[go: up one dir, main page]

RU2770911C1 - Induction fluid heater - Google Patents

Induction fluid heater Download PDF

Info

Publication number
RU2770911C1
RU2770911C1 RU2021121891A RU2021121891A RU2770911C1 RU 2770911 C1 RU2770911 C1 RU 2770911C1 RU 2021121891 A RU2021121891 A RU 2021121891A RU 2021121891 A RU2021121891 A RU 2021121891A RU 2770911 C1 RU2770911 C1 RU 2770911C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
chamber
induction
heating
chambers
Prior art date
Application number
RU2021121891A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Александрович Бардокин
Александр Николаевич Брагин
Original Assignee
Владислав Александрович Бардокин
Александр Николаевич Брагин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владислав Александрович Бардокин, Александр Николаевич Брагин filed Critical Владислав Александрович Бардокин
Priority to RU2021121891A priority Critical patent/RU2770911C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770911C1 publication Critical patent/RU2770911C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering. The induction fluid heater includes a three-phase transformer with a ferromagnetic core. Primary winding coils are located on the core rods. The secondary electrically conductive winding is a heat exchanger for the heated fluid, consisting of three chambers for heating the fluid. Each of the chambers is made of external and internal hollow cylinders of different diameters installed concentrically in one another, connected at the top and bottom by end caps to form a chamber for heating the fluid in it. Each of these chambers covers a core rod with a primary winding coil and contains nozzles for the inlet and outlet of the fluid. The coils of the primary winding are connected to a high-voltage alternating current source and are made in the form of a cylinder with ventilation ducts located along the axis of the cylinder between the winding layers and rods located inside the ventilation duct.
EFFECT: increase in the reliability, as well as increase in the efficiency of the induction fluid heater.
13 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к нагревателям индукционного типа, которые предназначены для нагрева текучих сред.The invention relates to electrical engineering, in particular to induction-type heaters, which are designed for heating fluids.

Из уровня техники известно техническое решение, представляющее собой индукционный нагреватель текучих сред, включающий шихтованный трехфазный сердечник из ферромагнитного материала с расположенной на стержнях первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной электропроводящей обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, с патрубками для входа и выхода текучей среды. Теплообменник состоит из трех камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из двух цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней текучей среды, внутри которых установлены стержни с первичной обмоткой, витки которой расположены в горизонтальной плоскости с воздушным зазором с образованием замкнутого контура вокруг соответствующего стержня сердечника, каждая камера имеет патрубки для входа и выхода текучей среды. Заявка на патент РФ № 2006121117, МПК Н05В 6/10, опубл. 10.01.2008.A technical solution is known from the prior art, which is an induction fluid heater, including a laminated three-phase core made of ferromagnetic material with a primary winding located on the rods, connected to the AC mains, and a secondary electrically conductive winding, which is a heat exchanger for the heated fluid, with nozzles for inlet and fluid outlet. The heat exchanger consists of three chambers for heating the fluid, each of which is made of two cylinders of different diameters, installed concentrically one inside the other, connected at the top and bottom by end caps to form a sealed hollow chamber for heating the fluid in it, inside which rods with a primary winding, the turns of which are located in a horizontal plane with an air gap to form a closed loop around the corresponding core rod, each chamber has branch pipes for the inlet and outlet of the fluid. Application for a patent of the Russian Federation No. 2006121117, IPC H05V 6/10, publ. 01/10/2008.

Известно также техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой индукционный нагреватель текучих сред, который включает в себя трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником, с расположенной на стержнях первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной электропроводящей обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, состоящим из трех камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из двух цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней текучей среды, внутри которых установлены стержни с первичной обмоткой. Патент РФ №2371889, МПК Н05В 6/00, опубл. 27.10.2009.Also known is a technical solution chosen as the closest analogue, which is an induction fluid heater, which includes a three-phase transformer with a ferromagnetic core, with a primary winding located on the rods, connected to the AC network, and a secondary electrically conductive winding, which is a heat exchanger for heated fluid medium, consisting of three chambers for heating the fluid medium, each of which is made of two cylinders of different diameters, installed concentrically one inside the other, connected at the top and bottom by end caps to form a sealed hollow chamber for heating the fluid medium in it, inside which rods are installed with primary winding. RF patent No. 2371889, IPC H05V 6/00, publ. October 27, 2009.

Отличительными признаками заявляемого технического решения является подключение катушек первичной обмотки к высоковольтному источнику переменного тока, выполнение катушек в виде цилиндра с вентиляционным каналом, расположенным вдоль оси цилиндра между слоями обмотки, и стержнями, расположенными в вентиляционном канале, а также наличие двух дополнительных цилиндров внутри каждой камеры теплообменника, и наличие армирования внутреннего цилиндра камеры теплообменника стальным прутком.Distinctive features of the proposed technical solution are the connection of the primary winding coils to a high-voltage alternating current source, the implementation of the coils in the form of a cylinder with a ventilation channel located along the axis of the cylinder between the layers of the winding, and rods located in the ventilation channel, as well as the presence of two additional cylinders inside each chamber heat exchanger, and the presence of reinforcement of the inner cylinder of the heat exchanger chamber with a steel bar.

Недостатками известных устройств является их ненадежность, а также относительно небольшая мощность. Этот недостаток можно компенсировать увеличением числа установок, что приведет к необходимости увеличения размеров помещения для их размещения.The disadvantages of the known devices is their unreliability, as well as relatively low power. This disadvantage can be compensated by increasing the number of installations, which will lead to the need to increase the size of the room for their placement.

Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении надежности заявленного устройства, а также в повышении эффективности индукционного нагревателя текучих сред.The technical result of the proposed technical solution is manifested in increasing the reliability of the claimed device, as well as in increasing the efficiency of the induction fluid heater.

Надежность индукционного нагревателя текучих сред проявляется, в частности, за счет сохранения его работоспособности, увеличения жесткости.The reliability of an induction fluid heater is manifested, in particular, by maintaining its performance, increasing rigidity.

Эффективность индукционного нагревателя текучих сред проявляется, в частности, за счет увеличения его коэффициента мощности.The efficiency of an induction fluid heater is manifested, in particular, by increasing its power factor.

Технический результат достигается тем, что в индукционном нагревателе текучих сред, включающем трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником, с расположенными на стержнях сердечника катушками первичной обмотки, и вторичной электропроводящей обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, состоящим из трех камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из внешнего и внутреннего полых цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней текучей среды, при этом каждая из указанных камер охватывает стержень сердечника с катушкой первичной обмотки, и содержит патрубки для входа и выхода текучей среды, катушки первичной обмотки подключены к высоковольтному источнику переменного тока, выполнены в виде цилиндра с вентиляционными каналами, расположенными вдоль оси цилиндра между слоями обмотки, и стержнями, расположенными внутри вентиляционного канала. Предпочтительно, катушки выполнены из провода, который со всех сторон окружен стеклотекстолитом. Стержни, предпочтительно, выполнены из текстолита. Индукционный нагреватель текучих сред, предпочтительно, содержит раму, в которой ферромагнитный сердечник, катушки первичной обмотки и вторичная обмотка установлены с воздушным зазором. Камера для нагрева текучей среды может содержать два дополнительных цилиндра, установленных концентрично между внешним и внутренним цилиндрами. С внутренней стороны внутреннего цилиндра камеры для нагрева текучей среды может быть выполнено армирование, предпочтительно, в виде прутка.The technical result is achieved by the fact that in an induction fluid heater, including a three-phase transformer with a ferromagnetic core, with coils of the primary winding located on the core rods, and a secondary electrically conductive winding, which is a heat exchanger for the heated fluid, consisting of three chambers for heating the fluid, each of which it is made of external and internal hollow cylinders of different diameters, installed concentrically one inside the other, connected at the top and bottom by end caps to form a sealed hollow chamber for heating the fluid in it, each of these chambers enclosing the core rod with the primary winding coil, and contains branch pipes for the inlet and outlet of the fluid, the coils of the primary winding are connected to a high-voltage alternating current source, made in the form of a cylinder with ventilation channels located along the axis of the cylinder between the layers of the winding, and the rods located inside and ventilation duct. Preferably, the coils are made of wire, which is surrounded on all sides by fiberglass. The rods are preferably made of textolite. The fluid induction heater preferably comprises a frame in which the ferromagnetic core, the primary coils and the secondary coil are installed with an air gap. The fluid heating chamber may include two additional cylinders mounted concentrically between the outer and inner cylinders. Reinforcement, preferably in the form of a rod, may be provided on the inside of the inner cylinder of the fluid heating chamber.

Выполнение катушек в виде цилиндра с вентиляционными каналами, расположенными вдоль оси цилиндра между слоями обмотки позволяет осуществлять обдув всех слоев, что является необходимой мерой сохранения работоспособности нагревателя, так как, катушки, в процессе работы, могут сильно нагреваться и выходить из строя.The execution of the coils in the form of a cylinder with ventilation channels located along the axis of the cylinder between the layers of the winding makes it possible to blow through all the layers, which is a necessary measure to maintain the heater's performance, since the coils, during operation, can become very hot and fail.

Стержни, расположенные в вентиляционном канале, необходимы для разделения слоев обмотки и образования вентиляционного канала, а также фиксации слоев обмотки.The rods located in the ventilation duct are necessary for separating the winding layers and forming the ventilation duct, as well as fixing the winding layers.

Три пустотелые герметичные цилиндрические камеры, образующие замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника, оснащенные патрубками для входа и выхода текущей среды, позволяют обеспечить равномерно естественную циркуляцию нагреваемой среды и высокий КПД индукционного нагревателя.Three hollow hermetic cylindrical chambers, forming a closed loop around the corresponding core rod, equipped with branch pipes for the inlet and outlet of the current medium, ensure uniform natural circulation of the heated medium and high efficiency of the induction heater.

Катушки, предпочтительно, выполнены из провода, который со всех сторон окружен стеклотекстолитом, который является электроизоляционным материалом и хорошим диэлектриком. Кроме того, стеклотекстолит не токсичен, не взрывоопасен, имеет малый удельный вес. В конструкции нагревателя допускается его замена на другие электроизоляционные материалы, которые имеют аналогичные технические характеристики.The coils are preferably made of wire, which is surrounded on all sides by fiberglass, which is an electrically insulating material and a good dielectric. In addition, fiberglass is non-toxic, non-explosive, has a low specific gravity. In the design of the heater, it is allowed to replace it with other electrical insulating materials that have similar technical characteristics.

Рама, в которой ферромагнитный сердечник, катушки первичной обмотки и вторичная обмотка установлены с воздушным зазором, обеспечивает правильный нагрев теплообменников при формировании индукционного поля катушкой и ферромагнитным сердечником. The frame, in which the ferromagnetic core, the primary winding coils and the secondary winding are installed with an air gap, ensures the correct heating of the heat exchangers when the induction field is formed by the coil and the ferromagnetic core.

Камера для нагрева текучей среды может содержать два дополнительных цилиндра, установленных концентрично между внешним и внутренним цилиндром, улучшающих теплоотдачу.The fluid heating chamber may include two additional cylinders mounted concentrically between the outer and inner cylinder to improve heat transfer.

Армирование внутреннего цилиндра теплообменника предназначено для придания ему жесткости, а также участвует в улучшении теплоотдачи. Предпочтительно, армирование выполнено в виде прутка.Reinforcement of the inner cylinder of the heat exchanger is designed to give it rigidity, and also participates in improving heat transfer. Preferably, the reinforcement is in the form of a rod.

Предусмотрены несколько вариантов исполнения индукционного нагревателя текучих сред, при этом, каждый из которых позволяет достичь высоких показателей работоспособности нагревателя.There are several versions of the induction fluid heater, each of which allows you to achieve high performance indicators of the heater.

Предпочтительно, патрубок подачи текучей среды в камеру установлен внизу каждой камеры, патрубок выхода текучей среды установлен вверху каждой камеры.Preferably, the chamber fluid inlet is located at the bottom of each chamber, the fluid outlet is at the top of each chamber.

По первому варианту исполнения, камеры для нагрева текучей среды могут быть соединены между собой таким образом, что трубопровод подачи текучей среды в камеры для нагрева установлен внизу индукционного нагревателя, два патрубка для входа текучей среды соответственно в первую и вторую камеры либо в третью и вторую камеры для нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу, конец трубопровода подачи текучей среды присоединен непосредственно к третьей камере либо к первой камере соответственно для нагрева по ходу подачи текучей среды, трубопровод выхода текучей среды установлен вверху индукционного нагревателя, конец трубопровода выхода текучей среды присоединен к первой или третьей камере для нагрева, два другие патрубка для выхода текучей среды из камер нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу.According to the first version, the chambers for heating the fluid medium can be interconnected in such a way that the pipeline for supplying the fluid medium to the heating chambers is installed at the bottom of the induction heater, two nozzles for the fluid medium to enter the first and second chambers, respectively, or the third and second chambers for heating are connected parallel to each other to the pipeline, the end of the fluid supply pipeline is connected directly to the third chamber or to the first chamber, respectively, for heating along the flow of fluid medium, the fluid outlet pipeline is installed at the top of the induction heater, the end of the fluid outlet pipeline is connected to the first or to the third chamber for heating, two other nozzles for the outlet of fluid from the heating chambers are connected in parallel to each other to the pipeline.

По второму варианту исполнения, камеры для нагрева текучей среды могут быть не соединены между собой, предпочтительно, таким образом, что патрубок подачи текучей среды в камеры установлен внизу каждой камеры, патрубок выхода текучей среды установлен вверху каждой камеры.According to the second embodiment, the fluid heating chambers may not be interconnected, preferably in such a way that the fluid medium supply pipe to the chambers is installed at the bottom of each chamber, the fluid medium outlet pipe is installed at the top of each chamber.

По третьему варианту исполнения, камеры для нагрева текучей среды могут быть соединены между собой таким образом, что патрубок для входа текучей среды в теплообменник установлен в нижней части первой камеры, патрубок выхода текучей среды из первой камеры соединен трубопроводом к патрубку входа второй камеры, патрубок выхода из второй камеры соединен трубопроводом с патрубком подачи третьей камеры, патрубок выхода из третьей камеры установлен в верхней части третьей камеры.According to the third version, the chambers for heating the fluid medium can be connected to each other in such a way that the pipe for the fluid medium inlet to the heat exchanger is installed in the lower part of the first chamber, the fluid outlet pipe from the first chamber is connected by a pipeline to the inlet pipe of the second chamber, the outlet pipe from the second chamber is connected by a pipeline to the supply pipe of the third chamber, the outlet pipe from the third chamber is installed in the upper part of the third chamber.

Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения индукционного нагревателя текущих сред.The claimed technical solution is further explained with the help of figures, which conditionally represent one of the possible versions of the induction heater for fluid media.

На фиг. 1 представлена фронтальная проекция с местным разрезом индукционного нагревателя текущих сред по первому варианту исполнения. In FIG. 1 shows a frontal projection with a local section of an induction heater for flowing media according to the first embodiment.

На фиг. 2 представлена фронтальная проекция с местным разрезом индукционного нагревателя текущих сред по второму варианту исполнения.In FIG. 2 shows a frontal projection with a local section of the induction heater for flowing media according to the second embodiment.

На фиг. 3 представлена фронтальная проекция с местным разрезом индукционного нагревателя текущих сред по третьему варианту исполнения. In FIG. 3 shows a frontal projection with a local section of the induction heater for flowing media according to the third embodiment.

На фиг. 4 представлен вид сверху индукционного нагревателя текущих сред. In FIG. 4 shows a top view of the fluid induction heater.

На фиг. 5 представлен вид стержня ферромагнитного сердечника индукционного нагревателя текущих сред с первичной и вторичной обмоткой в разрезе с патрубками входа и выхода, направленными в одну сторону.In FIG. 5 shows a sectional view of a ferromagnetic core rod of an induction fluid heater with primary and secondary windings with inlet and outlet nozzles directed in one direction.

На фиг. 6 представлен вид стержня ферромагнитного сердечника индукционного нагревателя текущих сред с первичной и вторичной обмоткой в разрезе с патрубками входа и выхода, направленными в разные стороны.In FIG. 6 shows a sectional view of a ferromagnetic core rod of an induction fluid heater with primary and secondary windings with inlet and outlet nozzles directed in different directions.

На фиг. 7 представлен вид расположения витков катушек в горизонтальной плоскости.In FIG. 7 shows a view of the arrangement of coil turns in a horizontal plane.

На фиг. 8 представлен вид расположения витков катушек в вертикальной плоскости.In FIG. 8 shows a view of the arrangement of coil turns in a vertical plane.

На фиг. 9 представлен ферромагнитный сердечник вместе с катушками и теплообменником в сборе.In FIG. 9 shows a ferromagnetic core with coils and a heat exchanger assembly.

На фиг. 10 представлена камера теплообменника в разрезе с указанием дополнительных цилиндров и армирования из прутка.In FIG. 10 shows a sectional view of the heat exchanger chamber showing additional cylinders and bar reinforcement.

На фиг. 11 представлен общий вид индукционного нагревателя с рамой, решеткой и вспомогательным оборудованием.In FIG. 11 shows a general view of an induction heater with a frame, grate and accessories.

На фиг. 1-11 изображены:In FIG. 1-11 are shown:

1 - стержни сердечника;1 - core rods;

2 - первичная обмотка катушек;2 - primary winding of coils;

3, 4, 5 - камеры вторичной обмотки катушек;3, 4, 5 - chambers of the secondary winding of the coils;

6 - изоляция первичной обмотки;6 - insulation of the primary winding;

7 - цилиндр камеры 3, 4 или 5, большего диаметра;7 - cylinder chamber 3, 4 or 5, larger diameter;

8 - цилиндр камеры 3, 4 или 5, меньшего диаметра;8 - cylinder of chamber 3, 4 or 5, of smaller diameter;

10 - патрубки подачи текучей среды;10 - nozzles for supplying fluid;

11 - патрубки выхода текущей среды;11 - nozzles for the outlet of the current medium;

12 - армирование из прутка;12 - reinforcement from a bar;

13 - малый дополнительный цилиндр;13 - small additional cylinder;

14 - большой дополнительный цилиндр;14 - a large additional cylinder;

15 - основание рамы;15 - frame base;

16 - клетка ограждающая;16 - enclosing cage;

17 - канальный вентилятор;17 - channel fan;

18 - воздуховод;18 - air duct;

19 - решетки вентиляционные;19 - ventilation grilles;

20 - листы обшивки.20 - sheathing sheets.

Далее, со ссылками на фигуры описана конструкция индукционного нагревателя текущих сред. Next, with reference to the figures, the design of the induction fluid heater is described.

Предлагаемый высоковольтный индукционный нагреватель текучих сред содержит сердечник из ферромагнитного материала с тремя стержнями 1, на которых намотаны катушки первичной обмотки 2. Каждая катушка представляет собой намотку из провода определенного сечения в определенное количество витков. Для того чтобы достичь необходимой мощности нагревателя, необходимо при помощи расчетов подобрать правильное сечение провода, диаметр и количество витков. Катушки соединены к высоковольтной линии переменного тока. Вторичная обмотка представляет собой теплообменник, который выполнен в виде трех герметичных пустотелых цилиндрических камер, первой - 3, второй - 4, третьей - 5, для нагрева в них текучей среды, установленных вокруг соответствующего стержня сердечника 1, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками. Диаметры цилиндров, их высота и толщина стенок подбираются при помощи расчетов. Между внешней поверхностью стенки камер 3, 4 или 5 теплообменника и наружной поверхностью первичной обмотки 2 имеется воздушный зазор. На первичной обмотке 2 выполнена корпусная изоляция 6. Герметичные цилиндрические камеры 3, 4, 5 имеют одинаковые размеры, при этом каждая камера выполнена из двух цилиндров 7 и 8 разного диаметра - большего и меньшего, соответственно.The proposed high-voltage induction fluid heater contains a core of ferromagnetic material with three rods 1, on which coils of the primary winding 2 are wound. Each coil is a winding of a wire of a certain cross section in a certain number of turns. In order to achieve the required heater power, it is necessary, using calculations, to select the correct wire cross-section, diameter and number of turns. The coils are connected to a high voltage AC line. The secondary winding is a heat exchanger, which is made in the form of three sealed hollow cylindrical chambers, the first - 3, the second - 4, the third - 5, for heating the fluid in them, installed around the corresponding core rod 1, connected at the top and bottom by end caps. The diameters of the cylinders, their height and wall thickness are selected using calculations. Between the outer surface of the wall of the chambers 3, 4 or 5 of the heat exchanger and the outer surface of the primary winding 2 there is an air gap. The primary winding 2 is provided with case insulation 6. Sealed cylindrical chambers 3, 4, 5 have the same dimensions, with each chamber being made of two cylinders 7 and 8 of different diameters - larger and smaller, respectively.

Катушки выполнены с вентиляционными каналами, расположенными вдоль оси цилиндра между слоями обмотки и стержнями, расположенными между вентиляционными каналами. Обдув осуществляется посредством вентиляторов 17.The coils are made with ventilation channels located along the axis of the cylinder between the layers of the winding and the rods located between the ventilation channels. Airflow is carried out by means of fans 17.

Провод катушки окружен со всех сторон стеклотекстолитом, стержни, входящие в состав катушки и располагаемые в вентиляционном канале, выполнены из текстолита.The coil wire is surrounded on all sides by fiberglass, the rods that are part of the coil and located in the ventilation duct are made of textolite.

В предпочтительном варианте, индукционный нагреватель текучих сред содержит раму, в которой ферромагнитный сердечник, катушки первичной обмотки 2 и вторичная обмотка установлены с воздушным зазором. Рама может представлять собой основание 15 из профильной трубы 100×50 прямоугольной формы, на которую устанавливается индукционный нагреватель. Основание служит для обеспечения устойчивости индукционного нагревателя, а также для расположения на нем вспомогательного оборудования (вентиляторов 17, воздуховодов 18) и ограждающей клетки 16. Предпочтительно, по периметру, к основанию крепится ограждающая клетка 16 из профильной трубы 40×20 для защиты индукционного нагревателя со всех сторон. Предпочтительно, клетка снаружи зашита листами 20 с установленными вентиляционными решетками 19, при этом, внутри клетки установлены канальные вентиляторы 17, которые берут воздух снаружи клетки и при помощи специальных воздуховодов 18 обеспечивают обдув катушек индукционного нагревателя. Горячий воздух выходит из клетки через вентиляционные решетки 19. Ограждающая клетка несет собой защитную функцию как для самого нагревателя, так и для обслуживающего персонала. К преимуществам данной конструкции можно отнести: безопасность для обслуживающего персонала, постоянная автономная вентиляция индукционного нагревателя в независимости от вентиляции помещения, защита нагревателя от внешних факторов. Preferably, the fluid induction heater comprises a frame in which the ferromagnetic core, the primary coils 2 and the secondary winding are installed with an air gap. The frame can be a base 15 of a 100×50 rectangular profile pipe, on which an induction heater is installed. The base serves to ensure the stability of the induction heater, as well as to locate auxiliary equipment (fans 17, air ducts 18) and the enclosing cage 16 on it. all sides. Preferably, the cage is sewn from the outside with sheets 20 with ventilation grilles 19 installed, while duct fans 17 are installed inside the cage, which take air from outside the cage and, using special air ducts 18, provide airflow to the coils of the induction heater. Hot air exits the cage through ventilation grilles 19. The enclosing cage has a protective function both for the heater itself and for the attendants. The advantages of this design include: safety for staff, constant autonomous ventilation of the induction heater, regardless of room ventilation, protection of the heater from external factors.

Предпочтительно, камера 3, 4 и/или 5 для нагрева текучей среды содержит дополнительные цилиндры 13, 14, установленные концентрично между внешним и внутренним цилиндром 7 и 8, соответственно, и закрепленный к одному из них.Preferably, the chamber 3, 4 and/or 5 for heating the fluid contains additional cylinders 13, 14 mounted concentrically between the outer and inner cylinders 7 and 8, respectively, and attached to one of them.

Предпочтительно, с внутренней стороны внутреннего цилиндра 8 камеры 3, 4 и/или 5 для нагрева текучей среды выполнено армирование 12, например, в виде прутка.Preferably, on the inside of the inner cylinder 8 of the fluid heating chamber 3, 4 and/or 5, a reinforcement 12 is provided, for example in the form of a rod.

Камеры 3, 4, 5 установлены параллельно друг другу и концентрично стержням 1 с первичной обмоткой 2. Высоковольтный индукционный нагреватель текучих сред имеет патрубки 10 подачи текучей среды в камеры 3, 4, 5 для нагрева, которые установлены внизу каждых камер, патрубки 11 выхода текучей среды установлены вверху каждой камеры 3, 4, 5. Патрубки 10 установлены в нижней цилиндрической части камер 3, 4, 5, касаясь нижних торцевых заглушек 9 (Фиг. 6). Патрубки 11 установлены в верхней цилиндрической части камер 3, 4, 5, касаясь верхних торцевых заглушек 9 (Фиг. 6). The chambers 3, 4, 5 are installed parallel to each other and concentric to the rods 1 with the primary winding 2. The high-voltage induction fluid heater has nozzles 10 for supplying fluid to the chambers 3, 4, 5 for heating, which are installed at the bottom of each chamber, nozzles 11 for the fluid outlet the media are installed at the top of each chamber 3, 4, 5. Branch pipes 10 are installed in the lower cylindrical part of the chambers 3, 4, 5, touching the lower end caps 9 (Fig. 6). Branch pipes 11 are installed in the upper cylindrical part of the chambers 3, 4, 5, touching the upper end caps 9 (Fig. 6).

Патрубки 10, 11 подачи и выхода текучей среды в камеры могут смотреть в одну сторону (Фиг. 5), или в разные стороны (Фиг. 6), что влияет на изменение скорости нагрева теплоносителя.Branch pipes 10, 11 for supplying and exiting the fluid into the chambers can look in one direction (Fig. 5), or in different directions (Fig. 6), which affects the change in the rate of heating of the coolant.

Стержни 1 могут быть установлены так, что витки катушек первичной обмотки 2 расположены в горизонтальной плоскости с воздушным зазором для охлаждения (Фиг. 7), или так, что витки катушек первичной обмотки 2 расположены в вертикальной плоскости с воздушным зазором для охлаждения (Фиг. 8). Иными словами, расположение витков катушки зависит от положения стержней ферромагнитного сердечника.The rods 1 can be installed so that the turns of the coils of the primary winding 2 are located in a horizontal plane with an air gap for cooling (Fig. 7), or so that the turns of the coils of the primary winding 2 are located in a vertical plane with an air gap for cooling (Fig. 8 ). In other words, the location of the turns of the coil depends on the position of the rods of the ferromagnetic core.

Предусмотрены три варианта конструкций индукционного нагревателя, отличающихся принципом взаимодействия камер 3, 4, 5 друг с другом.There are three versions of the designs of the induction heater, which differ in the principle of interaction of the chambers 3, 4, 5 with each other.

1 вариант: Трубопровод подачи текучей среды в камеры 3, 4, 5 для нагрева установлен внизу индукционного нагревателя, при этом, два патрубка 10 для входа текучей среды, соответственно, в первую и вторую камеры, 3 и 4, либо в третью и вторую камеры, 5 и 4, присоединены параллельно друг другу к трубопроводу, а конец трубопровода подачи текучей среды присоединен непосредственно к третьей камере 5 либо к первой камере 3, соответственно, по ходу подачи текучей среды. Трубопровод выхода текучей среды установлен вверху индукционного нагревателя. Конец трубопровода выхода текучей среды присоединен к первой или третьей камере для нагрева, 3 или 5, два другие патрубка 11 для выхода текучей среды из камер, 4, 3 или 5, нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу (Фиг. 1).Option 1: The pipeline for supplying fluid to chambers 3, 4, 5 for heating is installed at the bottom of the induction heater, while two nozzles 10 for fluid inlet, respectively, into the first and second chambers, 3 and 4, or into the third and second chambers , 5 and 4 are connected parallel to each other to the conduit, and the end of the fluid supply conduit is connected directly to the third chamber 5 or to the first chamber 3, respectively, in the direction of the fluid supply. The fluid outlet conduit is installed at the top of the induction heater. The end of the fluid outlet pipeline is connected to the first or third heating chamber, 3 or 5, two other nozzles 11 for fluid outlet from the heating chambers, 4, 3 or 5, are connected in parallel to each other to the pipeline (Fig. 1).

2 вариант: Патрубок 10 подачи текучей среды в камеры 3, 4, 5 установлен внизу каждой камеры 3, 4, 5. Патрубок 11 выхода текучей среды установлен вверху каждой камеры 3, 4, 5. Теплоноситель попадает через нижний патрубки 10 в камеры 3, 4, 5 теплообменника, нагревается за счет внутренних стенок камер 3, 4, 5, и выходит через верхние патрубки 11 камер 3, 4, 5. Три камеры 3, 4, 5 высоковольтного индукционного нагревателя не соединены между собой и работают автономно (Фиг. 2).Option 2: The branch pipe 10 for supplying fluid to chambers 3, 4, 5 is installed at the bottom of each chamber 3, 4, 5. The branch pipe 11 for the fluid outlet is installed at the top of each chamber 3, 4, 5. The coolant enters through the lower pipes 10 into chambers 3, 4, 5 of the heat exchanger, is heated by the inner walls of the chambers 3, 4, 5, and exits through the upper pipes 11 of the chambers 3, 4, 5. The three chambers 3, 4, 5 of the high-voltage induction heater are not interconnected and operate autonomously (Fig. 2).

3 вариант: Патрубок 10 для входа текучей среды в теплообменник установлен в нижней части первой камеры 3. Патрубок 11 выхода текучей среды из первой камеры 3 соединен трубопроводом к патрубку 10 входа второй камеры 4. Патрубок 11 выхода из второй камеры 4 соединен трубопроводом с патрубком 10 подачи третьей камеры 5. Патрубок 11 выхода из третьей камеры 5 выводит текучую среду из теплообменника (Фиг. 3).Option 3: The branch pipe 10 for the inlet of fluid into the heat exchanger is installed in the lower part of the first chamber 3. The branch pipe 11 of the outlet of the fluid from the first chamber 3 is connected by a pipeline to the branch pipe 10 of the inlet of the second chamber 4. The branch pipe 11 of the outlet from the second chamber 4 is connected by a pipeline to the branch pipe 10 supply of the third chamber 5. The outlet 11 of the third chamber 5 removes the fluid from the heat exchanger (Fig. 3).

Заявляемый высоковольтный индукционный нагреватель текучих сред работает следующим образом.The inventive high-voltage induction fluid heater operates as follows.

После заполнения камер 3, 4, 5 нагреваемой текучей средой с помощью патрубков 10, первичная обмотка 2 подключается к высоковольтной линии переменного тока с помощью электромагнитного пускателя и задается необходимая температура нагрева с помощью блока-терморегулятора. After filling the chambers 3, 4, 5 with a heated fluid medium using nozzles 10, the primary winding 2 is connected to a high-voltage AC line using an electromagnetic starter and the required heating temperature is set using a thermostatic control unit.

Если приложить переменное напряжение к концам первичной обмотки, т.е. катушке 2, то под действием этого напряжения через обмотку будет протекать переменный ток, создавая в окружающем катушку пространстве переменный магнитный поток. Этот магнитный поток будет пронизывать вторичную обмотку, т.е. камеру теплообменника 3, 4, 5. В результате этого происходит нагрев цилиндров 7 и 8 и дополнительных цилиндров внутри камер. Тепло от нагретых поверхностей цилиндров 7 и 8 передается текучей среде, поступающей в три герметичные камеры 3, 4, 5 через патрубки 10 и вытекающей через патрубки 11.If an alternating voltage is applied to the ends of the primary winding, i.e. coil 2, then under the action of this voltage, an alternating current will flow through the winding, creating an alternating magnetic flux in the space surrounding the coil. This magnetic flux will penetrate the secondary winding, i.e. heat exchanger chamber 3, 4, 5. As a result, cylinders 7 and 8 and additional cylinders inside the chambers are heated. The heat from the heated surfaces of the cylinders 7 and 8 is transferred to the fluid entering the three sealed chambers 3, 4, 5 through pipes 10 and flowing out through pipes 11.

Заявленный индукционный нагреватель текущих сред может быть использован для нужд крупных промышленных объектов, в том числе заводов, шахт, рудников, для теплоснабжения целых населённых пунктов, жилых микрорайонов, поселков, а также для технологических процессов, которые требуют большой тепловой нагрузки.The claimed induction heater of flowing media can be used for the needs of large industrial facilities, including factories, mines, mines, for the heat supply of entire settlements, residential areas, towns, as well as for technological processes that require a large heat load.

Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, индукционный нагреватель текущих сред может быть изготовлен из разных размеров, цветов и конфигураций.The presented figures, description of the design and use do not exhaust the possible options for execution and do not limit in any way the scope of the claimed technical solution. Other variants of execution and use within the scope of the claimed formula are possible. Depending on the purpose, the induction fluid heater can be made in different sizes, colors and configurations.

Claims (13)

1. Индукционный нагреватель текучих сред, включающий трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником, с расположенными на стержнях сердечника катушками первичной обмотки, и вторичной электропроводящей обмоткой, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, состоящим из трех камер для нагрева текучей среды, каждая из которых выполнена из внешнего и внутреннего полых цилиндров разного диаметра, установленных концентрично один в другом, соединенных вверху и внизу торцевыми заглушками с образованием герметичной пустотелой камеры для нагрева в ней текучей среды, при этом каждая из указанных камер охватывает стержень сердечника с катушкой первичной обмотки и содержит патрубки для входа и выхода текучей среды, отличающийся тем, что катушки первичной обмотки подключены к высоковольтному источнику переменного тока, выполнены в виде цилиндра с вентиляционными каналами, расположенными вдоль оси цилиндра между слоями обмотки, и стержнями, расположенными внутри вентиляционного канала. 1. An induction fluid heater, comprising a three-phase transformer with a ferromagnetic core, with coils of the primary winding located on the core rods, and a secondary electrically conductive winding, which is a heat exchanger for the heated fluid medium, consisting of three chambers for heating the fluid medium, each of which is made of an external and internal hollow cylinders of different diameters installed concentrically one inside the other, connected at the top and bottom by end caps to form a sealed hollow chamber for heating the fluid in it, each of these chambers enclosing the core rod with the primary winding coil and contains nozzles for inlet and fluid outlet, characterized in that the coils of the primary winding are connected to a high-voltage alternating current source, made in the form of a cylinder with ventilation channels located along the axis of the cylinder between the layers of the winding, and rods located inside the ventilation channel. 2. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что катушки выполнены из провода, который со всех сторон окружен стеклотекстолитом.2. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that the coils are made of wire, which is surrounded on all sides by fiberglass. 3. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что стержни катушки выполнены из текстолита.3. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that the coil rods are made of textolite. 4. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что содержит раму, в которой ферромагнитный сердечник, катушки первичной обмотки и вторичная обмотка установлены с воздушным зазором.4. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that it comprises a frame in which the ferromagnetic core, the primary winding coils and the secondary winding are installed with an air gap. 5. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что камера для нагрева текучей среды содержит два дополнительных цилиндра, установленных концентрично между внешним и внутренним цилиндрами. 5. An induction fluid heater according to claim 1, wherein the fluid heating chamber comprises two additional cylinders mounted concentrically between the outer and inner cylinders. 6. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что с внутренней стороны внутреннего цилиндра камеры для нагрева текучей среды выполнено армирование.6. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that reinforcement is provided on the inside of the inner cylinder of the chamber for heating the fluid. 7. Индукционный нагреватель текучих сред по п.6, отличающийся тем, что армирование с внутренней стороны внутреннего цилиндра камеры для нагрева текучей среды выполнено в виде прутка.7. An induction fluid heater according to claim 6, characterized in that the reinforcement on the inside of the inner cylinder of the chamber for heating the fluid is made in the form of a rod. 8. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что патрубок подачи текучей среды в камеру установлен внизу каждой камеры, патрубок выхода текучей среды установлен вверху каждой камеры. 8. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that the fluid medium supply pipe to the chamber is installed at the bottom of each chamber, the fluid outlet pipe is installed at the top of each chamber. 9. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что камеры для нагрева текучей среды соединены между собой. 9. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that the fluid heating chambers are interconnected. 10. Индукционный нагреватель текучих сред по п.9, отличающийся тем, что камеры для нагрева текучей среды соединены между собой таким образом, что патрубок для входа текучей среды в теплообменник установлен в нижней части первой камеры, патрубок выхода текучей среды из первой камеры соединен трубопроводом к патрубку входа второй камеры, патрубок выхода из второй камеры соединен трубопроводом с патрубком подачи третьей камеры, патрубок выхода из третьей камеры установлен в верхней части третьей камеры. 10. The induction fluid heater according to claim 9, characterized in that the chambers for heating the fluid are interconnected in such a way that the nozzle for the inlet of the fluid into the heat exchanger is installed in the lower part of the first chamber, the nozzle for the outlet of the fluid from the first chamber is connected by a pipeline to the inlet pipe of the second chamber, the outlet pipe from the second chamber is connected by a pipeline to the supply pipe of the third chamber, the outlet pipe from the third chamber is installed in the upper part of the third chamber. 11. Индукционный нагреватель текучих сред по п.9, отличающийся тем, что трубопровод подачи текучей среды в камеры для нагрева установлен внизу индукционного нагревателя, два патрубка для входа текучей среды соответственно в первую и вторую камеры либо в третью и вторую камеры для нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу, конец трубопровода подачи текучей среды присоединен непосредственно к третьей камере либо к первой камере соответственно для нагрева по ходу подачи текучей среды, трубопровод выхода текучей среды установлен вверху индукционного нагревателя, конец трубопровода выхода текучей среды присоединен к первой или третьей камере для нагрева, два другие патрубка для выхода текучей среды из камер нагрева присоединены параллельно друг другу к трубопроводу. 11. The induction fluid heater according to claim 9, characterized in that the pipeline for supplying fluid to the heating chambers is installed at the bottom of the induction heater, two nozzles for inlet of the fluid into the first and second chambers, respectively, or into the third and second heating chambers are connected in parallel to each other to the pipeline, the end of the fluid supply pipeline is connected directly to the third chamber or to the first chamber, respectively, for heating along the fluid supply, the fluid outlet pipeline is installed at the top of the induction heater, the end of the fluid outlet pipeline is connected to the first or third chamber for heating , two other nozzles for the outlet of the fluid medium from the heating chambers are connected in parallel to each other to the pipeline. 12. Индукционный нагреватель текучих сред по п.1, отличающийся тем, что камеры для нагрева текучей среды не соединены между собой. 12. An induction fluid heater according to claim 1, characterized in that the fluid heating chambers are not interconnected. 13. Индукционный нагреватель текучих сред по п.12, отличающийся тем, что камеры для нагрева текучей среды не соединены между собой таким образом, что патрубок подачи текучей среды в камеры установлен внизу каждой камеры, патрубок выхода текучей среды установлен вверху каждой камеры.13. An induction fluid heater according to claim 12, characterized in that the chambers for heating the fluid are not connected to each other in such a way that the fluid supply pipe to the chambers is installed at the bottom of each chamber, the fluid outlet pipe is installed at the top of each chamber.
RU2021121891A 2021-07-23 2021-07-23 Induction fluid heater RU2770911C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121891A RU2770911C1 (en) 2021-07-23 2021-07-23 Induction fluid heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121891A RU2770911C1 (en) 2021-07-23 2021-07-23 Induction fluid heater

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770911C1 true RU2770911C1 (en) 2022-04-25

Family

ID=81306388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021121891A RU2770911C1 (en) 2021-07-23 2021-07-23 Induction fluid heater

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770911C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU223969U1 (en) * 2023-10-29 2024-03-11 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативная энергия" INDUCTION FLUID HEATER

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE329131C (en) * 1920-11-13 Emil Friedrich Russ Vessel, which is penetrated by the core of a transformer for the purpose of electrical induction heating
RU2074529C1 (en) * 1995-04-04 1997-02-27 Елшин Анатолий Иванович Induction electric heater for liquid
RU2301507C2 (en) * 2005-02-24 2007-06-20 Ёлшин Анатолий Иванович Inductive-conductive liquid heater
RU2006121117A (en) * 2006-06-13 2008-01-10 жельников Владимир Александрович Т (RU) FLUID INDUCTION HEATER
RU2371889C1 (en) * 2008-05-26 2009-10-27 Александр Николаевич Брагин Fluid medium induction heater

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE329131C (en) * 1920-11-13 Emil Friedrich Russ Vessel, which is penetrated by the core of a transformer for the purpose of electrical induction heating
RU2074529C1 (en) * 1995-04-04 1997-02-27 Елшин Анатолий Иванович Induction electric heater for liquid
RU2301507C2 (en) * 2005-02-24 2007-06-20 Ёлшин Анатолий Иванович Inductive-conductive liquid heater
RU2006121117A (en) * 2006-06-13 2008-01-10 жельников Владимир Александрович Т (RU) FLUID INDUCTION HEATER
RU2371889C1 (en) * 2008-05-26 2009-10-27 Александр Николаевич Брагин Fluid medium induction heater

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU223969U1 (en) * 2023-10-29 2024-03-11 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативная энергия" INDUCTION FLUID HEATER
RU226806U1 (en) * 2024-04-18 2024-06-24 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативная энергия" INDUCTION FLUID HEATER “VIN-PROM”

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8049587B2 (en) Cooling system for a dry-type air-core reactor
US8604899B2 (en) Electrical transformer with diaphragm and method of cooling same
CN203787249U (en) Oil-immersed type transformer
JP2008175423A (en) Electric water heating unit
CN102349121A (en) An electric transformer with improved cooling system
RU2770911C1 (en) Induction fluid heater
RU2658658C1 (en) Electric steam generator
RU2371889C1 (en) Fluid medium induction heater
RU2400944C1 (en) Vortex induction heater and heating device for premises
EP3312856A1 (en) Transformer with winding support having cooling functionality
WO2018029773A1 (en) Air core reactor unit and power source device having air core reactor unit
SE500485C2 (en) Cooling device for cooling the conductors of the bushings of a cryotank
CN219164762U (en) Electromagnetic spiral tube type electric heater
US9466414B2 (en) Vibration stabilizer for enclosure cooling fins
RU2263418C2 (en) Inductive heater for fluid substances
PL245932B1 (en) Induction boiler
RU2782956C1 (en) Fluid induction heater
RU86832U1 (en) FLUID INDUCTION HEATER
WO2018147758A1 (en) Induction fluid heater
RU2074529C1 (en) Induction electric heater for liquid
RU2797032C1 (en) Fluid induction heater
JP2539534B2 (en) Cooling device for electromagnetic induction equipment
RU206564U1 (en) INDUCTION FLUID HEATER
KR0146236B1 (en) Circular cross-section linear induction pump using nozzle cooling and ceramic coating insulation
RU2407248C1 (en) Electric heating device of transformer type