管路電加熱裝置的製作方法
2023-05-29 22:19:51 1
專利名稱：管路電加熱裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管路電加熱裝置。
為實現上述目的，本實用新型採取以下設計方案一種管路電加熱裝置，由加熱器內箱及外保溫箱組合構成，所述的加熱器內箱內設有一組與上、下匯流管構成並聯通路的列管及一組與上、下折流管構成串聯通路的列管結構單元，串、並兩組通路列管結構單元經過渡連接管相接通；加熱器進口及清汙口設在下匯流管兩埠，出口設在上折流管的尾埠；每根列管中均設有電加熱源。
所述的電加熱源採用具有PTC特性的陶瓷芯高效加熱管，並受控於設有控制及保護電路的電控箱。
本實用新型的優點是(1)本實用新型的加熱元件採用了具有PTC特性的新型半導體陶瓷器件，工作時無明火、無電弧，自身發熱溫度不會超過燃點溫度，因此，工作安全、可靠；亦不需專人值守，節省了人力。
(2)加熱器的加熱輸出功率隨被加熱介質流量的大小、溫度高低而自動調節。
(3)加熱器採用先並、後串列管結構單元，既提高了加熱效率，又可減輕浪湧式的石油對加熱器管壁的衝擊，同時也減輕了對採油設備的回壓，因而在石油工業中有廣泛的應用前景。
圖1為本實用新型管路電加熱裝置結構示意圖(前視圖)圖2為本實用新型管路電加熱裝置結構示意圖(左視圖)圖3為內箱內部一側(加熱並聯通路)結構示意圖圖4為內箱內部另一側(加熱串聯通路)結構示意圖圖5為管路電加熱裝置的加熱管結構示意圖圖6為管路電加熱裝置加熱管局部組配示意圖圖7為管路電加熱裝置加熱元件電阻一溫度特性曲線示意圖圖8為外保溫箱結構示意圖圖9為管路電加熱裝置電氣原理圖所述的加熱器內箱主要用於液體介質的加熱。箱內設有一組與上、下匯流管301、302構成並聯通路的列管結構單元3及一組與上、下折流管401、402構成串聯通路的列管結構單元4，參見圖3、圖4所示，串、並兩組通路列管結構單元經過渡連接管6相接通；加熱器進口1及清汙口7設在下匯流管兩埠，出口2設在上折流管的尾埠；每根列管中均設有加熱源5。
本實用新型的設計方案是將液體介質流經的加熱途徑用先並後串通路的列管結構。考慮到該產品主要是用於採油井口，對採出的石油進行加熱。而石油的採出過程是浪湧式的，對管內造成的壓力是不均勻的，而且液體流量也是不連續的，所以，與進口及下匯流管連接的一排列管設計成並聯通路的結構形式，所有的列管上、下兩端都分別連接到上、下匯流管301、302上，進口1及排汙口7設在下匯流管302的兩端。石油從下部進口處流入加熱器，這樣在所有並聯列管中的石油都會同時逐漸堆積，到達頂部後，再從上匯流管301距進口遠端的過渡連接管6流進另一排列管。這樣就可以減輕浪湧式的石油對加熱器管壁的衝擊，同時也減輕了對採油設備的回壓，也可以對石油中的雜質達到一定效果的沉積。當沉積到一定程度時，可以從清汙口進行清理，在並聯列管中的石油是同時進行加熱的。為了進一步提高加熱效率，在另一排與列管上、下兩端分別焊接的無縫管中適當的位置，焊一折流板9，形成串聯通路的結構形式。出口2設在上折流管401與進口1同側的一端，這樣就可以保證所有需要加熱的介質，都會流經所有加熱的路徑。
當然，根據加熱及空間的要求，並、串聯列管結構單元採用的組數及每組的個數、排數可視需要而定。本實用新型最佳的實施方案採用並、串聯列管結構單元各一組、兩排形式，進、出口位於箱體的同一側。
所述的加熱源最佳方案是採用具有PTC特性的新型半導體陶瓷器件。其結構構成參見圖5、圖6，它是由金屬電極片501、PTC陶瓷晶片502、絕緣瓷柱505、螺釘504；導熱絕緣材料506及無縫管503裝配而成首先將陶瓷晶片的兩端抹上導電膠，粘在兩個金屬電極片之間；將螺釘套上絕緣瓷柱，把兩個金屬電極片擰緊。然後將裝好的發熱芯放入到無縫管中，再填入導熱絕緣材料，導熱材料一定要填實，填滿。圖7所示的是半導體陶瓷器件電阻一溫度特性曲線，PTC(正溫度係數)定溫發熱體是在鈦酸鋇材料成分中引入微量稀土元素而製成的一種半導體陶瓷。其中，電阻一溫度特性是它的幾大特性之一。PTC發熱體與鎳、鉻絲或紅外線管等發熱體相比具有以下特點1)具有恆溫、調溫和精確自動控溫的特殊功能當PTC發熱體兩端施加交流或直流電壓升溫時，剛開始，PTC處於居裡溫度以下，電阻率低，耗散功率逐步上升。當PTC自熱溫升使之超越居裡溫度時，電阻率突然增加幾個數量級，使電流下降至穩定值，電阻體表面溫度達到並保持定值。不同居裡點的發熱體其穩定值有異，這就使得PTC發熱體有恆溫、控溫和調溫的作用。2)無明火、安全可靠PTC只發熱，不發紅，無明火，不易燃燒。將紙屑類放於其上也不會燃燒。這是由於PTC發熱體的自動恆溫作用，其功率自動下降至平衡值，使溫度不會上升。3)熱交換率高，節約能源PTC發熱體其能量輸入採用比例式(熱交換率80～95％)，有限流作用，環境溫度上升時，PTC元件的發熱量將減少，反之則增加。它與鎳、鉻絲等發熱元件的開關式能量輸入(熱交換率＜60％)相比，要節約大量的能源。4)響應時間快PTC發熱體是內在的體發熱，一般情況下，熱容量小，熱傳導迅速，只要傳熱和散熱媒介選擇合適，結構設計合理，通電數秒即可達到預定溫度。5)壽命長由於PTC發熱體屬半導體陶瓷類，無鎳、鉻絲在高溫時易氧化的弊病，也沒有遠紅外石英管易破碎的現象，其壽命屬半永久性的。
由於加熱源採用的是具有PTC特性的半導體陶瓷元件，它具有恆溫、控溫和調溫的作用。所以，特別適合對油井開採出來的原油進行加熱。尤其是在採油量不穩定的情況下，無論是對加熱設備本身，還是對原油都有很好的保護作用，並且始終處於最佳的加熱工作狀態。
加熱源亦可採用常規的電阻絲加熱棒。
所述的加熱器外保溫箱主要用於加熱器內箱的保溫。參見圖8，外箱是由底座11、金屬外殼12、上蓋13、保溫材料14裝配而成；在外箱殼體與內箱之間填充一定厚度和密度的保溫材料，達到儘量減少熱損失的目的，同時也要起到防塵、防雨的作用。
為使上述的具有PTC特性的陶瓷芯高效加熱管高效、可靠的工作，將其受控於設有控制及保護電路的電控箱。
為方便電控箱與加熱箱體之間的電纜連接，在加熱箱體的邊側適當位置(如
圖1中所示接線端子口8處)設端子箱。
電控箱內置的電路主要用於電加熱器的加熱和保護控制。其電路原理圖參見圖9，加熱器電源為三相四線制，接至作為總保護開關DZ15LE-100漏電斷路器CK1的上口，經CK1的下口接至作為總啟動控制開關CJ46-85交流接觸器J1的主觸頭上，經J1的主觸頭J1-2、J1-3、J1-4分別接至DZ47-60三相斷路器CK2、CK3、CK4的上口，經CK2、CK3、CK4的下口，再分別接到具有PTC特性的加熱元件(半導體陶瓷器件5)組T1、T2、T3，由上述元器件組成了加熱器的主電路。控制及保護電路由下述元件組成，接入A相的LMK1-0.66互感器L與69L9電流表A，可以顯示加熱器的工作電流，XMTD-2202溫度調節器的觸點WK1與HH53P繼電器J2組成了低溫啟動信號迴路，XMTD-2202溫度調節器的觸點WK2與HH53P繼電器J3組成了高溫保護或停止加熱信號迴路，繼電器J2、J3的觸點J2-1、J3-1與交流接觸器J1及輔助觸點J1-1組成了啟動、自鎖及停止控制迴路。指示燈HD1、HD2、HD3，可以分別顯示各加熱迴路的工作狀態。
本實用新型的工作過程是當本管路電加熱裝置通電後，從油井開採出的原油經連接管道從加熱器的進口進入加熱器，經先並後串的加熱路徑使原油溫度得到提升，然後經加熱器的出口流出並經管道繼續輸送。
權利要求1.一種管路電加熱裝置，由加熱器內箱及外保溫箱組合構成，其特徵在於所述的加熱器內箱內設有一組與上、下匯流管構成並聯通路的列管及一組與上、下折流管構成串聯通路的列管結構單元，串、並兩組通路列管結構單元經過渡連接管相接通；加熱器進口及清汙口設在下匯流管兩埠，出口設在上折流管的尾埠；每根列管中均設有加熱源。
2.根據權利要求1所述的管路電加熱裝置，其特徵在於所述的內箱箱體內設有先並、後串兩排列管結構單元，二通路結構單元經過渡連接管接通，進、出口設在內箱的同一端側。
3.根據權利要求1所述的管路電加熱裝置，其特徵在於所述的加熱源採用具有PTC特性的陶瓷芯高效加熱管。
4.根據權利要求3所述的管路電加熱裝置，其特徵在於所述的具有PTC特性的陶瓷芯高效加熱管受控於設有控制及保護電路的電源控制箱。
5.根據權利要求3所述的管路電加熱裝置，其特徵在於所述的陶瓷芯高效加熱管是在填有導熱絕緣材料的無縫管中間置一發熱芯，該發熱芯由分別接外接電源的兩個金屬電極片及其問通過導電膠粘有的若干陶瓷晶片構成，再由套絕緣瓷柱的螺釘擰緊。
6.根據權利要求1所述的管路電加熱裝置，其特徵在於在箱體的適當位置置有用於電控箱與加熱箱體之間電纜連接的端子箱。
7.根據權利要求1所述的管路電加熱裝置，其特徵在於所述的電加熱源採用電阻絲加熱棒。
專利摘要一種管路電加熱裝置，由加熱器內箱及外保溫箱組合構成，內箱內設有一組與上、下匯流管構成並聯通路的列管及一組與上、下折流管構成串聯通路的列管結構單元，並、串兩組通路列管結構單元經過渡連接管相接通；加熱器進口及清汙口設在下匯流管兩埠，出口設在上折流管的尾埠；每根列管中均設有電加熱源。該電加熱源採用具有PTC特性的陶瓷芯高效加熱管，並受控於設有控制及保護電路的電控箱。其工作時無明火、無電弧，自身發熱溫度不會超過燃點溫度，因此，工作安全、可靠；亦不需專人值守，節省了人力；加熱效率高；既可減輕浪湧式的石油對加熱器管壁的衝擊，同時又能減輕對採油設備的回壓，因而在石油工業中有廣泛的應用前景。
文檔編號F24H1/12GK2591500SQ0229114
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月13日 優先權日2002年12月13日
發明者張夢如, 高國祝, 李繼成, 隋全為, 於筱霞 申請人:北京市晨弘科技有限責任公司