ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ В ФОРМЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H05B3/78 

Описание патента на изобретение RU2072637C1

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электрическим нагревателям, обогреваемым трубопроводам, которые могут использоваться для нагрева различных жидких или газовых сред, в том числе и агрессивных.

Широко известны электрические нагреватели для обогрева бытовых и жилищных помещений, в которых в качестве нагревательного элемента используются ТЭНы, вольфрамовые спирали. Последние могут быть открытыми, защищенными ограждением, помещенными в кварцевые трубки, в масло (масляные радиаторы).

Перечисленные нагреватели имеют большой недостаток большая удельная поверхностно-тепловая нагрузка, так как в качестве нагревательного элемента используется металлический проводник тонкая высокотемпературная металлическая проволока. Большая удельная поверхностно-тепловая нагрузка при мощности нагревателя более 1 кВт требует дополнительного источника - вентилятора (либо радиаторов) для повышения эффективности нагрева окружающего воздуха, что приводит к снижению экономичности работы нагревателя, особенно в настоящее время при сильном увеличении цен на электроэнергию.

Известен [1] гибкий нагреватель, включающий в себя токопроводящий элемент из углеграфитовой ткани и защитную оболочку из резины. Однако данный нагреватель может нагревать среды с ограниченной температурой не более 150oС. Кроме того, данное решение не позволяет изготавливать жесткие нагреватели для нагрева жидких и газовых сред при их транспортировке и хранении, а также использовать в быту.

Известен [2] пористый электрический нагревательный элемент из крученых углеродных или графитовых нитей. На поверхность нитей нанесено углеродосодержащее покрытие, которое является оболочкой этих нитей и в местах их соприкосновения образует токопроводящие мостики, соединяющие волокна. Недостатком такого нагревателя является его нестабильность при повышенных температурах из-за нарушения электрического контакта в местах соприкосновения волокон, а также из-за локального перегрева этих мест соприкосновения. Вследствие большого гидродинамического сопротивления он непригоден для нагревания вязких жидкостей.

Известны [3] [6] решения, в которых предлагаются электрические нагреватели с использованием в качестве нагревательного элемента сажи, металлической сетки, фольги, углеродных волокон. В качестве связующих используются полиэфирные смолы [5] поливинилхлорид [4] ненасыщенные полиэфирные смолы [6] нагреватель выполнен в виде пластины; эпоксидные, полиамидные смолы, керамика [3] нагреватель выполнен в виде панели.

Использование указанных полимерных связующих ограничивает повышение температуры нагревателей: не более 120o [5,6] 60 80oC [4] 250 - 300oC [3] Ограничение повышения температуры снижает технико-экономические характеристики нагревателя, а при повышении указанных пределов по температуре может привести к термическому разложению полимерных связующих с выделением токсичных газообразных продуктов разложения. Этот фактор ограничивает применение нагревателей, особенно в быту. Указанные полимерные связующие [3] - [6] имеют также ограниченную химическую стойкость к агрессивным средам, что снижает их широкое применение в технике. Использование керамики [3] в качестве связующего допускает повышение температуры нагревателя, однако позволяет получать только плоские нагреватели, что наряду с низкой механической прочностью (хрупкостью) ограничивает область их применения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электрический нагреватель в виде трубы для подогрева воды [7] содержащий слой электропроводного материала, закрытый с двух сторон слоями электрозащитного материала.

Данный нагреватель, как и вышеописанные, сложен по конструкции, а также не может быть использован в быту.

Цель изобретения повышение эффективности работы нагревателя за счет снижения удельной поверхностно-тепловой нагрузки при одновременном повышении экономичности и надежности работы нагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что электрический нагреватель, изготовленный в форме тела вращения, содержит трубопровод и нагревательный элемент в виде слоя электропроводного материала и отличается тем, что его электропроводный материал выполнен из углеродной волокнистой ленты, а трубопровод из композиционного волокнистого материала в виде стеклянной ленты, пропитанной жидкой фенольной смолой с последующим отверждением при 140 180oС. Углеродная лента при этом находится внутри стенки трубопровода.

Для соединения нагревателя с внешней нагрузкой токопроводящий провод соединяется с нагревательным элементом нагревателя посредством металлического хомута с последующей его изоляцией стеклянной лентой, пропитанной жидкой фенольной смолой с последующим ее отверждением.

Применение углеродной ленты в качестве нагревательного элемента позволяет снизить удельную поверхностно-тепловую нагрузку с одновременным увеличением поверхности теплообмена с обогреваемой средой.

Использование жидкой фенольной смолы позволяет иметь на поверхности нагревателя температуру 200 250oС, что наряду с большой поверхностью теплообмена нагревателя увеличивает экономичность и эффективность его работы. Высокая химическая стойкость фенольной смолы к различным агрессивным средам позволяет использовать электрический нагреватель для нагрева различных агрессивных сред (соляная, серная, уксусная кислоты и др.).

На фиг.1 представлена схема погружного нагревателя для нагрева битума - погружного электрического нагревателя ПЭН-150; на фиг.2 разpез А А на фиг.1; на фиг. 3 схема обогреваемого трубопровода для транспортировки битума; на фиг.4 развертка металлического хомута.

Погружной электрический нагреватель ПЭН-150 (см. фиг.1) состоит из электрозащитного материала 1, электропроводного материала 2 и токопроводящего металлического хомута 3. Нагреватель ПЭН-150 изготавливают следующим образом. На дорн диаметром 150,0 мм и длиной 3,3 м наматывают четыре слоя стеклянной ленты ТСФ-(3а)-7с (ГОСТ 10146-74), пропитанной в жидкой фенольной смоле СФЖ-3031 (ГОСТ 20907-75). Затем наматывают один слой углеродного трикотажа Урал Тр-3/2-22 (ГОСТ 28005-88), причем намотку проводят с отступлением на 30,0 50,0 мм от обеих крайних сторон стеклянной ленты. Далее на обеих крайних сторонах углеродной ленты закрепляют токоподводящий металлический хомут, представляющий собой пластину шириной 20,0 мм и длиной 600,0 мм из нержавеющего листа 0,8 мм, которую закрепляют посредством болтового соединения. Затем аналогично как первые четыре слоя проводят намотку четырех слоев стеклянной ленты ТСФ-(7а)-7с.

После этого дорн помещают в камеру для отверждения смолы, которое проводят при температуре 140 180oС в течение 1,0 1,5 ч. По окончании отверждения осуществляют съем готового ПЭН-150 с дорна. Мощность ПЭН-150 составляет 10 кВт.

Обогреваемый трубопровод для транспортировки битума (см. фиг.3) состоит из внутреннего 1 и наружного 2 слоев из стеклопластика, который представляет собой стеклянную ленту, пропитанную в жидкой фенольной смоле. Между слоями 1 и 2 расположен нагревательный элемент 3, представляющий собой углеродную ленту. Углеродная лента имеет необходимое электрическое сопротивление для создания нужной мощности обогреваемого трубопровода. Для соединения обогреваемого трубопровода с внешней электросетью служит металлический хомут 4. Фланцевый бурт 5 имеет назначение соединения трубопроводов между собой. На наружной поверхности обогреваемого трубопровода находится теплозащитный слой 6.

Обогреваемый трубопровод мощностью 500 Вт для битума изготавливают следующим образом (диаметр 70,0 мм, длина одного элемента 3,5 м).

На подготовленную металлическую оправку наматывают восемь слоев стеклянной ленты из ткани ТСФ-(7а)-7с (ГОСТ 10146-74), пропитанную в фенольной смоле СФЖ-3031.

Затем наматывают 15 пог. м углеродной ленты Урал Т-22 шириной 20,0 мм (ГОСТ 28005-88). По краям углеродной ленты закрепляют металлический хомут. После этого осуществляют намотку восьми слоев стеклянной ленты из ткани ТСФ-(7а)-7с, пропитанной в фенольной смоле СФЖ-3031. Далее проводят намотку фланцевых буртов по краям трубопровода также стеклянной лентой из ткани ТСФ-(7а)-7с. По окончании намотки фланцевых буртов осуществляют укладку теплозащитного слоя, затем помещают изделие в камеру для отверждения при температуре 140 180oС на 1 ч. По окончании процесса отверждения проводят съем готового обогреваемого трубопровода с оправки.

Похожие патенты RU2072637C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ В ФОРМЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ 1992
  • Кургузов В.Н.
  • Цыганов К.И.
  • Власов П.В.
  • Козликов В.Л.
RU2025909C1
МНОГОСЛОЙНЫЙ КОРПУС 1996
  • Хан Санг Йонг
  • Нам Б.Х.(Ru)
  • Цой К.А.(Ru)
  • Ким В.П.(Ru)
  • Вощанкин А.Н.(Ru)
  • Соколов А.А.(Ru)
  • Титюлин Ю.В.(Ru)
RU2112652C1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ В ФОРМЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ 2006
  • Строганов Виктор Федорович
  • Соловьев Виктор Аркадьевич
  • Захматов Юрий Павлович
  • Алексеев Кирилл Петрович
  • Строганов Илья Викторович
  • Замалетдинов Ильгиз Фаатович
  • Мусин Ильшат Гайсеевич
  • Лужецкий Вячеслав Прокофьевич
RU2320100C1
СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ И ВОДОСТОЙКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ В ФОРМЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ 2007
  • Кургузов Вячеслав Николаевич
  • Ворошилов Николай Александрович
  • Омельчук Юрий Викторович
RU2334374C1
Способ получения токопроводящего химически стойкого многослойного гибридного материала 1990
  • Кургузов Вячеслав Николаевич
  • Щетинин Максим Александрович
  • Космачев Андрей Николаевич
  • Казаков Марк Евгеньевич
  • Прудникова Нина Николаевна
  • Фомченков Леонид Петрович
  • Костенкова Любовь Сергеевна
  • Романенков Игорь Григорьевич
  • Шахов Игорь Иванович
  • Власов Павел Васильевич
SU1807948A3
ТРУБА ГИБРИДНАЯ 2019
  • Кургузов Вячеслав Николаевич
  • Лебедев Игорь Константинович
  • Артамонцев Евгений Анатольевич
  • Кургузова Ольга Вячеславовна
  • Чернышов Владимир Николаевич
  • Абраменко Сергей Николаевич
  • Аккузин Владимир Юрьевич
RU2726422C1
ТРУБА ИЛИ ЕМКОСТЬ 2007
  • Кургузов Вячеслав Николаевич
  • Ворошилов Николай Александрович
RU2333412C1
КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 2013
  • Рестуччо Кармело Лука
  • Фруллони Эмилиано
  • Ленци Фиоренцо
RU2631299C2
КОМПОЗИЦИОННЫЙ ГИБКИЙ ЭЛЕКТРООБОГРЕВАТЕЛЬ 2000
  • Халина Т.М.
  • Тарабанов В.Л.
  • Морозов С.П.
RU2191486C2
ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД 2016
  • Кургузов Вячеслав Николаевич
  • Лебедев Игорь Константинович
  • Артамонцев Евгений Анатольевич
  • Кургузова Ольга Вячеславовна
RU2660984C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 072 637 C1

Реферат патента 1997 года ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ В ФОРМЕ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к электронагревателям жидких сред. Нагреватель в форме тела вращения содержит трубопровод, внутри стенки которого размещен слой электропроводного материала. Этот слой выполнен из углеродной волокнистой ленты. Трубопровод изготовлен из композиционного волокнистого материала в виде стеклянной ленты, предварительно пропитанной жидкой фенольной смолой и отвержденной при температуре 140 - 180oС. Отмечено повышение эффективности, экономичности и надежности работы нагревателя. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 072 637 C1

Электрический нагреватель в форме тела вращения, имеющий трубопровод и нагревательный элемент в виде слоя электропроводного материала, расположенного внутри стенки трубопровода, отличающийся тем, что электропроводный материал выполнен из углеродной волокнистой ленты, а трубопровод из композиционного волокнистого материала в виде стеклянной ленты, предварительно пропитанной жидкой фенольной смолой и отвержденной при 140 180oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2072637C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
ГИБКИЙ ЭЛЕКТРОНАГР'ЕВАТЕЛЬвс?Си ю акА ипдт?НтнО'Т1КШ^:?:нд? 0
  • Авторы Изобретени А. А. Соминский, И. М. Розенман, Л. П. Михайлова, Ф. Б. Коростышевска Е. М. Вайнер Л. Шенфиль
SU377977A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 7α-МЕТИЛСТЕРОИДОВ, СОЕДИНЕНИЕ 2003
  • Стулвиндер Й.
  • Остендорф М.
  • Бюгенюм Ван П.А.М.
RU2305105C2
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Способ оценки состояния плода 1986
  • Кузнецова Валентина Александровна
  • Морева Ирина Владимировна
  • Гарусова Елена Витальевна
  • Слободин Виталий Боянович
  • Шпильман Владимир Ильич
SU1454394A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Патент США N 3935422, H 05B 3/34, 1976
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАКТЕРИЦИДНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА 2006
  • Турулов Владимир Александрович
RU2355427C2
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Патент США N 4434023, B 32B 31/12, 1984
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Патент США N 4563571, H 05B 3/82, 1986.

RU 2 072 637 C1

Авторы

Кургузов В.Н.

Тимофеев В.И.

Благодаров Ю.А.

Гончаров В.С.

Уразов А.О.

Софийский Г.Г.

Даты

1997-01-27Публикация

1994-03-01Подача