專利名稱:高效工頻加熱器的制作方法
本發(fā)明屬于電熱裝置目前在有些工業(yè)生產(chǎn)中采用的加熱方式有蒸汽加熱、油浴加熱、電阻加熱等。它們存在的共同問題是給熱有的是全部通過設備側壁進行，有的是通過側壁和底面共同進行。通常被加熱介質受熱后比重變小向上浮起，在沿側壁浮起的過程中受到側壁，多次加熱(側壁的加熱范圍越大加熱的次數(shù)越多)因此在加熱過程中就會出現(xiàn)上部溫度高，下部溫度低的不均勻現(xiàn)象。側壁加熱高度范圍越大，上下部溫差越大，有的達攝氏數(shù)十度，由于無法獲得均勻的控制溫度，不僅使得敏感的一些產(chǎn)品的產(chǎn)率和質量產(chǎn)生不良影響，而且會延長加熱周期，增加電耗。
工頻電感加熱除存在上述缺點外，還存在功率因數(shù)低、溫度不能達到或超過金屬居里溫度等缺點。為了提高效率和功率因數(shù)，1980年《電世界》雜志第九期發(fā)表了“高效工頻電感應加熱裝置”。該裝置利用變壓器降壓原理，由銅罩與鍋體構成閉合回路作為變壓器二次側，二次側作短路運行，短路電流在鍋壁發(fā)熱而傳給被加熱介質。該裝置效率和功率因數(shù)都較高。但仍存在如下缺點①熱交換面仍取設備側壁，如提高效率，必須加大側壁的發(fā)熱部分面積，這樣無法使發(fā)熱面集中于底部而獲得均勻加熱，②銅罩面積很大不僅耗銅量大，而且銅罩上的熱能無法收回，限制了效率的提高；為了得到高效，鍋體的電阻率要大大超過銅的電阻率，鍋體只有用高阻材料制成才合適，這限制了它的應用領域，③一次線圈被銅罩罩住。故不僅散熱困難，線圈必須用銅管制成內(nèi)通水冷卻，一旦出現(xiàn)故障查尋故障點困難也難以檢修，大面積的銅與高阻材料焊接并非易事，制作困難，一次投資大。由于上述缺點限制了它的廣泛應用。
本發(fā)明的目的是制造一種結構簡單、高效、多用途，被加熱介質溫度均勻的工頻加熱器。
附圖1為本發(fā)明的兩種結構形式示意圖。Ⅰ型為環(huán)形，Ⅱ型為雙直管形，圖中1為環(huán)管發(fā)熱體，2為保溫層，3為一次線圈，4為電源引線，5為硅鋼帶繞成的鐵軛。
附圖2、3、4為根據(jù)不同加熱要求做成不同形式應用裝置的示意圖。
本發(fā)明的要點在于利用變壓器降壓原理，將閉合環(huán)形管作為變壓器的二次線圈，該閉合環(huán)形既可由其本身構成，也可將管子的兩個出入口分別焊接在一個金屬設備上，使管子與設備的一部分構成閉合環(huán)形。加熱器工作時二次側短路運行，短路電流在閉合環(huán)管上流過使管子發(fā)熱，被加熱介質從環(huán)管中通過而獲得加熱，輸入功率幾乎全部變成二次側短路損耗，因此該裝置熱效率較高，一般可達95％以上。管子外側用保溫材料保溫，一次線圈順沿管子走向和設備中電流流通方向繞成相似的環(huán)形，并沿著管子的圓周一圈一圈地排列，線圈作好絕緣、緊固處理，并留足空間作線圈冷卻風道。然后用整條帶狀硅鋼片沿管子圓周方向 繞在一次線圈的外側構成鐵軛。硅鋼片的疊厚應與二次側所需電壓相對應。
為了使用方便，能獲得固定的功率，生產(chǎn)廠家可以做成封閉的圓環(huán)，在圓環(huán)的兩個對稱中點處的外側，各鉆一個大小與管內(nèi)徑相近的孔，孔的外邊沿上焊上一短段導管，如圖1Ⅰ型。也可制成雙直管形，如圖1Ⅱ型，用一段同徑管，彎成U形(如圖1U封管)U形開口的距離與兩直管間距離相等，將制好的兩根U封管對接到雙直管管口處，并焊牢，最后作水壓試驗至合格為止。出入口處也可焊上法蘭盤與使用處的設備作可卸連接。
使用中可以調(diào)整線圈匝數(shù)和兩鐵軛截面積大小來調(diào)節(jié)功率和功率分布(可卸連接除外)。
實施例1如圖4所示，在罐體6的底部中心處設一段集冷液管7，上端與罐體連通以便罐中冷液流入，管底封口焊牢，管子底端側面上等距鉆六個孔，大小以能焊Ⅱ型加熱器入口管為度，在罐底的側面等距鉆六個孔分別對接圖1Ⅱ型的出口管。這樣罐內(nèi)的冷液通過集液管流入加熱器加熱后返回罐內(nèi)，作為多次循環(huán)加熱。最后使罐內(nèi)液體達到所需的均勻溫度。調(diào)節(jié)加熱器的兩個鐵軛截面積，罐體底部形成交錯的Y、△型發(fā)熱區(qū)，并且以罐底中心部位發(fā)熱最甚。
實施例2在對氣體進行加熱時，由于氣體的傳熱效果差，傳遞一定的功率需要較大的熱交換面積，以使交換面上的溫度不至過高，而獲得抗氧化效果，采用圖3的形式可以調(diào)節(jié)發(fā)熱面的大小，來控制發(fā)熱面的溫度，以達延長使用期的目的。此形式也可作長距離液體介質加熱，如長距離的輸油管道加熱。
實施例3如圖2，該形式適用于熔煉加熱。用一根電阻、直徑、壁厚足夠的耐溫金屬管1彎成U形，U形的開口距離以設置保溫、線圈、硅鋼帶方便為度，然后在金屬熔爐9底部做兩個漏斗形的導管，與U形管開口處配接焊好，便可做成高功率因數(shù)節(jié)能熔爐，它不是借渦流發(fā)熱，工作溫度可超過金屬居里點溫度。
本發(fā)明結構簡單，制作、維修方便，一次投資少，發(fā)熱體與被加熱介質溫差小，所用設備不受電阻率，導磁率所限，是一種應用廣泛的加熱器，本發(fā)明為提高產(chǎn)量，縮短生產(chǎn)周期，提高質量，減少能耗創(chuàng)造了條件，為多功能高溫加熱方式找到了新路。
權利要求
1.本發(fā)明是一種工頻加熱器，利用變壓器原理制成，由一次線圈(3)、二次線圈(1)、保溫層(2)、鐵軛(5)組成，其特征在于環(huán)管為二次線圈，在環(huán)管外包上保溫層，然后再繞上一次線圈，將帶狀硅鋼片沿管子圓周方向繞在一次線圈外側構成鐵軛。
2.按照權利要求
1所述的工頻加熱器，其特征在于所說的環(huán)管即為加熱器，被加熱介質從環(huán)管中通過而獲得加熱。
3.按照權利要求
1所述的工頻加熱器，其特征在于所說的環(huán)管為閉合環(huán)形，其閉環(huán)既可由其本身構成，也可由其本身與設備壁的一部分構成。
4.按照權利要求
1所述的工頻加熱器，其特征在于所說的一次線圈繞法是沿管子走向和設備中電流流通的方向繞成相似的環(huán)形，沿管子園周一圈一圈地排列。
專利摘要
本實用新型利用變壓器降壓原理構思而成。加熱器由二次側的環(huán)管1、保溫層2、一次線圈3和鐵軛5組成，二次側的環(huán)管就是加熱器的發(fā)熱體，被加熱介質從環(huán)管中通過而被加熱，因此效率和功率因數(shù)都很高。利用本實用新型能構成平衡三相負荷；能獲得均勻的加熱溫度，能獲得高于金屬居里點的溫度。功率和功率分布的調(diào)節(jié)都很方便。
文檔編號H05B6/02GK86203184SQ86203184
公開日1987年1月28日 申請日期1986年5月14日
發(fā)明者楊維義 申請人:楊維義導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan