正溫度係數電阻管路加熱器的製作方法
2023-06-06 14:44:51
專利名稱：正溫度係數電阻管路加熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種有熱源的流體加熱器，尤其涉及一種能自行恆溫加熱的PTC(正溫度係數電阻)管路加熱器，適用在油田井口、採輸油過程、冶煉、循環水、油等管路的電加熱。
目前在油田管路中普遍採用的有三種加熱方式其一是油管套伴熱熱水管；其二是以天然氣或原油為燃料的井口加熱水套爐；其三是採用以輻射傳熱為主的遠紅外技術的電加熱裝置。這些加熱方式普遍存在熱效率低，能量消耗大、明火加熱安全性差、設備需經常維修等問題。
本實用新型的目的是克服以上幾種加熱器存在的問題，根據油田等領域的實際需要，一方面在不同流量條件下均能使流出本PTC管路加熱器的流體達到一定的溫升，另一方面安全可靠，熱效率高，不需維修和專人管理。
本實用新型是這樣實現的PTC管路加熱器包括內箱體、外箱體、加熱體、保溫絕緣層和電氣控制箱體；在被加熱的內箱體1外面有PTC陶瓷加熱體5，在加熱體5的外面有保溫絕緣層3、而在絕緣層3的外面是外箱體2，外箱體2的一側有電氣控制箱4和進口法蘭14，而在外箱體另一側則有出口法蘭15，另外還可裝有過熱保護系統。
所述被加熱的內箱體是由鋼材或其他金屬焊接或其他連接而成的，它由法蘭盤、進出口管路和中空管路構成。
PTC加熱體層是將新型PTC片體置於內箱體之上，通過壓板或其他手段固定，並由銅線引出電極，構成發熱體層保溫絕緣層由玻璃絲棉或其他保溫材料組成，它成為內箱、外箱間的保溫填充層，又起到了絕緣的作用。
外箱為整個加熱系統的保護層，它起到了固定和保護內箱體、加熱層和保溫層的作用，既使設備整體堅固和便於運輸，又使設備能適應野外惡劣條件。
電氣控制箱體主要由交流繼電器，空氣開關、交流互感器和交流電流表相互連接而成。
本實用新型所述的電氣控制箱和保護作用外箱體可以是固定連接在一起的，也可以是能分離開的，以適應如防爆等的各種要求。
本實用新型PTC管路加熱器是應用新型半導體材料PTC正溫度係數電阻的自恆溫加熱特性，同時採用符合傳熱學規律的最佳設計方案，比傳統管路加熱器有很多優點。
本實用新型PTC管路加熱器優點在於它能充分利用PTC的獨特性能，自行根據流入液體的流量和溫度，調節加熱功率進而達到調節出口油溫，適應油田流量變化多，全年氣候變化大等條件。本裝置除自身具有自控溫能力外，還裝有過熱保護系統(自動斷電和接通電源的功能)，從而可避免原油溫度過高而產生的碳化現象。
本實用新型PTC管路加熱器在石油、化工、冶金、供油、供水等領域具有廣泛應用價值。與傳統加熱方式比較，它有以下優越性1.電熱轉換率高，比傳統電熱設備節電30％以上。
2.加熱迅速，一般5～10分鐘可達最高溫度。
3.無明火、安全、可靠，無故障運行時間長。
4.重量輕、體積小，易於安裝和移動。
5.自控溫，加熱功率隨排量自行調節；自動過熱保護，自動運行，無需專門管理；故障率低，無須定期更換或維修，節省人力、財力、物力。
6.在野外雨水、風沙、冰雪、酷暑、嚴寒(零下30℃以下)等惡劣條件下，均能正常工作。
下面將結合
，更詳細地描述本實用新型的實施例。圖1是根據本實用新型PTC管路加熱器的立體圖；圖2.是圖1所示PTC管路加熱器的被加熱器的內箱體的正視截面圖；圖3.是圖1所示PTC管路加熱器的被加熱器的內箱體的俯視截面圖；圖4.是圖1所示PTC管路加熱器的外箱體的正視截面圖；圖5.是圖1所示PTC管路加熱器的外箱體的俯視截面圖；圖6.是圖1所示PTC管路加熱器的電氣控制箱的立體圖；圖7.是圖1所示PTC管路加熱器電氣控制箱電路原理圖；圖8.是根據本實用新型PTC管路加熱器第二種實施例的內箱體的正視截面圖；在圖1中，1為本實用新型PTC管路加熱器的內箱體，2為外箱體，3為保溫絕緣層，4為電氣控制箱，5為PTC陶瓷加熱體，14為進口法蘭，15為出口法蘭。
在圖2所示的內箱，內箱體1外表面由金屬板焊接而成，內部由金屬隔板21交替錯開形成蛇形管路，一方面加長了流體在箱體內熱交換面積，延長了其在內箱體2中的停留時間，而強化了熱交換，另一方面，隔板的設置在一定程度上加強了內箱體的機械強度。PTC高溫發熱體5，是一種新型的半導體材料，通電後可以自行恆溫，並隨耗散係數變化自行調整功率。一般流量越大，耗散係數越高，PTC發出的功率就越大，這樣使得被加熱內箱體內的流體在不同流量下，溫度升高的要求均能滿足。在低流量下不會因功率過大而使流體溫升過高(如原油溫度過高，會發生碳化等現象)，在高流量下，自動加大功率，仍能達到出口液溫要求。通過提高油(或水)等溫度，降低了原油粘度，降低了原油輸送過程中的阻力，起到了升溫降粘，提高流動性的目的。10為固定壓板，11為壓板螺釘，12為平衡支腳，13為接地螺釘，14為進口法蘭，15為出口法蘭圖3所示，在PTC片5上鋪有銅導線6，為保證接觸良好，然後在其上鋪設雲母片或其他絕緣片8，以達到絕緣、保溫雙重作用，然後加上金屬壓板10，用螺釘11固定在箱體2上。為保證內箱平衡，在內箱底部可焊有支腳12。
在圖4中，2為外箱體，由三部分組成，由箱體2、底座16及箱體上焊有法蘭護口22，以防雨水外箱體2與電氣控制箱體4可以聯在一起，也可以分開，以滿足如防爆等特殊要求。
圖6所示為電氣控制箱的表面立體圖，門採用防雨密封結構，並加注危險標誌。
在圖7所示的電氣控制圖中，三相電源連接到一個空氣開關19上，空氣開關19的輸出端分別接在一個交流接觸器17的輸入端，其中一個輸出端先經過一個帶有互感器的安培表20然後再接在交流接觸器17的一個輸入端，以監測電流值變化，交流接觸器17輸出端接於三路PTC加熱體，三路PTC加熱體並聯在一起與地線連接，形成迴路。為防止被加熱流體溫度超過要求時，在箱體出口部分接入溫度繼電器18(常閉式)，當溫度繼電器因溫度上升到限制溫度而跳開，即可使交流接觸器斷開，PTC加熱體停止工作。當管路出口溫度下降到一定程度後，溫度繼電器再次吸合，加熱體通電，過熱保護是用於防止當流量過小，被加熱流體溫度過高產生結焦等現象。這更進一步提高了設備的安全性和可靠性。
圖8所示的是本實用新型PTC管路加熱器的又一種實施例。它採用循環迴轉彎曲圓管作為內箱體，可以大大提高設備的耐壓強度。它可以根據需要延長和縮短其總長度，可適應各種不同場合下使用，體積將更小，重量減輕，施工方便。
雖然本實用新型是只用了兩個特殊實施例說明的，但是本實用新型應不局限在這些實施例。例如箱體外形可以是其他形狀，而內箱結構也可以是其他結構，超溫保護也可以通過其他溫度傳感器和類似電路實現。
本實用新型的保護範圍將通過所附的權利要求加以限定。
權利要求1.一種正溫度係數電阻管路加熱器，其特徵在於它包括內箱體、外箱體、加熱體，保溫絕緣層和電氣控制箱體，在被加熱的內箱體(1)外面有PTC陶瓷加熱體(5)，在加熱體(5)的外面有保溫絕緣層(3)，而在絕緣層(3)的外面是外箱體(2)，外箱體的一側有電氣控制箱(4)和進口法蘭(14)，而在外箱體另一側有出口法蘭(15)。
2.根據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於加熱的內箱體它由鋼材或其它金屬焊接或其他連接而成，它由法蘭盤、進出口管路和中空管路構成，內部由金屬隔板(21)交替錯開形成蛇形管路，在PTC片(5)上鋪有銅導線(6)，在其(6)上鋪設雲母片或其他絕緣片(8)，內箱體可焊有支腳(12)。
3.根據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於PTC加熱層是將PTC片體置於內箱體之上，通過壓板或其他手段固定，並由銅線引出電極構成發熱體層。
4.根據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於保溫絕緣層由玻璃絲棉或其他保溫材料組成，它使內箱、外箱間絕緣並作為保溫填充層。
5.根據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於外箱體由箱體(2)，底座(16)和箱體上焊有法蘭護口(22)組成，外箱體(2)與電氣控制箱體(4)可以連接在一起，也可分開。
6.根據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於電氣控制箱體可以和外箱體固定連在一起，也可分開以滿足防爆等要求，此箱體(4)主要由交流繼電器、空氣開關、交流互感器和交流電流表連接而成，三相電源連空氣開關(19)，而開關(19)輸出端分別接交流接觸器(17)輸入端，而接觸器(17)輸出端接三路PTC加熱體，三路PTC並聯在一起與地線連接，箱體出口部分接常閉式溫度繼電器(18)。
7.根據權利要求1所述的加熱器，其特徵在於加熱器採用循環迴轉彎曲園管作為內箱體，流體的超溫保護用溫度傳感器實現。
專利摘要一種正溫度係數電阻管路加熱器，它包括內外箱體、加熱體、保溫絕緣層和電氣控制箱體，在被加熱的內箱體外面有PTC陶瓷加熱體，在加熱體外面有保溫絕緣層，在絕緣層外面是外箱體，外箱體一側有電氣控制箱和進口法蘭，在外箱體另一側有出口法蘭，這是利用PTC特性自行恆溫加熱安全可靠，熱效率高的PTC管路加熱器，適用在油田井口，採輸油過程、冶煉、循環水、油等管路的電加熱。
文檔編號E21B36/00GK2232977SQ95202588
公開日1996年8月14日 申請日期1995年2月17日 優先權日1995年2月17日
發明者周自衡, 姜春志, 謝勤龍, 宋衛東, 劉蔭柱 申請人:北京依斯特現代儀器裝備有限公司