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, содержащий 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, содержащий корпус, внутри которого одна в другой установлены две спирали [CN2400993, дата публикации:15.06.2015 г., МПК: H05B 3/44].
В качестве прототипа выбран трубчатый электронагреватель, содержащий корпус, внутри которого расположена изолирующая трубка, спираль, установленная на изолирующую трубку, и проводник, установленный внутри изолирующей трубки [RU2622392, дата публикации:11.10.2000 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 ухудшает эксплуатационные характеристики трубчатого электронагревателя.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Трубчатый электронагреватель содержит корпус, внутри которого расположена трубка из диэлектрического материала, на которую установлена токопроводящая спираль, и стержень, установленный внутри трубки. В отличие от прототипа трубчатый электронагреватель содержит дополнительную токопроводящую спираль, при этом трубка со спиралью размещены внутри дополнительной спирали, а спирали изолированы друг от друга.
Дополнительная спираль обеспечивает возможность создания дополнительного проводящего контура. Дополнительная спираль и спираль, установленная на трубку, могут иметь противоположное направление намотки.
Дополнительная спираль может иметь диаметр, превышающий диаметр спирали, установленной на трубку, не менее, чем на 5%, что снижает риск  проплавления изолирующего материала между токопроводящими спиралями и возникновения короткого замыкания между проводящими контурами, либо для снижения риска возникновения короткого замыкания, между спиралями может быть установлена дополнительная трубка из диэлектрического материала.
Дополнительно трубчатый электронагреватель может содержать одну или несколько дополнительных токопроводящих спиралей. При этом каждая следующая дополнительная спираль может иметь противоположное направление намотки относительно предыдущей спирали. Спирали могут быть изолированы друг от друга посредством наполнения внутреннего пространства корпуса изоляционным материалом, либо посредством трубок или перегородок.
Дополнительно трубчатого электронагревателя спирали могут быть выполнены с возможностью подключения к управляющему элементу, обеспечивающему возможность расширения вариативности изменения ЭДС взаимоиндукции, возникающей между спиралями за счет подключения или отключения дополнительных спиралей либо изменения силы или напряжения электрического тока, протекающего в них. При этом управляющий элемент может быть представлен контроллером, блоком управления, реле, и другими аналогичными элементами
Спирали и стержень могут быть изготовлены из любого токопроводящего материала, например, меди, нихрома, вольфрама, или оцинкованной низкоуглеродистой стали.
Корпус и трубка могут быть изготовлены из любого материала, обеспечивающего низкий температурный коэффициент линейного расширения и снижающего 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. 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. При этом также обеспечивается возможность жесткой фиксации пространственного положения спиралей, позволяющей исключить возможность смещения спиралей в результате значительного повышения ЭДС, возникающей между спиралями и обеспечить возможность максимального повышения степень их нагрева, как следствие увеличивая энергоэффективность
Изобретение обладает ранее неизвестными из уровня техники существенными отличительными признаками, что 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 с одной дополнительной спиралью и двусторонним выводом контактов, вид слева, продольный разрез.
Фиг.2 – Трубчатый электронагреватель с одной дополнительной спиралью и односторонним выводом контактов, вид слева, продольный разрез.
Фиг.3 – Трубчатый электронагреватель с двумя дополнительными спиралями, вид слева, продольный разрез.
Фиг.4 – Трубчатый электронагреватель с двумя дополнительными спиралями установленными на дополнительные трубки из диэлектрического материала, вид слева продольный разрез.
Трубчатый электронагреватель содержит корпус 1, внутри которого расположена трубка 2 из диэлектрического материала, токопроводящая спираль 3, установленная на трубку 2, и стержень 4, установленный внутри трубки 2, при этом трубчатый электронагреватель содержит дополнительную(ые) токопроводящую(ие) спираль(и) 5.
Изобретение работает следующим образом.
Трубчатый электронагреватель подключается в сеть. Электрический ток идет по проводящим контурам, образованным спиралями 3 и 5 и стержнем 4, которые нагреваются и нагревают корпус 1, через который тепло излучается в нагреваемую среду.