專利名稱：空氣快速加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣快速加熱器，、該加熱器適用于寬空氣濕度范圍(5% RH 100%RH)，并且在加熱過(guò)程中壓力損失較小。二、 背景技術(shù)溫、濕、壓綜合計(jì)量檢定裝置專門提供一定壓力下的均勻溫度、濕度環(huán)境。 此均勻溫、壓環(huán)境由前級(jí)裝置產(chǎn)生的飽和濕氣經(jīng)雙溫雙壓原理變換獲得。在保 證溫、濕場(chǎng)均勻性的前提下，氣體狀態(tài)從低溫快速升至高溫是檢定試驗(yàn)的一種 常規(guī)需求。因而需要將前級(jí)裝置產(chǎn)生的飽和濕氣在壓力損失較小情況下，經(jīng)適 當(dāng)整流、均勻加熱、快速升溫。將氣體迅速加熱方式多種多樣，但一般僅針對(duì) 普通空氣，或不考慮空氣高濕度情形或不考慮受熱均勻性或壓降損失較大。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)枮?3207418.9)介紹了一種電熱風(fēng)扇，其機(jī)械結(jié)構(gòu)見 圖l。該電熱風(fēng)扇具有一外殼，外殼一端設(shè)有內(nèi)有電熱片的出風(fēng)口 22，外殼內(nèi) 設(shè)有電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的多翼風(fēng)扇，多翼風(fēng)扇的軸向與電熱片呈90°相交，多翼風(fēng)扇 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)經(jīng)由電熱片自出風(fēng)口送出即形成熱風(fēng)。這種電熱風(fēng)扇加熱空氣的 方式普遍應(yīng)用在常規(guī)的空氣加熱器即將氣流垂直吹至加熱部件上。這種方式在一定程度上提高了換熱效率，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。不過(guò)其缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯第一: 氣流垂直吹至加熱部件，然后經(jīng)由出風(fēng)口排除，其壓力損失明顯過(guò)大；第二 排出氣流溫度不均勻;第三，其加熱部件為傳統(tǒng)加熱部件，電熱轉(zhuǎn)熱效率不高, 且熱慣性較大。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)枮?00710056905.0)介紹了一種空氣加熱器，其筒形 外殼2內(nèi)套裝由陶瓷或金屬內(nèi)筒4，內(nèi)筒4與其內(nèi)的加熱元件6之間填裝多空 泡沫陶瓷材料5，加熱元件為電熱絲、電熱棒、硅碳管等。這種加熱器優(yōu)點(diǎn)是 加熱均勻，表面積大。然而缺點(diǎn)和不足也是明顯的。第一，加熱元件釆用電熱 絲、電熱棒等傳統(tǒng)材料。這種材料易老化、易氧化、電熱轉(zhuǎn)換效率低，升溫慢，不利于快速升溫。第二多空泡沫陶瓷材料雖然較普通泡沫材料增大了孔隙率,但壓降損失明顯還是很大的。第三泡沫材料一般吸水性比較嚴(yán)重，無(wú)法滿足 高濕氣體加熱要求。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一種空氣快速加熱器，其目的是對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)在加熱速度、效率和抗壓損方面的不足，針對(duì)寬濕度范圍(5% RH 100%RH)的空氣，解決其快速 加熱問(wèn)題，并確?？諝庠诹鹘?jīng)加熱裝疊時(shí)受熱均勻、壓損較小。本發(fā)明一種空氣快速加熱器，其機(jī)械部件普遍采用防水、耐高溫材料，核 心加熱部件采用電熱膜加熱管，電熱轉(zhuǎn)換效率極高，在95%以上，且響應(yīng)極為 迅速。電熱膜管的分布呈等多邊形，確保對(duì)空氣均勻加熱。該空氣快速加熱器總體上呈兩端稍細(xì)、中間稍粗的圓筒狀，其由擴(kuò)口段、 加熱段、收口段三部分構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)上擴(kuò)口段和收口段關(guān)于加熱段中線幾乎完 全對(duì)稱。整體分成三段主要是考慮到加熱段需要安放電熱膜管及其緊固套，兩 者都會(huì)占據(jù)了定的橫截面積。為使氣流在流經(jīng)加熱器的過(guò)程中減少壓降損失， 并盡量使流速保持不變，加熱段的核心加熱部件采用超薄的電熱膜管，其軸向 與空氣流動(dòng)方向相同，并確保高濕空氣流經(jīng)加熱段時(shí)的有效橫截面積與原管橫 截面積大致相當(dāng)。該裝置外殼所用材料需能耐-6(TC 50(TC，并具有不吸水、 易于機(jī)械加工、堅(jiān)固耐用等特性。加熱段內(nèi)襯管需能耐-60°C 700°C、不吸水、 并具有良好的絕緣性能和導(dǎo)熱性能。擴(kuò)口段、收口段內(nèi)襯管需能耐-60XT250 °C，不吸水、易于機(jī)械加工，并具有良好的絕緣性能。內(nèi)襯管與外殼之間需采 用優(yōu)良的隔熱保溫材料，并需耐溫70(TC，常溫導(dǎo)熱系數(shù)小于0. 05W/M K。擴(kuò) 口段、加熱段、收口段三段之間利用密封圈、法蘭密封連接。加熱器內(nèi)外壓差 為± 130KPa時(shí)，法蘭連接處空氣泄漏率《1 X 10—5cm7s。其中，所述裝置外殼可采用耐低溫鐵管、鋼管、銅管等。所述加熱段內(nèi)襯 管可采用陶瓷管等。擴(kuò)口段、收口段內(nèi)襯管可采用四氟管等。隔熱保溫層的材 料可釆用陶瓷纖維紙等。密封圈可以采用O型四氟圈等、法蘭可以采用對(duì)焊法 蘭、平焊法蘭，密封面可以采用凸面或平面。整個(gè)擴(kuò)口段由內(nèi)到外依次為，傳感器固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管、空氣 整流網(wǎng)、內(nèi)襯管、隔熱保溫層、外殼等部分構(gòu)成。傳感器固定桿在空氣流入一 端放置溫度傳感器，另一端固定在傳感器支架上。傳感器支架能容納多個(gè)傳感器固定桿沿垂直于氣流方向并排固定、以便于監(jiān)測(cè)不同位置的溫度、檢測(cè)溫度 均勻性。傳感器支架緊挨螺紋沉空焊接在導(dǎo)流管的內(nèi)側(cè)。導(dǎo)流管空氣流入一端 的長(zhǎng)度超過(guò)內(nèi)襯管幾乎接觸擴(kuò)口段的喇叭狀外殼，導(dǎo)流管空氣流出一端固定空 氣整流網(wǎng)。在擴(kuò)口段傳感器固定弁、傳感器支架、導(dǎo)流管、空氣整流網(wǎng)是一體
的。內(nèi)襯管所采用材料需具備三個(gè)性能。其一絕緣，避免意外時(shí)220v的交流電 產(chǎn)生的危險(xiǎn)。其二，固定導(dǎo)流管。內(nèi)襯管易于機(jī)械加工，在其氣體流入一側(cè)設(shè) 計(jì)若干個(gè)螺紋沉孔，以固定導(dǎo)流管。其三，隔熱，需具有一定的隔熱性能。考 慮到加熱器的安全、節(jié)能性，隔熱保溫層必須采用耐高溫優(yōu)良等級(jí)的隔熱保溫 材料，并且憎水性較強(qiáng)，如果具有吸水性必須對(duì)材料暴露在空氣中的部分涂抹 高溫防水膠。擴(kuò)口段中間部位設(shè)計(jì)一個(gè)通孔，此孔上焊接一個(gè)轉(zhuǎn)接平臺(tái)，此轉(zhuǎn) 接平臺(tái)和密封插座配套使用。溫度傳感器的電源線、信號(hào)線、電熱膜加熱管的 電源線通過(guò)密封插座引入/引出。加熱盔內(nèi)外壓差為士130KPa時(shí)，轉(zhuǎn)接平臺(tái)和 密封插座整體空氣泄漏率《1 X 1(Tcm7s。
加熱段由內(nèi)到外由電熱膜管、金屬圓盤、內(nèi)襯管、隔熱保溫層、外殼等部 分構(gòu)成。金屬圓盤通過(guò)線切割的方式加工出3n(n-1)+1個(gè)孔，n為正整數(shù)。孔的 分布情形為圓盤正中心一個(gè)孔為第一層，圍繞中心孔第二層有6個(gè)孔，第三 層有12個(gè)孔、第n層有6 (n-1)個(gè)孔。第k (2《k《n)屑6 (k-1)個(gè)孔所形 成圓的圓心連線為一等六邊形并且此六邊形內(nèi)切圓的圓心與中心孔所形成圓的 圓心相同)。第M (l《M《n-1)層的任意l個(gè)通孔與m+l層的兩個(gè)相鄰孔，三 孔各自所形成圓的圓心連線基本呈等邊三角形。通孔與通孔之間利用金屬筋條 相連，多余部分均切除。內(nèi)襯管中間部位設(shè)計(jì)若干通孔，兩個(gè)金屬圓盤通過(guò)勾 形固定桿(將勾插入通孔內(nèi))固定在內(nèi)襯管內(nèi)壁上。內(nèi)襯管一方面起到絕緣和 固定金屬圓盤的作用，將金屬圓盤和外殼隔開并固定在其內(nèi)壁上。另一方面內(nèi) 襯管導(dǎo)熱效果極好，其內(nèi)壁溫度接近金屬圓盤，這樣整個(gè)內(nèi)襯管內(nèi)部會(huì)形成近 似的均勻溫場(chǎng)，有利于溫度控帝lh內(nèi)襯管兩端各留有若干豁口，在豁口位置將 固定柱焊接在外殼上，從而將內(nèi)襯管固定?？紤]到加熱器的安全、節(jié)能性，隔 熱保溫層必須采用耐高溫優(yōu)良等級(jí)的隔熱保溫材料，并且憎水性較強(qiáng)，如果具 有吸水性必須對(duì)材料暴露在空氣中的部分涂抹高溫防水膠。 、 收口段將管道直徑適當(dāng)收縮后，氣體從內(nèi)襯管流過(guò)?？紤]到氣體流經(jīng)內(nèi)襯管過(guò)程中進(jìn)一步混合，溫度會(huì)更加均勻，因而在收口段氣體流入一側(cè)設(shè)置整流網(wǎng)、 流出一側(cè)安裝溫度傳感器進(jìn)行溫度反饋。整個(gè)收口段由內(nèi)到外依次為，傳感器 固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管、空氣整流網(wǎng)、內(nèi)襯管、隔熱保溫層、外殼等部
分構(gòu)成。傳感器固定桿在空氣流ii一端放置溫度傳感器，另一端固定在傳感器
支架上。傳感器支架能容納多個(gè)傳感器固定桿沿垂直于氣流方向并排固定、以 便于監(jiān)測(cè)不同位置的溫度、檢測(cè)溫度均勻性。傳感器支架緊挨螺紋沉空焊接在 導(dǎo)流管的內(nèi)側(cè)。導(dǎo)流管空氣流出一端的長(zhǎng)度超過(guò)內(nèi)襯管幾乎接觸收口段的喇叭 狀外殼。在收口段傳感器固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管是一體的，三者與空氣 整流網(wǎng)是分開的。內(nèi)襯管所采用材料需具備三個(gè)性能。其一絕緣，避免意外時(shí)
220v的交流電產(chǎn)生的危險(xiǎn)。其二，固定空氣整流網(wǎng)、導(dǎo)流管。內(nèi)襯管易于機(jī)械
加工，在其氣體流入一側(cè)設(shè)計(jì)若干螺紋沉孔，以固定空氣整流網(wǎng)；在其氣體流 出一側(cè)設(shè)計(jì)若干螺紋沉孔，以固定導(dǎo)流管。其三，隔熱，需具有一定的隔熱性 能?？紤]到加熱器的安全、節(jié)能性，隔熱保溫層必須采用耐高溫優(yōu)良等級(jí)的隔 熱保溫材料，并且憎水性較強(qiáng)，如果具有吸水性必須對(duì)材料暴露在空氣中的部 分涂抹高溫防水膠。收口段中間部位設(shè)計(jì)一個(gè)通孔，此孔上悍接一個(gè)轉(zhuǎn)接平臺(tái)， 此轉(zhuǎn)接平臺(tái)和密封插座配套使用。溫度傳感器的電源線、信號(hào)線、電熱膜加熱
管的電源線通過(guò)密封插座引入/引出。加熱器內(nèi)外壓差為士.130KPa時(shí)，轉(zhuǎn)接平
臺(tái)和密封插座整體空氣泄漏率《1 X l(T5cm:'/s。
其中，該空氣快速加熱器的外殼采用耐低溫金屬管。
其中，該空氣快速加熱器加熱段的內(nèi)襯管采用陶瓷管。
其中，該空氣快速加熱器擴(kuò)口段和收口段的內(nèi)襯管采用四氟管。
其中，該空氣快速加熱器隔熱保溫層采用陶瓷纖維紙，其暴露在空氣中的
部分涂抹高溫防水膠。
其中，該空氣快速加熱器的密封連接裝置采用密封圈，密封面為凸面。 其中，該空氣快速加熱器的密封連接裝置釆用密封圈，密封面為平面。 其中，該密封圈采用O型四氟圈。
其中，該空氣快速加熱器的密封連接裝置采用對(duì)焊法蘭。
其中，該空氣快速加熱器的密封連接裝置釆用平焊法蘭。 、本發(fā)明一種空氣快速加熱器，其特點(diǎn)和優(yōu)越性是
1. 核心加熱部件采用電熱膜管。電熱膜管高效節(jié)能熱交換面積大，電熱 轉(zhuǎn)換效率高，達(dá)95%以上；加熱速度快，溫升迅速， 一分鐘達(dá)到熱平衡；易于 溫控同步升溫、熱慣性小，熱場(chǎng)均勻，易于精確控溫。
2. 加熱器采用3階段設(shè)計(jì)，空氣在擴(kuò)口段入口處、.加熱段、收口段出口處 的有效流通面積大致相當(dāng)，氣流流速平穩(wěn)，加熱管軸向與氣流方向相同，壓降 損失較小。
.3.熱場(chǎng)均勻。如熱段的核心加熱部件由3n(n-l)+l只電熱膜管組成。 一只 電熱膜管位于正中心，外圍若干層電熱膜管圍繞中心管呈等六邊形分布，第m
(1《m《n-1)層的任意1個(gè)通孔與m+l層的兩個(gè)相鄰孔，三孔各自所形成圓的 圓心連線基本呈等邊三角形。電熱膜管通過(guò)金屬圓盤固定在內(nèi)襯管的內(nèi)部，所 選用金屬圓盤、內(nèi)襯管材質(zhì)都是非常好的導(dǎo)熱體，這樣整個(gè)內(nèi)襯管內(nèi)部近乎形 成一個(gè)均勻溫場(chǎng)。
4.加熱器抗高濕能力較強(qiáng)。整個(gè)加熱器各部件盡量選用不吸水材料，對(duì)于具 有吸水性的材料將其所有直接接觸空氣部位均涂抹高溫防水膠。因而針對(duì)濕度 范圍在5%RH 95%RH的空氣均能進(jìn)行加熱
.5.加熱器氣密'陣好，可以對(duì)300Pa 130000Pa的氣體進(jìn)行快速加熱。三段之 間利用密封圈、法蘭密封連接；擴(kuò)口段、收口段均設(shè)有密封插座將傳感器信號(hào) 線，電源線引出/引入，上述措施確保對(duì)低壓空氣進(jìn)行快速加熱時(shí)良好的氣密性。
四

圖1為背景技術(shù)一種改進(jìn)型電熱風(fēng)扇結(jié)構(gòu)示意。 圖2為背景技術(shù)一種空氣加熱器結(jié)構(gòu)示意。 圖3為背景技術(shù)一種空氣加熱器軸向截面圖。 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例空氣加熱器結(jié)構(gòu)示意。 .圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例空氣加熱器加熱段截面示意。 圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例氣流方向示意。 圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例陶瓷管示意。 圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例四氟管示意。圖9為本發(fā)明具體實(shí)施例銅盤示意。
圖io為本發(fā)明具體實(shí)施例傳感器支架示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)及符號(hào)說(shuō)明如下
1-進(jìn)氣管2-筒形外殼3-保溫材料
4-金屬內(nèi)筒5-多孔泡沫陶瓷材料6-電加熱元件
7-溫控器8-出氣管9-外接導(dǎo)線
io-傳感器11-傳感器固定桿12-傳感器支架
13-整流網(wǎng)14-導(dǎo)流管15-四氟管
16-陶瓷纖維層17-鋼管18-轉(zhuǎn)接平臺(tái)
19-密封插座20-高溫防水膠，21-電熱膜管
22-陶瓷管23-銅盤，24-氣流方向
25-多翼風(fēng)扇26-電熱片27-安全斷電裝置
28-出風(fēng)口29-葉片30-環(huán)圈
31-溫控開關(guān)32固定陶瓷管之豁口33固定銅盤之通孔
34-固定導(dǎo)流管之沉孔35-安裝轉(zhuǎn)接平臺(tái)之通孔36-安裝電熱膜管之通孔
37-銅筋38-銅環(huán)39-通孔
40-法蘭141法蘭242銅盤
五具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D4，本實(shí)施例為寬濕度范圍空氣快速加熱器。左側(cè)虛線以左為擴(kuò)口 段，右側(cè)虛線以右為收口段，兩條虛線中間為加熱段，空氣流向如圖6。擴(kuò)口 段、加熱段、收口段三段之間利用密封圈、法蘭41 (規(guī)格為DN125-PN10RF (系 列II ) GB/T9119-2000)密封連接，加熱器內(nèi)外壓差為± 130KPa時(shí)，法蘭41連 接處空氣泄漏率《1X10—6cm7s。該裝置外殼所用鋼管為含Ni3. 5%以上的耐低溫 不脆鎳鋼管。加熱段內(nèi)襯管采用陶瓷管15，擴(kuò)口段、收口段內(nèi)襯管采用耐250 。C優(yōu)質(zhì)聚四氟乙烯材料(以下簡(jiǎn)稱四氟管)15。隔熱保溫層采用陶瓷纖維紙16。 金屬圓盤釆用銅盤23。密封插座采用耐環(huán)境圓形連接器19，耐溫-60°C 260 。C，壓差為士130KPa時(shí)，空氣泄漏率〈1X10—5cm:7s。
整個(gè)擴(kuò)口段由內(nèi)到外依次為，如圖8所示，傳感器固定11、傳感器支架12、導(dǎo)流管14、空氣整流網(wǎng)13、四氟管15 、陶瓷纖維紙層16、圓鋼管17等 部分構(gòu)成。傳感器固定桿11在空氣流入一端放置溫度傳感器，另一端固定在傳 感器支架上。傳感器支架12能容納多個(gè)傳感器固定桿11沿垂直于氣流方向并 排固定、以便于監(jiān)測(cè)不同位置的溫度、檢測(cè)溫度均勻性。傳感器支架12緊挨螺 紋沉空34焊接在導(dǎo)流管14的內(nèi)側(cè)。導(dǎo)流管空氣流入一端的長(zhǎng)度超過(guò)四氟管15 幾乎接觸收口段的喇叭狀外殼，導(dǎo)流管14空氣流出一端固定空氣整流網(wǎng)13。 在擴(kuò)口段傳感器固定桿11、傳感器支架12、導(dǎo)流管14、空氣整流網(wǎng)13是一體 的。內(nèi)襯四氟管15主要有三個(gè)作用。其一絕緣，避免意外時(shí)220v的交流電產(chǎn) 生的危險(xiǎn)。其二，固定氣體導(dǎo)流管14。四氟管易于機(jī)械加工，在其氣體流入一 側(cè)設(shè)計(jì)四個(gè)螺紋沉孔34以固定導(dǎo)流管。其三，隔熱，四氟管15具有一定的隔 熱性能。陶瓷纖維紙16有非常好的高溫隔熱性能，是一種應(yīng)用廣泛的隔熱保溫 材料，在四氟管的外壁纏繞lcru厚的陶瓷纖維紙16，以充分發(fā)揮其隔熱保溫的 作用。不過(guò)陶瓷纖維紙具有吸水性缺陷，因而需要在兩側(cè)涂高溫隔熱絕緣防水 膠20。高溫膠20—方面解決了陶瓷纖維紙的吸水性問(wèn)題，另一方面填滿空隙， 使氣體只能從干道---_四氟管15內(nèi)流過(guò)。擴(kuò)口段中間部位設(shè)計(jì)一個(gè)通孔34， 此孔上焊接一個(gè)轉(zhuǎn)接平臺(tái)，此轉(zhuǎn)接平臺(tái)18和密封插座19配套使用，密封插座 19耐溫-60。C 260。C，壓差為土130KPa時(shí)，空氣泄漏率〈1 X 10_5cni7s。溫度傳 感器10的電源線、信號(hào)線、電熱膜加熱管21的電源線通過(guò)密封插座引入/引出。 加熱段由內(nèi)到外由電熱膜加熱管21、銅盤23、陶瓷管22、陶瓷纖維層16、 鋼管17等部分構(gòu)成。銅盤23通過(guò)線切割的方式加工出7個(gè)孔36 (參見圖9)， 孔的分布情形為銅盤正中心一個(gè)孔，圍繞中心孔有6個(gè)孔，此6個(gè)孔所形成 圓的圓心連線為一等六邊形(此六邊形內(nèi)切圓的圓心與中心孔所形成圓的圓心 相同)，6個(gè)孔中的任意兩個(gè)相鄰孔與中心孔各自所形成圓的圓心連線基本呈等 邊三角形。通孔與通孔之間利用銅筋37相連，多余部分均切除。距離陶瓷管兩 端50cm處各有4個(gè)通孔33，兩個(gè)銅盤通過(guò)勾形固定桿(將勾插入通孔內(nèi))固 定在陶瓷管內(nèi)壁上。陶瓷管22—方面起到絕緣和固定銅盤23的作用，將銅盤 23和鋼管17隔開并將銅盤固定在其內(nèi)。另一方面陶瓷管22導(dǎo)熱效果極好，內(nèi) 壁溫度接近銅盤23，這樣整個(gè)陶瓷管22內(nèi)部會(huì)形成近似的均勻溫場(chǎng)，有利于 溫度控制。陶瓷管兩端各留有4個(gè)豁口 32，在豁口 32位置將固定柱焊接在鋼管上，從而將陶瓷管22固定。陶瓷纖維紙16是優(yōu)良等級(jí)的隔熱保溫材料，在
陶瓷管的外壁上纏繞lcm厚的陶瓷纖維紙，以發(fā)揮其性能。不過(guò)陶瓷纖維紙具 有吸水性缺陷，因而需要在兩側(cè)涂高溫隔熱絕緣防水膠20。高溫膠20 —方面 解決了陶瓷纖維紙16的吸水性問(wèn)題，另一方面填滿空隙，使氣體只能從干道 一--陶瓷管22內(nèi)流過(guò)。
收口段將管道直徑適當(dāng)收縮后，氣體從內(nèi)襯四氟管15流過(guò)?？紤]到氣體 流經(jīng)四氟管過(guò)程中進(jìn)一步混合，溫度會(huì)更加均勻，因而在收口段氣體流入一側(cè) 設(shè)置整流網(wǎng)13、流出一側(cè)安裝溫度傳感器10進(jìn)行溫度反饋。整個(gè)收口段由內(nèi) 到外依次為，傳感器固定桿ll、傳感器支架12、導(dǎo)流管14、空氣整流網(wǎng)13、 四氟管15、陶瓷纖維紙層16、鋼管17等部分構(gòu)成。傳感器固定桿在空氣流出 一端放置溫度傳感器10，另一端固定在傳感器支架12上。傳感器支架能容納 多個(gè)傳感器固定桿U沿垂直于氣流方向并排固定、以便于監(jiān)測(cè)不同位置的溫 度、檢測(cè)溫度均勻性。傳感器支架12緊挨螺紋沉空34焊接在導(dǎo)流管14的內(nèi)側(cè)。 導(dǎo)流管14空氣流出一端的長(zhǎng)度超過(guò)四氟管幾乎接觸收口段的喇叭狀外殼(見圖 4)。在收口段傳感器固定桿ll、傳感器支架12、導(dǎo)流管14是一體的，三者與 空氣整流網(wǎng)13是分開的。內(nèi)襯四氟管15主要有三個(gè)作用。其一絕緣，避免意 外時(shí)220v的交流電產(chǎn)生的危險(xiǎn)。其二，固定空氣整流網(wǎng)13、導(dǎo)流管14。四氟 管易于機(jī)械加工，在其氣體流入一側(cè)設(shè)計(jì)4個(gè)螺紋沉孔34，以固定空氣整流網(wǎng)； 在其氣體流出一側(cè)設(shè)計(jì)4個(gè)螺紋沉孔34，以固定導(dǎo)流管14。其三，隔熱，四氟 管15具有--定的隔熱性能。陶瓷纖維紙16是優(yōu)良等級(jí)的隔熱保溫材料，在四 氟管15的外壁上纏繞lcm厚的陶瓷纖維紙16，以發(fā)揮其性能。不過(guò)陶瓷纖維 紙16具有吸水性缺陷，因而需要在兩側(cè)涂高溫隔熱絕緣防水膠20。高溫膠20 一方面解決了陶瓷纖維紙16的吸水性問(wèn)題，另一方面填滿空隙，使氣體只能從 干道----四氟管內(nèi)15流過(guò)。擴(kuò)口段中間部位設(shè)計(jì)一個(gè)通孔35，此孔上焊接一 個(gè)轉(zhuǎn)接平臺(tái)18，此轉(zhuǎn)接平臺(tái)18和密封插座19配套使用，密封插座18耐溫-60 °C 260°C，壓差為士130KPa時(shí)，空氣泄漏率〈1 X 1(Tcm7s。溫度傳感器10的 電源線、信號(hào)線、電熱膜加熱管21的電源線通過(guò)密封插座引入/引出。借助加 熱器前后兩端的溫度傳感器10，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣快速加熱的閉環(huán)控制。
權(quán)利要求
1、一種空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器總體上呈兩端稍細(xì)、中間稍粗的圓筒狀，其由擴(kuò)口段、加熱段、收口段三部分構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)上擴(kuò)口段和收口段關(guān)于加熱段中線幾乎完全對(duì)稱；擴(kuò)口段、加熱段、收口段三段之間利用密封圈、法蘭密封連接；該裝置外殼所用材料需能耐-60℃～500℃，并具有不吸水、易于機(jī)械加工、堅(jiān)固耐用等特性，加熱段內(nèi)襯管需能耐-60℃～700℃、不吸水、并具有良好的絕緣性能和導(dǎo)熱性能；擴(kuò)口段、收口段內(nèi)襯管需能耐-60℃~250℃，不吸水、易于機(jī)械加工，并具有良好的絕緣性能；內(nèi)襯管與外殼之間的隔熱保溫層采用優(yōu)良的隔熱絕緣材料，該隔熱絕緣材料具有耐高溫700℃，常溫導(dǎo)熱系數(shù)小于0.05W/M·K的特性；加熱器內(nèi)外壓差為±130KPa時(shí)，法蘭連接處空氣泄漏率≤1×10-5cm3/s；整個(gè)擴(kuò)口段由內(nèi)到外依次由傳感器固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管、空氣整流網(wǎng)、內(nèi)襯管、隔熱保溫層、外殼構(gòu)成；傳感器固定桿在空氣流入一端放置溫度傳感器，另一端固定在傳感器支架上；傳感器支架容納預(yù)定個(gè)傳感器固定桿沿垂直于氣流方向并排固定；傳感器支架緊挨螺紋沉空焊接在導(dǎo)流管的內(nèi)側(cè)；導(dǎo)流管空氣流入一端的長(zhǎng)度超過(guò)內(nèi)襯管幾乎接觸擴(kuò)口段的喇叭狀外殼，導(dǎo)流管空氣流出一端固定空氣整流網(wǎng)；在擴(kuò)口段傳感器固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管、空氣整流網(wǎng)是一體的；內(nèi)襯管固定導(dǎo)流管，在其氣體流入一側(cè)設(shè)計(jì)預(yù)定個(gè)螺紋沉孔，以固定導(dǎo)流管；擴(kuò)口段中間部位設(shè)計(jì)一個(gè)通孔，此孔上焊接一個(gè)轉(zhuǎn)接平臺(tái)，此轉(zhuǎn)接平臺(tái)和密封插座配套使用；溫度傳感器的電源線、信號(hào)線、電熱膜加熱管的電源線通過(guò)密封插座引入/引出；加熱器內(nèi)外壓差為±130KPa時(shí)，轉(zhuǎn)接平臺(tái)和密封插座整體空氣泄漏率≤1×10-5cm3/s；加熱段由內(nèi)到外由電熱膜管、金屬圓盤、內(nèi)襯管、隔熱保溫層、外殼構(gòu)成；金屬圓盤通過(guò)線切割的方式加工出3n(n-1)+1個(gè)孔，n為正整數(shù)；孔的分布情形為圓盤正中心一個(gè)孔為第一層，圍繞中心孔第二層有6個(gè)孔，第三層有12個(gè)孔、第n層有6(n-1)個(gè)孔；第k(2≤k≤n)層6(k-1)個(gè)孔所形成圓的圓心連線為一等六邊形并且此六邊形內(nèi)切圓的圓心與中心孔所形成圓的圓心相同；第M(1≤M≤n-1)層的任意1個(gè)通孔與m+1層的兩個(gè)相鄰孔，三孔各自所形成圓的圓心連線呈等邊三角形；通孔與通孔之間利用金屬筋條相連，多余部分均切除；內(nèi)襯管中間部位設(shè)計(jì)預(yù)定個(gè)通孔，兩個(gè)銅盤通過(guò)勾形固定桿固定在內(nèi)襯管內(nèi)壁上；內(nèi)襯管將金屬圓盤和外殼管隔開并固定在外殼管內(nèi)壁上；內(nèi)襯管兩端各留有豁口，在豁口位置將固定柱焊接在外殼上，從而將內(nèi)襯管固定；收口段將管道直徑適當(dāng)收縮后，氣體從內(nèi)襯管流過(guò)；在收口段氣體流入一側(cè)設(shè)置整流網(wǎng)、流出一側(cè)安裝溫度傳感器進(jìn)行溫度反饋；整個(gè)收口段由內(nèi)到外依次由傳感器固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管、空氣整流網(wǎng)、內(nèi)襯管、隔熱保溫層、外殼構(gòu)成；傳感器固定桿在空氣流出一端放置溫度傳感器，另一端固定在傳感器支架上；傳感器支架容納預(yù)定個(gè)傳感器固定桿沿垂直于氣流方向并排固定；傳感器支架緊挨螺紋沉空焊接在導(dǎo)流管的內(nèi)側(cè)；導(dǎo)流管空氣流出一端的長(zhǎng)度超過(guò)內(nèi)襯管幾乎接觸收口段的喇叭狀外殼；在收口段傳感器固定桿、傳感器支架、導(dǎo)流管是一體的，三者與空氣整流網(wǎng)是分開的；內(nèi)襯管固定空氣整流網(wǎng)、導(dǎo)流管；內(nèi)襯管易于機(jī)械加工，在其氣體流入一側(cè)設(shè)計(jì)預(yù)定螺紋沉孔，以固定空氣整流網(wǎng)；在其氣體流出一側(cè)設(shè)計(jì)有螺紋沉孔，以固定導(dǎo)流管；收口段中間部位設(shè)計(jì)一個(gè)通孔，此孔上焊接一個(gè)轉(zhuǎn)接平臺(tái)，此轉(zhuǎn)接平臺(tái)和密封插座配套使用；溫度傳感器的電源線、信號(hào)線、電熱膜加熱管的電源線通過(guò)密封插座引入/引出；加熱器內(nèi)外壓差為±130KPa時(shí)，轉(zhuǎn)接平臺(tái)和密封插座整體空氣泄漏率≤1×10-5cm3/s。
2、 如權(quán)利要求1所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器 的外殼采用耐低溫金屬管。
3、 如權(quán)利要求1所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器 加熱段的內(nèi)襯管采用陶瓷管。
4、 如權(quán)利要求1所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器 擴(kuò)口段和收口段的內(nèi)襯管采用四氟管。
5、 如權(quán)利要求1所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器 隔熱保溫層采用陶瓷纖維紙，其暴露在空氣中的部分涂抹高溫防水膠。
6、 如權(quán)利要求l所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器 的密封連接裝置采用密封圈，密封面為凸面。
7、 如權(quán)利要求l所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器的密封連接裝置采用密封圈，密封面為平面。
8、 如權(quán)利要求7或8所述的空氣快速加熱器，其特征在于該密封圈采用o型四氟圈。
9、 如權(quán)利要求1所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱器 的密封連接裝置采用對(duì)焊法蘭。
10、 如權(quán)利要求1所述的空氣快速加熱器，其特征在于該空氣快速加熱 器的密封連接裝置采用平焊法蘭。
全文摘要
本發(fā)明一種空氣快速加熱器，其機(jī)械部件采用防水、耐高溫材料，核心加熱部件采用電熱膜加熱管，電熱轉(zhuǎn)換效率極高，在95％以上，響應(yīng)極為迅速；電熱膜管的分布呈等多邊形，確保對(duì)空氣均勻加熱；該空氣快速加熱器總體上呈兩端稍細(xì)、中間稍粗的圓筒狀，其由擴(kuò)口段、加熱段、收口段三部分構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)上擴(kuò)口段和收口段關(guān)于加熱段中線幾乎完全對(duì)稱；整體分成三段主要是考慮到加熱段需要安放電熱膜管及其緊固套，兩者都會(huì)占據(jù)一定的橫截面積。為使氣流在流經(jīng)加熱器的過(guò)程中減少壓降損失，并盡量使流速保持不變，加熱段的核心加熱部件采用超薄的電熱膜管，其軸向與空氣流動(dòng)方向相同，并確保高濕空氣流經(jīng)加熱段時(shí)的有效橫截面積與原管橫截面積大致相當(dāng)。
文檔編號(hào)F24H3/02GK101403529SQ200810223210
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者孟曉風(fēng), 張衛(wèi)軍, 董登峰 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)