УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЖИДКИХ СРЕД

Устройство для индукционного нагрева жидких сред.
Полезная модель относится к электронагревательной технике, а именно - к индукционным нагревателям текущих и загустевшргх сред и предназначена для использования в различных областях техники как погружной нагреватель для откачки мазута или других загустевших масс.
Известен индукционный нагреватель текущих сред, описанный в Авт. свид. СССР JVb 366583,  5/08, опубл. 1971 г., содержащий многовитковый индуктор, охватывающий нагревательную камеру, выполненную в виде пучка теплоаккумулирующих цилиндров из токопроводящего материала и имеющую входной и выходной патрубки.
Однако известное устройство не позволяет равномерно нагревать жидкую среду в центральных областях сечения пучка теплоаккумулирз ющих цилиндров, не обеспечивает регулировку мощности нагрева и предохранение системы от перегрева, что делает невозможным его применение для откачки горючих жидкостей с различной вязкостью и в различные сезоны.
Известен индукционный нагреватель жидких текучих сред СССР № 748917, МПК Н05В 6/10, опубл. Б.И. № 26, 1980 г.), содержащий многовитковый индуктор, охватывающий нагревательную камеру, выполненную в виде пучка теплоаккумулирующих цилиндров из токопроводящего материала и набора теплоаккумулирующих элементов в виде дисков, установленных последовательно по длине цилиндров, и выходной и входной патрубки.
Однако наличие теплоаккумулирующих цилиндров уменьшает текучесть вязких жидкостей в них, предъявляет повышенные требования к чистоте жидкости и не может быть использована для откачки загустевших
20 О г ; I О 5 4 7 1
МПКН05В6/10
жидкостей особенно с включениями загрязняющих фракций, например, песка.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является нагреватель (см. Авт. свид.  1760653, МПК Н05В 6/10, опубл. в Б.И. № 33, 1992 г.), содержащий индукционную обмотку, заключённзоо в ферромагнитную герметичную оболочку, состоящую из внутреннего и внешнего трубчатых элементов, соединённых по торцам фланцами, внутренний трубчатый элемент выполнен в виде набора отдельных труб, установленных по образующим цилиндра вплотную друг к другу, при этом каждая пара труб герметично соединена пластиной, расположенной по всей длине труб по касательной к их наружной поверхности.
Однако такой нагревать имеет неравномерный электрический нагрев, малую производительность для откачки загустевших масс и не обеспечивает пожаробезопасность его применения.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности нагрева и пожаробезопасность и расширение функциональных возможностей.
Это достигается тем, что в известном устройстве для нагрева жидких сред содержащем нагреватель выполненный в виде внещнего трубчатого элемента с расположенными внутри него многовитковым индуктором, внутренним трубчатым элементом, замкнутым на концах фланцами и выполненным в виде набора отдельных труб, установленных по образующим цилиндра, и выходным патрубком, нагреватель снабжен по меньщей мере одним ферромагнитным стержнем, установленным параллельно с трубами внутреннего элемента, отражательным экраном, расположенным между индуктором и внутренним трубчатым элементом, термодатчиком с капилляром, при этом термодатчик установлен на внутреннем трубчатом элементе, ферромагнитными шайбами.
Zo.
МНОГОВИТКОВЫЙ индуктор выполнен в виде секций, между которыми расположены ферромагнитными шайбы, при чём устройство снабжено переключателем направления тока в секциях многовиткового индуктора, соединенного с концами обмоток секций, магнитный пускателем, релерегулятором, который соединён через капилляр с термодатчиком и электрически подключён к магнитному пускателю и электрической сети.
Существо полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано поперечное сечение нагревателя, на фиг. 2 приведено продольное сечение нагревателя, на фиг. 3 показан вариант выполнения нагревателя с тремя индукционными катушками, на фиг. 4 приведена принципиальная электрическая схема устройства.
Устройство для индукционного нагрева жидких сред содержит внешний трубчатый элемент 1, выполненный из материала с магнитострикционными свойствами, внутри которого расположен слой заливочного диэлектрика 2 и многовитковый индуктор 3, расположенный поверх цилиндрического отражательного экрана 4. Внутренний трубчатый элемент 5 индуктора 3 выполнен в виде отдельных труб 6 и по крайней мере одного ферромагнитного стержня 7, которые разделены теплоаккумулируюш;им материалом 8. Внзоренний трубчатый элемент замкнут фланцами 9, выполненными из магнитного материала. Выходной патрубок 10 нагревателя подсоединён к насосу.
Многовитковый нагреватель выполнен в виде идентичных секции 11, секции отделены друг от друга ферромагнитными и диэлектрическими шайбами 12.
В пространстве между трубами 6 расположен термодатчик 13, выполненный в виде герметичного баллона с жидкостью, который через тонкий капилляр 14 соединён с реле-регулятором 15, установленным вдали от нагревателя и подключённый через магнитный пускатель 16 к сети.
Каждая секция индуктора 3 может быть выполнеиа в виде однослойной или многослойной катушек, при этом начала и концы секций 17 и 18 подсоединены к сети через переключатель 19, меняющий порядок их соединений.
Нагреватель работает следующим образом.
Устройство опускается в жидкую или загустевшую среду, которую необходимо нагреть. При пропускании электрического тока по виткам индуктора 3 в материале внешнего трубчатого элемента 1, внутреннего трубчатого элемента 5, трубах 6 и стержнях 7 возникают магнитные потери (на вихревые токи и перемагничивание) и механические колебания за счёт магнитострикции. Магнитные потери вызывают нагрев труб 6, стержней 7, внешнего трубчатого элемента 1 и фланцев 9 и от них - нагрев среды внутри и вокруг нагревателя. Механические магнитострикционные колебания труб 6, стержней 7, внешнего трубчатого элемента 1 и фланцев 9 вызывают колебания среды внутри и вокруг нагревателя, что нагревает и разжижает сгустки материала и увеличивает её текучесть. При повышении текучести среды она засасывается в трубы 6 и подаётся через выходной патрубок 10 к насосу. При изменении в зоне индуктора количества стержней 7 изменяется количество ферромагнитного материала в магнитопроводе и изменяется установочная мощность нагрева.
В таблице приведены изменения мощности в зависимости от количества стержней 7 в индукторе 3.
Таблица
Из таблицы видно, что регулировка установочной мощности может осуществляться до 50 - 60% от первоначальной установочной мощности нагрева в зависимости от количества установленных стержней 7 в нагревателе.
Теплоотражательный экран 4 уменьшают тепловой поток от внутреннего трубчатого элемента 5 и регулировочных стержней 7 наружу и возвращают тепло обратно на элемент 5 за счёт отражательного действия экрана 4.
Выполнение нагревателя в виде секций 11, разделённых магнитными шайбами 12 приводит к образованию замкнутых магнитных потоков.
При питании нагревателя от однофазной сети переключатель 19 меняет порядок соединения начал и концов секций 11. Так, если секции 11 катушек индуктора 3 включены согласно, то магнитное сопротивление цепи индуктора 3 максимально, а мощность нагрева будет минимальной. Эта мощность равномерно распределяется по всем областям внутреннего трубчатого элемента 5. Если обмотка секции 11 индуктора 3, например, расположенной около выходного патрубка 10, включается встречно к остальным обмоткам секций 11, то её магнитный поток вычитается из общего магнитного потока остальных обмоток следующих секций 11 индуктора 3, сопротивление магнитных потерь уменьшается, установочная мощность возрастает и концентрируется в областях внутреннего трубчатого элемента 5 с согласованным включением обмоток секций 11 индуктора 3.
Настройка устройства с помощью стержней 7 осуществляется следующим образом. Начинается работа с максимальным количеством стержней 7 и минимальной мощности. Нотом в зависимости от потока откачиваемой жидкости и её температуры производится регулировка установочной мощности изменением количества стержней 7. Если откачка идёт слабо, количество стержней 7 уменьшается до получения
оптимального режима нагрева откачиваемой жидкости. При помещении стержня 7 внутри трубы 6 происходит внутренний обогрев жидкости и очищение трубопровода.
В процессе регулирования режима сигнал с термодатчика 13 по капилляру 14 подается на реле-регулятор 15, который с помощью магнитного пускателя 16 периодически включает и выключает нагреватель и поддерживает стабильную температуру нагрева жидкости в трубах 6.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение эффективности нагрева, пожаробезопасности, а также позволяет регулировать и стабилизировать температуру жидкой сред. Кроме того устройство позволяет нагревать и разжижать загустевшие жидкие среды, что расширяет его функциональные возможности.