專利名稱：正溫度系數(shù)電阻管路加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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恒溫加熱的PTC(正溫度系數(shù)電阻)管路加熱器，適用在油田井口、采輸油過程、冶煉、循環(huán)水、油等管路的電加熱。
目前在油田管路中普遍采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；其三是采用以輻射傳熱為主的遠紅外技術(shù)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(shè)備需經(jīng)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(jù)油田等領(lǐng)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(xiàn)的PTC管路加熱器包括內(nèi)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(nèi)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(cè)有電氣控制箱4和進口法蘭14，而在外箱體另一側(cè)則有出口法蘭15，另外還可裝有過熱保護系統(tǒng)。
所述被加熱的內(nèi)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(gòu)成。
PTC加熱體層是將新型PTC片體置于內(nèi)箱體之上，通過壓板或其他手段固定，并由銅線引出電極，構(gòu)成發(fā)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(nèi)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(tǒng)的保護層，它起到了固定和保護內(nèi)箱體、加熱層和保溫層的作用，既使設(shè)備整體堅固和便于運輸，又使設(shè)備能適應(yīng)野外惡劣條件。
電氣控制箱體主要由交流繼電器，空氣開關(guān)、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(yīng)如防爆等的各種要求。
本實用新型PTC管路加熱器是應(yīng)用新型半導(dǎo)體材料PTC正溫度系數(shù)電阻的自恒溫加熱特性，同時采用符合傳熱學(xué)規(guī)律的最佳設(shè)計方案，比傳統(tǒng)管路加熱器有很多優(yōu)點。
本實用新型PTC管路加熱器優(yōu)點在于它能充分利用PTC的獨特性能，自行根據(jù)流入液體的流量和溫度，調(diào)節(jié)加熱功率進而達到調(diào)節(jié)出口油溫，適應(yīng)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(tǒng)(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(chǎn)生的碳化現(xiàn)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(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價值。與傳統(tǒng)加熱方式比較，它有以下優(yōu)越性1.電熱轉(zhuǎn)換率高，比傳統(tǒng)電熱設(shè)備節(jié)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，易于安裝和移動。
5.自控溫，加熱功率隨排量自行調(diào)節(jié)；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(jié)省人力、財力、物力。
6.在野外雨水、風(fēng)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(jié)合
，更詳細地描述本實用新型的實施例。圖1是根據(jù)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(nèi)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(nèi)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(jù)本實用新型PTC管路加熱器第二種實施例的內(nèi)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(nèi)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(nèi)箱，內(nèi)箱體1外表面由金屬板焊接而成，內(nèi)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(nèi)熱交換面積，延長了其在內(nèi)箱體2中的停留時間，而強化了熱交換，另一方面，隔板的設(shè)置在一定程度上加強了內(nèi)箱體的機械強度。PTC高溫發(fā)熱體5，是一種新型的半導(dǎo)體材料，通電后可以自行恒溫，并隨耗散系數(shù)變化自行調(diào)整功率。一般流量越大，耗散系數(shù)越高，PTC發(fā)出的功率就越大，這樣使得被加熱內(nèi)箱體內(nèi)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(fā)生碳化等現(xiàn)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(dǎo)線6，為保證接觸良好，然后在其上鋪設(shè)云母片或其他絕緣片8，以達到絕緣、保溫雙重作用，然后加上金屬壓板10，用螺釘11固定在箱體2上。為保證內(nèi)箱平衡，在內(nèi)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(lián)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，門采用防雨密封結(jié)構(gòu)，并加注危險標志。
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(guān)19上，空氣開關(guān)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(jīng)過一個帶有互感器的安培表20然后再接在交流接觸器17的一個輸入端，以監(jiān)測電流值變化，交流接觸器17輸出端接于三路PTC加熱體，三路PTC加熱體并聯(lián)在一起與地線連接，形成回路。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(dāng)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(dāng)管路出口溫度下降到一定程度后，溫度繼電器再次吸合，加熱體通電，過熱保護是用于防止當(dāng)流量過小，被加熱流體溫度過高產(chǎn)生結(jié)焦等現(xiàn)象。這更進一步提高了設(shè)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。它采用循環(huán)回轉(zhuǎn)彎曲圓管作為內(nèi)箱體，可以大大提高設(shè)備的耐壓強度。它可以根據(jù)需要延長和縮短其總長度，可適應(yīng)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(yīng)不局限在這些實施例。例如箱體外形可以是其他形狀，而內(nèi)箱結(jié)構(gòu)也可以是其他結(jié)構(gòu)，超溫保護也可以通過其他溫度傳感器和類似電路實現(xiàn)。
本實用新型的保護范圍將通過所附的權(quán)利要求加以限定。
權(quán)利要求1.一種正溫度系數(shù)電阻管路加熱器，其特征在于它包括內(nèi)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(nèi)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(cè)有電氣控制箱(4)和進口法蘭(14)，而在外箱體另一側(cè)有出口法蘭(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于加熱的內(nèi)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(gòu)成，內(nèi)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(dǎo)線(6)，在其(6)上鋪設(shè)云母片或其他絕緣片(8)，內(nèi)箱體可焊有支腳(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于PTC加熱層是將PTC片體置于內(nèi)箱體之上，通過壓板或其他手段固定，并由銅線引出電極構(gòu)成發(fā)熱體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于保溫絕緣層由玻璃絲棉或其他保溫材料組成，它使內(nèi)箱、外箱間絕緣并作為保溫填充層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于外箱體由箱體(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(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于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(guān)、交流互感器和交流電流表連接而成，三相電源連空氣開關(guān)(19)，而開關(guān)(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并聯(lián)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(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于加熱器采用循環(huán)回轉(zhuǎn)彎曲園管作為內(nèi)箱體，流體的超溫保護用溫度傳感器實現(xiàn)。
專利摘要一種正溫度系數(shù)電阻管路加熱器，它包括內(nèi)外箱體、加熱體、保溫絕緣層和電氣控制箱體，在被加熱的內(nèi)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(cè)有電氣控制箱和進口法蘭，在外箱體另一側(cè)有出口法蘭，這是利用PTC特性自行恒溫加熱安全可靠，熱效率高的PTC管路加熱器，適用在油田井口，采輸油過程、冶煉、循環(huán)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(yōu)先權(quán)日1995年2月17日
發(fā)明者周自衡, 姜春志, 謝勤龍, 宋衛(wèi)東, 劉蔭柱 申請人:北京依斯特現(xiàn)代儀器裝備有限公司