ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ СРЕД Российский патент 1995 года по МПК H05B6/10 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для целей отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений.

В известных индукционных водонагревателях, выполненных в виде трансформаторов, нагреваемая текучая среда (ТС) проходит через электрически закороченную вторичную обмотку, которая охватывает первичную обмотку снаружи или располагается внутри нее и изготавливается из стальной трубки, подключаемой входным и выходным участками к источнику ТС и к ее потребителю соответственно.

К недостаткам этих нагревателей относится их высокая себестоимость, связанная с необходимостью устройства межвитковой изоляции на вторичной обмотке. При этом нарушение указанной изоляции приводит к возникновению режима межвиткового короткого замыкания, расгерметизации трубки и выходу из строя всего нагревателя.

Наиболее близким к предложенному является индукционный нагреватель трансформаторного типа с изолированными между собой витками вторичной обмотки, соединенными своими концами соответственно с входным и выходным коллекторами.

Однако в таком нагревателе возникают дополнительные потери тепла в узлах крепления трубки вторичной обмотки с выходным и входным коллекторами в случае их разъемного выполнения, а также сложен и, следовательно, имеет высокую стоимость демонтаж вторичной цепи нагревателя, например, для ее профилактики в случае неразъемного соединения трубок с соответствующими коллекторами. Кроме того, в случае разъемного выполнения узлов крепления их качество должно гарантировать одинаковое их электрическое сопротивление по фазам для исключения перекосов фазных токов, что влечет высокую трудоемкость изготовления этих узлов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что витки вторичной обмотки соединены между собой в местах прилегания сплошными сварочными швами в одном варианте и каждая пара витков вторичной обмотки соединена четырьмя сварочными швами, центры которых разнесены относительно соседних швов на 90^o по длине витка в другом варианте. Кроме того, сварка витков вторичной обмотки по указанным вариантам проводится с внутренней стороны обмотки.

На чертеже изображена обмотка нагревателя, каждая пара витков которой соединена четырьмя сварочными швами 1, разнесенными на 90^o oдин от другого. Указанное исполнение обмотки осуществляется, например, для нагревателя мощностью 250 кВт из стальной трубки диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,5 мм. При внутреннем диаметре обмотки 300 мм длина шва равна 15 мм, что гарантирует жесткость обмотки, исключает ее отклонение от круговой формы, а также исключает возникновение токов короткого замыкания между витками.

При подключении нагревателя к сети на витках вторичной обмотки наводится ЭДС, причем благодаря соединению витков между собой сварочными швами каждый из них оказывается замкнутым сам на себя, т.е. индуцированные во вторичной обмотке токи замыкаются в каждом ее витке.

Соединение витков вторичной обмотки с помощью сварочных швов позволяет обеспечить жесткость ее конструкции, исключающую возникновение неравномерности зазора между первичной и вторичной обмотками нагревателя из-за эллипсной формы последней в случае ее свободного исполнения. Это исключает повреждение межобмоточной изоляции и повышает надежность нагревателя.

Электрическое соединение соседних витков вторичной обмотки посредством сварочных швов исключает возникновение токов короткого замыкания между ними, вызывающих их расгерметизацию и выход нагревателя из строя. В результате повышается надежность нагревателя, отпадает необходимость выполнения межвитковой изоляции, что снижает себестоимость нагревателя. Кроме того, такое соединение витков позволяет замкнуть каждый из них сам на себя, исключив замыкание всей обмотки с последовательным включением витков через коллекторы, сняв тем самым токовую нагрузку с узлов крепления обмоток к коллекторам, что позволяет выполнить их разъемными, не предъявляя особых требований к электрическому сопротивлению этих узлов для исключения перекосов фазных токов. Указанное исполнение узлов крепления позволяет эффективно проводить профилактические работы на нагревателе, например, при снятии накипи со стенок трубки, разбирая коллекторы, что также повышает надежность нагревателя.

Сварочные швы снижают общее активное сопротивление вторичной цепи нагревателя, а следовательно, позволяют выделить на ней большую активную мощность при том же количестве витков в сравнении с вариантом изолированного исполнения витков вторичной обмотки, т.к. для получения заданной мощности нагревателя посредством сварочных швов, а значит уменьшается гидравлическое сопротивление вторичной цепи нагревателя, что требует меньшего расхода энергии на прокачку ТС через него.

Соединение витков вторичной обмотки нагревателя при помощи четырех локальных сварочных швов, разнесенных один относительно другого на 90^o по длине витка, позволяет обеспечить требуемую жесткость вторичной обмотки при условии снижения трудоемкости ее изготовления, а следовательно, снизить себестоимость нагревателя.

Выполнение сварочных швов на внутренней стороне вторичной обмотки позволяет уменьшить их длину, а следовательно, уменьшить расход электродов на сварку витков и трудоемкость этой операции, т.е. снизить себестоимость нагревателя.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на нагревателе мощностью 250 кВт. При этом вторичная обмотка нагревателя выполняется, например, из стальной нержавеющей трубки марки 18Х10Н9Т диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Сварка витков вторичной обмотки осуществляется, например, в среде аргона с внутренней стороны обмотки, при этом выполняется по четыре шва длиной по 20 мм между каждой парой витков.

Сущность изобретения: нагреватель содержит трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из электропроводящей короткозамкнутой трубки, соединенной сварочными швами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ СРЕД, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из электропроводящей короткозамкнутой трубки, отличающийся тем, что витки вторичной обмотки соединены между собой в местах прилегания сварочными швами. 2. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что каждая пара витков вторичной обмотки соединена четырьмя сварочными швами, центры которых разнесены относительно соседних швов на 90^o по длине витка. 3. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что витки вторичной обмотки соединены сварочными швами с внутренней стороны обмотки.