[其他]工頻疊加感應(yīng)電熱板

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87102693
• 申請(qǐng)日: 1987-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87102693A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于世謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北省水利廳水利科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H05B6/02
• 分類號(hào): H05B6/02
• 代理公司: 湖北省專利事務(wù)所
• 代理人: 周忠邦,李雙全

本發(fā)明涉及應(yīng)用工頻（50Hz交流）電源的感應(yīng)加熱裝置，特別是適用于50-400℃范圍內(nèi)對(duì)各種物料進(jìn)行加熱的一種工頻疊加感應(yīng)電熱板。

目前所有的感應(yīng)加熱裝置，依照感應(yīng)方式而論，有縱向磁場(chǎng)感應(yīng)加熱裝置，有橫向磁場(chǎng)感應(yīng)加熱裝置，有鐵芯感應(yīng)加熱裝置，若依使用電源區(qū)分，有使用工頻的、有使用中頻或高頻的，但大多數(shù)為獲得好的熱效率，選用中頻或高頻電源，但這樣成本高。而且在實(shí)際使用的感應(yīng)加熱裝置中均只采用一種感應(yīng)加熱方式，以縱向磁場(chǎng)感應(yīng)加熱方式最為普遍。如蘇聯(lián)洛津斯基的應(yīng)用工頻縱向磁場(chǎng)感應(yīng)加熱裝置（參閱《感應(yīng)加熱手冊(cè)》英國(guó)·戴維斯等著·國(guó)防工業(yè)出版社·1985年5月出版），它用來(lái)干燥車輛的金屬表面涂料，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，當(dāng)線圈〔1〕接上50Hz交流電源，鐵芯〔2〕將產(chǎn)生磁通，這磁通進(jìn)入鋼板〔3〕，再?gòu)匿摪濉?〕回到鐵芯〔2〕，這一過(guò)程就是利用縱向磁場(chǎng)作用于鋼板〔3〕，使其受磁場(chǎng)感應(yīng)而加熱，據(jù)稱：加熱到100-130℃，需要15-20分鐘;當(dāng)功率因素為0.49-0.58時(shí)，電熱板（這種很厚的鋼板）的功率密度為0.7-1.65KW/M²，數(shù)據(jù)表明這種電熱板的功率密度低。另一方面，由于工頻縱向磁場(chǎng)對(duì)薄金屬板加熱，受到工頻頻率的制約，因磁場(chǎng)感應(yīng)的電流其透入深度遠(yuǎn)大于板厚，這樣能量轉(zhuǎn)換效率低而不能滿足要求，因此，要保證能量轉(zhuǎn)換的效率，不得不使用設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂的中頻或者高頻電源。

本發(fā)明的目的是克服上述不足，改善使用工頻產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)對(duì)電熱板作用時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)，采用一種可以兼容三種加熱方式的裝置、即將縱向磁場(chǎng)、橫向磁場(chǎng)以及鐵芯感應(yīng)加熱方式疊加于一板的一種工頻疊加感應(yīng)電熱板，它在功率因數(shù)為0.65～0.7時(shí)，其功率密度可達(dá)50-100KW/M²，這樣在不需要中高頻電源的情況下，也能獲得較高的熱效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，利用碳素鋼的高導(dǎo)磁率，鋁金屬非磁性，及鋁金屬的高導(dǎo)電率，將二者按下列方式組合在一起，先將碳素鋼制成的鋼板〔3〕鉆有一定數(shù)量的孔，然后用澆注法，使純鋁〔4〕將鉆有孔的鋼板〔3〕全部包覆，并充滿鋼板孔;這樣構(gòu)成了一塊可以接受三種（即縱向磁場(chǎng)，橫向磁場(chǎng)與鐵芯）感應(yīng)加熱方式的加熱板〔9〕。加熱板〔9〕將與帶有鐵芯〔2〕的線圈〔1〕安裝在一起，由支架〔8〕支撐加熱板〔9〕，同時(shí)固定在加熱板〔9〕與底板與之間的鐵芯〔2〕與線圈〔1〕，鐵芯〔2〕與加熱板〔9〕之間保持有2mm的間隙，上罩〔7〕與外殼〔6〕配合保護(hù)線圈〔1〕和鐵芯〔2〕。其工作原理是，當(dāng)線圈〔1〕接通50Hz電源后，鐵芯〔2〕將有磁通穿過(guò)，磁通沿著鐵芯〔2〕經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入加熱板〔9〕，然后又回到鐵芯〔2〕中，形成一個(gè)閉合磁路。這時(shí)在加熱板〔9〕上將受到三種感應(yīng)的作用，其一當(dāng)磁通由鐵芯〔2〕進(jìn)入加熱板〔9〕返回鐵芯〔2〕時(shí)均橫向穿過(guò)加熱板〔9〕上的包覆鋁〔4〕，使其感應(yīng)電流而發(fā)熱，這種發(fā)熱即為橫向磁場(chǎng)感應(yīng)熱。其二當(dāng)磁通穿過(guò)加熱板〔9〕在鋼板〔3〕上將產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)感應(yīng)熱。其三鋼板〔3〕上有若干個(gè)打穿的孔，使得覆蓋鋼板〔3〕的包覆鋁象一組線圈，且與磁通共鏈，猶似變壓器的二次線圈，而且包覆鋁與孔中的鋁在鋼板上構(gòu)成封閉的回路，因而在磁通通過(guò)鋼板〔3〕時(shí)將產(chǎn)生有芯形式的感應(yīng)熱。這樣三種形式的感應(yīng)熱同時(shí)疊加在加熱板〔9〕上，從而大大加速了能量轉(zhuǎn)換，提高了加熱板〔9〕的熱效應(yīng)。感應(yīng)電熱板，可以制成平板形、圓筒形、方筒形或者其他形狀。可以制成加熱容器，也可以是加熱元件，基本點(diǎn)在于它將兩種金屬按照上述方式組合在一起。一種是導(dǎo)磁性的金屬，另一種是非導(dǎo)磁性且為良導(dǎo)體，可以是鋁，也可以是銅，可以是鋁合金，也可以是銅合金。配上線圈、鐵芯和其它組成，就構(gòu)成了我們所需要的工頻疊加式感應(yīng)電熱板。

工頻疊加感應(yīng)電熱板的優(yōu)點(diǎn)在于：將三種感應(yīng)方式集于一板，能量轉(zhuǎn)換效率高，與只采用縱向磁場(chǎng)加熱法相比，轉(zhuǎn)換效率提高20倍以上;非磁性良導(dǎo)體的電阻溫度特性使其有很快的熱響應(yīng)速度和在一定范圍的恒溫性能，同時(shí)無(wú)明火和高溫部位，其熱效率高于工頻電磁灶且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造;可以用于輕工、化工、食品、醫(yī)療、生活和實(shí)驗(yàn)室等各種物料50-400℃的加熱，特別適于對(duì)流體和易燃物料加熱。

圖1、蘇聯(lián)洛津斯基的干燥涂料感應(yīng)加熱裝置。

圖2、本發(fā)明的具體實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3、產(chǎn)生疊加感應(yīng)的原理圖。

圖4、加熱板的結(jié)構(gòu)圖。

下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例：

圖1所示的裝置，由線圈、鐵芯和被加熱銅板組成;