початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2098928

Низькочастотні ІНДУКЦІЙНИЙ Нагрівач

Ім'я винахідника: Туров Герман Олександрович; Локшин Лев Йосипович; Батов Володимир Олексійович
Ім'я патентовласника: Туров Герман Олександрович; Локшин Лев Йосипович; Батов Володимир Олексійович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1996.09.25

Використання: винахід призначений для обігріву різного технологічного обладнання в будь-яких галузях народного господарства і може бути використано для обігріву житлових і нежитлових приміщень.

Суть винаходу: кожна котушка нагрівача виконана у вигляді одношарової Архімедова спіралі з електропровідного із зовнішньою ізоляцією матеріалу з малим питомим електричним опором, все котушки розміщені в одній площині, з'єднані між собою і скріплені електроізоляційним матеріалом (ЕІЗМ) в одношарову суцільну стрічку, яка в поперечному перерізі може бути виконана у вигляді прямолінійної пластини, або у вигляді кільця, або у вигляді частин кільця, або у вигляді вигнутого під кутом або декількома кутами профілю. Як ЕІЗМ для скріплення котушок використовують склопластик або матеріал на основі гуми або пластичних полімерів. Конструкція дозволяє рівномірно підігріти виріб, спростити конструкцію, знизити її вага і полегшити експлуатацію.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до індукційних нагрівальних пристроїв, що працюють на токах промислової частоти, а саме до пристроїв індукційного нагріву стінок сталевих виробів типу резервуарів, ємностей, трубопроводів, радіаторів і т.п. і призначається для застосування, наприклад на підприємствах нафтовидобутку і нафтопереробки для електропідігріву трубопроводів, резервуарів та іншого технологічного обладнання, де для харчування нагрівача можливе використання струмів промислової частоти. Винахід може бути і використано в якості нагрівального приладу для обігріву житлових і нежитлових приміщень.

Відомий індукційний нагрівач ємностей за патентом ФРН, що містить щонайменше дві котушки, кожна з яких охоплена магнитопроводом з елементами його кріплення і шар теплоізоляції, розміщений на внутрішній поверхні котушок [1]

Недоліком такого нагрівача є те, що для його ремонту витрачається багато часу, так як для зняття поламаних індукційних котушок необхідно видалити приварені до поверхні, що обігрівається ємності сталеві півкільця, застосовуючи вогняну різання.

Найбільш низьким (прототипом) до заявляється технічному рішенню з числа відомих засобів того ж призначення є індукційний нагрівач ємностей, що містить щонайменше дві котушки, кожна з яких охоплена магнитопроводом з елементами його кріплення [2] Котушки мають електроізоляцію, на їх внутрішній поверхні розміщений шар теплоізоляції. Магнитопровод кожної котушки виконаний у вигляді тавра, обидва торця якого вільно вставляються в пази обойми. Обойми жорстко закріплені, наприклад за допомогою зварювання на зовнішній поверхні ємності, яка підлягає нагріванню. Елементи кріплення магнитопроводов виконані у вигляді знімних скоб, які охоплюють магнітопроводи з зовнішньої поверхні і болтами прикріплені до обойм.

На нагрівач подають струм промислової частоти, в результаті чого в муздрамтеатрі створюється магнітний потік, що викликає вихрові струми (струми Фуко), завдяки яким здійснюється нагрів стінки сталевої ємності, в основному через торцеві ділянки муздрамтеатру.

Недоліком відомого по прототипу нагрівача є нерівномірний нагрівання поверхні нагрівається вироби, так як вплив вихрових струмів, індукціруемих котушками і викликають нагрів стінки сталевого виробу, в районах торців муздрамтеатру й поза торців завжди буде різний. Крім того, у відомому по прототипу нагрівачі часті випадки перегріву котушок, що знижує його надійність в роботі. Разом з цим частину елементів нагрівача (обойми) необхідно жорстко закріплювати, наприклад за допомогою зварювання, на зовнішній поверхні ємності, яка підлягає нагріванню. Частину, що залишилася більшу частину елементів нагрівача: магнітопроводи, індукційні котушки, шар теплоізоляції, знімні скоби і болти необхідно кожен раз монтувати і демонтувати. В цілому нагрівач по прототипу має велику кількість деталей, які ускладнюють його конструкцію, має значну вагу, вимагає в експлуатації додаткових витрат праці. Складність конструкції, крім усього, ускладнює його використання для обігріву виробів складної форми.

Метою винаходу є забезпечення рівномірного нагріву поверхні нагрівається вироби по всій знаходиться під нагрівачем площі шляхом забезпечення впливу на нагрівається поверхню вихрових струмів кожним витком котушки, підвищення надійності роботи нагрівача шляхом виключення перегріву його котушок, спрощення конструкції нагрівача, полегшення його експлуатації, зниження ваги і розширення сфери використання.

Для досягнення поставленої мети в відомому низькочастотному індукційному нагрівачі для прогріву стінок сталевих виробів, що включає котушки і їх електроізоляцію, нами введено такі нові конструктивні елементи: кожна котушка виконана у вигляді одношарової Архімедова спіралі з електропровідного із зовнішньою ізоляцією матеріалу з малим питомим електричним опором, при цьому котушки розміщені в одній площині, з'єднані між собою і скріплені електроізоляційним матеріалом в одношарову суцільну стрічку.

Одношарова суцільна стрічка в поперечному перерізі може бути виконана у вигляді прямолінійної пластини, у вигляді кільця, у вигляді двох або більше частин кільця або у вигляді вигнутого під одним або кількома кутами профілю. В якості електроізоляційного матеріалу для скріплення котушок використовують склопластик, а й електроізоляційний матеріал на основі гуми або пластичних полімерів.

Із загальнодоступних джерел патентної та науково-технічної інформації не відомі низькочастотні індукційні нагрівачі для прогріву стінок сталевих виробів, в яких, як нами запропоновано вперше, кожна котушка була б виконана у вигляді одношарової Архімедова спіралі з електропровідного із зовнішньою ізоляцією матеріалу з малим питомим електричним опором, а котушки при цьому були б розміщені в одній площині, з'єднані між собою і скріплені електроізоляційним матеріалом в одношарову суцільну стрічку. Невідомо і те, що зазначена вище одношарова суцільна стрічка в поперечному перерізі була б виконана у вигляді прямолінійної пластини, або у вигляді кільця, або у вигляді двох або більше частин кільця, або у вигляді вигнутого під одним або кількома кутами профілю. Невідомо і те, щоб в сукупності з зазначеними вище новими ознаками в якості електроізоляційного матеріалу при скріпленні одношарових з'єднаних між собою плоских котушок в одну суцільну однослойную стрічку був би використаний склопластик або електроізоляційний матеріал на основі гуми або пластичних полімерів.

Зазначені вище відмінні від прототипу ознаки дозволяють зробити висновок про те, що заявляється низькочастотний індукційний нагрівач відповідає критерію "Новизна".

Внесені відмітні ознаки дозволяють в цілому заявляється низькочастотному індукційному нагревателю отримати нові властивості, тобто досягти новий технічний результат, а саме, завдяки виконанню кожної котушки у вигляді одношарової Архімедова спіралі і завдяки розміщенню таких котушок в одній площині, при роботі заявляється нагрівача забезпечується рівномірний нагрів поверхні нагрівається вироби по всій знаходиться під нагрівачем площі, так як кожен виток котушки заявляється нагрівача знаходиться в однакових умовах взаємодії з поверхнею стінки сталевого нагрівається вироби, при цьому кожним витком котушки в таких умовах індукціруются викликають нагрів вихрові струми. Завдяки виконанню кожної котушки заявляється нагрівача у вигляді одношарової Архімедова спіралі забезпечується рівномірний розподіл теплової енергії безпосередньо в стінці нагрівається вироби, це в свою чергу виключає перегрів котушок, як це часто відбувається з багатошаровими котушками в прототипі, що дозволяє підвищити надійність роботи заявляється нагрівача. Виконання котушок у вигляді одношарової Архімедова спіралі з електропровідного із зовнішньою ізоляцією матеріалу з малим питомим електричним опором при розміщенні таких котушок в одній площині і скріпленні їх електроізоляційним матеріалом в одношарову суцільну стрічку, як це запропоновано в заявляється нагрівачі, до мінімуму зменшує кількість елементів, що становлять нагрівач , що одночасно спрощує конструкцію нагрівача, знижує його вага і полегшує його експлуатацію. А можливість виконувати заявляється нагрівач в його поперечному перерізі у вигляді кільця, або частини кільця, або вигнутого під кутом профілю, дозволяє істотно розширити сфери використання заявляється нагрівача, так як заявляється нагрівач в його поперечному перерізі легко виготовити заздалегідь будь-якої необхідної конфігурації. В результаті можна виробляти обігрів сталевих виробів будь-якої складної форми. А коли в якості електроізоляційного матеріалу при скріпленні плоских одношарових котушок в одношарову суцільну стрічку було запропоновано використовувати електроізоляційний матеріал на основі гуми або пластичних полімерів, то стало можливим отримати заявляється низькочастотний індукційний нагрівач у вигляді гнучкої еластичної суцільної стрічки, завдяки чому істотно полегшується його експлуатація.

Таким чином, відмінні ознаки пропонованого низькочастотного індукційного нагрівача в сукупності з відомими ознаками забезпечують заявляється нагревателю отримання нових властивостей, відображених в мети винаходу, виходячи з чого можна зробити висновок про те, що заявляється нагрівач відповідає критерію "Винахідницький рівень".

На фіг. 1 дан загальний вид заявляється нагрівача вид в плані, в якому одношарові котушки виконані у вигляді кругової Архімедова спіралі, при цьому верхній шар ізоляції в половину його товщини умовно знятий; на фіг. 2 - поперечний переріз одношарової суцільної стрічки, виконане у вигляді прямолінійної пластини перетин А-А на фіг. 1; на фіг. 3 поперечний переріз одношарової суцільної стрічки, виконане у вигляді кільця; на фіг. 4 поперечний переріз одношарової суцільної стрічки, виконане у вигляді двох частин кільця; на фіг. 5 поперечний переріз одношарової суцільної стрічки, виконане у вигляді вигнутого під трьома кутами профілю.

На кресленні представлений один з можливих варіантів виконання винаходу. Кожна котушка 1 (фіг. 1) виготовлена у вигляді одношарової Архімедова спіралі з, наприклад, обмоточного покритого електроізоляції мідного дроту 2, що є одним з представників електропровідного із зовнішньою ізоляцією матеріалу з малим питомим електричним опором. Одношарові котушки 1 розміщені в одній площині і з'єднані між собою за допомогою такого ж покритого електроізоляції мідного дроту 2 по необхідної схемою (на фіг. 1) елементи з'єднання котушок 1 між собою не нумеровані). Розміщення в одній площині і з'єднані між собою котушки 1 скріплені електроізоляційним матеріалом 3 в одношарову суцільну стрічку, вид в плані якої дано на фіг. 1. При цьому одношарова суцільна стрічка може бути виконана в поперечному перерізі у вигляді прямолінійної пластини (фіг. 2), або у вигляді кільця (фіг. 3), або у вигляді частин кільця (фіг. 4), або у вигляді вигнутого під декількома кутами профілю (фіг. 5). В якості електроізоляційного матеріалу 3 на фіг 1-5 представлений варіант використання склопластику, яким залиті котушки 1. При використанні в якості електроізоляційного матеріалу 3 для скріплення котушок 1 електроізоляційного матеріалу на основі гуми або пластичних полімерів заявляється низькочастотний індукційний нагрівач буде являти собою гнучку еластичну суцільну стрічку .

За допомогою наприклад бандажної стрічки з дюралюмінію заявляється нагрівач монтують безпосередньо на поверхні сталевого виробу, що підлягає прогріванню, і до вихідних кінців 4 котушок 1 подають електричний струм промислової частоти, наприклад, 50 Гц. Індукціруемие при цьому котушками 1 вихрові струми викликають нагрів стінок сталевого виробу.

Представлений вище варіант реалізації заявляється нагрівача є одним з можливих, але далеко не єдиним. Виготовлення та робота заявляється нагрівача загальнодоступні і очевидні, що дає підставу вважати, що заявляється винахід задовольняє критерію "Промислової застосовності".

Дослідний зразок заявляється нагрівача випробуваний в промислових умовах при обігріві булліта обсягів 200 м ³ блоку підготовки нафти. Ширина одношарової суцільної стрічки дослідного зразка нагрівача становила 300 мм, її товщина дорівнювала приблизно 4,8 мм, довжина стрічки становила 4 м. При нагріванні використовувався струм промислової частоти 50 Гц, напруга 220 В. Потужність нагрівача становила 1,5 кВт. Температура стінки булліта піднімалася до 60 ^o С при температурі зовнішнього повітря 10 ^o С.

Використання заявляється нагрівача в порівнянні з прототипом дозволяє завдяки підвищенню надійності роботи нагрівача не менше, ніж в 20 разів збільшити міжремонтний плановий термін його безаварійної роботи; завдяки спрощенню конструкції скоротити витрату конструкційних матеріалів не менше, ніж в 5 разів і одночасно при цьому знизити загальну вагу нагрівача не менше, ніж в 10 разів і суттєво полегшити умови праці при його використанні; завдяки тому, що в поперечному перерізі заявляється нагрівач заздалегідь можна виготовляти будь-якої необхідної конфігурації, забезпечується можливість використовувати заявляється нагрівач, наприклад, на будь-якому нафтопромислового та іншому обладнанні, істотно розширюючи його сфери використання.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Низькочастотний індукційний нагрівач для прогріву стінок сталевих виробів, що включає котушки і їх електроізоляцію, що відрізняється тим, що кожна котушка виконана у вигляді одношарової Архімедова спіралі з електропровідного із зовнішньою ізоляцією матеріалу з малим питомим електричним опором, при цьому котушки розміщені в одній площині, з'єднані між собою і скріплені електроізоляційним матеріалом в одношарову суцільну стрічку.

2. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що одношарова суцільна стрічка в поперечному перерізі виконана у вигляді прямолінійної пластини.

3. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що одношарова суцільна стрічка в поперечному перерізі виконана у вигляді кільця.

4. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що одношарова суцільна стрічка в поперечному перерізі виконана у вигляді двох або більше частин кільця.

5. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що одношарова суцільна стрічка в поперечному перерізі виконана у вигляді вигнутого під одним або кількома кутами профілю.

6. Нагрівач за допомогою одного з пп.1 5, що відрізняється тим, що в якості електроізоляційного матеріалу для скріплення котушок використовують склопластик.

7. Нагрівач за допомогою одного з пп.1 5, що відрізняється тим, що в якості електроізоляційного матеріалу для скріплення котушок використовують електроізоляційний матеріал на основі гуми або пластичних полімерів.

Версія для друку
Дата публікації 01.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів