Подогреватель жидкости Советский патент 1992 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к технике электроподогрева и может быть использовано для разогрева жидкости в различных емкостях, включая железнодорожные цистерны.

Известен подогреватель жидкости в емкостях С горизонтальным отводом жид кости из нижней их части.

Недостатком этого подогревателя жидкости является его стационарное использование.

Наиболее близким техническим решением является подогреватель жидкости, содержащий корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками. Внутри корпуса размещен теплообменный элемент, выполненный в виде электронагревателя, размещенного между соосно установленными трубами. Внутренняя труба выходным участком соединена с отводящим патрубком1 корпуса. Входной участок трубы размещен в полости стакана с зазором относительно его днища и стенок. Наружная труба снабжена периферийным направляющим щитком, установленным с образованием канала, подключенного одним концом к полости корпуса, а другим - к полости стакана, дни- ще которого выполнено в виде поплавка, свободно установленного на поверхности нагреваемой жидкости, а теплообменный элемент шаркирно соединен с поплавком и отводящим патрубком корпуса. Подогреватель жидкости содержит тйкже переходной элемент и полый стержень. Переходной элемент шарнирно соединяет теплообменный элемент с отводящим патрубком корпуса и выполнен в виде отвода с расположенными под прямым углом один относительно другого входным и выходным участками, соединенными соответственно шарнирно с выходным участком внутренней трубы теп- лообменного элемента и с возможностью разъема - с отводящим патрубком корпуса. Переходной элемент также снабжен в зоне гиба двумя расположенными под прямым углом одна относительно другой бобышками с глухими проточками, в одной из которых свободно установлен нижним конСЛ

с

VI

ч

00

о

цом упомянутый стержень, верхний конец которого пропущен через выполненный в поплавке центральный канал. Подогреватель снабжен также серьгами для опускания в корпус и извлечения из последнего в случае использования подогревателя в качестве переносного.

При работе подогревателя электроэнергию подают по кабелю к электронагревателям , которые нагревают трубы и проходящую по каналу и трубе жидкость. По мере слива жидкости по патрубку стакан опускается вниз по стержню.

Недостатком этого подогревателя жидкости является следующее. Фиксирование нагревательного элемента в кольцевом пространстве между трубами связано с необходимостью обеспечения электрической изоляции элемента как от наружно Гтак и от внутренней трубы, что накладывает существенные ограничения на соотношения диаметров этих труб. Кроме того, для обеспечения нормальной работы нагревательного элемента необходима герметизация межтрубного пространства от обогреваемой жидкости. Обогреватель представляет собой сложную конструкцию, ремонт которой, связанный с заменой вышедшего из строя нагревательного элемента, - трудоемкий процесс.

Цель изобретения - увеличение эффективности нагрева при упрощении конструкции и повышении безопасности работы устройства.

Поставленная цель достигается том, что в предлагаемом устройстве в- электрическую цепь включены соосно установленные труды, по которым протекает нагреваемая жидкость. При этом электрический кабель соединяется с нижним концом нижней внутренней трубы, последовательно электрически соединенной с нижним концом верхней внутренней трубы, верхним концом верхней наружной трубы и верхним концом нижней наружной трубы, а кольцевое пространство между внешними стенками внутренних труб и внутренними стенками наружных труб сообщается с полостью корпуса. Нижняя часть верхней наружной трубы имеет конусообразное расширение или верхняя и нижняя наружные трубы соединяются гибким р укавом,

В предложенном устройстве отсутствует промежуточное звено - нагреватель, а его роль выполняют трубы, это позволяет повысить КПД подогревателя, при этом кольцевое пространство между соосно установленными трубами используется для нагрева жидкости, что в свою очередь, позволяет увеличить площадь теплообменной поверхности, Использование в качестве нагревателя соосных труб, подключенных к электрическому кабелю в предложенной следовательности, позволяет исключить использование высоких температур, способных вызвать воспламенение либо разложение обогреваемого продукта при разгерметизации нагревателя.

На фиг, 1 и 2 схематично изображен

предложенный подогреватель жидкости для двух вариантов (различных способов) направления потока нагретой жидкости.

Подогреватель жидкости содержит корпус 1, снабженный подводящим патрубком

(не показан) и отводящим патрубком-2. Внутри корпуса 1 размещен теплообмен- ный элемент, выполненный в виде пар соосно установленных труб из ферромагнитного материала: верхних наружных 3, нижних наружных 4, верхних внутренних 5 и нижних внутренних 6, между которыми образовано кольцевое пространство 7. Внутренняя труба 6 выходным участком соединена с отводящим патрубком 2 корпуса 1.

Выходной участок верхней внутренней трубы 5 размещен под поплавком 8 в полости стакана 9 с зазором относительно его днища и стенок.

Наружные патрубки 3 и 4 снабжены периферийным направляющим щитком 10, установленным с образованием канала -11, подключенного одйим концом к полости корпуса 1, а другим -.к полости стакана 9, днище которого выполнено в виде поплавка

8, свободно установленного на поверхности нагреваемой жидкости и имеющего центральный канал 12, в котором размещен направляющим стержень 13. . Шарнирное соединение 14 поплавка 8 и

теплообменного элемента может быть закреплено на стенке стакана 9, гибкий герметичный кабель 15 может быть размещен в полости стержня 13. Для увеличения мощности в корпусе 1 может быть установлен

еще один дополнительный теплообменный элемент симметрично вертикальной оси, который закреплен аналогично основному.

Подогреватель снабжен также серьгами 16 для опускания в корпус 1 и извлечения из последнего в случае использования подогревателя в качестве переносного.

Нижняя часть верхней наружной трубы 3 имеет конусообразное расширение книзу 5 17 либо соединена гибким рукавом 18с нижней наружной трубой 4, а теплообменный элемент шарнирно соединен с поплавком 8 и отводящим патрубком 2 корпуса 1.

Подогреватель жидкости работает следующим образом,

Электроэнергию (переменный ток) подают по фазному проводу кабеля 15 к нижней части нижней внутренней трубы 6, последовательно электрически соединенной с верхней внутренней трубой 5, верхней наружной трубой 3, нижней наружной трубой 4 и нулевым проводом кабеля 15. При протекании тока по коаксиально расположенным ферромагнитным трубам 5 и 3, 6 и 4 в условно противоположных направлениях, ток концентрируется в тонком пристеночном слое (скин-эффект), внешнем у внутренних труб 5 и 6 и внутренним у наружных труб 3 и 4. За счет увеличения сопротивления трубы 3, 4, 5 и 6 нагреваются и нагревают окружающую их жидкость как в кольцевом зазоре так и, за счет высокой теплопроводности металла, внутри внутренних труб 5 и б и вне наружных труб 3 и 4.

Нагретая жидкость по каналу 11 и кольцевому пространству 7 между трубами 3 и 5, 4 и $ поднимается в стакан 9, а по внутренним трубам 5 и 6 опускается к патрубку 2. По мере слива жидкости по патрубку 2 стакан 9 опускаемся по стержню 13. Температура жидкости в полости корпуса 1 ниже температуры сливаемой жидкости, что позволяет сократить потери тепла через стенки корпуса 1.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в том, что в нем отсутствует промежуточное звено - нагреватель, а его роль выполняют трубы, кольцевое пространство между соосно установленными трубами используется для нагрева жидкости. В работе предлагаемого устройства не используются высокие температуры, в результате чего исключено воспламенение либо разложение обогреваемого продукта.

Предлагаемый подогреватель позволя- ет обойтись без специальных нагревательных элементов и без герметизации кольцевого межтрубного пространства 5Формула изобретения

1. Подогреватель жидкости, содержащий корпус, снабженный подводящими и отводящим патрубками, размещенные в полости корпуса поплавок в виде стакана и ;

0 подключенный к электрическому кабелкх. электронагреватель, выполненный из последовательно электрически соединенных подвижных элементов в виде нижних и верхних Концентрических внутренней и внеш5 ней труб, при этом полости вбех внутренних труб сообщены с полостью корпуса, нижняя внутренняя труба подключена нижним концом ч отводящему патрубку, а верхний конец верхней внутренней трубы расположен

0 в полости стакана, отличающийся тем, что, с целью пойышения эффективности и безопасности эксплуатации, электрический кабель подключен к нижнему концу нижней внутренней трубы, верхний конец которой

5 электрически соединен с нижним концом верхней внутренней трубы, верхний конец последней электрически соединен с верхним концом верхней наружной трубы, нижний конец которой электрически соединен с

0 верхним концом нижней наружной трубы, при этом кольцевые каналы между всеми внутренними и наружными трубами подключены к полости корпуса.

2.Подогреватель по п. 1, о т л и ч а ю- 5 яц и и с я тем, что нижний конец верхней

наружной трубы выполнен в виде конуса,

3.Подогреватель по п. отличающийся тем, что наружные трубы соединены посредством гибкого рукава.

Использование: разогрев жидкостей в емкостях, железнодорожных цистернах с помощью электронагрева. Сущность изобретения: при протекании тока по последовательно электрически соединенным внутренним и внешним коаксиально расположенным ферромагнитным трубам, послед- кие нагреваются и нагревают окружающую их жидкость. При этом увеличена площадь теплообменной поверхности, что позволяет повысить КПД. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.