Трубчатый электронагреватель
TUBULAR ELECTRIC HEATER

Изобретение относится к устройствам резистивного нагрева и может быть использовано для нагрева различных сред, например воздуха, воды или масел и может быть применено в промышленности и быту.
Известен трубчатый электронагреватель, который содержит корпус, внутри которого расположены проводящий стержень и U-образная металлическая трубка, при этом стержень расположен во внутреннем контуре U-образной трубки [CN205648048, дата публикации: 12.10.2016 г., МПК H05B 6/02].
Известен трубчатый электронагреватель, который содержит корпус, внутри которого расположена U-образная металлическая трубка, на которую установлена токопроводящая спираль [CN204014119, дата публикации: 10.12.2014 г., МПК H05B 3/02; H05B 3/42].
В качестве прототипа выбран трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, внутри которого расположена трубка из диэлектрического материала, и проводник, состоящий из соединенных между собой спирали, установленной на трубку, и стержня, проходящего внутри трубки [RU2622392, дата публикации: 15.06.2015 г., МПК H05B 3/48].
Недостатком прототипа является низкая энергоэффективность трубчатого электронагревателя, обусловленная высокой потребляемой мощностью и низкой скоростью нагрева среды, что в значительной степени снижает эксплуатационные характеристики трубчатого электронагревателя.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Трубчатый электронагреватель содержит корпус, внутри которого расположена трубка из диэлектрического материала и проводник, состоящий из соединенных между собой спирали, установленной на трубку, и стержня, проходящего внутри трубки. В отличие от прототипа электрическое сопротивление одного метра проводника, из которого изготовлена спираль, превышает электрическое сопротивление одного метра стержня, при этом разность сопротивлений обеспечивается увеличением площади поперечного сечения стержня путем его продольной скрутки».
Сравнение электрического сопротивления одного метра проводника, из которого изготовлена спираль, и электрического сопротивления одного метра стержня подразумевает сравнение электрического сопротивления выпрямленной спирали (или прямого проводника, из которого изготовлена спираль) и электрического сопротивления готового стержня, имеющих одинаковую длину. Таким образом, суть данного сравнения заключается в сравнении пропускной способности электрического тока поперечного сечения стержня и поперечного сечения спирали.
Электрическое сопротивление спирали может превышать электрическое сопротивление стержня не менее чем в 1,5 раза, при меньшей разнице не происходит резкого увеличение силы тока в стержне, в результате чего значительного повышения степени его нагрева не наблюдается.
Разность электрических сопротивлений стержня и спирали обеспечивается разницей площади поперечного сечения стержня и спирали при этом площадь поперечного сечения стержня увеличена путем продольного скручивания стержня, например, в несколько раз.
Корпус и трубка могут быть изготовлены из любого материала, обеспечивающего низкий температурный коэффициент линейного расширения и снижающих риск разрушения трубчатого электронагревателя при повышении температуры его нагрева, например, из кварцевого стекла, керамики или металлокерамики, в частности из оксида кремния или оксида алюминия.
Корпус и трубка могут быть заполнены порошкообразными либо жидкими материалами, обеспечивающими возможность создания безвоздушного пространства внутри корпуса и снижающими риск окисления и последующего разрушения спиралей при достижении высокой степени их нагрева, например, кремниевым, магниевым порошком или кварцевым песком и т.п. При этом также обеспечивается возможность фиксации пространственного положения спирали и стержня во внутренней полости трубчатого электронагревателя, позволяющая исключить возможность их смещения и значительно повысить потенциальную степень их нагрева. Также указанные материалы имеют высокий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает увеличение скорости нагрева среды и повышения энергоэффективности трубчатого электронагревателя.
Корпус и трубка могут быть изготовлены из керамики или кварцевого стекла и заполнены кварцевым песком или жидким стеклом, что обеспечивает за счет расплавления при высоких температурах кварцевого песка или в случае с жидким стеклом за счет равномерного заполнения всей полости корпуса и последующего затвердевания при нагреве возможность создания монолитной и наиболее прочной и термостабильной конструкции трубчатого электронагревателя, позволяющей минимизировать риск его разрушения при достижении максимально высокой температуры нагрева, а следовательно позволяющей обеспечить максимальную энергоэффективность.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии изобретения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Изобретение поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 - Трубчатый электронагреватель со стержнем, полученным посредством продольной скрутки, вид слева продольный разрез. Трубчатый электронагреватель содержит корпус 1, внутри которого расположен трубка 2 из диэлектрического материала и проводник, состоящий из спирали 3, установленной на трубку 2, и стержня 4, проходящего внутри трубки 2. При этом электрическое сопротивление R1 одного метра проводника, из которого изготовлена спираль 4, превышает электрическое сопротивление R2 одного метра стержня 3.
Изобретение работает следующим образом.
Трубчатый электронагреватель подключается в сеть. Электрический ток течет по спирали 3 и нагревает ее, далее электрический ток течет по стержню 4, где происходит его взаимодействие с электромагнитным полем, созданным вокруг спирали 3, и стержень 4 нагревается. При этом благодаря разнице сопротивлений R1 и R2, происходит увеличение температуры трубчатого электронагревателя и снижается количество потребляемой энергии, необходимой для поддержания достигнутой температуры.