阅读说明：本技术 高效电加温器长流程电阻管元件 (Long-flow resistance tube element of high-efficiency electric heater ) 是由 赵钧 王春花 赵成旺 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：一种高效电加温器长流程电阻管元件,包括间隔设置的法兰盘和电极板,法兰盘和电极板之间安装有相对设置的“S”型电阻管,单个“S”型电阻管的结构为：从上往下依次设置的第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管,第一层电阻管的尾部通过第一转接头与第二层电阻管连接,第二层电阻管的尾部通过第二转接头与第三层电阻管连接,第一层电阻管的头部与穿过法兰盘,第三层电阻管的尾部穿过电极板；法兰盘、第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管上均安装有多个陶瓷支撑件。提高了换热效率,减小了设备长度,降低了电热原件最高表面温度,提高了设备使用寿命,大大提高了使用可靠性。(The utility model provides a long-flow resistance tube component of high-efficient electric heater, includes ring flange and the plate electrode that the interval set up, installs "S" type resistance tube that sets up relatively between ring flange and the plate electrode, and single "S" type resistance tube' S structure is: the tail part of the first layer of resistance tube is connected with the second layer of resistance tube through a first adapter, the tail part of the second layer of resistance tube is connected with the third layer of resistance tube through a second adapter, the head part of the first layer of resistance tube penetrates through the flange plate, and the tail part of the third layer of resistance tube penetrates through the plate electrode; and a plurality of ceramic supporting pieces are arranged on the flange plate, the first layer of resistance tube, the second layer of resistance tube and the third layer of resistance tube. The heat exchange efficiency is improved, the equipment length is reduced, the highest surface temperature of the electric heating element is reduced, the service life of the equipment is prolonged, and the use reliability is greatly improved.)

高效电加温器长流程电阻管元件

技术领域

本发明涉及电热元件技术领域，尤其是一种高效电加温器长流程电阻管元件。

背景技术

电加温器是一种军工重点设备技术研发与性能验证的核心电加热设备。用于对流动的气态介质的升温加热。当加热介质在压力作用下通过电加热器加热腔，采用流体热力学原理均匀地带走电热元件内部工作中所产生的巨大热量，使被加热介质温度达到工艺要求。

现有技术中的电加温器的电阻管通常采用产长条型结构，实际使用时，通过增加电阻管的发热长度，是降低电热原件温度的最有效方法，通过多次仿真模拟计算，绝大部分高温工况下，需要极长的电阻管换热长度方能满足设计要求，但受到安装空间、实际制造难度以及电阻管在使用过程中的膨胀量限制，较长的电阻管明显不可取。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的高效电加温器长流程电阻管元件，从而采用组装式结构的电阻管，首尾串联的方式进行连接，有效的克服了电阻管温度超过、安装尺寸长、制造难度打以及使用过程中膨胀量大的问题，可保持管内空气质量流量不变，从而保证换热系数不降低，在相同长度尺寸的前提下，采用的电阻管发热表面积是普通电阻管发热表面积的3倍，提高了换热效率，减小了设备长度尺寸，降低了电热原件最高表面温度，提高了设备使用寿命，大大提高了使用可靠性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高效电加温器长流程电阻管元件，包括间隔设置的法兰盘和电极板，所述法兰盘和电极板之间安装有相对设置的“S”型电阻管，

单个“S”型电阻管的结构为：从上往下依次设置的第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管，所述第一层电阻管的尾部通过第一转接头与第二层电阻管连接，第二层电阻管的尾部通过第二转接头与第三层电阻管连接，

第一层电阻管的头部与穿过法兰盘，第三层电阻管的尾部穿过电极板；

法兰盘、第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管上均安装有多个陶瓷支撑件。

作为上述技术方案的进一步改进：

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管均为一根细长管，每根细长管上穿过有多个间隔的陶瓷支撑件。

所述第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管均采用组合式结构，第一层电阻管的头部连接有第一电阻管接头，所述第一电阻管接头头部穿过法兰盘，并通过陶瓷支撑件进行支撑，第一电阻管接头的尾部通过陶瓷支撑件安装第一连接电阻管，第一连接电阻管的尾部同样通过陶瓷支撑件安装第二连接电阻管，第二连接电阻管的尾部通过第一转接头安装第二层电阻管，第二层电阻管尾部通过第二转接头安装第三层电阻管，所述第三层电阻管的尾部连接第二电阻管接头，第二电阻管接头穿过电极板。

所述陶瓷支撑件的结构为：包括中部圆柱体结构，所述中部圆柱体结构的两端分别延伸有第一圆柱体结构和第二圆柱体结构，所述第一圆柱体结构、中部圆柱体结构和第二圆柱体结构内部同时安装有金属内衬，所述金属内衬与电阻管配合；所述第一圆柱体结构、中部圆柱体结构和第二圆柱体结构均采用碳化硅材料或者氧化铝陶瓷材料。

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管的壁厚由小到大依次递增。

第一层电阻管的壁厚为1.6-1.8mm，第二层电阻管的壁厚为1.7-1.9mm，第三层电阻管的壁厚为1.8-2mm。

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管的直径由小到大依次递增。

第一层电阻管的直径为20mm、第二层电阻管的直径为21mm，第三层电阻管的直径为22mm。

两个“S”型电阻管之间安装有一根辐射管，所述辐射管的一端与法兰盘连接，辐射管的另一端与电极板间隔距离。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过改变电阻管的结构，由原来的长条形管改成了“S”型电阻管，采用组装式结构，使加热芯长度降低为原长度的1/3，有效降低了因温度不一致而产生的变形量，同时该变形量可以在通过6根电阻管之间的连接进行有效释放，从而避免电阻管受力弯曲变形。

本发明所述的“S”型电阻管结构可大大提高换热效率。

本发明所述的“S”型电阻管结构增加了换热长度，效果相当于3台设备串联，此结构可有效降低电阻管工作温度，保证使用寿命。

本发明采用双组“S”型电阻管连接结构，可使电阻管温差变形量充分释放，避免电阻管弯曲变形、陶瓷碎裂的情况。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明陶瓷支撑件的结构示意图。

其中：1、法兰盘；2、第一电阻管接头；3、第二转接头；4、陶瓷支撑件；5、第一连接电阻管；6、第二连接电阻管；7、第一转接头；8、第二电阻管接头；9、电极板；

401、第一圆柱体结构；402、金属内衬；403、中部圆柱体结构；404、第二圆柱体结构。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的高效电加温器长流程电阻管元件，包括间隔设置的法兰盘1和电极板9，法兰盘1和电极板9之间安装有相对设置的“S”型电阻管，

单个“S”型电阻管的结构为：从上往下依次设置的第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管，第一层电阻管的尾部通过第一转接头7与第二层电阻管连接，第二层电阻管的尾部通过第二转接头3与第三层电阻管连接，

第一层电阻管的头部与穿过法兰盘1，第三层电阻管的尾部穿过电极板9；

法兰盘1、第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管上均安装有多个陶瓷支撑件4。

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管均为一根细长管，每根细长管上穿过有多个间隔的陶瓷支撑件4。

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管均采用组合式结构，第一层电阻管的头部连接有第一电阻管接头2，第一电阻管接头2头部穿过法兰盘1，并通过陶瓷支撑件4进行支撑，第一电阻管接头2的尾部通过陶瓷支撑件4安装第一连接电阻管5，第一连接电阻管5的尾部同样通过陶瓷支撑件4安装第二连接电阻管6，第二连接电阻管6的尾部通过第一转接头7安装第二层电阻管，第二层电阻管尾部通过第二转接头3安装第三层电阻管，第三层电阻管的尾部连接第二电阻管接头8，第二电阻管接头8穿过电极板9。

如图2所示，陶瓷支撑件4的结构为：包括中部圆柱体结构403，中部圆柱体结构403的两端分别延伸有第一圆柱体结构401和第二圆柱体结构404，第一圆柱体结构401、中部圆柱体结构403和第二圆柱体结构404内部同时安装有金属内衬402，金属内衬402与电阻管配合；第一圆柱体结构401、中部圆柱体结构403和第二圆柱体结构404均采用碳化硅材料或者氧化铝陶瓷材料。

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管的壁厚由小到大依次递增。

第一层电阻管的壁厚为1.6-1.8mm，第二层电阻管的壁厚为1.7-1.9mm，第三层电阻管的壁厚为1.8-2mm。

第一层电阻管、第二层电阻管和第三层电阻管的直径由小到大依次递增。

第一层电阻管的直径为20mm、第二层电阻管的直径为21mm，第三层电阻管的直径为22mm。

两个“S”型电阻管之间安装有一根辐射管，辐射管的一端与法兰盘1连接，辐射管的另一端与电极板9间隔距离。

两个“S”型电阻管之间安装有一根辐射管(图中未画出)，辐射管(图中未画出)的一端与法兰盘1连接，辐射管的另一端与电极板9间隔距离。

第一层电阻管的直径小，第二层电阻管的直径中等，第三层电阻管的直径大，原理是：第一层电阻管进气温度低、体积流量小，所需流通截面小，第一层次之，第三层较大，在相同厚度条件下直径越小电阻越大发热量越大，可以实现加热功率前高后低，提高换热系数(通常情况下，传热距离越小换热系数越高)，同时可以降低设备成本，节约空间减小设备体积。不局限于改变直径，还可以通过改变材料电阻率实现功率前高后低，第一层电阻率大，第二层中，第三层电阻率小。

本发明辐射管(图中未画出)的设计，其耐高温，辐射与接收辐射率高，用于设备需要较大流通截面时流通通道的补充，此电阻管不接入电源，通过圆周分布的通电电阻管对其辐射加热，达到效果是增大传热面积和流通通道，降低加热组合元件的温度。

本发明所述的电阻管元件可以直接安装至管壳内，构成一个可拆卸式的电加温器热源组件。

将本发明所述的电阻管元件安装至电加温器中，电加温器主要包括进气整流腔、导热油冷却夹套，承压筒体、容器隔热内胆、气冷内夹套、可抽芯电阻管等，冷的介质首先进入气体整流腔，整流腔内有若干个小孔，起到进气均流降速的作用，均匀的气体进入气冷内夹套可以给承压筒体进行降温，气冷夹套首先会对低温空气进行初步加热，然后再进入电阻管内部进行二次加热，得到满足工艺要求的空气温度。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。