一种新型屏蔽式电磁加热装置及加热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加热换热技术领域，特别是涉及一种新型屏蔽式电磁加热装置及加热方法。
【背景技术】
[0002]目前应用最为广泛的两种加热方式是电阻加热方式和电磁加热方式。电阻加热方式是指电阻导体接通电流后利用焦耳效应直接加热被加热物质或间接加热被加热物质的方式，电阻加热方式由于采用例如电阻丝等发热加热被加热物质，普遍热能损耗大，且大量损失的热能散失至周围，致使周围环境温度上升，增加温室效应进一步产生的可能性，并且增加需要额外配备设施对升温的周围环境进行再降温的可能性，造成极大的成本与资源浪费；此外，电阻导体的使用寿命短，安全隐患高，因此维护及维修成本增加，不利于电阻加热方式的推广使用。电磁加热方式是指电磁感应线圈利用电磁感应原理将电能转化成热能的加热方式，由于其一般采用专用的耐高温高压的电磁感应线圈，绝缘性良好，安全性较高，使用寿命长，因此电磁加热方式逐渐取代电阻加热方式成为主流加热方式，但是，现有的采用电磁加热方式的电磁加热装置，或者没有设置屏蔽层，极易产生泄漏电流，而且电磁波外泄造成电磁污染，导致较高的安全隐患；或者设置的屏蔽层无法保证屏蔽性能要求，因此无法满足电磁加热装置的使用安全性，并且不合理的屏蔽层设置还致使电磁加热装置结构复杂，成本增加。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有电磁加热装置存在的结构复杂、安全隐患高和成本预算高等问题，提供一种新型屏蔽式电磁加热装置，采用单绕线圈实现电磁加热且采用双绕线圈消除电磁辐射，同时实现电磁屏蔽隔离，该电磁加热装置结构简单进而降低成本预算，实现了高效节能的电磁加热功能，同时提高了安全性和可靠性。本发明还涉及一种新型屏蔽式电磁加热方法。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]—种新型屏蔽式电磁加热装置，用于内导管内的工质加热，其特征在于，包括内单绕线圈层和外双绕线圈层，所述内单绕线圈层包括单绕线圈，所述单绕线圈单向绕制于内导管的外表面，所述外双绕线圈层包括双绕线圈，所述双绕线圈绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住内单绕线圈层中的单绕线圈且绕制后所述双绕线圈的磁力线方向相反。
[0006]所述内单绕线圈层还包括内屏蔽层，所述内屏蔽层设置于单绕线圈的外层，所述外双绕线圈层的双绕线圈绕制于内屏蔽层的外表面并覆盖内单绕线圈层。
[0007]所述外双绕线圈层还包括外屏蔽层，所述外屏蔽层设置于双绕线圈的外层。
[0008]所述单绕线圈为单根或两根以上的导线朝一个方向绕制而成；
[0009]所述双绕线圈采用对折的单根导线绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈；或，所述双绕线圈采用单根导线绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈后再折返绕制并且仍然覆盖住单绕线圈；或，所述双绕线圈采用两根导线基于双线绕法绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈，所述两根导线电流方向相同、绕向相反且正反向绕制匝数相同；或，所述双绕线圈采用两根导线基于双线绕法绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈，所述两根导线电流方向相反、绕向相同且正反向绕制匝数相同。
[0010]所述内屏蔽层为金属膜制作而成。
[0011 ] 所述外屏蔽层为金属膜制作而成。
[0012]还包括电源线路和控制器，所述单绕线圈连接电源线路，所述电源线路与控制器相连。
[0013]所述电源线路上还设置有变频器，所述控制器与变频器相连；
[0014]和/或，还包括工质容器，所述工质容器具有穿过内导管的通孔并在穿过内导管后所述工质容器为密封结构的保温容器且工质容器内储存有工质，所述电源线路引出至工质容器的外部并与控制器相连。
[0015]—种新型屏蔽式电磁加热方法，用于内导管内的工质加热，其特征在于，先在内导管的外表面单相绕制单绕线圈，建立内单绕线圈层；然后在单绕线圈层的外表面绕制双绕线圈并覆盖住内单绕线圈层中的单绕线圈且绕制后所述双绕线圈的磁力线方向相反形成双绕线圈的磁力线抵消，建立外双绕线圈层，将所述单绕线圈接通高频交变电流利用电磁加热原理加热内导管内的工质。
[0016]在内导管的外表面单相绕制单绕线圈后，还在单绕线圈的外层设置内屏蔽层，从而建立内单绕线圈层；然后在内屏蔽层的外表面绕制双绕线圈覆盖内单绕线圈层形成双绕线圈的磁力线抵消，还在双绕线圈的外层设置外屏蔽层，从而建立外双绕线圈层。
[0017]采用的单绕线圈为单根或两根以上的导线朝一个方向绕制而成；
[0018]采用的双绕线圈为对折的单根导线绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈；或，采用的双绕线圈为单根导线绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈后再折返绕制并且仍然覆盖住单绕线圈；或，采用的双绕线圈为两根导线基于双线绕法绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈，并使得两根导线电流方向相同、绕向相反且正反向绕制匝数相同；或，采用的双绕线圈为两根导线基于双线绕法绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈，并使得两根导线电流方向相反、绕向相同且正反向绕制匝数相同。
[0019]还采用了变频器和控制器，将所述变频器接通工频交变电流再通过电源线路与单绕线圈相连接，控制器与变频器相连接以控制变频器的输出频率，利用变频技术通过所述变频器改变工频交变电流频率，所述单绕线圈接通变频器输出的变频后的高频交变电流利用电磁加热原理加热内导管内的工质以实现变频加热。
[0020]本发明的技术效果如下:
[0021]本发明涉及的一种新型屏蔽式电磁加热装置，包括内单绕线圈层和外双绕线圈层，采用单绕线圈接通高频交变电流利用电磁加热原理实现电磁加热，加热效率高、加热方式节能环保，在内单绕线圈层外侧设置双绕线圈，双绕线圈绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住内单绕线圈层且绕制后所述双绕线圈的磁力线方向相反，在工作时，将同一高频交变电流在双绕线圈上形成大小相同的两个高频交变电流，进而形成两个电磁感应磁力线方向相反，磁通量相同，利用电磁抵消原理有效地消除了电磁辐射，防止电磁波外泄，提高了电磁加热装置的安全性与可靠性；单绕线圈与双绕线圈之间优选设置的内屏蔽层实现了该电磁加热装置的第一重屏蔽隔离功能，单绕线圈利用电磁抵消原理消除电磁辐射实现了第二重屏蔽隔离功能；双绕线圈外侧优选设置的外屏蔽层实现了该电磁加热装置的第三重屏蔽隔离功能，该三重屏蔽隔离功能有效地防止电磁波外泄，隔离电磁辐射，进一步增强了电磁加热装置的安全性与可靠性。并且，本发明提出的电磁加热装置结构简单，成本预算低，加热效率高，节能环保。
[0022]本发明新型屏蔽式电磁加热装置采用的双绕线圈可以采用对折的单根导线绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈；或者采用单根导线绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈后再折返绕制并且仍然覆盖住单绕线圈；这两种方案中的双绕线圈实质均为单根导线绕制。此外，本发明新型屏蔽式电磁加热装置采用的双绕线圈还可以采用两根导线基于双线绕法绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈，所述两根导线电流方向相同、绕向相反且正反向绕制匝数相同；或者采用两根导线基于双线绕法绕制于内单绕线圈层的外表面并覆盖住单绕线圈，所述两根导线电流方向相反、绕向相同且正反向绕制匝数相同；这两种方案中的双绕线圈实质均为两根导线的特定绕制。除上述方案外，还可以根据具体实际需求情况和安全可靠性要求，采用其它缠绕方式以及根数，仅需保证双绕线圈绕制后的两个电磁感应磁力线方向相反，可以实现电磁抵消即可，方式灵活，易于实现。
[0023]本发明还涉及一种新型屏蔽式电磁加热方法，先在内导管的外表面单相绕制单绕线圈，建