ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК H05B3/28 

Изобретение относится к электронагреву, в частности к электронагревателям текучих сред, и может быть использовано в отопительных системах и приборах.

Известен электронагреватель, содержащий сосуд для нагреваемой среды, выполненный в виде котла, на наружной поверхности которого плотно уложены нагревательные ленты, выполненные многожильными из нехромовой проволоки, сплетенной с электроизолирующей стеклонитью [1]
Однако электронагреватель такой конструкции может быть использован только для нагрева небольшого объема среды, т.к. для обогрева большой площади сосуда проволока, из которой состоит нагревательная лента, должна быть накалена до высокой температуры (700 800^oC), при которой металл меняет свои свойства, становится хрупким и быстро перегорает, что ведет к выходу из строя электронагревателя. Кроме того, крепление нагревательных лент на поверхности сосуда сложно и недолговечно, т.к. для этого используют клей, который теряет свои свойства при высоких температурах, отсыхает, в результате чего нарушается контакт нагревательных лент с поверхностью сосуда и электронагреватель выходит из строя.

Известен электронагреватель текучих сред, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода среды, по вертикальной оси которого с зазором друг от друга установлены нагревательные секции, выполненные в виде уложенной на основании между электроизоляционными элементами нагревательной ленты [2]
Известный электронагреватель может быть использован для нагрева газов и диэлектрических жидкостей, но не может быть использован для нагрева воды, т. к. нагреваемая среда имеет непосредственный контакт с нагревательным элементом лентой, и вода будет находиться под напряжением, а через воду и корпус нагревателя, что приведет к опасности для обслуживающего персонала. Кроме того, нагреваемая среда оказывает разрушающее действие на нагревательные элементы при контакте с ними, т.к. содержит пыль, грязь и осадки, что уменьшает проходное сечение отверстия, по которому движется нагреваемая среда. Нагревательный элемент в этом случае теряет свои свойства, что ведет к снижению эффективности нагрева.

Для расширения технологических возможностей, повышения эффективности и надежности работы электронагревателя, содержащего вертикально установленный цилиндрический корпус с патрубками для входа и выхода среды, спирально навитую нагревательную ленту и электроизоляционные элементы, между которыми уложена нагревательная лента, согласно изобретению он снабжен защитным кожухом, электроизоляционные элементы выполнены из мягкого и объемного материала и один из них наложен на наружную поверхность корпуса, поверх электроизоляционного элемента на корпус навита нагревательная лента с заглублением в электроизоляционный элемент за счет натяга, с зазорами между витками и с образованием в этих зазорах выступов электроизоляционного элемента, при этом поверх нагревательной ленты на корпус наложен другой электроизоляционный элемент, который снаружи закрыт защитным кожухом.

По одному из вариантов в качестве электроизоляционного элемента использована базальтовая вата.

По другому варианту, в случае использования электронагревателя в отопительном приборе с циркуляцией нагреваемой жидкости патрубки для входа и выхода среды соединены с емкостью замкнутого объема, например с радиатором.

Расположение нагревательной ленты на наружной поверхности корпуса электронагревателя расширяет его технологические возможности, т.к. текучая среда не соприкасается с нагревательным элементом, что дает возможность нагрева любой текучей среды, включая воду и воздух, и использовать электронагреватель в быту, например в качестве отопительного прибора, если его подключить к радиатору, а также в качестве электроконвектора.

Отсутствие контакта текучей среды с нагревательным элементом сохраняет свойства последнего и тем самым увеличивает эффективность нагрева, надежность работы и срок службы нагревателя, исключает возможность оседания на нем пыли и грязи, содержащихся в текучей среде.

Выполнение электроизоляционных элементов из мягкого и объемного материала, например базальтовой ваты, которая выдерживает высокое напряжение, дает возможность использовать высокоомную нагревательную ленту. А навивка нагревательной ленты на корпус поверх электроизоляционного элемента с углублением в него за счет натяга, с зазорами между витками и с образованием в этих зазорах выступов электроизоляционного элемента исключает возможность короткого замыкания, т. к. нагревательная лента надежно зафиксирована на корпусе за счет выступов в электроизоляционном элементе и при любой встряске и температурном удлинении исключена возможность провисания ленты и смыкания ее витков между собой. Таким образом все вышеперечисленные признаки объекта изобретения в своей совокупности дали возможность расширить технологические возможности и повысить эффективность и надежность работы электронагревателя.

Кроме того, использование в качестве электроизоляционного элемента базальтовой ваты (ТУ-23448-92) экологически чистого материала выгодно отличает предлагаемый электронагреватель от других, содержащих электроизоляционные элементы на основе асбеста или пластмассовых соединений.

На фиг.1 изображен электронагреватель, продольный разрез; на фиг.2 то же с подключением к радиатору.

Электронагреватель содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 для входа и 3 для выхода среды, нагревательную ленту 4, электроизоляционные элементы 5 и 6 и защитный кожух 7. Электроизоляционные элементы 5 и 6 выполнены из мягкого и объемного материала базальтовой ваты. Электроизоляционный элемент 5 наложен на наружную поверхность корпуса 1. Поверх электроизоляционного элемента 5 на корпус 1 навита нагревательная лента 4 с заглублением в электроизоляционный элемент 5 за счет натяга, с зазорами между витками и с образованием в этих зазорах выступов 8 электроизоляционного элемента 5. Поверх нагревательной ленты 4 на корпус 1 наложен электроизоляционный элемент 6, который закрыт снаружи кожухом 7. Электроизоляционный элемент 6 надежно защищает кожух 7 от напряжения и одновременно является теплоизолятором.

В случае использования электронагревателя в системе отопительного прибора (фиг.2) его патрубки 2 и 3 соединены с радиатором 9.

Электронагреватель работает следующим образом.

Напряжение подается от источника тока на нагревательную ленту 4. Электрический ток вызывает ее нагорев. Одновременно через патрубок 2 в электронагреватель подается от насоса текучая среда, подлежащая нагреву. Равномерный нагрев различных текучих сред, таких как жидкости и газы, обеспечивается всей площадью корпуса 1, разогретого нагревательной лентой 4.

В случае использования электронагревателя в качестве конвектора, его устанавливают на некотором расстоянии от пола с открытыми патрубками 2 и 3. Воздух, соприкасаясь с внутренней поверхностью корпуса 1, нагревается и поднимается вверх. На смену нагретому воздуху, выходящему из патрубка 3, снизу через патрубок 2 поступает холодный воздух. Таким образом создается естественная циркуляция воздуха.

В случае использования электронагревателя в системе отопительного прибора (фиг. 2) патрубки 2 и 3 корпуса 1 соединены с радиатором 9. В корпус 1 через отверстие в верхней части (на чертеже не показано) заливают жидкость, например воду, после чего отверстие закрывают пробкой. Концы нагревательной ленты 4 через провод подключают к розетке электрической сети. При замыкании электрической цепи, вода, содержащаяся в корпусе 1, нагревается с образованием пароводяной смеси, более легкая часть которой поднимается вверх вдоль корпуса 1 и через патрубок 3 заполняет радиатор 9, отдавая тепло окружающей среде. После остывания пароводяная смесь снова поступает в корпус 1 через патрубок 2. Таким образом обеспечивается естественная циркуляция пароводяной смеси и воды в системе отопительного прибора.

Источники информации
1. Авт. св. СССР N 674743, кл. F 24 H 1/18;
2. Авт. св. N 1760651, кл. H 05 B 3/20 (прототип).

Использование: в электронагревателях текучих сред, в отопительных системах и приборах. Сущность изобретения: электронагреватель содержит защитный кожух, вертикально установленный цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода среды, нагревательную ленту и электроизоляционные элементы, выполненные из мягкого и объемного материала, один из них наложен на наружную поверхность корпуса, поверх него на корпус навита нагревательная лента, а поверх нагревательной ленты наложен другой электроизоляционный элемент, закрытый снаружи защитным кожухом. Причем нагревательная лента навита на корпус с зазором между витками и с образованием в этих зазорах выступов электроизоляционного элемента. В качестве электроизоляционного элемента использована базальтовая вата. В случае использования электронагревателя в отопительном приборе, патрубки входа и выхода среды соединены с емкостью замкнутого объема, например с радиатором. Такое конструктивное выполнение электронагревателя расширяет его технологические возможности и повышает эффективность и надежность работы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электронагреватель, содержащий корпус с патрубками для входа и выхода рабочей среды, на наружной поверхности которого между двумя электроизоляционными слоями, внутренним и наружным, спирально навит гибкий нагревательный элемент, расположенный в углублениях внутреннего электроизоляционного слоя с зазорами между витками, отличающийся тем, что он снабжен кожухом, охватывающим наружный электроизоляционный слой, нагревательный элемент выполнен в виде высокоомной ленты, а электроизоляционные слои выполнены из мягкого и объемного материала, например базальтовой ваты, при этом лента навита на корпусе с натягом до образования углублений во внутреннем электроизоляционном слое. 2. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что патрубки для входа и выхода рабочей среды соединены с емкостью постоянного объема, например с радиатором отопительного прибора.