ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к технике электронагревания, в частности, к устройствам для нагревания электроизоляционной жидкости, например, трансформаторного масла во время монтажа, ремонта и обслуживания силовых маслонаполненных электрических аппаратов.
Известный электронагреватель текучей среды по авторскому свидетельству №1760651, кл. Н 05 В 3\20, опубл. 07.09.1992 г. содержит цилиндрический корпус с крышкой и дном, которые герметично соединены с корпусом через фланцевое соединение.
Крепление крышки и дна с корпусом - быстросъемное и осуществляется при помощи откидных болтов. Крышка имеет патрубок для выхода и подключения к магистрали нагреваемой среды, а дно имеет патрубок для ввода текучей среды в корпус электронагревателя под давлением от насоса.
В корпусе последовательно установлены на съемных основаниях секции с гофрированными нагревательными элементами.
Основания крепятся к упорам при помощи болтов, а упоры приварены к корпусу.
Гофрированные нагревательные элементы выполнены из ленты электротехнической стали и соединены с источником тока с помощью шин через проходные изоляторы, установленные в стенке корпуса.
Витки нагревательной ленты уложены спирально или зигзагообразно в пазы, образованные планками из стеклотекстолита, которые установлены в прорезях рамки основания секции.
Поток текучей среды контактирует с нагревательными элементами, а зеркальное расположение гофр последующей секции относительно гофр предыдущей обеспечивает перемешивание слоев нагреваемой текучей среды.
Недостатком известного устройства является неравномерный нагрев текучей среды из-за наличия мертвых зон в корпусе, так как отсутствует циркуляция нагреваемой среды, поток которой обмывает только одну сторону нагревательной ленты.
Известный электронагреватель для нагрева жидкости по патенту Украины №33911, кл. Н 05 В 3\28, опубл. 17.02.2003 г. (или см. Белавин Ю.А., Евстигнеев М.А., Чернявский А.Н. "Трубчатые электрические нагреватели и установки с их применением" М., Энергоатомиздат, 1989 г., стр.6, рис.46, стр.20, рис.13, стр.23, рис.146) содержит защитную оболочку из серебра, в которой помещен резистивный нагревательный элемент, через который проходит электрический ток.
Между защитной оболочкой и нагревательным элементом расположен электроизоляционный материал, а поверх защитной оболочки имеется антикоррозийное покрытие, например, из хрома или никеля.
Тепловой поток, проходящий через изоляционный материал, оболочку из серебра, антикоррозийное покрытие передается жидкости.
Недостатком известного электронагревателя является беспрерывный контакт оболочки из серебра с жидкостью, имеющей антимикробное действие, что дает возможность использовать конструкцию только в продовольственном машиностроении.
Известный электронагреватель по декларационному патенту Украины №35491 А, кл. Н 05 В 3\28, опубл. 15.03.2001 г. предназначен для обработки и нагрева трансформаторного масла, внутри металлического корпуса электронагревателя установлены вертикально расположенные трубчатые нагревательные элементы, закрепленные в отверстиях решета, которое установлено в нижней части корпуса. Открытый конец каждой трубки нагревательных элементов, выполненный с резьбой выведен через крышку корпуса наружу.
К выведенным открытым концам труб нагревательных элементов крепятся кронштейны, с помощью которых удерживаются открытые части нагревательных спиралей с контактными выводами. Защитный кожух закрывает выведенные концы труб нагревательных элементов с открытой частью нагревательных спиралей.
Другой конец каждой трубы нагревательных элементов заглушен и выведен через решето ближе к днищу корпуса или трубы нагревательных элементов выведены через днище корпуса. Открытая нагревательная спираль нагревательных элементов установлена в керамическом изоляторе, который расположен в торце каждой трубы нагревательных элементов.
В нижней части корпуса выполнен патрубок для входа трансформаторного масла в электронагреватель, а патрубок для выхода масла установлен в защитном кожухе и соединен через крышку с корпусом.
Данную конструкцию электронагревателя принимаем за прототип.
Недостатки прототипа следующие:
- не обеспечена в полной мере взрыво- и пожаробезопасность, что снижает надежность электронагревателя во время эксплуатации, так как выход из строя нагревательных элементов случается довольно часто, что требует замену нагревательных элементов путем распайки их выводов и съема металлического крепления на кронштейнах из-за сгоревших нагревательных элементов,
- не исключается образование "мертвых зон" в корпусе из-за неравномерного нагревания масла или возникает опасность перегрева и вспенивания масла, причем не возможно отрегулировать мощность электронагревателя из-за повреждения нагревательных элементов.
В основу полезной модели поставлена задача разработки электронагревателя трансформаторного масла, обеспечивающего качественный нагрев масла до температур +50°С- +80°С-+ 100°С с помощью слюдопластовых ТЭНов, которые соединяются между собой и определяют мощность электронагревателя, при этом не изменяется площадь нагревающей поверхности и обеспечивается надежность в эксплуатации.
Решение поставленной задачи обеспечивает электронагреватель, содержащий корпус с крышкой и днищем, входным и выходным патрубками и с расположенными внутри трубчатыми нагревательными элементами, которые выведены через крышку или днище корпуса и имеют изоляционные втулки и контактные выводы, за счет того, что в корпусе установлены верхний и нижний распределители для нагреваемой среды и нагревательные элементы представляют собой слюдопластовые ТЭНы, и над крышкой и (или) под днищем корпуса выполнена секционированная на группы токопроводящая часть ТЭНов, включающая металлические полосы, расположенные дугообразно между выступающими через крышку и (или) днище корпуса трубками ТЭНов, на концах которых установлены изоляционные втулки, а выходящие провода контактных выводов подсоединены к полосам, установленными на ребро в изолирующих планках, которые жестко закреплены к кронштейнам, установленными вертикально на крышке и (или) на днище корпуса, причем изоляционные втулки имеют вид грибочка, ножка которого помещена в трубках, а шляпка грибочка закрывает торец трубки.
Полосы представляют собой медные шинки, концы которых электрически связаны через изолирующую плиту с панелью силового шкафа (не показан).
Верхний и нижний распределители имеют вид металлического кольца с отверстиями, через которые проходят трубки ТЭНов. Так же отверстия в распределителях служат для прохождения нагреваемой среды, например, масла.
Для улучшения нагрева потока масла, расположенные внутри корпуса трубки ТЭНов со стороны крышки и (или) днища направлены встречно друг к другу.
Для распределения температуры нагрева и для симметрии потока масла в корпусе, нижнее металлическое кольцо распределителя установлено выше входного патрубка, а верхнее металлическое кольцо распределителя установлено ниже выходного патрубка.
Для исключения аварий и повышения безопасности, закрепленные медные шинки и выступающие трубки ТЭНов на крышке и (или) под днищем корпуса закрыты металлическим защитным кожухом.
Для надежности токопроводящей части нагревательных элементов, на поверхностях изолирующих планок выполнены параллельно расположенные прорези для установки медных шинок.
Для сохранения герметизирующего узла в ТЭНах, втулки в трубках ТЭНов выполнены из керамического материала и средняя часть ножки керамических втулок имеет отверстие для штифта, а во втулке выполнены вертикально два отверстия для прохождения контактных выводов.
Соосно отверстию в ножке керамических втулок, на стенках трубок ТЭНов выполнены отверстия для прохождения и удерживания штифта.
Причем нижний входной патрубок расположен в нижней части корпуса, а выходной патрубок установлен в верхней части корпуса противоположно нижнему патрубку.
Для сохранения температуры нагретого масла, корпус расположен в обшивочном кожухе с теплоизоляцией в виде минерального прошивочного материала.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели:
- усовершенствована конструкция, в электронагревателе масла применяются слюдопластовые ТЭНы, установленные в полых трубках, исключая тем самым рассеивание тепла, а слюдопластовый ТЭН можно извлечь из полой трубки и заменить на новый;
- снижена энергоемкость электронагревателя и уменьшена удельная мощность ТЭНов за счет подсоединения контактных выводов ТЭНов последовательно к медным полосам, расположенными дугообразно и секционированными на группы, при этом секционированные группами полосы установлены над или под торцевой поверхностью крышки и (или) днища корпуса электронагревателя с помощью изолирующих планок и концы полос электрически связаны через изолирующую плиту и токопроводящий элемент с панелью силового шкафа;
- повышена прочность и надежность в эксплуатации за счет исключения непосредственного контакта слюдопластовых ТЭНов с маслом без опасности термического разложения, так как на концах ТЭНов, выходящих из корпуса электронагревателя установлены керамические втулки в виде грибочка, а провода контактных выводов проходят через два отверстия, выполненных вертикально внутри втулок, что позволяет соединять ТЭНы с определенной мощностью электронагревателя и присоединять их к медным полосам, секционированными по группам и исключить контакт с маслом,
- уменьшена испорченность масла и достигается равномерное нагревание масла в корпусе электронагревателя за счет возможного расположения трубок ТЭНов в верхней и нижней частях корпуса, при этом трубки ТЭНов, расположенные внутри корпуса направлены встречно друг к другу.
Заявляемый электронагреватель для нагрева трансформаторного масла поясняется нижеприведенным описанием и чертежами, где:
Фиг.1 - общий вид электронагревателя, внутри корпуса которого трубки ТЭНов расположены встречно друг к другу,
Фиг.2 - вид сверху по фиг.1 со снятым металлическим защитным кожухом,
Фиг.3 - секционированная на группы нагревательная часть электронагревателя,
Фиг.4. - трубка слюдопластового ТЭНа с керамической втулкой в трубке ТЭНа,
Фиг.5 - крепление изолирующих планок на поверхностях крышки и (или) днища корпуса с медными шинками, которые установлены в прорезах планок.
Полезная модель, электронагреватель для нагрева трансформаторного масла содержит металлический цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, которые могут иметь элиптическую поверхность(см. фиг.1).
В корпусе 1 установлены расположенные вертикально трубчатые нагревательные элементы в виде слюдопластовых ТЭНов 4, трубки которых выходят из крышки 2 корпуса наружу, т.е. выступают над поверхностью крышки 2 и (или) трубки 4 выходят через днище 3 корпуса, при этом трубки ТЭНов 4, расположенные внутри корпуса 1 со стороны крышки 2 и (или) со стороны днища 3 направлены встречно друг к другу (см. фиг.1, фиг.4).
На выступающих концах трубок ТЭНов 4 установлены изоляционные (керамические) втулки 5 и контактные выводы 6 (см. фиг.1, фиг.4).
Керамические втулки 5 ТЭНов 4 имеют вид грибочка, ножка 7 которого установлена в трубке ТЭНа 4, а шляпка 8 грибочка закрывает торец трубки 4 (см. фиг.1, фиг.3, фиг.4).
При этом средняя часть ножки 7 втулки 5 имеет отверстие 9 для установки штифта 10, а внутри втулки 5 выполнены вертикально два отверстия 11, через которые проходят провода контактных выводов 6, которые, в свою очередь, выходят через шляпку 8 грибка наружу из трубки ТЭНа 4 (см. фиг.4).
Соосно отверстию 9 в ножке 7 втулки 5 на стенках трубок ТЭНов 4 выполнены отверстия 12 для удерживания установленного штифта 10 в ножке 7 (см.фиг.1, фиг.4.).
В трубках ТЭНов 4 уложены слюдопластовые слои 13, между которыми расположена нехромовая спираль (не показана), вывод которой связан с контактными выводами 6 (см. фиг.4).
Над крышкой 2 и (или) под днищем 3 корпуса 1 выполнена секционированная на группы токопроводящая часть ТЭНов 4, включающая металлические полосы (медные шинки) 14, расположенные дугообразно (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3).
Между концами выступающих из корпуса 1 трубок ТЭНов 4 с керамическими втулками 5 установлены медные шинки 14, при этом провода контактных выводов 6 выходят через отверстия 11 из шляпки 8 втулок и подсоединяются к шинкам 14 путем жесткого крепления закрученного конца 15 провода 6 к шинкам 14 (см. фиг.1, фиг.4, фиг.5).
Медные шинки 14 над поверхностью крышки 2 и (или) под днищем 3 корпуса 1 установлены на ребро и удерживаются в изолирующих планках 16, которые жестко закреплены с помощью винтового болта 17 к металлическим кронштейнам 18, установленными вертикально на поверхности крышки 2 и (или) на поверхности днища 3.
При этом на поверхностях изолирующих планок 16 выполнены параллельно расположенные прорези 19 для надежной установки медных шинок 14 (см. фиг.1, фиг.3, фиг.5).
Внутри корпуса 1 трубки ТЭНов со стороны крышки 2 и (или) со стороны днища 3 направлены встречно друг к другу и их другие концы заглушены (см. фиг.1).
Закрепленные к поверхности крышки 2 и (или) к днищу 3 корпуса 1 медные шинки 14 и выступающие из корпуса 1 концы трубок ТЭНов 4
закрываются металлическим кожухом 20 для защиты от случайных повреждений, причем кожух 20 имеет окна 21 для выхода концов от А1 до Z2 медных шинок 14 (см.фиг.1, фиг.3).
Концы от А1 до Z2 медных шинок 14 электрически связаны через токопроводящие элементы 22 с панелью силового шкафа (не показан), причем элемент 22 размещен в металлическом кожухе 20.
В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 23 для входа масла, а патрубок 24 для выхода масла расположен в верхней части корпуса 1 противоположно входному нижнему патрубку 23 (см. фиг.1, фиг.3)
В корпусе 1 электронагревателя установлены верхний и нижний распределители 25 и 26, которые имеют вид металлического кольца с отверстиями 27, через которые проходят трубки ТЭНов 4 и отверстия 27 служат для прохождения нагретого масла.
Нижнее металлическое кольцо распределителя 26 установлено выше входного патрубка 23, при этом поток масла проходит через отверстия 27 и направляется по касательной в корпусе 1, а верхнее металлическое кольцо распределителя 25 установлено ниже верхнего выходного патрубка 24 (см.фиг.1, фиг.2)
Корпус 1 электронагревателя расположен в обшивочном кожухе 28 с теплоизоляцией в виде минерального прошивочного материала 29. К корпусу 1 установлены угловые косынки 30, предназначенные для жесткого крепления к другой металлоконструкции (не показана) (см фиг.1, фиг.2).
Во время работы электронагревателя, трансформаторное масло через входной патрубок 23 поступает в корпус 1 и поток масла направляется по касательной в верхнюю часть корпуса 1. Масло нагревается равномерно с помощью слюдопластовых ТЭНов 4 в среднем до температуры +50°С- +80°С и, выходя через патрубок 24, подается в установку (не показана) для дальнейшей обработки масла, причем нагретое масло отбирается из электронагревателя и поступает в установку с помощью насоса (не показан).
Заявляемый электронагреватель позволяет снизить трудозатраты и достичь качественный нагрев трансформаторного масла в корпусе с разной мощностью электронагревателя.