一种空气加热器的制作方法

1.本实用新型涉及一种中压空气快速加热器。


背景技术：

2.在航空环控产品地面模拟试验中，通常需要对空气快速加热，短时间内出口温度达到几百摄氏度以上。现有的空气加热器如申请号为201910207085.3的专利文献中公开的一种近似等温壁管内加热高温空气加热器，以及申请号为201810044286.1的专利文献中公开的一种加热管上带渗流孔的空气电加热器，存在使用过程中耐压小，温控响应速度较慢的问题。当压力过高时，冷热分流管易变形导致其与加热管接触造成加热器短路损坏，且温度传感器在加热器末端或外部，无法及时有效反馈加热器内部有效温度，导致使用时温度超调过高现象，温度稳定时间较长，造成能源浪费。


技术实现要素：

3.为了解决现有的空气加热器存在使用过程中耐压小，当压力过高时，冷热分流管易变形导致其与加热管接触造成加热器短路损坏的技术问题，本实用新型提供了一种空气加热器。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种空气加热器，包括沿径向由外向内依次设置的外筒、冷热分流管和电加热管组件；外筒的一端连接有热气流出口，该热气流出口用于输出所述电加热管组件产生的热气；其特殊之处在于：所述冷热分流管为两端开口的钢管，其外壁上设有螺旋导流板。
6.进一步地，所述螺旋导流板的外壁面与所述外筒的内壁面只接触不连接。
7.进一步地，所述螺旋导流板自所述冷热分流管的一端延伸至其另一端。
8.进一步地，所述冷热分流管为两端开口的无缝钢管。
9.进一步地，在所述电加热管组件的中部设有温度传感器。
10.进一步地，所述冷热分流管的一端与所述热气流出口之间通过汇流器连接并连通。
11.进一步地，所述汇流器一端大一端小，其大端与冷热分流管连接，小端与热气流出口连接。
12.进一步地，电加热组件由多根电加热管组成，每根电加热管外套设有绝缘套。
13.进一步地，电加热管由加热管支撑板固定支撑在所述冷热分流管内，所述加热管支撑板上还设有多个气流孔。
14.本实用新型的有益效果是：
15.1.本实用新型在通体式冷热分流管采用无缝钢管且其上设置有螺旋导流板，利用螺旋导流板对进入加热器的冷气流进行匀化，使得流至冷热分流管上的气流压力更均匀，不会出现冷热分流管局部区域压强过大的情况，保证了其耐压能力；另外，螺旋导流板的外壁与外筒的内壁相接触但不连接，为通体式冷热分流管提供了多点支撑作用，提高了其强
度；因此，本实用新型有效解决了冷热分流管的耐压低的问题，在使用过程中冷热分流管不易发生变形，避免了变形导致其与加热管接触造成的短路情况，提高了加热器的使用寿命。
16.2.本实用新型在加热器中部设置了温度传感器用于反馈电加热管组件中部的真实温度，避免了温度超调过高现象及外筒外壁面局部区域高温现象。
17.3.本实用新型在通体式冷热分流管与热气流出口设置了汇流器，使热气流从冷热分流管全部流入热气流出口，提高了能源利用率，降低了能耗。
18.4.本实用新型结构简单、安全可靠。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图(图中箭头表示气流流向)。
20.图2为本实用新型的径向剖视图一。
21.图3为本实用新型的径向剖视图二。
22.图4为本实用新型中通体式螺旋分流管的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.101-外筒、102-法兰、103-电器定位座、104-冷热分流层支撑板、105-气流入口法兰、106-冷热分流层定位板、200-冷气流层、301-冷热分流管、302-螺旋导流板、303-冷热分流层限位板、304-汇流器、305-导流管、401-电加热管、402-加热管绝缘套、403-加热管支撑板、404-气流孔、405-加热管电流连接板一、406-加热管电流板、407-加热管电流连接板二、408-传感器定位孔、500-热气流层、601-温度传感器1、602-封头法兰、603-密封圈、604-封头、701-接线柱、702-电流排、703-绝缘电器、704-绝缘衬套、800-气流汇流区、901-出口法兰、902-连接管、903出口封头、904-气流出口。
具体实施方式
25.以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
26.如图1-3所示，本实用新型所提供的中压空气快速加热器，包括外筒组件、冷热分流层、加热管组件、封头组件、电气组件和出口组件。
27.外筒组件包括外筒101、法兰102、电器定位座103、冷热分流层支撑板104、冷热分流层定位板106和气流入口法兰105；法兰102焊接在外筒101的一端，用于实现与封头组件的连接；电器定位座103有多个，用于安装定位电气组件；多个电器定位座103沿外筒101圆周间隔分布，焊接在外筒101的外侧壁上并靠近法兰102；冷热分流层支撑板104和冷热分流层定位板106均位于外筒101内部且与外筒101的内壁焊接连接，冷热分流层支撑板104和冷热分流层定位板106用于对冷热分流层进行支撑和定位；外筒101外侧壁上远离法兰102处设有气流入口，气流入口法兰105设置该气流入口处。
28.如图4所示，冷热分流层包括依次连接的冷热分流管301、汇流器304和导流管305。冷热分流管301为两端开口的无缝钢管，冷热分流管301与外筒101之间具有一定间距，二者之间形成冷气流层；在冷热分流管301的外侧壁上焊接有螺旋导流板302和冷热分流层限位板303；螺旋导流板302自冷热分流管301的一端向另一端延伸，螺旋导流板302的外壁与外筒101的内壁只接触不连接；一方面，螺旋导流板302用于对从气流入口进入冷气流层内的冷气流进行稳流和均匀化，使冷气流对冷热分流管301外壁上的压力均匀，避免局部压强过
大，防止局部压强过大产生形变；另一方面，螺旋导流板302形成对冷热分流管301的支撑，提高其强度，使之不易变形。由此可见，通过螺旋导流板302可以有效增加冷热分流管301的寿命和抗压强度，提高整体空气加热器的耐压性能。此外，由于螺旋导流板302对气流的均匀化作用，使得冷气流在冷气流层内均匀流动对外筒101和冷热分流管301进行降温，带走其热量，保证外筒101的外壁面温度在40℃以下，确保使用安全，防止人员烫伤。冷热分流层限位板303位于螺旋导流板302与汇流器304之间，且冷热分流层限位板303与冷热分流层定位板106焊接连接，实现冷热分流管301的一端与外筒101内壁的连接，冷热分流管301的另一端与冷热分流层支撑板104间隙配合，由冷热分流层支撑板104对其进行支撑限位。汇流器304用于将热气流进行汇聚，使其全部流入导流管305内以提高能量利用率。导流管305用于将热气流输送至气流出口。
29.如图3所示，电加热管组件包括电加热管401、加热管支撑板403、加热管电流板406、三个加热管电流连接板一405和一个加热管电流连接板二407；电加热管401有多根，每根加热管401外均套设有加热管绝缘套402以防止相邻两根电加热管接触而导致短路；加热管支撑板403上加工有多个用于套有加热管绝缘套402的电加热管401穿过的通孔，以及多个用于气流通过的气流孔404；在加热管支撑板403的中部还设置有用于穿过和固定温度传感器的传感器定位孔408；电加热管401由多个平行设置的加热管支撑板403支撑固定在冷热分流管301内；位于最外圈的电加热管401与冷热分流管301的内壁之间具有一定距离，二者之间形成热气流层。
30.电加热管401中，由多个电加热管401通过电加热管电流板406串联构成一个电加热管单元，共形成三个电加热管单元；三个电加热管单元通过电加热管电流板406并联连接；通过三个电流连接板一405和一个加热管电流连接板二407将三个电加热管单元接入三相交流电中。
31.如图1所示，封头组件包括温度传感器601、封头法兰602、密封圈603和封头604；温度传感器601的测试端穿过加热管支撑板403上的传感器定位孔408，温度传感器601的固定端位于封头604上的螺纹孔内与其螺纹连接；温度传感器601可反馈电加热管组件内部热气流层的温度，将该温度作为调节电加热管组件通电电流的依据，能够避免加热管温度过高导致温度超调。封头法兰602焊接在封头604的开口端处，通过封头法兰602与外筒组件中的法兰102对接，实现封头组件与外筒组件的连接；密封圈603设置在封头法兰602与法兰102之间，用于实现密封。
32.如图1、3所示，电气组件有多个，沿外筒101圆周间隔分布，分布设置在电器定位座103处；每个电气组件均包括接线柱701、电流排702、绝缘电器703和绝缘衬套704，电流排702设置在外筒101中，接线柱701的一端穿过电器定位座103后与电流排702通过螺栓连接，接线柱701的另一端用于与三相电源线连接；电流排702与电加热管组件中的加热管电流连接板一405和加热管电流连接板二407均通过螺栓连接；绝缘电器703套设在接线柱701外，与电器定位座103通过螺母连接；绝缘衬套704套设在接线柱701外，位于两个绝缘电器703之间，绝缘衬套704与电器定位座103之间为间隙配合。
33.如图1所示，出口组件包括出口法兰901、连接管902、出口封头903、气流出口904；出口法兰901焊接在连接管902的一端，出口法兰901用于实现空气加热器气流出口与待测试产品进气口的连接；连接管902的另一端与出口封头903的顶端焊接，出口封头903的底端
与外筒101对接。
34.本实用新型的空气加热器整体装配完成后，外筒101、冷热分流管301和电加热管组件4沿径向自外向内依次设置；汇流器304的大端位于外筒101内，小端位于出口封头903内，导流管305位于连接管902内。相比于不设置汇流器304的方案，本实施例通过汇流器304可以防止热气流流入冷热分流管301与外筒101之间，减少了热气损失，提高了能量利用率。
35.本实用新型的工作原理：
36.冷气流从外筒101上的气流入口进入冷气流层，经位于冷气流层内的螺旋导流板302完成气流整理后，沿着冷气流层向远离气流入口的端部流动，从冷热分流管301的端部(冷热分流管301两端开口)进入冷热分流管301内部，分为两部分：一部分气流流经电加热管组件，带走加热管内部热量；一部分气流通过加热管支撑板403上的气流孔404，带走电加热管组件外部产生的热量；所有气流汇入汇流器304后，通过气流出口904流出；在此期间，温度传感器601实时反馈加热管组件内部温度，避免温度超调。