Электронагреватель текучих токопроводящих сред

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СРЕД(71) Заявитель Белоруский аграрный технический университет(73) Патентообладатель Белорусский аграрный технический университет(57) 1. Электронагреватель текучих токопроводящих сред, содержащий корпус прямоугольного сечения с торцевыми отверстиями для прохождения среды, один фазный, один нулевой и, по меньшей мере, один промежуточный электроды, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала переменного сечения на внутренних боковых стенках корпуса, причем нулевой и фазный электроды расположены на входе и выходе электронагревателя, отличающийся тем, что промежуточные электроды расположены поочередно на противоположных стенках вдоль канала, причем каждый промежуточный электрод находится напротив или фазного и нулевого, или фазного и промежуточного, или нулевого и промежуточного, или двух промежуточных электродов, находящихся на противоположной боковой стенке, кроме того, все промежуточные электроды через соответствующие добавочные сопротивления и нормальнозамкнутые контакты электромагнитных коммутирующих устройств соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на выходе электронагревателя, при этом обмотки всех электромагнитных коммутирующих устройств через параллельно соединенные нормальноразомкнутые собственные контакты и контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, обмотки электромагнитных реле через регулируемые сопротивления подключены к тем же промежуточным электродам, что и добавочные сопротивления, и электродам, находящимся напротив их по ходу движения обрабатываемой среды. Фиг. 1 2. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что все электроды электронагревателя установлены один за другим плоскостью перпендикулярно каналу для прохождения среды так, что каждый из электродов образует с противоположной боковой стенкой корпуса прямоугольное отверстие для протекания обрабатывае 2048 1 мой среды, а все межэлектродные пространства между соседними электродами, установленными на одной стенке, снабжены диэлектрическими экранами.(56) 1. А.с. СССР 498762, МКИ Н 05 В 3/60, 1976 2. А.с. СССР 683034, МКИ Н 05 В 3/60, 1979. Предлагаемое изобретение относится к устройствам прямого электронагрева сопротивлением и может быть использовано для тепловой обработки текучих токопроводящих сред в потоке. Известно устройство для электронагрева токопроводящих сред, содержащее корпус, соосно установленные фазный и нулевой электроды и размещенный между ними экран, выполненный из токопроводящего материала и электроизолированный от корпуса 1. Недостатками указанного устройства являются неравномерность нагрева среды в поперечном сечении устройства из-за изменяющейся плотности тока в межэлектродном пространстве, наличие значительных гидродинамических потерь при протекании среды, а также застойных зон вследствие резкого изменения направления движения обрабатываемой среды на противоположное. Указанных недостатков лишено известное устройство для электронагрева текучих сред, содержащее корпус с каналом переменного прямоугольного сечения и торцевыми отверстиями для прохождения среды,по меньшей мере один фазный электрод, выполненный в виде пластины, установленной вдоль канала для прохождения среды на одной из внутренних боковых стенок корпуса, набор промежуточных электродов,выполненный в виде полос, равномерно размещенных на участке противоположной стенки, равный длине пластины фазного электрода, а также по меньшей мере один нулевой электрод, выполненный в виде пластины, равный по размерам фазному электроду и установленный на боковой стенке последовательно с ним вдоль канала для протекания среды и второй набор промежуточных электродов, равномерно размещенных на противоположной стенке напротив нулевого электрода, при этом, каждый электрод первого промежуточного набора соединен токопроводящей перемычкой с равноотстоящим от противоположного торца корпуса промежуточным электродом второго набора 2. Основным недостатком указанного устройства является сложность его конструкции из-за большого количества соединений в наборах промежуточных электродов, а соответственно и возникновение дополнительных трудностей при очистке его электродов от рабочих отложений. Кроме того, такая конструкция электронагревателя требует значительного увеличения расстояний между соседними электродами, расположенными на одной стороне канала для выравнивания электростатического поля и не обеспечивает равномерного нагрева обрабатываемой среды с нелинейным температурным коэффициентом сопротивления в рабочем режиме из-за разности сумм сопротивлений обрабатываемой среды последовательно соединенных межэлектродных пространств между фазным и одним из электродов первого промежуточного набора электродов и нулевым и одним из электродов другого набора промежуточных электродов, а также нагрева до заданной температуры при запуске устройства в работу из-за отсутствия тока нагрузки при частичном заполнении канала электронагревателя обрабатываемой средой, что в дальнейшем может привести к нарушению технологического процесса. Задача, которую решает данное изобретение, заключается в повышении равномерности нагрева обрабатываемой среды как в рабочем, так и пусковом режимах при одновременном упрощении и снижении материалоемкости электронагревателя, путем изменения его конструкции и использованием электрической схемы управления запуском нагревателя. Устройство, решающее указанную задачу, содержит корпус прямоугольного сечения с торцевыми отверстиями для прохождения среды, один фазный, один нулевой и, по меньшей мере один промежуточный электроды, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала переменного сечения на внутренних боковых стенках корпуса, причем нулевой и фазный электроды расположены на входе и выходе электронагревателя, согласно изобретению промежуточные электроды расположены поочередно на противоположных стенках вдоль канала, причем каждый промежуточный электрод находится напротив или фазного и нулевого, или фазного и промежуточного, или нулевого и промежуточного, или двух промежуточных электродов, находящихся на противоположной боковой стенке, кроме того, все промежуточные электроды через соответствующие добавочные сопротивления и нормальнозамкнутые контакты электромагнитных коммутирующих устройств соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на выходе электронагревателя, при этом обмотки всех электромагнитных коммутирующих устройств через параллельно соединенные нормальноразомкнутые собственные контакты и контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, обмотки электромагнитных реле через регулируемые сопротивления подключены к тем же промежуточным электродам, что и добавочные сопротивления, и электродам, находящимся напротив их по ходу движения обрабатываемой среды. Все электроды электронагревателя установлены один за другим плоскостью перпендикулярно каналу для прохождения среды так, что каждый из электродов образует с противоположной боковой стенкой корпуса прямоугольное отверстие для протекания обрабатывае 2 2048 1 мой среды, а все межэлектродные пространства между соседними электродами, установленными на одной стенке, снабжены диэлектрическими экранами. Техническим результатом при использовании предложенного устройства является повышение равномерности нагрева обрабатываемой среды как в рабочем, так и в пусковом режимах при исключении дополнительных соединений в промежуточных электродах, что в значительной мере упрощает процедуру очистки электродов. Кроме того, конструкция электронагревателя с электродами установленными внутри корпуса перпендикулярно каналу для протекания среды позволяет в два раза уменьшить расход дорогостоящего материала на электроды, так как в данном случае его обе стороны являются рабочими. На фиг.1 изображена электрическая схема управления электронагревателем с конструкцией электродов параллельной потоку обрабатываемой среды на фиг.2 - то же, но с конструкцией электродов перпендикулярной потоку обрабатываемой среды на фиг.3 - электрическая схема устройства, включающая электрическую схему управления электронагревателем и его электрическую схему замещения. Электронагреватель текучих токопроводящих сред, содержит корпус прямоугольного сечения 1 из электроизоляционного материала с торцевыми отверстиями для прохождения среды, фазный 2, нулевой 3 и промежуточные 4 электроды, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала переменного сечения на внутренних боковых стенках корпуса 1, причем нулевой 3 и фазный 2 электроды расположены на входе и выходе электронагревателя, промежуточные электроды 4 расположены поочередно на противоположных стенках вдоль канала, причем каждый промежуточный электрод 4 находится напротив или фазного 2 и нулевого 3, или фазного 2 и промежуточного 4, или нулевого 3 и промежуточного 4, или двух промежуточных 4 электродов, находящихся на противоположной боковой стенке. От наличия количества промежуточных электродов 4 зависит равномерность нагрева обрабатываемой среды по ходу ее движения, чем больше их количество, тем выше можно достичь равномерности нагрева. Кроме того, все промежуточные электроды 4 через соответствующие добавочные сопротивления 5 и нормальнозамкнутые контакты 6 электромагнитных коммутирующих устройств соединены с фазным 2 или нулевым 3 электродом, находящимся на выходе электронагревателя (в данном случае с фазным электродом 2), при этом обмотки 7 всех электромагнитных коммутирующих устройств через параллельно соединенные нормальноразомкнутые контакты электромагнитных реле 8 и собственные 9 подключены к источнику питания, обмотки электромагнитных реле 10 через регулируемые сопротивления 11 подключены к тем же промежуточным электродам 4, что и добавочные сопротивления 5, и электродам, находящимся напротив их по ходу движения обрабатываемой среды. Добавочные сопротивления 5 имеют величины, равные сопротивлению всей обрабатываемой среды между фазным 2 и нулевым 3 электродами в рабочем режиме за вычетом сопротивления среды также в рабочем режиме между нулевым электродом 3 (для данного случая) и соответствующим промежуточным электродом 4. Например, для первого промежуточного электрода 4 (считая по ходу движения обрабатываемой среды) оно равно (6 щ - -1-1), для второго - (бщ - -1 - п 1-п 2) и т.д. Выбор таких значений добавочных сопротивлений 5 обеспечивает нагрев обрабатываемой среды по мере заполнения ею канала нагревателя в момент запуска практически так же как и в рабочем режиме. При установке электродов плоскостью перпендикулярно каналу для прохождения среды все межэлектродные пространства между соседними электродами, установленными на одной стенке, снабжены диэлектрическими экранами 12, обеспечивающими уменьшение гидродинамических потерь застойных зон и исключающими их нагрев. Работает электронагреватель следующим образом. Обрабатываемая среда проходя между нулевым 3 и первым промежуточным электродом 4 нагревается также как и в рабочем режиме, так как добавочное сопротивление 5 подключенное к первому промежуточному электроду 4 имеет такое же сопротивление, что и обрабатываемая среда между этим промежуточным 4 и фазным 2 электродами в рабочем режиме. Далее обрабатываемая среда, попадая между первым и вторым промежуточными электродами 4, продолжает разогреваться как и в предыдущем случае, но через добавочное сопротивление 5, подключенное ко второму промежуточному электроду 4, при этом также срабатывает электромагнитное реле, обмотка 10 которого через регулировочное ограничительное сопротивление 11 подключена к первому и второму промежуточным электродам 4, тем самым контактом 8 замыкая цепь катушки 7 коммутирующего аппарата, который в свою очередь, контактом 6 отключает добавочное сопротивление 5, подключенное к первому промежуточному электроду, и контактом 9 обеспечивает самоблокировку питания катушки управления 7. Далее при попадании обрабатываемой среды между вторым и третьим промежуточными электродами 4 происходят аналогичные переключения, но с элементами подключенными ко второму и третьему промежуточным электродам 4 и т.д. При отключении устройства от источника питания схема управления возвращается в исходное положение и готова к работе. Если при этом поток среды не прерывался, то при подключении устройства к источнику питания практически мгновенно срабатывают все электромагнитные реле подключенные к промежуточным электродам 4 и электродам находящимся напротив их по ходу движения обрабатываемой среды, тем самым контактами 8 замыкая цепи катушек управления 7 всех коммутирующих аппаратов, которые своими нормально замкнутыми контактами 6 отключат все добавочные сопротивления 5 и контактами 9 обеспечат самоблокировку питания катушек 7, таким образом предотвратив пусковой разогрев обрабатываемой среды. Если же при обесточивании 3 2048 1 устройства имело место прерывание потока среды, то работа устройства пройдет в последовательности, описанной выше. Использование предложенной конструкции электронагревателя и электрической схемы управления позволяет в 1,51,7 раза уменьшить его материалоемкость, упростить эксплуатацию, а также повысить равномерность нагрева как в рабочем, так и пусковых режимах, что положительно влияет на качество технологического процесса. оставитель ЕВ. Федороов Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 0029 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.