ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 1996 года по МПК B29C65/10 F24H3/04 

Изобретение относится к воздуходувкам со встроенным нагревателем и предназначено для обработки поверхностей струей сжатого воздуха с температурой до 500-700^оС в промышленных целях, включая нагрев термоусаживающихся пластмасс, сварку линолеума и термопластичных материалов, пайку кабельных наконечников, выжигание и сушку покрытий.

Известен воздухоподогреватель, содержащий трубчатый корпус, на наружной поверхности которого по образующей расположены гладкие резисторные стержни. В корпусе нагревателя в зоне нагрева стержней до критической температуры выполнены выходные отверстия, к которым примыкает установленный внутри корпуса направляющий конус. Корпус с резисторными стержнями установлен внутри кожуха, представляющего собой трубу с продольными гофрами, каждый из которых охватывает свой стержень [1]
Однако в данном воздухонагревателе теплопередача от нагретого гладкого стержня, продольно расположенного вдоль оси потока, невелика. Это усугубляется тем, что каждый из стержней расположен как бы в индивидуальном трубчатом гнезде, выполняющем роль коллиматора, который препятствует турбулизации потока и дополнительно снижает теплопередачу к протекающему вдоль него потоку воздуха. Помимо этого, расположенный внутри корпуса нагревателя направляющий конус плавно вводит струи воздуха из отверстий в корпусе в основной поток, омывающий стержни, не приводя к заметной турбулизации потока. Таким образом, мощность нагревателя ограничена величиной порядка 0,5 кВт, и дальнейшее ее увеличение будет приводить только к перегреву и выходу из строя резисторных стержней. Увеличение расхода воздуха из-за неудовлетворительной теплопередачи, свойственной данной конструкции, не обеспечивая необходимого охлаждения стержней, вызовет только снижение температуры потока воздуха.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является электрическая горелка, содержащая корпус, нагреватель, выполненный в виде трубчатого корпуса с выходными окнами на образующей поверхности, на которой размещена нагревательная спираль с большим омическим сопротивлением, заглушка, установленная на торце трубчатого корпуса нагревателя, расположенный концентрично нагревателю патрубок с фланцем, защитный кожух, источник сжатого воздуха и сопло [2]
Однако в такой горелке отвод горячего воздуха производится от конца нагретой спирали, что приводит к ее перегреву и быстрому выходу из строя, причем отвод горячего воздуха от нагревателя несимметричен, что приводит к образованию застойной зоны с противоположной от отвода стороны, где теплоотвод от спирали резко ухудшен. Возможен также перегрев корпуса.

Технический результат изобретения повышение теплопередачи от нагревательной спирали воздушному потоку, обеспечение защиты от перегрева нагревательной спирали, корпуса и защитного кожуха.

Это достигается тем, что электрическая горелка, содержащая корпус, нагреватель, выполненный в виде трубчатого корпуса с выходными окнами на образующей поверхности, на которой размещена нагревательная спираль с большим омическим сопротивлением, заглушка, установленная на торце трубчатого корпуса нагревателя, расположенный концентрично нагревателю патрубок с фланцем, защитный кожух, источник сжатого воздуха и сопло, согласно изобретению снабжена установленным между патрубком и корпусом переходником из теплоизоляционного материала, выполненным с внутренним каналом, и радиатором, расположенным между корпусом и переходником, а патрубок в задней части выполнен с центрирующим пояском, размещенным в канале переходника, и с окнами, перемычки между которыми связаны с центрирующим пояском, при этом заглушка на торце трубчатого корпуса нагревателя расположена со стороны сопла, а выходные окна выполнены на участке трубчатого корпуса, прилегающем к заглушке, причем переходник, фланец патрубка и защитный кожух соединены между собой через теплоизолирующие прокладки. Кроме того, источник сжатого воздуха выполнен в виде электродвигателя с крыльчаткой и установлен в корпусе горелки.

Размещение заглушки на торце трубчатого нагревателя вне зоны ее влияния на истечение из окон последнего обеспечивает внедрение струи холодного воздуха в поток нагретого воздуха по нормали к последнему, их интенсивное и равномерное перемешивание, а также дополнительную турбулизацию обоих потоков, что обеспечивает качественное охлаждение резистора в зоне перегрева.

Выполнение в задней части патрубка окон, перемычки между которыми соединяют патрубок с его центрирующим пояском, позволяют отсечь основную часть теплового потока, который распространяется по патрубку в сторону корпуса горелки, пропуская к центрирующему пояску лишь его незначительную часть, пропорциональную доле сечения перемычек от общей площади сечения патрубка. При этом перемычки и центрирующий поясок обдуваются свежей струей холодного воздуха, что обеспечивает сведение к минимуму тепла, передаваемого переходнику.

Установка между переходником и корпусом горелки радиатора практически полностью изолирует корпус от тепла, выделяемого нагревателем при работе.

Выполнение во фланце патрубка отверстий так, что напорная полость через них и окна в патрубке соединена с кольцевым зазором между патрубком и защитным кожухом, обеспечивает продувку кольцевого зазора холодным воздухом и тем самым снижение температуры кожуха.

Фиксация патрубка его центрирующим пояском во внутреннем канале переходника обеспечивает концентричное положение патрубка относительно защитного кожуха, предохраняя тем самым кожух от сближения с патрубком, и, как следствие, защищает кожух от перегрева.

На фиг.1 изображена горелка; на фиг.2 установка нагревателя, патрубка и кожуха в корпусе горелки; на фиг.3 узел I на фиг.2, крепление патрубка в корпусе и система продувки кольцевого зазора между патрубком и кожухом; на фиг.4 сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.6 развертка внешней повеpхности нагревателя.

Электрическая горелка содержит корпус с размещенным в нем электродвигателем 2 с крыльчаткой 3, выключателем 4 и защитной сеткой 5. В передней части корпуса, представляющей собой напорную полость 6, установлен вкладыш 7 с окном 8, к гнездам 9 вкладыша подведено электропитание нагревателя 10. Нагреватель представляет собой трубчатый корпус 11 с ребpами 12 на образующей поверхности, в пазах 13 которого размещен резистор, представляющий собой ряд витков спирали 14, выполненной из проволоки с большим омическим сопротивлением. Концы спирали присоединены к закрепленным на корпусе 11 колодкам 15 со штеккерами 16. В трубчатом корпусе нагревателя на его образующей поверхности выполнены выходные окна 17, а на торце корпуса его в передней части установлена заглушка 18. Штеккеры 16 нагревателя входят в гнезда 9 вкладыша 7. Нагреватель помещен внутри патрубка 19, выполненного в задней части с центрирующим пояском 20, окнами 21 и перемычками 22 между ними, фланцем 23 с отверстиями 24 и электротермоизолирующей прокладкой 25. Патрубок 19 расположен концентрично нагревателю 4, присоединен к корпусу 1 через переходник 26 из теплоизоляционного материала с внутренним каналом 27, по которому он центрируется своим пояском 20, и радиатор 28, причем фланец 23 патрубка отделен от переходника 26 и фланца 29 кожуха 30 теплоизолирующими прокладками 31. Радиатор 28 расположен между корпусом и переходником. Между патрубком 19 и кожухом 30 имеется кольцевой зазор 32, а между патрубком 19 и корпусом 11 нагревателя кольцевой зазор 33. На переднем конце патрубка 19 установлено с помощью, например, байонетного соединения сменное сопло 34. Комплект, включающий патрубок 19, кожух 30 и прокладки 31, присоединен к переходнику 26 с помощью винтов 35 и сухарей 36. Переходник 26, в свою очередь, присоединен к корпусу 1 с помощью винтов (не показаны). Центрирующий поясок 20 размещен в канале переходника 26. Перемычки 22 между окнами 21 связаны с центрирующим пояском. Заглушка 18 на торце трубчатого корпуса 11 нагревателя расположена со стороны сопла 34, а выходные окна 17 выполнены на участке трубчатого корпуса, прилегающем к заглушке. Блок 37 питания с регулятором температуры 38 имеет сетевую штеккерную вилку 32 и соединен гибким кабелем 40 с корпусом 1.

Стрелками показано направление движения воздуха при работе горелки.

Горелка работает следующим образом.

После включения блока 37 питания вилкой 39 в сетевую розетку горелка готова к работе. Работу горелки начинают включением выключателя 4, после чего одновременно чеpез кабель 40 напряжение подается к электродвигателю 2 и установленным в вкладыше 7 гнездам 9, в которые штеккерами 16, закрепленными через колодки 15 на корпусе 11, вставлен нагреватель 10. Спираль 14 присоединена к колодкам 15.

Вращающаяся крыльчатка 3 создает непрерывный поток воздуха, который поступает в напорную полость 6 и далее, пройдя через окно 8 в вкладыше 9, разделяется на три части. Основная часть воздуха, проходя внутри патрубка 19, по кольцевому зазору 33 между корпусом 11 нагревателя и электротермоизолирующей прокладкой 25, омывает спираль 14, температура которой в процессе теплопередaчи струе воздуха возрастает по длине нагревателя. На расстоянии порядка 2/3 длины нагревателя температура спирали составляет около 1000^оС. В этом месте в корпусе 11 выполнены окна 17. Меньшая доля воздуха поступает во внутреннюю полость корпуса 11 нагревателя, закрытую в передней части заглушкой 18, и через окна 17, выполненные в корпусе 11, подается в зону спирали, нагретой до максимальной рабочей температуры (1000^оС), и тем самым защищает ее от перекала и быстрого выхода из строя. В этом месте оба потока соединяются и смешиваются. Температура спирали падает, а затем вновь постепенно повышается, достигая к концу нагревателя номинального значения (1000^оС). Воздушный поток также дополнительно подогревается, достигая к концу нагревателя температуры до 750^оС.

Место подачи холодного воздуха в зону перегрева спирали, а также его количество, определяемое величиной проходных сечений окон 17, подбираются экспериментально.

Третья часть воздушного потока, составляющая порядка 2-4% осуществляет охлаждение места закрепления установленного в переходнике 26 патрубка 19 кожуха 30. Поскольку с ростом температуры и расхода нагретого воздуха растет и температура патрубка 19, надежность теплоизоляции последнего от корпуса 1 лимитирует рост энергетических параметров горелки. Таким образом, необходимо максимально уменьшить теплопередачу от патрубка 19 к его центрирующему пояску 20, непосредственно контактирующему с переходником 26, который отделен от корпуса 1 радиатором 28.

В задней части патрубка 19 выполнены окна 21, перемычки 22 между которыми соединяют патрубок с центрирующим пояском 20, а во фланце 23 патрубка выполнены отверстия 24. Поскольку площадь сечения перемычек невелика по сравнению с площадью кольцевого сечения патрубка, доля теплового потока, передаваемого центрирующему пояску от патрубка, соответственно невелика. Поэтому холодный воздух из напорной полости 6 обдувает и при этом надежно охлаждает центрирующий поясок 20 и перемычки 22. Радиатор 28 отводит в атмосферу некоторое количество тепла, которое все же передается от центрирующего пояска 20 переходнику 26, и тем самым обеспечивает надежную защиту корпуса 1, позволяет повысить энергетические параметры горелки. Воздух, проходящий через отверстия 24 во фланце 23, поступает в кольцевой зазор 32 между патрубком 19 и кожухом 30 и, истекая в атмосферу, охлаждает кожух 30, что необходимо по соображениям техники безопасности.

Использование: для обработки поверхностей струей сжатого воздуха с температурой до 500 - 700^oС в промышленных целях, включая нагрев термоусаживающихся пластмасс, сварку линолеума и термопластичных материалов, пайку кабельных наконечников, выжигание и сушку покрытий. Сущность изобретения: электрическая горелка снабжена установленным между патрубком и корпусом переходником из теплоизоляционного материала и радиатором. Радиатор расположен между корпусом и переходником. Переходник выполнен с внутренним каналом. Патрубок в задней части выполнен с центрирующим пояском и с окнами. Центрирующий поясок размещен в канале переходника. Перемычки между окнами связаны с центрирующим пояском. Заглушка на торце трубчатого корпуса нагревателя расположена со стороны сопла. Выходные окна выполнены на участке трубчатого корпуса, прилегающем к заглушке. Переходник, фланец патрубка и защитный кожух соединены между собой через теплоизолирующие прокладки. Кроме того, источник сжатого воздуха выполнен в виде электродвигателя с крыльчаткой и установлен в корпусе горелки. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ГОРЕЛКА, содержащая корпус, нагреватель, выполненный в виде трубчатого корпуса с выходными окнами на образующей поверхности, на которой размещена нагревательная спираль с большим омическим сопротивлением, заглушка, установленная на торце трубчатого корпуса нагревателя, расположенный концентрично нагревателю патрубок с фланцем, защитный кожух, источник сжатого воздуха и сопло, отличающаяся тем, что она снабжена установленным между патрубком и корпусом переходником из теплоизоляционного материала, выполненным с внутренним каналом, и радиатором, расположенным между корпусом и переходником, а патрубок в задней части выполнен с центрирующим пояском, размещенным в канале переходника, и с окнами, перемычки между которыми связаны с центрирующим пояском, при этом заглушка на торце трубчатого корпуса нагревателя расположена со стороны сопла, а выходные окна выполнены на участке трубчатого корпуса, прилегающем к заглушке, причем переходник, фланец патрубка и защитный кожух соединены между собой через теплоизолирующие прокладки. 2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что источник сжатого воздуха выполнен в виде электродвигателя с крыльчаткой и установлен в корпусе горелки.