Электронагреватель текучих токопроводящих сред

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СРЕД(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Прищепов Михаил Александрович Кубарко Александр Николаевич Рутковский Иосиф Геннадьевич Рутковская Наталия Викторовна Околот Максим Сергеевич Тукайло Павел Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Электронагреватель текучих токопроводящих сред, содержащий корпус прямоугольного сечения с торцевыми отверстиями для прохождения среды, один фазный, один нулевой и, по меньшей мере, один промежуточный электрод, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала, на внутренних боковых стенках корпуса, причем нулевой и фазный электроды расположены на входе и выходе электронагревателя, промежуточные электроды расположены поочередно на противоположных стенках вдоль канала, причем 57052009.12.30 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 нормально замкнутые контакты электромагнитных коммутирующих устройств первой группы соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на выходе электронагревателя, при этом обмотки всех электромагнитных коммутирующих устройств первой группы через параллельно соединенные нормально разомкнутые 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, отличающийся тем, что внутренняя часть канала электронагревателя имеет одинаковое сечение, к корпусу в нижней части присоединен подводящий патрубок, а в верхней части - отводящий патрубок, нижняя часть отводящего патрубка расположена ниже нижней части подводящего патрубка, кроме того, все промежуточные электроды через соответствующие добавочные сопротивления и нормально разомкнутые контакты электромагнитных коммутирующих устройств второй группы соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на входе электронагревателя обмотки электромагнитных коммутирующих устройств второй группы подключены к источнику питания через параллельно соединенные нормально разомкнутые собственные контакты и последовательно соединенные нормально разомкнутые контакты реле времени с выдержкой времени на замыкание, и нормально замкнутые контакты электромагнитных реле обмотка первого реле времени, контакт которого включен в цепь катушки первого коммутирующего аппарата второй группы, подключена к источнику питания через нормально разомкнутые контакты первого коммутирующего аппарата первой группы контакты первого коммутирующего аппарата первой группы отключают добавочное сопротивление от первого промежуточного электрода контакты первого коммутирующего аппарата второй группы подключают добавочное сопротивление к первому промежуточному электроду обмотки второго и последующих реле времени подключены к источнику питания через нормально разомкнутый контакт первого и последующих коммутирующих аппаратов второй группы.(56) 1. Патент РБ 2048, МПК 05 3/60, 1998. Предлагаемая полезная модель относится к устройствам прямого электронагрева сопротивлением и может быть использована для тепловой обработки текучих токопроводящих сред в потоке. Известно устройство для электронагрева текучих токопроводящих сред, содержащее корпус прямоугольного сечения с торцевыми отверстиями для прохождения среды, фазный, нулевой и, по меньшей мере, один промежуточный электрод, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала на внутренних боковых стенках корпуса, причем нулевой и фазный электроды расположены на входе и выходе электронагревателя, 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 1. Основными недостатками указанного устройства являются невозможность нагрева всего объема обрабатываемой среды, поскольку при окончании нагрева некоторое количество недостаточно нагретой и холодной обрабатываемой среды продолжает заполнять 2 57052009.12.30 внутренний объем электронагревателя и подводящих патрубков, значительные потери скоропортящейся обрабатываемой среды при регулярном нагреве ее небольших порций. Задача, которую решает данная полезная модель, заключается в проведении нагрева всего объема обрабатываемой среды, включая обрабатываемую среду, заполняющую внутренний объем электронагревателя и подводящих патрубков при окончании процесса нагрева и исключении потерь скоропортящейся обрабатываемой среды при регулярном нагреве ее небольших порций. Поставленная задача решается следующим образом. Электронагреватель текучих токопроводящих сред, содержащий корпус прямоугольного сечения с торцевыми отверстиями для прохождения среды, один фазный, один нулевой и, по меньшей мере, один промежуточный электрод, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала на внутренних боковых стенках корпуса, причем нулевой и фазный электроды расположены на входе и выходе электронагревателя, 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 нормально замкнутые контакты электромагнитных коммутирующих устройств первой группы соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на выходе электронагревателя, при этом обмотки всех электромагнитных коммутирующих устройств первой группы через параллельно соединенные нормально разомкнутые 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, согласно полезной модели внутренняя часть канала электронагревателя имеет одинаковое сечение, к корпусу в нижней части присоединен подводящий патрубок, а в верхней части - отводящий патрубок, нижняя часть отводящего патрубка расположена ниже нижней части подводящего патрубка, кроме того, все промежуточные электроды через соответствующие добавочные сопротивления и нормально разомкнутые контакты электромагнитных коммутирующих устройств второй группы соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на входе электронагревателя обмотки электромагнитных коммутирующих устройств второй группы подключены к источнику питания через параллельно соединенные нормально разомкнутые собственные контакты и последовательно соединенные нормально разомкнутые контакты реле времени с выдержкой времени на замыкание, и нормально замкнутые контакты электромагнитных реле обмотка первого реле времени, контакт которого включен в цепь катушки первого коммутирующего аппарата второй группы, подключена к источнику питания через нормально разомкнутые контакты первого коммутирующего аппарата первой группы контакты первого коммутирующего аппарата первой группы отключают добавочное сопротивление от первого промежуточного электрода контакты первого коммутирующего аппаратавторой группы подключают добавочное сопротивление к первому промежуточному электроду обмотки второго и последующих реле времени подключены к источнику питания через нормально разомкнутый контакт первого и последующих коммутирующих аппаратов второй группы. Техническим результатом при использовании предложенного устройства является удаление из внутреннего объема нагревателя и подводящих патрубков оставшейся недостаточно нагретой и холодной обрабатываемой среды с одновременным ее догревом до требуемой температуры. На фиг. 1 изображена электрическая схема управления электронагревателем текучих токопроводящих сред на фиг. 2 - электрическая схема устройства, включающая электрическую схему управления электронагревателем и его электрическую схему замещения. 3 57052009.12.30 Электронагреватель текучих токопроводящих сред, содержащий корпус прямоугольного сечения 1 с торцевыми отверстиями для прохождения среды, один фазный 2, один нулевой 3 и, по меньшей мере, один промежуточный электрод 4, выполненные в виде пластин и установленные вдоль канала на внутренних боковых стенках корпуса, причем нулевой и фазный электроды расположены на входе и выходе электронагревателя,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 5 и нормально замкнутые контакты 6 электромагнитных коммутирующих устройств первой группы соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на выходе электронагревателя, при этом обмотки всех электромагнитных коммутирующих устройств первой группы 7 через параллельно соединенные нормально разомкнутые собственные контакты 8 и контакты электромагнитных реле 9 подключены к источнику питания, обмотки электромагнитных реле 10 через регулируемые сопротивления 11 подключены к тем же промежуточным электродам, что и добавочные сопротивления, 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 (общ - -П 1), для второго - (общ -П 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. Внутренняя часть канала электронагревателя имеет одинаковое сечение, к корпусу 1 в нижней части присоединен подводящий патрубок 12, а в верхней части - отводящий патрубок 13, нижняя часть отводящего патрубка 13 расположена ниже нижней части подводящего патрубка 12, кроме того, все промежуточные электроды через соответствующие добавочные сопротивления 14 и нормально разомкнутые контакты 15 электромагнитных коммутирующих устройств второй группы соединены с фазным или нулевым электродом, находящимся на входе электронагревателя обмотки электромагнитных коммутирующих устройств второй группы 16 подключены к источнику питания через параллельно соединенные нормально разомкнутые собственные контакты 17 и последовательно соединенные нормально разомкнутые контакты реле времени с выдержкой времени на замыкание 18, и нормально замкнутые контакты электромагнитных реле 19 обмотка первого реле времени 20, контакт которого включен в цепь катушки первого коммутирующего аппарата второй группы 16, подключена к источнику питания через нормально разомкнутые контакты 21 первого коммутирующего аппарата первой группы контакты первого коммутирующего аппарата первой группы отключают добавочное сопротивление от первого промежуточного электрода контакты первого коммутирующего аппарата второй группы подключают добавочное сопротивление к первому промежуточному электроду обмотки второго и последующих реле времени 20 подключены к источнику питания через нормально разомкнутый контакт 22 первого и последующих коммутирующих аппаратов второй группы. Добавочные сопротивления 14 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 фазным электродом 2 (для данного случая) и соответствующим промежуточным электродом 4. Например, для первого промежуточного электрода 4 (считая по ходу движения обрабатываемой среды) оно равно (общ - П 3-Ф - П 2-П 3 - П 1-П 2), для второго - (общ - П 3-Ф - П 2-П 3) и т.д. Выбор таких значений добавочных сопротивлений 14 4 57052009.12.30 обеспечивает нагрев обрабатываемой среды по мере освобождения ею канала нагревателя практически так же, как и в рабочем режиме. Работает электронагреватель следующим образом. Обрабатываемая среда, проходя между нулевым 3 и первым промежуточным электродом 4, нагревается так же, 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 9 замыкая цепь катушки 7 первого коммутирующего аппарата первой группы, который, в свою очередь, контактом 6 отключает добавочное сопротивление 5,подключенное к первому промежуточному электроду, и контактом 8 обеспечивает самоблокировку питания катушки коммутирующего аппарата первой группы 7. Одновременно,через контакт 21 первого коммутирующего аппарата первой группы, питающее напряжение будет приложено к катушке реле времени 20. Размыкание контакта 19 промежуточного реле, а затем срабатывание контакта реле времени 18 с выдержкой времени на замыкание подготавливает первый коммутирующий аппарат второй группы с катушкой 16 к подогреву оставшейся части обрабатываемой среды в межэлектродном пространстве электродного электронагревателя при окончании нагрева. 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. В рабочем режиме обрабатываемая среда нагревается без дополнительных сопротивлений. После прекращения подачи обрабатываемой среды в подводящий патрубок 12 обрабатываемая среда продолжает вытекать из отводящего патрубка 13, нижняя часть которого расположена ниже нижней части подводящего патрубка на высоту . Высота , а также сечение патрубков выбираются таким образом, чтобы остатки обрабатываемой среды вытекали из электродного электронагревателя через отводящий патрубок по принципу сифона с такой скоростью, чтобы обеспечить необходимый нагрев обрабатываемой среды как в рабочем режиме, так и в режиме подогрева остатков обрабатываемой среды. После того, как обрабатываемая среда освободит межэлектродное пространство между нулевым 3 и первым промежуточным электродом 4, прекратится подача напряжения на катушку 10 промежуточного реле, которое подключено к первому и второму промежуточным электродам. Нормально замкнутый контакт 19 промежуточного реле замкнется и через него и контакт 18 реле времени приложится напряжение на катушку первого коммутирующего аппарата второй группы 16. Коммутирующий аппарат, в свою очередь, контактом 15 подключает напряжение питания через добавочное сопротивление 14 к первому промежуточному электроду, контактом 17 обеспечивает самоблокировку питания катушки первого коммутирующего аппарата второй группы 16 и контактом 22 подаст напряжение на катушку 20 второго реле времени, которое контактом 18 с выдержкой времени на замыкание подготавливает второй коммутирующий аппарат второй группы к включению. Обрабатываемая среда, проходя между промежуточными электродами 4, а также между последним промежуточным электродом 4 и фазным электродом 2, нагревается так же, как и в рабочем режиме, так как добавочное сопротивление 14, подключенное к первому промежуточному электроду 4, имеет такое же сопротивление, что и обрабатываемая среда между этим промежуточным 4 и нулевым 3 электродами в рабочем режиме. При дальнейшем освобождении межэлектродного пространства электронагревателя от обрабатываемой среды между вторым и третьим промежуточными электродами 4 прекратится подача напряже 5 57052009.12.30 ния на катушку 10 промежуточного реле, которое подключено ко второму и третьему промежуточным электродам. При этом замкнется его нормально замкнутый контакт 18,что приведет к срабатыванию второго коммутирующего аппарата второй группы. Коммутирующий аппарат, в свою очередь, контактом 15 подключает напряжение питания через добавочное сопротивление 14 ко второму промежуточному электроду, контактом 17 обеспечивает самоблокировку питания катушки коммутирующего аппарата второй группы 16,а контактом 22 подает напряжение на катушку 20 очередного реле времени и, таким образом, подготавливает следующий коммутирующий аппарат второй группы к включению. При дальнейшем освобождении межэлектродного пространства электронагревателя от обрабатываемой среды происходят аналогичные переключения, но с элементами, подключенными к последующим промежуточным электродам. 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 9 замыкая цепи катушек управления 7 всех коммутирующих аппаратов первой группы, которые своими нормально замкнутыми контактами 6 отключат все добавочные сопротивления 5 и контактами 8 обеспечат самоблокировку питания катушек 7, таким образом предотвратив пусковой разогрев обрабатываемой среды. Если же при обесточивании устройства имело место прерывание потока среды, то работа устройства пройдет в последовательности, описанной выше. Использование предложенной конструкции электронагревателя и электрической схемы управления уменьшает объем ненагретой обрабатываемой среды после завершения цикла нагрева до 10-15 от внутреннего объема электродной камеры и подводящих патрубков проточного электродного нагревателя, а также позволяет уменьшить потери скоропортящейся обрабатываемой среды при регулярном нагреве ее небольших порций до 10-15 от внутреннего объема электродной камеры и подводящих патрубков. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6