство имеет максимальную теплоотдачу. Большая масса наполнителя держит тепло длительное время (увеличивается инерционность среды), отсюда увеличение КПД устройства по сравнению с прототипом.

Устройство имеет высокую ремонтопригодность (за счет возможности и сборки трубчатого электронагревателя, нагревательный элемент легко заменить).