ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕР Российский патент 1995 года по МПК F24H3/04 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах для нагрева газов.

Известно устройство для нагрева потока газа, содержащее корпус, внутри которого перпендикулярно направлению потока газа установлен набор из электронагревателей в виде зигзагообразных прутковых элементов и чередующихся с ними установленных эквидистантно и с перекрытием сечения корпуса пористых теплопроводных элементов, выполненных из материала с высокой теплопроводностью и степенью черноты, например из пористого молибдена.

Пористые теплопроводные элементы выравнивают температуру газа по сечению воздухопровода, но увеличивают его сопротивление.

Известен также электронагреватель газа, содержащий каркас, в котором размещен нагревательный элемент, выполненный в виде набора пластин из графитизированного волокна, а каждая пластина противоположными сторонами укреплена на поворотных рамках и снабжена токоподводами.

В этом устройстве поворотные ролики обеспечивают поворот нагревательных пластин относительно вертикального, перпендикулярного к направлению движения нагреваемой среды, положения и позволяют тем самым уменьшить сопротивление воздухопровода при максимальных расходах, а также регулировать температуру нагрева. Однако пластины из графитизированного волокна обладают низкой прочностью, а из-за большого поперечного сечения имеют низкое электрическое сопротивление, поэтому для включения такого нагревателя в сеть требуется либо последовательное включение, либо трансформатор, что приводит к уменьшению эффективности установок и увеличению их габаритов.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является электрокалорифер, содержащий корпус коробчатой формы с клеммной панелью, в котором поперек проточного тракта установлены плоские тепловыделяющие сборки, образованные подключенными к клеммам рядами электронагревающих элементов, размещенных перпендикулярно клеммной панели корпуса со смещением их один относительно другого в смежных сборках, при этом электронагревающие элементы выполнены в виде открытых спиралей, пропущенных через сквозные каналы изоляторов, установленных в корпусе параллельными рядами, изоляторы выполнены в виде реек, сквозные каналы в которых в последующем ряду смещены на равные расстояния относительно каналов предыдущего ряда реек, в зоне упомянутых сквозных каналов выполнены соосные продольные прорезы, образующие канавки на внутренней поверхности каналов, а рейки установлены на параллельных планках, закрепленных на внутренней поверхности корпуса.

В данном электрокалорифере используются два типа тепловыделяющих сборок, содержащих большое количество элементов, что усложняет в целом его конструкцию как при изготовлении, так и при ремонте, когда выходит из строя одна из тепловыделяющих сборок. Кроме того, данная конструкция не может быть ориентирована в пространстве произвольным образом.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание электрокалорифера с такой тепловыделяющей сборкой, которая дала бы возможность минимизировать число элементов конструкции вплоть до унифицированной тепловыделяющей сборки, используя которую можно было бы собрать электрокалорифер с равномерным температурным полем на выходе с помощью одной унифицированной тепловыделяющей сборки и с возможностью произвольной ориентации электрокалорифера в пространстве.

Кроме того, задачей изобретения является минимизация затрат на ремонт и модернизацию электрокалорифера, используя для замены любой вышедший из строя тепловыделяющей сборки одну унифицированную сборку.

Поставленная техническая задача решается тем, что электрокалорифер, содержащий корпус коробчатой формы, в котором поперек проточного тракта установлены плоские тепловыделяющие сборки, образованные подключенными к клеммам рядами электронагревающих элементов со смещением их один относительно другого в смежных сборках, снабжен съемными взаимозаменяемыми рамочными кассетами, в каждой из которых закреплена одна тепловыделяющая сборка в виде зигзагообразного трубчатого змеевика в срединной плоскости кассеты, в котором размещен электронагревающий элемент, причем клеммы подключения электронагревающего элемента установлены на лицевой панели кассеты, трубчатый змеевик на полшага смещен к одной из боковых стенок кассеты, каждая последующая кассета развернута на 180^о относительно продольной оси по отношению к последующей кассете, а на стенках корпуса размещены фиксаторы положения кассеты в корпусе.

Кроме того, клеммы кассеты могут быть размещены на ее лицевой панели симметрично относительно продольной оси кассеты.

Таким образом, разместив тепловыделяющую сборку в срединной плоскости кассеты и выполнив ее в виде трубчатого змеевика, внутри которого размещен электронагревательный элемент, причем трубчатый змеевик на полшага смещен к одной из боковых стенок рамочной кассеты, и развернув каждую последующую кассету на 180^о относительно продольной оси по отношению к предыдущей кассете, удалось получить, имея один типоразмер кассеты, шахматное расположение рядов нагревающих элементов, что обеспечивает высокую эффективность электрокалорифера, так как теплообменные характеристики трубки в змеевике не изменяются при повороте кассеты на 180^о относительно продольной оси.

Наличие фиксаторов положения рамочной кассеты в корпусе обеспечивает заданное расположение каждой тепловыделяющей сборки, а расположение трубчатого змеевика в срединной плоскости кассеты гарантирует неизменность расстояния между двумя смежными сборками при монтаже или ремонте электрокалорифера. При этом можно обойтись одним типом рамочной кассеты для всех тепловыделяющих сборок, что сокращает затраты на ремонт и модернизацию электрокалорифера. Эту же задачу обеспечивает размещение клемм подключения электронагревающего элемента на лицевой панели рамочной кассеты.

Унификацию монтажа обеспечивает размещение клемм на лицевой панели кассеты, симметрично относительно ее продольной оси, так как для монтажа электропроводки можно использовать одни и те же перемычки.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электрокалорифер, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Электрокалорифер содержит корпус 1 коробчатой формы, в котором поперек проточного тракта установлены съемные взаимозаменяемые рамочные кассеты, каждая из которых состоит из лицевой панели 2, выполненной из изоляционного материала, с установленными на ней симметрично относительно продольной оси кассеты клеммами 3 и металлической рамки 4 с поперечными силовыми элементами, закрепленной на лицевой панели 2. В каждой рамочной кассете закреплена с помощью разрезных колец, бандажей и т.п. плоская тепловыделяющая сборка, образованная подключенным к клеммам 3 электронагревающим элементом 5, размещенным в зигзагообразном трубчатом змеевике 6, установленном в срединной плоскости кассеты со смещением змеевика 6 на полшага к одной из боковых стенок кассеты так, что расстояние между одной боковой стенкой кассеты и ближайшей к ней трубкой змеевика равно шагу змеевика, а расстояние между другой боковой стенкой кассеты и трубкой змеевика равно половине шага змеевика. При этом электронагревающие элементы 5 в смежных сборках смещены один относительно другого, а на стенках корпуса 1 размещены фиксаторы 7 положения рамочной кассеты в корпусе 1. Смещение электронагревающих элементов 5 в смежных сборках достигается при использовании той же кассеты с установкой ее в перевернутом положении. Для контроля правильности монтажа с чередованием прямого и перевернутого положений кассет на лицевую панель 2 наносят метку любого типа. Кроме того, на корпусе 1 установлены две клеммные колодки 8, к которым подключены клеммы 3 рамочных кассет с помощью токопроводящих перемычек 9.

При монтаже электрокалорифера в корпус 1 со стороны клеммных колодок 8 устанавливают рамочные кассеты. Ориентируясь на метку, каждую последующую рамочную кассету разворачивают при установке на 180^о относительно продольной оси (как бы в перевернутом виде). Учитывая, что трубчатый змеевик 6 смещен в срединной плоскости кассеты к одной из боковых сторон, получаем при сборке шахматное расположение трубок тепловыделяющих сборок в проточном канале электрокалорифера, что обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики. Правильность установки рамочных кассет проверяется визуально по меткам или контролем положения змеевиков 6 в смежных тепловыделяющих сборках. По окончании установки рамочных кассет монтируют перемычки 9 между клеммами 3 на лицевой панели 2 рамочных кассет и клеммными колодками.

При подаче электропитания на клеммные колодки 8 нагреваются трубчатые змеевики 6 тепловыделяющих сборок. Воздух, протекающий по проточному тракту электрокалорифера, обтекает трубки змеевика 6, отбирает выделяемое ими тепло, а затем подается к потребителю.

Использование: в устройствах для нагрева газа. Сущность изобретения: электрокалорифер содержит корпус 1 коробчатой формы, в котором поперек проточного тракта установлены съемные взаимозаменяемые рамочные кассеты, в каждой из которых закреплена одна плоская тепловыделяющая сборка, образованная подключенным к клеммам 3 лицевой панели 2 электронагревающим элементом 5, размещенным в зигзагообразном трубчатом змеевике 6, установленном в срединной плоскости кассеты со смещением змеевика 6 на полшага к одной из боковых стенок кассеты со смещением змеевика 6 на полшага к одной из боковых стенок кассеты. Каждая последующая кассета развернута на 180° относительно продольной оси по отношению к предыдущей кассете, а на стенках корпуса 1 размещены фиксаторы 7 положения кассеты в корпусе 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕР, содержащий корпус коробчатой формы, в котором поперек проточного тракта установлены плоские тепловыделяющие сборки, образованные подключенными к клеммам рядами электронагревательных элементов, размещенных со смещением один относительно другого в соседних сборках, отличающийся тем, что он дополнительно содержит объемные взаимозаменяемые рамочные кассеты с фиксаторами положения, в срединной плоскости каждой из которых закреплена указанная тепловыделяющая сборка, нагревательный элемент которой обрамлен кожухом в виде змеевика, смещенного на полшага последнего к одной из боковых стенок кассеты, клеммы подключения расположены на лицевых стенках кассет, каждая последующая из которых относительно продольной оси повернута на 180^o по отношению к предыдущей кассете, фиксаторы положения каждой из последних размещены на стенках корпуса. 2. Электрокалорифер по п. 1, отличающийся тем, что клеммы подключения расположены симметрично продольной оси кассеты.