一种电预热蓄热式加热器的制作方法

1.本发明涉及高温加热器的技术领域，特别涉及一种电预热蓄热式加热器。


背景技术：

2.常规高超声速风洞在运行时需要利用加热器对空气预先进行加热，以防止空气冷凝，目前，常见的加热器分为电阻连续式和蓄热式两种，其中，电阻连续式加热器成本高，且所需功率较大，对当地电网造成较大冲击；电预热蓄热式加热器通过电加热或者燃烧加热预先将热能存储到蓄热元件中，气流经过蓄热元件发生热交换并达到所需温度，但配套电预热蓄热式加热器的风洞存在预热时间长、运行时间短的问题，且燃烧加热的方式通常采用航煤燃烧进行预热，因此存在危险源管理，以及燃烧不充分导致在蓄热元件表面积碳的问题，进而导致影响蓄热效率，并且，空气流经蓄热元件时容易掺杂积碳颗粒，影响空气密度，进而导致试验数据产生偏差；因此两种常见的加热器在使用中都存在明显缺陷。
3.现阶段的风洞改造为保证试验气体的组分与空气中的一致，尝试采用电阻预热金属板片电预热蓄热式加热器，在不增加加热器尺寸的前提下减少预热时间，则需要增加加热元件数量，而增加加热元件数量就势必带来了多加热元件的布置、热变形协调等结构设计问题，在实际组装或者维护过程中，加热器通常采用卧式安装，因此在加热器装配或者拆解过程中需要克服蓄热片与隔热内筒体之间的摩擦力，蓄热片靠自重压在隔热内筒上，会给安装和维护带来了极大的不便，也会使内筒体产生局部变形或者产生局部过热等问题。
4.因此，一种能完成立式装配、卧式使用的电预热蓄热式加热器亟待研究。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种电预热蓄热式加热器，解决了现有技术中电预热蓄热式加热器采用卧式安装时，安装困难并且维护耗时耗力的问题。
6.本发明提供了一种电预热蓄热式加热器，包括:
7.外筒体；
8.至少两个隔热内筒体，同轴设在所述外筒体内部；
9.蓄热片组件，设在相邻两个所述隔热内筒体之间，所述蓄热片组件沿长度方向对称开设有两个通道，两个所述通道内均设有加热部，一所述通道的两端均连接有第一支撑筒，另一所述通道的两端均连接有第二支撑筒，每一所述第一支撑筒和所述第二支撑筒均配合连接有定位件；
10.在所述加热部与地面垂直时，靠近地面一侧的所述定位件用于支撑所述蓄热片组件，远离地面一侧的所述第一支撑筒和所述第二支撑筒与所述定位件在竖直方向上存在缝隙，所述缝隙用于提供所述加热部的热胀空间；
11.在所述加热部与地面平行时，所述定位件在竖直方向上支撑所述蓄热片组件，所述第一支撑筒和所述第二支撑筒在水平方向以及竖直向上的方向上与所述定位件之间均
存在缝隙，所述缝隙用于提供所述加热部的热胀空间。
12.可选的，所述第一支撑筒与所述第二支撑筒均为圆筒，所述第一支撑筒的两端的内孔处对称设有限位块，两个所述限位块之间的距离与所述第二支撑筒的内孔直径相等。
13.可选的，所述蓄热片组件的数量至少为两个，相邻两个所述蓄热片组件垂直设置，且间距相等。
14.可选的，所述蓄热片组件还包括多个蓄热片，多个所述蓄热片可拆卸连接，所述通道穿过所述蓄热片并与所述蓄热片垂直设置。
15.可选的，所述加热部包括硅碳棒、绝缘环和支撑环，所述硅碳棒沿所述通道的长度方向周向设置，所述支撑环沿轴向设在所述硅碳棒的两端，每一所述支撑环设在相邻两个所述绝缘环之间。
16.进一步的，所述加热部还包括铜排护盖，所述铜排护盖沿所述硅碳棒周向布置，并位于远离所述定位件一侧的所述绝缘环的远离所述定位件一侧。
17.可选的，所述隔热内筒体通过卷焊制备而成，且所述隔热内筒体表面设有隔热材料。
18.进一步的，所述隔热内筒体两端设有止口，且所述止口前端呈圆锥状。
19.可选的，所述定位件包括相连接的第一圆筒和第二圆筒，所述第一圆筒与所述第二圆筒之间形成承力台阶，所述承力台阶用于支撑所述蓄热片组件。
20.可选的，所述定位件与所述外筒体之间为间隙配合。
21.本发明提供的电预热蓄热式加热器，采用跨中双加热部的布置，使蓄热片组件预热更加均匀，通过第一支撑筒和第二支撑筒分别与定位件配合连接，能够实现电预热蓄热式加热器的立式装配，对蓄热片组件提供了承力定位以确保立式装配的便捷性，并且在电预热蓄热式加热器卧式使用时，定位件对蓄热片组件的支撑使得各零部件避免受重力影响产生下沉，影响整体结构的对中，同时通过定位件与第一支撑筒和第二支撑筒之间预留热膨胀变形的空间，避免因热膨胀变形对电预热蓄热式加热器的运行以及整体结构的稳定性产生影响，便于设备安装及维护。
22.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
23.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的外观图；
26.图2为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的结构半剖视图；
27.图3为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器垂直安装时的结构剖视图；
28.图4为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器水平安装时的结构剖视图；
29.图5为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器垂直安装时底部的局部剖视图；
30.图6为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器垂直安装时顶部的局部结构图；
31.图7为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的隔热内筒体的结构图；
32.图8为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的隔热内筒体的局部剖视图；
33.图9为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的一个视角下蓄热片组件的结构图；
34.图10为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的另一视角下蓄热片组件的结构图；
35.图11为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的加热部的结构剖视图；
36.图12为本发明实施例提供的一种电预热蓄热式加热器的定位件的结构图。
37.图中：
38.1-外筒体；
39.2-隔热内筒体，201-壳体，202-组焊环板，203-第一半圆接管，204-第二半圆接管，205-加强筋；
40.3-蓄热片组件，301-第一支撑筒，3011-限位块，302-第二支撑筒，303-蓄热片；
41.4-加热部，401-硅碳棒，402-绝缘环，403-支撑环，404-卡扣，405-铜排护盖；
42.5-定位件，501-第一圆筒，502-第二圆筒。
具体实施方式
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.本发明提供了一种电预热蓄热式加热器，参见图1至图6，包括外筒体1、至少两个隔热内筒体2、蓄热片组件3；至少两个隔热内筒体2同轴设在外筒体1内部；蓄热片组件3设在相邻两个隔热内筒体2之间，蓄热片组件3沿长度方向对称开设有两个通道，两个通道内均设有加热部4，一通道的两端均连接有第一支撑筒301，另一通道的两端均连接有第二支撑筒302，每一第一支撑筒301和第二支撑筒302均配合连接有定位件5；在加热部4与地面垂
直时，靠近地面一侧的定位件5用于支撑蓄热片组件3，远离地面一侧的第一支撑筒301和第二支撑筒302与定位件5在竖直方向上存在缝隙，缝隙用于提供加热部4的热胀空间；在加热部4与地面平行时，定位件5在竖直方向上支撑蓄热片组件3，第一支撑筒301和第二支撑筒302在水平方向以及竖直向上的方向上与定位件5之间均存在缝隙，缝隙用于提供加热部4的热胀空间。
47.本发明提供的电预热蓄热式加热器，采用跨中双加热元件的布置，使蓄热片组件3预热更加均匀，通过第一支撑筒301和第二支撑筒302分别与定位件5配合连接，能够实现电预热蓄热式加热器的立式装配，对蓄热片组件提供了承力定位以确保立式装配的便捷性，并且在电预热蓄热式加热器卧式使用时，定位件5对蓄热片组件3的支撑使得各零部件避免受重力影响产生下沉，影响整体结构的对中，同时通过定位件5与第一支撑筒301和第二支撑筒302之间预留热膨胀变形的空间，避免因热膨胀变形对电预热蓄热式加热器的运行以及整体结构的稳定性产生影响，便于设备安装及维护。
48.具体地，在上述实施例中，参见图9和图10，第一支撑筒301与第二支撑筒302均为圆筒，第一支撑筒301的两端的内孔处对称设有限位块3011，两个限位块3011之间的距离与第二支撑筒302的内孔直径相等。在本实施方式中，每一个蓄热片组件3的通道的两端分别连接有第一支撑筒301和第二支撑筒302，第一支撑筒301与第二支撑筒302均为圆筒，通过在第一支撑筒301的两端的内孔处对称设有限位块3011，使得第一支撑筒301的直边间距与第二支撑筒302的内径相同，两个限位块3011与第一支撑筒301为一体加工，当电预热蓄热式加热器的加热部4与地面垂直时，加热部4能够沿第一支撑筒301的长圆孔方向热变形，实现了蓄热片组件3的单侧径向全约束，另一个相对自由，同时利用定位件5与第一支撑筒301和第二支撑筒302配合连接，使得电预热蓄热式加热器无论是立式安装还是卧式使用状态下，均能保证蓄热片组件3在电预热蓄热式加热器内对中，保证同轴度，且防止隔热内筒体2受压变形，其中，定位件5与第一支撑筒301和第二支撑筒302之间采用单边预留1mm间隙，方便装配时定位件5插入到支撑筒中，同时能起到承力定位目的。
49.具体地，在上述实施例中，蓄热片组件3的数量至少为两个，相邻两个蓄热片组件3垂直设置，且间距相等。在本实施方式中，在电预热蓄热式加热器中设置至少两个蓄热片组件3，所有蓄热片组件3沿轴向等间距布置，相邻的蓄热片组件3的气流通道正交布置，由于每一蓄热片组件3均跨中开设两个通道，通道为圆形通道，两个圆形通道内各自设有一加热部4，相邻两个蓄热片组件3垂直设置使得相邻蓄热片组件3的加热部4正交布置，电预热蓄热式加热器采用跨中双加热元件的布置，使蓄热片组件3预热更加均匀。
50.具体地，在上述实施例中，蓄热片组件3还包括多个蓄热片303，多个蓄热片303可拆卸连接，通道穿过蓄热片303并与蓄热片303垂直设置。在本实施方式中，蓄热片组件3包括多个蓄热片303，各个蓄热片303之间平行设置且均通过螺纹连接，蓄热片303与用于放置加热部4的通道垂直设置，便于均匀散发出加热部4的热量，多个蓄热片303可拆卸连接还可根据散热效果以及散热需求增减蓄热片303的数量，便于调节。
51.具体地，在上述实施例中，参见图11，加热部4包括硅碳棒401、绝缘环402和支撑环403，硅碳棒401沿通道的长度方向周向设置，支撑环403沿轴向设在硅碳棒401的两端，每一支撑环403设在相邻两个绝缘环402之间。在本实施方式中，绝缘环402与支撑环403的布置方式保证了硅碳棒401在蓄热片303组合体中对中同轴，硅碳棒401所在蓄热片303组合体交
界处温差最大，具有较大的交变应力，通过设置绝缘环402与支撑环403可有效规避硅碳棒401冷热不均匀脆断带来的整体短路隐患，还解决了与蓄热片组件3与承压外壳体201之间相互绝缘的问题，具体的，绝缘环402外径设置为64mm，支撑环403的内径设置为68mm，即保证了定位件5和绝缘环402安装的便捷性，又预留了一定的热胀空间。
52.进一步的，加热部4还包括铜排护盖405，铜排护盖405沿硅碳棒401周向布置，并位于远离定位件5一侧的绝缘环402的远离定位件5一侧。在本实施方式中，加热部4还包括铜排和卡扣404，卡扣404设在靠近定位件5一侧的绝缘环402的靠近定位件5一侧，采用沿轴向依次布置卡扣404、绝缘环402、支撑环403、绝缘环402和铜排护盖405的轴向布置方式，既保证了硅碳棒401支撑段的长度，又保证绝缘环402和支撑环403轴向的相对自由，保证硅碳棒401轴向自由热膨胀，并且，铜排护盖405能有效解决铜排与承压主壳体201之间的绝缘问题。
53.具体地，在上述实施例中，参见图7和图8，隔热内筒体2通过卷焊制备而成，且隔热内筒体2表面设有隔热材料。在本实施方式中，外筒体1为电预热蓄热式加热器的主要承压元件，隔热内筒体2由表面开孔的壳体201卷焊而成，外表面包裹隔热材料，与外筒体1同轴安装，隔热内筒体2包括壳体201、组焊环板202、第一半圆接管203、第二半圆接管204和加强筋205，其中，壳体201卷焊后，与组焊环板202、第一半圆接管203、第二半圆接管204和加强筋205进行组焊，加强筋205周向均布，既减少接触传热面积，又起到支撑保形作用，具体的，当电预热蓄热式加热器在立式装配时，位于底部的隔热内筒体2的第二半圆接管204与蓄热片组件3的支撑筒外圆预留1mm安装间隙，第一半圆接管203与蓄热片组件3的支撑筒外圆预留了6mm的热膨胀变形空间，可以保证蓄热片组件3沿气流轴向方向的单向热膨胀空间，其中蓄热片组件3的轴向长度为250mm，热膨胀变形约为2mm，其中隔热材料优选为硅酸铝纤维棉。
54.进一步的，隔热内筒体2两端设有止口，且止口前端呈圆锥状。在本实施方式中，每个蓄热片组件3的前后各由一个隔热内筒体2包裹，隔热内筒体2两端带止口，能有效保证壳体201的热胀变形，当隔热内筒体2与蓄热片组件3完成立式装配后，底部的隔热内筒体2的止口前端设计成带扩开角的圆锥，方便定位安装，同时预留了热胀变形空间，能有效满足隔热内筒体2在轴向上热胀变形协调，具体的，止口扩开角为5
°
，隔热内筒体2的轴向长度最长为365mm，热胀变形约为3mm，预留热变形的尺寸为7.5mm。
55.具体地，在上述实施例中，参见图12，定位件5包括相连接的第一圆筒501和第二圆筒502，第一圆筒501与第二圆筒502之间形成承力台阶，承力台阶用于支撑加热部4。在本实施方式中，第一圆筒501的外径尺寸小于第二圆筒502的外径尺寸，第一圆筒501与第二圆筒502之间形成承力台阶；在加热器整体卧式工作状态，当加热部4与地面垂直时，靠近地面一侧的定位件5与蓄热片组件3上的第一支撑筒301和第二支撑筒302通过承力台阶实现承力支撑作用的，远离地面一侧的定位件5与蓄热片组件3的第一支撑筒301和第二支撑筒302之间不接触，第一支撑筒301和第二支撑筒302的布置方式实现了单侧径向全约束，另一个相对自由，蓄热片组件3上的第一支撑筒301侧自由，整体热变形向上部、沿第一支撑筒301的长圆孔方向热变形，之间的缝隙能够满足加热部4的热胀变形；当加热部4与地面水平时，配合使用定位件5，蓄热片组件3第一支撑筒301和第二支撑筒302的底部受到定位件5的支撑，起到承力作用，顶部自由，定位件5采用第一圆筒501的圆筒面来支撑蓄热片组件3的重量，
同时蓄热片组件3的第一支撑筒301和第二支撑筒302的轴向方向自由，整体热变形向上部、沿第一支撑筒301和第二支撑筒302的轴向方向热变形；本技术中定位件5与支撑筒之间采用单边预留1mm间隙，方便装配时定位件5插入到第一支撑筒301和第二支撑筒302中，同时能起到承力定位目的；为满足热胀需要，当加热部4与地面垂直时，采用承力台阶支撑蓄热片组件3重量的定位件5的长度较长，约为250mm，而顶部定位件5的长度约为237mm。
56.具体地，在上述实施例中，定位件5与外筒体1之间为间隙配合。在本实施方式中，外筒体1为加热器的主要承压元件，定位件5与外筒体1之间的配合面作为最终定位与承力的结合面，采用间隙配合，同时定位件5配合面粗糙度为3.2，并且可在定位件5中部设置凹槽以减少配合长度。
57.通过本发明提供的电预热蓄热式加热器的一种实施例中，具体的设计尺寸如下：
58.当电预热蓄热式加热器的加热部4与地面垂直时，位于底部的定位件5在底部对蓄热片组件3进行承力支撑，顶部的定位件5与蓄热片组件3的第一支撑筒301和第二支撑筒302之间预留垂直方向上的热胀变形空间，同时第一支撑筒301在垂直于加热部4的方向上预留了水平方向热胀变形的空间，处于此状态下的蓄热片组件3的竖直方向尺寸为790mm，热胀变形约为6mm，预留的热变形尺寸为16mm；蓄热片组件3的水平方向尺寸为400mm，热胀变形约3mm，预留的热变形尺寸为7mm；
59.当电预热蓄热式加热器的加热部4与地面平行时，底部的定位件5进行承力支撑，顶部定位件5与蓄热片组件3的第一支撑筒301和第二支撑筒302之间预留垂直方向上的热胀变形空间，蓄热片303组合体两端的第一支撑筒301和第二支撑筒302与定位件5在轴向上预留水平方向热胀变形空间，处于此状态下的蓄热片组件3竖直方向尺寸为400mm，热胀变形约3mm，预留的热变形尺寸为7mm；水平方向尺寸790mm，热胀变形约6mm，两端各预留了热变形尺寸为16mm。
60.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。