УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для нагрева вязких и пластичных систем.

Известно устройство для нагрева жидкости, содержащее цилиндрический корпус с нагреваемой средой, соосно установленный в корпусе нагреватель в виде трубчатой спирали, включенной в тракт греющего теплоносителя, и передаточный вал, установленный в спирали и жестко с ней скрепленный [1].

Недостатком такого устройства является сложность подключения нагревателя к источнику греющего теплоносителя, так как нагреватель вращается вместе с валом. Кроме того, потери тепла в подводящем и отводящем трубопроводах греющего теплоносителя, ограниченность температуры последнего и неравномерность теплового потока по длине нагревателя делают применение такого устройства для нагрева вязких и пластичных систем нецелесообразным.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных является устройство для нагрева жидкости, содержащее цилиндрический корпус с нагреваемой средой, выполненный по меньшей мере с внутренней стороны из диэлектрика, и соосно установленную в корпусе открытую электронагревательную неподвижную спираль, концы которой подключены к источнику тока [2].

Недостатком такого устройства является его пониженная допустимая теплонапряженность. Последняя зависит от вязкости нагреваемой среды и скорости ее движения относительно поверхности нагрева - спирали. Для маловязких органических жидкостей, таких как трансформаторное масло или дифенильная смесь, даже при больших скоростях движения допустимое значение теплонапряженности не превышает 20 кВт/кв.м из-за неизбежного быстрого закоксовывания спирали. Для вязких и пластичных систем этот показатель еще ниже - не превышает 10 кВт/кв.м. Пониженная теплонапряженность обусловливает повышенные металлоемкость и габариты устройства.

Целью изобретения является повышение допустимой теплонапряженности устройства.

В устройстве для нагрева жидкости, содержащем цилиндрический корпус с нагреваемой средой, выполненный по меньшей мере с внутренней стороны из диэлектрика, и соосно установленную в корпусе открытую электронагревательную спираль, концы которой подключены к источнику тока, поставленная цель достигается тем, что это устройство дополнительно содержит передаточный вал, выполненный по меньше мере с наружной стороны из диэлектрика, причем средний участок вала установлен в спирали с образованием кольцевого зазора, а концы вала скреплены соответствующими концами спирали.

Наличие в устройстве передаточного вала, скрепленного концами с соответствующими концами спирали, обеспечивает ее вращение. Расположение средней части вала в спирали с образованием кольцевого зазора и выполнение вала по меньше мере с наружной стороны из диэлектрика обеспечивает поперечные колебания спирали. В результате при работе устройства, когда вал кинематически подсоединен к электродвигателю, а нагреватель подключен к источнику тока, спираль относительно нагреваемой среды находится в сложном движении, представляющем собой результат наложения вращательного движения на поперечные колебания. Это повышает скорость спирали относительно нагреваемой среды с одновременной интенсификацией перемешивания внутри корпуса, исключающего образование застойных зон в его пристенных участках, что позволяет повысить теплонапряженность устройства без закоксовывания спирали.

На чертеже изображен общий вид устройства для нагрева жидкости.

Устройство для нагрева жидкости содержит цилиндрический корпус 1 с нагреваемой средой, соосно установленную в нем открытую электронагревательную спираль 2 и передаточный вал 3. Корпус 1 и вал 3 полностью выполнены из диэлектрика. Возможны варианты выполнения устройства, при которых корпус 1 только с внутренней стороны, а вал 3 только с наружной стороны выполняются из диэлектрика. Это предотвращает короткое замыкание при точечных контактах спирали 2 с корпусом 1 и валом 3.

Корпус 1 снабжен патрубками 4 и 5 подвода и отвода соответственно нагреваемой среды и закрыт с торцов крышками 6 и 7. Средний участок вала 3 установлен в спирали 2 с образованием кольцевого зазора, а концы вала 3 скреплены с соответствующими концами спирали 2 посредством сварки. Спираль 2 выполнена в виде металлической проволоки и подключена концами посредством торцевых тоководов 8 и скользящих контактов 9 к источнику тока (на чертеже условно не показан). Концы вала 3 установлены в подшипниках 10 и выполнены с осевыми проточками, в которых установлены тоководы 8. Возможны и другие варианты вывода тоководов 8 из корпуса 1. Спираль 2 может быть выполнена однозаходной или многозаходной. Вал 3 кинематически соединен с электродвигателем через редуктор и шестеренчатую передачу (на чертеже условно не показаны).

Устройство для нагрева жидкости работает следующим образом.

Включают электродвигатель, и спираль 2 начинает вращаться. Благодаря упругим свойствам спирали 2 и кольцевому зазору между ней и валом 3, спираль 2 кроме вращения совершает также поперечное колебание между корпусом 1 и валом 3. Подключают спираль 2 к источнику тока, а в корпус 1 по патрубку 4 подают нагреваемую среду. Тепло, выделенное на спирали 2 при прохождении через нее электрического тока, сразу и полностью передается нагреваемой среде.

За счет вращения и одновременного поперечного колебания спирали 2 обеспечивается высокая скорость спирали 2 относительно нагреваемой среды с одновременным интенсивным ее перемешиванием. Это повышает допустимую теплонапряженность устройства.

Использование: для нагрева вязких и пластичных систем. Сущность изобретения: устройство содержит передаточный вал 3, выполненный по меньшей мере с наружной стороны из диэлектрика. Средний участок вала 3 установлен в открытой электронагревательной спирали 2 с образованием кольцевого зазора. Концы вала 3 закреплены с соответствующими концами спирали 2. Благодаря упругим свойствам спирали 2 и кольцевому зазору между ней и валом 3 эта спираль 2 кроме вращения одновременно совершает поперечное колебание между корпусом 1 и валом 3. Это позволяет повысить допустимую теплонапряженность устройства. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ, содержащее выполненный по меньшей мере с внутренней стороны из диэлектрика и заполненный нагреваемой средой корпус, соосно установленную в последнем открытую электронагревательную спираль, концы которой подключены к источнику тока, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит передаточный вал, выполненный по меньшей мере с наружной стороны из диэлектрика и установленный средним участком в спирали с образованием кольцевого зазора, а указанные концы спирали дополнительно скреплены с соответствующими концами вала.