ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к электрическим устройствам для нагрева жидкостей или газов и может быть использовано в любой области, где требуется такой нагрев, в промышленности, сельском хозяйстве, в быту и в других областях.
Известен индукционный электронагреватель, выбранный в качестве аналога 1 (Авторское свидетельство №117388 на индукционный электронагреватель, заявлено 30.11.1957 г., автор Добряков Д.Д.) предназначенный преимущественно для жидкости и газов, с камерой нагрева, образованной полой металлической трубой, на которой расположена обмотка, возбуждающая в трубе ток, нагревающий трубу. С целью использования этого нагревателя для одновременного нагрева двух разных веществ до различных температур, снаружи обмотки расположен двухстенный кожух, образующий низкотемпературную камеру.
Недостатки аналога 1 заключаются в том, что конструкция индукционного нагревателя сложна, отсутствует система автоматического регулирования. В результате того, что принцип работы аналога не основан на принципе резонанса токов, увеличения выходной мощности относительно входной не происходит.
Известен электронагреватель текучей среды, выбранный в качестве аналога 2 и прототипа (патент РФ №2018061 от 05.12.1991),содержащий трубопровод, охваченный закрепленным на нем индуктором, помещенным в электроизолированный наружный кожух и подключенным к источнику тока, дополнительно этот электронагреватель содержит средство для управления питанием индуктора. Индуктор электронагревателя выполнен, по меньшей мере, из трех катушек индуктивностей.
Недостатки прототипа заключаются в том, что часть магнитного поля индуктора рассеивается в пространстве, т.е. не используется, отсутствует увеличение выходной мощности относительно входной.
Известен электронагреватель текучей среды, выбранный в качестве аналога 3 (патент РФ №2094959 от 31.01.1996 г.) содержащий трубопровод, индуктор в корпусе и источник тока. При этом индуктор установлен внутри трубопровода с зазором, корпус индуктора с размещенной в нем катушкой индуктивности выполнен из магнитопроводящего материала и представляет собой замкнутую поверхность со сквозным центральным отверстием.
Недостатки аналога 3 заключаются в том, что используется лишь малая часть напряженности магнитного поля катушки. Отсутствует увеличение выходной мощности относительно входной.
Заявляемая полезная модель представляет собой электронагреватель текучей среды, содержащий индуктор, средство управления подачей напряжения, при этом индуктор содержит, по меньшей мере, одну катушку индуктивности, а подключение индуктора к источнику напряжения осуществлено через параллельно подключенный конденсатор.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая ПМ является повышение производительности электронагревателя при неизменных затратах. Эта задача достигается за счет получения увеличения выходной мощности относительно заданной входной.
Технический результат, а именно увеличение выходной мощности, достигается тем, что на участке электрической цепи образованной индуктором, и параллельно подключенным конденсатором и при наличии напряжения на этом участке возникает резонанс токов (резонанс токов возникает в результате совпадения колебаний электронов тока и электронов колебательной решетки). В результате возникшего резонанса токов возникает электромагнитное поле, оно образует повышенную напряженность поля, которое в свою очередь передает энергию магнитопроводу индуктора, что приводит к увеличению температуры магнитопровода. Тепло от магнитопровода передается текучей среде.
Техническая задача достигается путем того, что электронагреватель текучей среды содержит индуктор представляющий собой магнитопровод изготовленный из не диамагнитного металла, между магнитопроводом и катушкой индуктора может использоваться теплоизолирующая прокладка (при температуре магнитопровода выше 130 градусов Цельсия). Индуктор подключен параллельно через конденсатор, катушку пускателя, силовой контакт пускателя, контакт температурного датчика, и вводный автомат к источнику напряжения. Температурный датчик может быть установлен на участке трубопровода для текучей среды, где требуются замеры температуры текучей среды.
Полезная модель поясняется схемами.
На фиг. 1 схема структурная электрическая.
Средство управления напряжением содержит вводной автомат 1 предназначенный для включения/отключения напряжения, контакты 2 датчика температуры предназначены для подключения датчика температуры, катушку 3, силовые контакты 4 пускателя, конденсатор 5. Конденсатор 5 подключен к индуктору 6 параллельно.
На фиг. 2 конструкция индуктора.
Индуктор содержит изготовленный из не диамагнитного металла магнитопровод 7, предназначенный для непосредственного контакта с подлежащим нагреву жидкости или газу. Магнитопровод 7 охвачен катушкой индуктивности 8, между наружной поверхностью магнитопровода 7 и катушкой 8 может использоваться теплоизолирующая прокладка 9 (при температуре магнитопровода выше 130 градусов Цельсия).
Электронагреватель текучей среды функционирует следующим образом:
Электронагреватель может быть вмонтирован на участке трубопровода в случае необходимости нагрева жидкости или газа в замкнутых или незамкнутых системах. Кроме того электронагреватель может быть функционировать и без трубопровода.
При замыкании вводного автомата 1 подается напряжение переменного тока на катушку 3 пускателя (при замкнутом контакте 2 температурного датчика, который предназначен для снятия информации о температуре подлежащим нагреву жидкости или газа. Контакт 2 разомкнут только при температурах выше заданных) при этом происходит замыкание силовых контактов 4 пускателя, т.е. контакт 2 управляет подачей напряжения через катушку 3 пускателя и силовой контакт 4 на колебательный контур, образованный конденсатором 5 и индуктором 6. В цепи конденсатора 5 и индуктора 6 возникает резонанс токов. (В результате совпадения колебаний электронов тока и электронов колебательной решетки возникает резонанс.)
В результате возникшего резонанса токов возникает электромагнитное поле, оно образует повышенную напряженность поля, которое в свою очередь нагревает магнитопровод 7 индуктора 6. Тепло от магнитопровода передается текучей среде.
Конденсатор 5 в паре с индуктором 6 создают колебательный контур, в котором возрастает сила тока (повышение выходной мощности относительно входной мощности происходит в 2.5 раза при использовании в качестве текучей среды жидкости и в 3.5 при использовании в качестве текучей среды газа).
Данные получены экспериментальным путем при помощи экспериментального стенда, представляющего собой замкнутую систему теплоснабжения, шкаф управления и индуктор. При использовании в качестве текучей среды жидкости, а именно воды, при величине силы тока на входе «X», на выходе, т.е. на индукторе, была получена сила тока «2.5X». При использовании в качестве текучей среды жидкости плотностью более чем плотность воды коэффициент мощности на выходе составил менее 2.5. При использовании в качестве текучей среды жидкости плотностью менее чем плотность воды коэффициент мощности на выходе составил более 2.5. При использовании в качестве текучей среды газа, а именно воздуха, при величине силы тока на входе «X», на выходе, т.е. на индукторе, была получена сила тока «3.5X». Таким образом, в зависимости от плотности текучей среды коэффициент мощности меняется.