проточный нагреватель

Формула изобретения

Проточный нагреватель текучей среды, содержащий кожух, внутри которого установлен корпус в виде трубы, ленточный нагревательный элемент, расположенный на наружной поверхности корпуса изолированно от нагреваемой среды, отличающийся тем, что на корпус напылением нанесено демпфирующее покрытие в виде металлического подслоя толщиной от 0,05 до 0,1 мм, на подслой нанесено электроизоляционное покрытие из керамики толщиной от 0,5 до 1,5 мм, ленточный нагревательный элемент выполнен напылением в виде токопроводящего слоя толщиной от 0,3 до 1,5 мм, на кожухе расположена тепловая изоляция.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронагреву, в частности к электронагревателям текучих сред, и может быть использовано для нагрева химически неагрессивных жидкостей в производствах, так и бытовой воды и воды (теплоносителя) в отопительных приборах для обогрева помещений, например коттеджей, жилых домов и производственных зданий и помещений.

Известен электронагреватель текучих сред, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для входа и выхода среды, по вертикальной оси которого с зазором друг от друга установлены нагревательные секции, выполненные в виде спирально навитой нагревательной ленты, уложенной на основании между электроизолирующими элементами (Авторское свидетельство СССР, №1760651, МПК Н 05 В 3/20, опублик. 1992 г.)

Известный электронагреватель может быть использован только для нагрева газов и диэлектрических жидкостей, и он не может быть использован для нагрева воды, т.к. нагреваемая среда имеет непосредственный контакт с нагревательной лентой, и в этом случае вода окажется под напряжением, что создаст опасную ситуацию для окружающих. Кроме того, нагреваемая среда оказывает разрушающее действие на нагревательный элемент при контакте с ним, т.к. содержит осадки, пыль и грязь, которые, осаждаясь, уменьшают проходное сечение отверстия, по которому движется среда, тем самым снижая эффективность нагрева.

Известен электронагреватель, содержащий цилиндрический кожух, внутри которого с зазором установлен корпус в виде трубы, и нагревагельный элемент, уложенный на наружной поверхности корпуса изолированно от нагреваемой среды, которая проходит через винтообразный канал в сопло (Авторское свидетельство СССР №674741, МПК F 24 H 1/18, опублик. 1979 г.).

Этот электронагреватель имеет ограниченное применение и может быть использован только для нагрева воздуха малого объема.

Известен проточный нагреватель текучей среды, содержащий кожух, внутри которого установлен корпус в виде трубы, ленточный нагревательный элемент, расположенный на наружной поверхности корпуса изолированно от нагреваемой среды (Патент Российской Федерации №2077118, МПК H 05 В 3/40, опублик. 1997, бюл. №10, прототип).

Недостатком данного устройства является низкий теплосъем, т.е. низкий КПД, ленточный нагреватель из нихромовой проволоки, сплетенный со стеклонитью ненадежен. Кроме того, намотка ленты на корпус приводит к низкому тепловому контакту.

Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД, повышение производительности, повышение надежности, увеличение ресурса работы.

Технический результат достигается тем, что в проточном нагревателе текучей среды, содержащем кожух, внутри которого установлен корпус в виде трубы ленточный нагревательный элемент, расположенный на наружной поверхности корпуса изолированно от нагреваемой среды, на корпус напылением нанесено демпфирующее покрытие в виде металлического подслоя толщиной от 0,05 мм до 0,1 мм, на подслой нанесено электроизоляционное покрытие из керамики толщиной от 0,5 мм до 1,5 мм, ленточный нагревательный элемент выполнен напылением в виде токопроводящего слоя толщиной от 0,3 мм до 1,5 мм, на кожухе расположена тепловая изоляция.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, на котором представлен фрагмент проточного нагревателя в разрезе, где:

1 - корпус в виде металлической теплоотводящей трубы,

2 - демпфирующее покрытие в виде металлического подслоя,

3 - электроизоляционное покрытие из керамики,

4 - токопроводящий слой,

5 - слой электрической и тепловой изоляции.

Устройство работает следующим образом. На корпус в виде металлической теплоотводящей трубы 1 напылением нанесено демпфирующее покрытие 2, в частности из нихрома, в виде металлического подслоя, имеющего шероховатости и пористую внешнюю структуру. Такое покрытие обеспечивает максимальный тепловой контакт. Толщина демпфирующего покрытия 2 составляет от 0,05 до 0,1 мм. При меньшей и большей толщине покрытие не несет необходимых функций, а именно основы для напыления и лучшего сцепления электроизоляционного покрытия из керамики 3 с корпусом 1, выполненным, в нашем случае, в виде медной трубки. При толщине свыше 0,1 мм демпфирующее покрытие при высоких температурах разрушается и не является элементом, снимающим перенапряжения, возникающие из-за разности коэффициентов линейного расширения металла и керамики. Электроизоляционное покрытие из керамики 3 выдерживает высокотемпературный нагрев, а также выполняет формообразующую функцию для нанесенного поверх керамики нагревательного токопроводящего слоя 4. Толщина электроизоляционного покрытия из керамики 3 лежит в пределах от 0,5 до 1,5 мм. При меньших значениях толщины керамики она не создает достаточного диэлектрического эффекта, а при больших значениях толщины начинают сказываться температурные перенапряжения.

Ленточный нагреватель выполнен из металлов с высокими резистивными свойствами, которые еще больше увеличиваются в случае газотермического или плазменного напыления. Такими металлами могут быть железо, титан, аморфные металлы, сплавы и композиты. Проводящий слой 4 выполнен толщиной от 0,3 до 1,5 мм. Такие размеры проводящего слоя 4 обеспечивают механические свойства слоя (надежное и сплошное сцепление, прочность при высоких температурах) и эффективный нагрев протекающей по трубе жидкости.

Слой электрической изоляции выполняется окрасочными термостойкими лаками либо эмалями, например, на силиконовой основе, а тепловая изоляция выполнена нетканым полотном из минеральной ваты толщиной 5-10 мм.

Проточный нагреватель работает от сети переменного тока и по своим теплотехническим характеристикам может быть использован для подогрева воды и обогрева помещений.

Результаты испытаний показали, что КПД нагревателя составляет 98% при расходе жидкости до 50 л/час.