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 RU2018061

ЕЛЕКТРОНАГРІВАЧ ТЕКУЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Ім'я винахідника: Стрєлков В.І .; Лепехин В.І.
Ім'я патентовласника: Стрєлков Володимир Іванович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1991.12.05

Використання: для нагріву рідин і газів, в побуті для нагріву води. Суть винаходу: електронагрівач текучого середовища виконаний із закріпленого на трубопроводі (сталевому) індуктора у вигляді щонайменше трьох котушок індуктивності 4, 5, 6. Перша 4 і друга 5 котушки індуктивностей індуктора розташовані послідовно на трубопроводі, а третя котушка індуктивності 6 охоплює другу котушку індуктивності 5 із зовнішнього боку. Індуктор поміщений в електроізоляційною кожух, закріплений на трубопроводі за допомогою хомутів. Крім того, індуктор забезпечений засобом його харчування, що складається з силової і керуючої частин 9, 10. текучого середовища нагрівається виділяється в трубопроводі теплом, яке з'являється при виникненні в трубопроводі струмів Фуко від швидкоплинних за величиною струму в котушках индуктивностей 4, 5, 6. Роботою індуктора (котушок 4, 5, 6) керує електрична структурна схема, укладена в корпус. В результаті підвищується ресурс електрообігрівача текучого середовища і електробезпека, знижується витрата електроенергії.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до пристроїв нагрівання текучих середовищ і може бути використано для нагріву рідин і газів, в побуті для нагріву води.

В даний час нагрівання води для технологічних, господарських та санітарно-гігієнічних потреб виробляють електронагрівачами. Як правило, конструкції електронагрівачів, використовуваних для перерахованих вище цілей, ідентичні.

Відомий електронагрівач текучого середовища, що містить корпус з кришкою і днищем. У нижній і верхній частинах корпусу виконані отвори відповідно для подачі і відведення води, що підлягає нагріванню. Усередині корпусу, в нижній його частині розташовані електронагрівальні елементи Тени. Вода, що надходить в корпус електрообігрівача, при контакті з ТЕНами нагрівається до заданої температури. Нагріта вода відводиться через верхній отвір (1).

Основним недоліком електрообігрівача є швидкий вихід з ладу ТЕНів через утворення на них накипу, що найбільш сильно проявляється при використанні води значною мінералізації, так званої "жорсткої" води. Для уникнення накипу на ТЕНах використовують попередньо підготовлену воду, проте таку воду можна застосовувати тільки в системах замкнутої циркуляції води, наприклад, в системах опалення і неможливо використовувати у відкритих системах.

Відомий електронагрівач текучого середовища, що містить спіраль омічного елемента в самій нагрівається середовищі (2).

Однак такий електронагрівач непридатний для нагріву електропровідної або займистою рідини.

Відомий проточний індукційний електронагрівач, що містить трубопровід, по якому проходить текуча середовище (рідина, газ), забезпечений вміщеній в електроізольований зовнішній кожух електричною спіраллю (індуктором), підключеного до джерела струму (3).

Даний електронагрівач прийнятий як прототип. Відомий електронагрівач простий у виготовленні, однак його надійність і електробезпека при роботі малі через відсутність засобів автоматизації роботи, неможливості регулювання температури нагріву текучого середовища.

Мета - підвищення зручностей при експлуатації і електробезпеки.

Для цього електронагрівач текучого середовища, що містить трубопровід, охоплений закріпленим на ньому індуктором, поміщеним в електроізольований зовнішній кожух і підключеним до джерела струму, додатково містить засіб для управління живленням індуктора. Індуктор електрообігрівача виконаний щонайменше з трьох котушок індуктивностей.

Крім того, зазначені перша і друга котушки індуктора розташовані послідовно на трубопроводі, а третя котушка охоплює другу котушку із зовнішнього боку. При цьому кожух індуктора може бути закріплений на трубопроводі, наприклад, за допомогою хомутів.

Крім того, вказане засіб для управління живленням індуктора складається з підключених паралельно до джерела струму силовий і керуючої частин. Засіб для управління живленням індуктора поміщено в корпус, скріплений з кожухом індуктора.

Силова частина включає в себе контури накачування і демпфірування, перший з них складається з джерела живлення, послідовно через ключ з'єднаний з першою котушкою індуктивності, остання паралельно з'єднана з першим фільтрує конденсатором. Контур демпфірування складається з другої котушки індуктивності, початок якої пов'язане з анодом кліппірующего діода, катод якого з'єднаний з першими кінцями другого фільтруючого конденсатора і резистора, другі кінці яких з'єднані з кінцем другої котушки індуктивності, і ключа, сполученого з початком другої котушки індуктивності.

Керуюча частина складається з підключених паралельно до свого джерела живлення автоматичного вимикача, забезпеченого датчиком температури, і блокинг-генератора, а й задає, підключеного до цього ж джерела живлення через автоматичний вимикач. Крім того, джерело живлення силової частини може бути традиційного типу, наприклад бруківки, а джерело живлення керуючої частини складається з послідовно з'єднаних третьої котушки індуктивності і випрямляча, в свою чергу, паралельно з'єднаних з третім фільтрує конденсатором і зарядним резистором.

Крім того, датчик температури автоматичного вимикача керуючої частини розміщений в електроізоляційні кожусі індуктора, переважно після другої котушки індуктивності. Як датчик температури використаний терморезистор.

Для збільшення потужності електронагрівача текучого середовища паралельно джерела живлення силової частини може бути підключено ще дві котушки індуктивностей.

Таким чином, всі істотні ознаки, що характеризують електронагрівач текучого середовища, а й відмінні від прототипу, а саме наявність зазначених вище чином виконаних індуктора і засоби для управління живленням останнього, датчика температури, дозволяють зручно і безпечно його експлуатувати, що і може продовжити його ресурс, отримувати споживачеві середу, нагріту до заданої температури, економно витрачати електроенергію.

На фіг.1 зображений електронагрівач текучого середовища, загальний вигляд; на фіг. 2 - те ж, без електроізоляційного кожуха і передньої стінки корпусу; на Фіг.3 - електрична структурна схема електрообігрівача текучого середовища.

Електронагрівач текучого середовища містить трубопровід 1 (сталевий), по якому проходить підлягає нагріванню текуча середовище (газ, рідина). Стрілками показано напрямок руху середовища. Трубопровід 1 охоплений індуктором, поміщеним в електроізоляційний зовнішній кожух 2 і підключеним до джерела струму 3 (фіг.3). Індуктор виконаний щонайменше з трьох котушок індуктивностей 4,5,6. Перша і друга котушки індуктивностей 4,5 індуктора розташовані послідовно на трубопроводі 1, а третя котушка індуктивності 6 охоплює другу котушку індуктивності 5 із зовнішнього боку. Кожух 2 індуктора закріплений на трубопроводі 1 за допомогою хомутів 7 або іншим відомим засобом (бандаж). Хомути 7 в даному варіанті виконання кріплять до кожуха 2 корпус 8 засоби для управління живленням індуктора.

Засіб для управління живленням індуктора складається з паралельно підключених до джерела струму 3 силовий і керуючої частин 9, 10. У силову частину 9 входять контури накачування і демпфірування. Контур накачування складається з джерела живлення 11 силової частини, послідовно сполученого з першої котушкою індуктивності 4, яка паралельно з'єднана з першим фільтрує конденсатором 12. Контур демпфірування складається з другої котушки індуктивності 5, початок якої пов'язане з ключем 13 і анодом кліппірующего діода 14, катод якого з'єднаний з першими кінцями другого фільтруючого конденсатора 15 і резистора 16, другі кінці яких з'єднані з кінцем зазначеної другої котушки індуктивності 5.

Керуюча частина 10 складається з підключених паралельно до свого джерела живлення 17 автоматичного вимикача 18, забезпеченого датчиком температури 19 (терморезистор), і блокинг-генератора 20, а й задає 21, підключеного до джерела живлення 17 через автоматичний вимикач 18. Джерело живлення 17 керуючої частини 10 складається з послідовно з'єднаних третьої котушки індуктивностей 6 і випрямляча 22 (діода), в свою чергу, паралельно з'єднаних з третім фільтрує конденсатором 23 і зарядним резистором 24. Як уже зазначалося, датчик температури 19 розміщений після другої котушки індуктивності 5 в кожусі 2 ( фіг.2), що підвищує точність впливу на процес управління індуктором.

При роботі електронагрівача текуча середовище (рідина, газ) нагрівається, проходячи по сталевому трубопроводу 1, що виділяється в останньому теплом. Трубопровід 1 нагрівається струмами Фуко великий величини, що виникають в трубопроводі 1 від швидкоплинних за величиною струму в котушках индуктивностей 4,5,6 індуктора, підключеного до джерела струму 3. Роботою індуктора управляє електрична блок-схема, укладена в корпус 8, скріплений хомутами 7 з кожухом 2 індуктора.

Датчик температури 19, в якості якого використаний терморезистор, подає сигнал на автоматичний вимикач 18 від температури трубопроводу 1. Датчик температури 19 налаштований на критичну температуру, величина якої обрана з умови забезпечення роботи кожуха 2 без руйнування. Одночасно датчик температури 19 забезпечує відключення індуктора від джерела струму 3 при відсутності текучого середовища в трубопроводі 1. Сигналом для відключення служить перевищення температури трубопроводу 1 вище критичної.

Харчування силової частини 9 електричної схеми здійснюється від джерела живлення 11. Ключ 13 періодично замикається, забезпечуючи зростання струму через котушку індуктивності 4 і підживлення контуру накачування. При розмиканні ключа 13 в контурі накачування виникають резонансні коливання струму, загасання яких визначається інтенсивністю струмів Фуко, що виникають в частині сталевого трубопроводу 1, розташованої безпосередньо над котушкою індуктивності 4. Послідовний контур, утворений котушкою індуктивності 5 і першим конденсатором 12, перешкоджає аварійного наростання струму через ключ 13 в момент його замикання. При розмиканні ключа 13 кліппірующій діод 14 підключає другий конденсатор 15 до котушки індуктивності 5, при цьому відбувається резонансний заряд конденсатора 15 струмом, запасеним в котушці індуктивності 5 за період, коли ключ 13 був замкнутий, що виключає стрибкоподібний аварійний кидок напруги на ключі 13 в момент його розмикання. Резистор 16 служить для прискорення перехідних процесів в демпфуюча контурі.

Включенням-відключенням ключа 13 управляє блокінг-генератор 20, який живиться від джерела живлення 17 керуючої частини і працює в режимі очікування. Блокінг-генератор 20 виробляє імпульси запуску під час вступу на нього тактовихімпульсів заданої частоти з задає генератора 21. Генератор, що задає 21 формує тактові імпульси тільки під час вступу на нього харчування від автоматичного вимикача 18. Автоматичний вимикач 18 подає харчування на генератор, що задає 21, коли напруга на третьому конденсаторі, що фільтрує 23 джерела живлення 17 керуючої частини 10 досягло необхідного рівня і коли температура трубопроводу 1, виміряна датчиком 19, нижче критичної.

При вимкненому заданому генераторі 21 заряд конденсатора 23 до необхідного рівня забезпечується від джерела живлення 11 силової частини через зарядний резистор 24. Після включення задає 21, блокинг-генератора 20 і ключа 13 Индуктируемая в котушці 6 напруга випрямляється випрямлячем (діодом) 22 і заряджає конденсатор 23 джерела живлення 17 керуючої частини, забезпечуючи стабільну роботу електричної структурної схеми і, отже, роботу електрообігрівача текучого середовища.

Таким чином, виконання електронагрівача текучого середовища відповідно до винаходу дозволить підвищити ресурс і електробезпека, створити додаткові зручності при експлуатації, які полягають у швидкому нагріванні рідини або газу до необхідної температури. Дана конструкція виключає можливість роботи електрообігрівача без наявності текучого середовища в трубопроводі. Електронагрівач текучого середовища компактний, може бути встановлений на будь-якому прямому (горизонтальному, похилому, вертикальному) ділянці трубопроводу. Випробування дослідного зразка електрообігрівача текучого середовища, виконаного відповідно до винаходу, показали хороші результати.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. ЕЛЕКТРОНАГРІВАЧ ТЕКУЧОГО СЕРЕДОВИЩА, що містить трубопровід, охоплений закріпленим на ньому індуктором, поміщеним в електроізоляційний кожух і підключений до джерела струму, що відрізняється тим, що, з метою підвищення зручності експлуатації і електробезпеки, він додатково містить засіб для управління живленням індуктора, при цьому останній виконаний з щонайменше Трух котушок індуктивностей.

2. Електронагрівач по п. 1, який відрізняється тим, що перша і друга котушки індуктивностей розташовані послідовно на трубопроводі, а третя котушка охоплює другу котушку із зовнішнього боку.

3. Електронагрівач по п. 1, який відрізняється тим, що кожух індуктора закріплений на трубопроводі, наприклад за допомогою хомутів.

4. Електронагрівач по п.1, що відрізняється тим, що засіб для управління живленням індуктора виконано з підключених до джерела струму силовий і керуючої частин, перша з яких складається з послідовно з'єднаних з джерелом живлення контурів накачування і демпфірування, при цьому контур накачування включає першу котушку індуктивності, паралельно підключену до першого фільтруючого конденсатора, контур демпфірування включає другу котушку індуктивності, початок якої пов'язане з анодом кліппірующего діода, катод якого з'єднаний з першими кінцями другого фільтруючого конденсатора і резистора, а другі кінці останніх з'єднані з кінцем другої котушки індуктивності, а й ключа , сполученого з початком другої котушки індуктивності, при цьому керуюча частина складається з з'єднаних зі своїм джерелом живлення автоматичного вимикача, забезпеченого датчиком температури, блокинг-генератора і генератора, що задає, причому автоматичний вимикач і блокінг-генератор підключені до джерела живлення паралельно, а задає генератор - через автоматичний вимикач.

5. Електронагрівач по пп.1 і 4, який відрізняється тим, що джерело живлення керуючої частини виконаний з послідовно з'єднаних третьої котушки індуктивності і випрямляча, паралельно підключених до третього фільтруючого конденсатора і зарядного резистору.

6. Електронагрівач по пп.1 і 4, який відрізняється тим, що датчик температури розміщений в електроізоляційні кожусі індуктора.

Версія для друку
Дата публікації 26.03.2007гг

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