电磁加热装置的制作方法

本实用新型涉及加热装置技术领域，尤其涉及一种电磁加热装置。

背景技术：

目前，国内环境气候恶化，雾霾天气已严重影响到人们的生命安全，究其成因，工业用蒸汽及取暖所使用的燃料锅炉，特别是燃煤锅炉排放的尾气中所含一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、碳氢化合物(HC)及粉尘是导致雾霾天气的罪魁祸首之一。

燃煤、燃油、燃气锅炉加热为将化学能转为热能，其燃烧特性导致炉体受热材料因传热温差高达300℃以上，不得不采用高强度合金钢、制造成本高升，热惯性大，热效率低(燃煤锅炉小于85％，燃油、燃气锅炉小于92％)，受热管内外壁易结垢降低传热效率，因使用不当或炉内盘管过烧失效导致爆炸的事故时有发生，使用安全性差，而且，燃料锅炉通常体积大、自重重，设备基础投入成本高，安装不方便。

由于上述问题的存在，以及有限能源的减少和大幅度涨价，电加热锅炉作为新兴的锅炉设备越来越受到大家的认可。电加热锅炉的特点：环保、清洁、无污染、无噪音、全自动。市场上现有电加热锅炉的核心部件——电加热管，直接决定着电锅炉的使用安全和使用寿命，虽然现有电加热管采用了防漏电涂层(如陶瓷电加热管)，但因传热方式为浸入式直接传热，而导致电加热管的结构排布尺寸大、加热不均匀、维修不便。而且，因电加热管老化漏电造成人员伤亡事故亦时有发生等，限制了电加热炉的广泛应用。

技术实现要素：

针对上述问题中的至少之一，本实用新型提供了一种电磁加热装置，利用电磁感应原理，感应发热组件中的高温绝缘电缆中的交变电流产生交变磁场，无缝钢管感应磁场发热，将从感应发热组件入口流入无缝钢管中的液态介质进行加热，加热的液态介质通过强制传热组件流入外接的动力设备(泵)和受热设备，循环往复实现加热。使用清洁的电能利用电磁感应原理转换为导磁材料的热能，大大提高了热转换效率，保证了加热均匀。此外，高温绝缘电缆设置在感应发热组件的外围，与液态介质完全分离，减小了漏电隐患，提高了检修效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电磁加热装置，包括：感应发热组件、强制传热组件、导向卡板、连接组件、电源装置；感应发热组件安装在两个导向卡板之间，感应发热组件包括通过连接组件相互串联的两个以上的无缝钢管，两个以上的无缝钢管相互串联后剩余的两端形成感应发热组件的出口和入口，无缝钢管外壁设置高温绝缘电缆；强制传热组件包括两个屈服强度小于无缝钢管的导管装置，导管装置内嵌连接于感应发热组件的出口和入口；电源装置与高温绝缘电缆相连。

在上述技术方案中，优选地，上述电磁加热装置还包括：传感器组件和电气控制装置；传感器组件包括温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器安装在感应发热组件的出口处；电气控制装置分别与传感器组件和电源装置相连。

在上述技术方案中，优选地，无缝钢管的外壁由内向外依次设置耐高温层、保温层和耐高温绝缘层，高温绝缘电缆设置在保温层和耐高温绝缘层之间。

在上述技术方案中，优选地，两个以上的无缝钢管通过连接组件串联为蛇形管结构，感应组件底部的端口作为入口，顶部的端口作为出口。

在上述技术方案中，优选地，导管装置内部设置阻隔件，阻隔件将导管装置内部分隔为预设数量的通道。

在上述技术方案中，优选地，导管装置内壁或阻隔件表面还设置凸起结构。

在上述技术方案中，优选地，上述电磁加热装置还包括支架，支架组合成桁架结构，感应发热组件通过导向卡板和连接组件固定在支架上。

在上述技术方案中，优选地，导向卡板设置有凹槽，无缝钢管的两端分别卡设在两个导向卡板的凹槽中。

在上述技术方案中，优选地，无缝钢管的端部与导向卡板的凹槽之间垫设有耐高温弹性层。

在上述技术方案中，优选地，上述电磁加热装置还包括排热风扇，排热风扇安装在支架的顶部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.利用电磁感应原理，感应发热组件中的高温绝缘电缆中的交变电流产生交变磁场，无缝钢管感应磁场发热，将从感应发热组件入口流入无缝钢管中的液态介质进行加热，加热的液态介质通过强制传热组件流入外接的动力设备(泵)和受热设备，循环往复实现加热。使用清洁的电能利用电磁感应原理转换为导磁材料的热能，大大提高了热转换效率，保证了加热均匀。此外，高温绝缘电缆设置在感应发热组件的外围，与液态介质完全分离，减小了漏电隐患，提高了检修效率；

2.电气控制装置根据接收到的感应发热组件的温度和压力，根据预设的温度和压力数据，对电源装置的供电方式进行控制，提高了电磁加热装置的运行稳定性和安全性；

3.无缝钢管外壁的耐高温层、保温层、高温绝缘电缆和耐高温绝缘层由内向外依次设置，减小了高温绝缘电缆受到高温损伤的可能性，同时减少热量流失，提高了加热效率；

4.感应发热组件中的无缝钢管设置为蛇形管结构，极大地节约了空间，减小了电磁加热装置的体积，将底部端口作为入口、顶部端口作为出口，使液态介质充满整个感应发热组件内的无缝钢管中，进一步提高了加热效率；

5.导管装置内部的阻隔件将流动其中的液态介质分为多个通道，大幅度增加了液态介质的传热面积，从而大大提高了传热效率；

6.导管装置内壁或阻隔件表面上设置的凸起结构对液态介质的流动状态进行扰动，在一定压力和流动速度下使液态介质处于湍流状态，在加强传热效果的同时冲刷热交换表面以防止液态介质结垢，提高了导管装置的使用寿命；

7.利用桁架结构的支架固定感应发热组件，提高了感应发热组件的安装牢固性，同时使电磁加热装置的结构更加紧凑合理；

8.通过在导向卡板上设置凹槽，将无缝钢管固定在凹槽内，使得无缝钢管在受热膨胀时沿凹槽的槽向伸缩，避免内应力对感应发热组件本体和支架、导向卡板造成破坏，同时提高了对感应发热组件的安装和检修的效率和便捷性。

9.在凹槽和无缝钢管之间垫设耐高温弹性层，耐高温弹性层可以在常温下支撑无缝钢管，使无缝钢管与凹槽之间预留弹性空间，在无缝钢管发生高温热膨胀时沿凹槽垫设弹性层的方向伸缩，进一步减小了感应发热组件和导向卡板受破坏的可能性。

10.排热风扇安装在支架顶部，将感应发热组件逸散处的热量排出支架外，减小高温对安装在支架周边的传感器组件、电源装置和电缆线路造成损坏的可能性，同时减小了高温下各组件热膨胀带来的电磁加热装置的变形，提高了电磁加热装置的运行稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的电磁加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型又一种实施例公开的电磁加热装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例公开的感应发热组件的结构示意图；

图4为本实用新型一种实施例公开的强制传热组件的导管装置的结构示意图；

图5为本实用新型一种实施例公开的支架的结构示意图；

图6为本实用新型一种实施例公开的导向卡板的结构示意图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

1.感应发热组件，2.导管装置，3.支架，4.导向卡板，5.连接组件，6.温度传感器，7.压力传感器，8.排热风扇，9.电源装置，10.无缝钢管，11过渡头，12.耐高温层，13.保温层，14.高温绝缘电缆，15.耐高温绝缘布，16.高温绝缘电缆扎带。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1和图2所示，根据本实用新型提供的一种电磁加热装置，包括：感应发热组件1、强制传热组件、导向卡板4、连接组件5、电源装置9；感应发热组件1安装在两个导向卡板4之间，感应发热组件1包括通过连接组件5相互串联的两个以上的无缝钢管10，两个以上的无缝钢管10相互串联后剩余的两端形成感应发热组件的出口和入口，无缝钢管10外壁设置高温绝缘电缆14；强制传热组件包括两个屈服强度小于无缝钢管10的导管装置2，两个导管装置2分别内嵌连接于感应发热组件1的出口和入口；电源装置9与高温绝缘电缆14相连。

在该实施例中，利用电磁感应原理，感应发热组件1中的高温绝缘电缆14中的交变电流产生交变磁场，无缝钢管10感应交变磁场发热，将从感应发热组件1的入口流入无缝钢管10中的液态介质进行加热，加热的液态介质通过强制传热组件流入外接的动力设备(泵)和受热设备，循环往复实现加热。使用清洁的电能利用电磁感应原理转换为导磁材料的热能，大大提高了热转换效率，保证了加热均匀。此外，高温绝缘电缆14设置在感应发热组件1的外围，与液态介质完全分离，减小了漏电隐患，提高了检修效率。

其中，电源装置9提供的交变电流通过感应发热组件1的高温绝缘电缆14产生交变磁场，无缝钢管10作为导磁材料，切割交变磁场的磁力线，从而在无缝钢管10内部产生交变的电流(即涡流)，涡流使无缝钢管10内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而将电能转化为磁能，使无缝钢管10感应到磁能而发热。优选地，高温绝缘电缆14均匀缠绕在无缝钢管10外。根据电磁加热装置的受热设备、液态介质的类型等因素确定加热温度，通过电源装置9调整交变电流的大小，从而调整高温绝缘电缆14产生的磁场强度，调整无缝钢管10内部金属原子电势差运动的剧烈程度，进而控制产生的热能总量，使输出的热能与加热介质和受热设备所需的热能相匹配，提高热能的利用率。这种加热方式从根本上解决了电热片、电加热棒、电热圈等电阻式通过热传导方式加热的效率低下问题，电磁加热节能的效果一般至少能够达到30％，最高能够达到70％。当然，也可以使用其他导磁材料做成的管状装置代替无缝钢管10，根据本实用新型的具体实践情况具体设定。

具体地，如图3所示，感应发热组件1包括一定长度的、内孔经过机加工的精密无缝钢管10，单根无缝钢管10的两端以一定长度、同样材质的环形钢板焊接作为封板及过渡头。过渡头的外环面作为感应发热组件1的自重载荷的承力面和感应发热组件1热膨胀时的滑移面。无缝钢管10的钢材类型根据所述电磁加热装置的功率、液态介质类型等因素具体确定，根据本实用新型的具体实践情况设置。

其中，强制传热组件的导管装置2的外径与上述无缝钢管10的内径在常温下保持过渡配合，导管装置2的材质的传热系数约为无缝钢管10的三倍、屈服强度明显小于上述无缝钢管10的屈服强度，这样，将两个导管装置2分别内嵌连接于感应发热组件1的出口和入口，使得导管装置2在电磁加热装置正常工作温度下产生热膨胀时与无缝钢管10内壁保持紧密贴合的同时，导管装置2自身产生弹性变形，尽可能减少了对无缝钢管10的径向应力，同时，由于确保不因热膨胀的内应力而要求提高无缝钢管10的强度(材质或壁厚)，从而降低了制造成本。优选地，导管装置2选择高膨胀系数、低比热容的材质，使得良好的延展性可保证贴合面紧密，且自身滞留热量低，减少逸散的热量。

在上述实施例中，优选地，上述电磁加热装置还包括：传感器组件和电气控制装置；传感器组件包括温度传感器6和压力传感器7，温度传感器6和压力传感器7安装在感应发热组件的出口处；电气控制装置分别与传感器组件和电源装置9相连。

在该实施例中，温度传感器6和压力传感器7分别用于检测感应加热器的温度和压力信号并转换为电信号，电气控制装置根据采集到的电信号确定感应加热器的实时温度和压力，并根据预设的控制方案确定电源装置9的供电方式，进而控制感应发热组件1的功率，保证电磁加热装置根据液态介质的类型、受热设备的需求运行。优选地，控制感应发热组件与受热设备之间的传热温差在50℃～80℃的范围内，且每个感应发热组件1皆安装有温度传感器6以达到控温，在温度超出预设温度范围时断开电源或降低功率，使得过烧爆管的几率几乎为零，提高使用安全性。电气控制装置与安装在导向卡板4周围的感应发热组件、强制传热组件和电源装置9等分离安装，减小电气控制装置受到高温等工作环境的影响，保证整个电磁加热装置的正常运行。

如图3所示，在上述实施例中，优选地，无缝钢管10的外壁由内向外依次设置耐高温层12、保温层13和耐高温绝缘层，高温绝缘电缆14设置在保温层13和耐高温绝缘层之间。

在该实施例中，无缝钢管10外壁的耐高温层12、保温层13、高温绝缘电缆14和耐高温绝缘层由内向外依次设置，减小了高温绝缘电缆14受到高温损伤的可能性，同时减少热量流失，提高了加热效率。其中，耐高温绝缘层包括耐高温绝缘布15和高温绝缘电缆扎带16，耐高温绝缘布15用于减小外部的热量对高温绝缘电缆14的影响的同时进一步减小热量的逸散。高温绝缘电缆扎带16用于固定高温绝缘电缆14，减小高温绝缘电缆14松动脱散的可能性，从而保证交变磁场的稳定，使加热过程更稳定。其中，优选地，耐高温层12为一定厚度的耐高温1200℃的涂料，耐高温绝缘布15为耐高温600℃的绝缘布。

在上述实施例中，优选地，两个以上的无缝钢管10之间通过连接组件5串联为蛇形管结构，感应组件底部的端口作为入口，顶部的端口作为出口。

在该实施例中，通过将感应发热组件中的无缝钢管10设置为蛇形管结构，极大地节约了空间，减小了电磁加热装置的体积，将底部端口作为入口、顶部端口作为出口，使液态介质充满整个感应发热组件内的无缝钢管10中，进一步提高了加热效率。此外，在出口和入口位置还设置安全阀，用于紧急停止供热，防止意外事故发生。

如图4所示，在上述实施例中，优选地，导管装置2内部设置阻隔件，阻隔件将导管装置2内部分隔为预设数量的通道。

在该实施例中，导管装置2内部的阻隔件将流动其中的液态介质分为多个通道，大幅度增加了液态介质的传热面积，从而大大提高了传热效率。阻隔件的数量根据本实用新型的具体实践情况具体设定。

在上述实施例中，优选地，导管装置2内壁或阻隔件表面还设置凸起结构。

在该实施例中，导管装置2内壁或阻隔件表面上设置的凸起结构对液态介质的流动状态进行扰动，在一定压力和流动速度下使分流道流动的液态介质处于湍流状态，在加强传热效果的同时冲刷热交换表面以防止液态介质结垢，提高了导管装置2的使用寿命。

如图5所示，在上述实施例中，优选地，上述电磁加热装置还包括支架3，支架3组合成桁架结构，感应发热组件通过导向卡板4和连接组件5固定在支架3上。

在该实施例中，利用桁架结构的支架3固定感应发热组件，空间桁架结构与感应发热组件通过金属扣板钣金、螺钉等连接组件5进行固定连接，形成封闭单元，将感应发热组件封闭在桁架结构内部，提高了感应发热组件的安装牢固性，同时使电磁加热装置的结构更加紧凑合理。

如图6所示，在上述实施例中，优选地，导向卡板4设置有凹槽，无缝钢管10的两端分别卡设在两个导向卡板4的凹槽中。

在该实施例中，通过在导向卡板4上设置凹槽，将无缝钢管10固定在凹槽内，使得无缝钢管10在受热膨胀时沿凹槽的槽向伸缩，避免内应力对感应发热组件1本体和支架3、导向卡板4造成破坏，同时提高了对感应发热组件1的安装和检修的效率和便捷性。

在上述实施例中，优选地，无缝钢管10的端部与导向卡板4的凹槽之间垫设有耐高温弹性层。

在该实施例中，在凹槽和无缝钢管10之间垫设耐高温弹性层，耐高温弹性层可以在常温下支撑无缝钢管10，使无缝钢管10与凹槽之间预留弹性空间，在无缝钢管10发生高温热膨胀时沿凹槽垫设弹性层的方向伸缩，进一步减小了感应发热组件1和导向卡板4受破坏的可能性。

在上述实施例中，优选地，上述电磁加热装置还包括排热风扇8，排热风扇8安装在支架3的顶部。

在该实施例中，排热风扇8安装在支架3顶部，将感应发热组件1逸散处的热量排出支架3外，减小高温对安装在支架3周边的传感器组件、电源装置9和电缆线路造成损坏的可能性，同时减小了高温下各组件热膨胀带来的电磁加热装置的变形，提高了电磁加热装置的运行稳定性。

在上述任一实施例中，液态介质可根据受热设备的需求、电磁加热设备的功率进行具体设定，液态介质对无缝钢管、强制传热组件和受热设备没有腐蚀性，液态介质包括但不限于水、导热油、沥青。

以上为本实用新型的实施方式，考虑到现有技术中电加热装置的电加热管体积大、加热不均匀、热转换效率低、安全隐患高的技术问题，本实用新型提出了一种电磁加热装置，利用电磁感应原理，感应发热组件中的高温绝缘电缆中的交变电流产生交变磁场，无缝钢管感应磁场发热，将从感应发热组件入口流入无缝钢管中的液态介质进行加热，加热的液态介质通过强制传热组件流入外接的动力设备(泵)和受热设备，循环往复实现加热。使用清洁的电能利用电磁感应原理转换为导磁材料的热能，大大提高了热转换效率，保证了加热均匀。此外，高温绝缘电缆设置在感应发热组件的外围，与液态介质完全分离，减小了漏电隐患，提高了检修效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。