一种套管式电加热管

技术领域

本发明属于电加热器技术领域，尤其涉及一种套管式电加热管。

背景技术

现有的电加热器中，一般是直接将电加热管本体浸润在吸热介质内，实现对吸热介质的加热，由于电加热管本体产生的热量需要以热传导的方式逐步向周围的吸热介质传导，导致加热效率低，同时，使得吸热介质的温度不均匀，容易发生局部超温，导致电加热管本体发生故障或者吸热介质发生超温分解。另外，由于吸热介质的流速较慢，电加热管本体的表面的热量无法被吸热介质及时吸收，导致无法进一步提高电加热管本体的工作电压和加热功率，无法应用于大规模储能技术领域的加热。

发明内容

针对背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种套管式电加热管，该电加热管可有效防止电加热管本体发生超温损坏和吸热介质超温分解的问题，该电加热管中的电加热管本体工作电压和加热功率能大幅提升，能够实现在大规模储能技术领域的应用，具体的技术方案如下：

一种套管式电加热管，包括：电加热管本体套管；电加热管本体，穿设于所述电加热管套管内，并且，所述电加热管本体的外壁和所述电加热管本体套管的内壁之间配合形成一使吸热介质流通的第一流道；限位件，设置于所述电加热管本体与所述电加热管本体套管之间，用于限位所述电加热管本体在所述电加热管本体套管内的位置，防止所述电加热管本体与所述电加热管本体套管的内壁直接接触；

其中，限位件上设有至少一个与流道连通的连通孔，和/或，所述限位件与所述电加热管本体和/或所述电加热管本体套管之间配合形成至少一个与所述流道连通的连通通道。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述电加热管本体的中心轴线与所述电加热管本体套管的中心轴线重合。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述限位件为位于所述电加热管本体的外壁和所述电加热管本体套管的内壁之间的支撑组件、悬吊组件或者夹持组件中的至少一种。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述支撑组件在所述电加热管本体的周向方向上全部或部分包绕所述电加热管本体。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述支撑组件包括与所述电加热管本体抵接的凹陷部和与所述电加热管本体套管的内壁抵接的凸起部，所述凸起部与所述电加热管本体的外壁之间，和/或，所述凹陷部与所述电加热管本体的内壁之间均形成有供所述吸热介质通过的至少一个所述连通通道。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述支撑组件为散热翅片，所述散热翅片设置在所述电加热管本体的表面，并且，所述散热翅片的高度小于等于所述电加热管本体的外表面与所述电加热管本体套管的内壁之间的距离。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述散热翅片在所述电加热管本体外侧连续设置或者间隔设置。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述散热翅片为设置于所述电加热管本体外侧的螺旋翅片；或者，所述散热翅片为沿所述电加热管本体轴向方向延伸设置的直线形、折线形或波浪形的散热翅片；或者，所述散热翅片沿所述电加热管本体轴线方向间隔设置于所述电加热管本体外侧，并且，每个所述散热翅片上设置有至少一个供所述吸热介质通过的缺口，各个所述散热翅片上的缺口的连线沿所述电加热管本体轴线方向螺旋延伸。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述悬吊组件包括一端与所述电加热管本体连接，另一端与所述电加热管本体套管的内壁连接的连接件，所述电加热管本体通过所述连接件悬吊于所述电加热管本体套管内。

作为本发明所述的一种套管式电加热管的改进，所述夹持组件包括第一夹持部和第二夹持部，所述电加热管本体夹设于所述第一夹持部和所述第二夹持部之间。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的套管式电加热管，其通过将电加热管本体穿设于电加热管本体套管内，使得吸热介质从电加热管本体和电加热管本体套管之间的狭小的流道内流过，由于电加热管本体周围的吸热介质厚度较小，可以使吸热介质被加热地更加均匀，另外，吸热介质从狭小的流道内流过，可以有效提高吸热介质的流速，使得电加热管本体的表面的热量能够被及时带走，也使得能够进一步提高电加热管本体的工作电压和加热功率，能够适应大规模储能技术领域的需求。

2、本发明通过在电加热管本体和电加热管本体套管之间设置限位件，且限位件上设有至少一个与流道连通的连通孔，和/或，将限位件设置为与电加热管本体和/或电加热管本体套管之间配合形成至少一个与流道连通的连通通道，能够保证电加热管本体的周围均有吸热介质流过，从而可防止电加热管本体局部超温发生损坏。

3、本发明通过设置设置限位件，使电加热管本体的中心轴线与电加热管本体套管的中心轴线重合，可以使电加热管本体在电加热管本体套管内保持居中状态，进而有效保证吸热介质流经电加热管本体时的流速和流量的稳定性，避免电加热管本体出现局部温度过高的情况，提高设备可靠性，同时也提高了吸热介质温度的均一性。

4、本发明通过将限位件设置为具备一定的弹性，可以吸收电加热管本体与电加热管本体套管之间的热膨胀差。

5、本发明通过采用散热翅片作为限位件，可以进一步提高电加热管本体的表面的热能向吸热介质传导的能力，增强换热，同时，散热翅片也起到对吸热介质导流的作用，使流场更加均匀，也为进一步提高电加热管表面的热负荷提供了有利条件。

附图说明

图1为本发明实施例一的套管式电加热管的示意图；

图2为本发明实施例一的套管式电加热管的另一示意图；

图3为本发明实施例二的套管式电加热管的示意图；

图4为本发明实施例二的套管式电加热管的另一示意图；

图5为本发明实施例三的套管式电加热管的示意图；

图6为本发明实施例三的套管式电加热管的另一示意图；

图7为本发明实施例四的套管式电加热管的示意图；

图8为本发明实施例四的套管式电加热管的另一示意图；

图9为本发明实施例四的套管式电加热管的另一示意图；

图10为本发明实施例五的套管式电加热管的示意图。

1-电加热管本体，2-闭合支撑环，3-电加热管本体套管，4-开口支撑环，5-悬吊组件，6-夹持组件，7-螺旋翅片

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

实施例1

如图1-2所示，一种套管式电加热管，包括：电加热管本体套管3、电加热管本体1和限位件。

其中，电加热管本体1穿设于电加热管套管内，并且，电加热管本体1的外壁和电加热管本体套管3的内壁之间存在供吸热介质从电加热管本体套管3的内腔通过的流道；限位件，设置于电加热管本体1与电加热管本体套管3之间，用于固定电加热管本体1在电加热管本体套管3内的位置，防止电加热管本体1与电加热管本体套管3的内壁直接接触。

其中，限位件上设有至少一个与上述流道连通的连通孔，和/或，限位件与电加热管本体1和/或电加热管本体套管3之间配合形成至少一个与上述流道连通的连通通道，用于使上述的流道保持畅通。

本实施例通过将电加热管本体1穿设于电加热管本体套管3内，使得吸热介质从电加热管本体1和电加热管本体套管3之间的狭小的流道内流过，由于电加热管本体1周围的吸热介质厚度较小，可以使吸热介质被加热地更加均匀，另外，吸热介质从狭小的流道内流过，可以有效提高吸热介质的流速，使得电加热管本体1的表面的热量能够被及时带走，也使得能够进一步提高电加热管本体1的工作电压和加热功率，能够适应大规模储能技术领域的需求。

同时，通过在电加热管本体1和电加热管本体套管3之间设置限位件，限位件上设有连通孔，和/或，将限位件设置为与电加热管本体1和/或电加热管本体套管3之间配合形成至少一个与连通通道，能够保证上述流道保持畅通，不阻挡流道(即限位件不会堵塞流道)，从而可防止电加热管本体1局部超温发生损坏。

在该实施例中，吸热介质是指能够吸收电加热管产生的热量的流动介质，具体可以是熔盐、导热油、液态金属。

在该实施例中，电加热管本体1的中心轴线与所述电加热管本体套管3的中心轴线可设置为重合(即两者同轴线设置)。这种设置方式使电加热管本体1的中心轴线与电加热管本体套管3的中心轴线重合，可以使电加热管本体1在电加热管本体套管3内保持居中状态，进而有效保证吸热介质流经电加热管本体1时的流速和流量的稳定性，避免电加热管本体1出现局部温度过高的情况，提高设备可靠性，同时也提高了吸热介质温度的均一性。

进一步地，可将限位件设置为具备一定的弹性，可以吸收电加热管本体1与电加热管本体套管3之间的热膨胀差。

在该实施例中，如图1-2所示，限位件为沿电加热管本体1轴向方向间隔设置的闭合支撑环2，该闭合支撑环2在电加热管周向方向上完整包绕电加热管本体1，即套设在电加热管本体1上，并且，该闭合支撑环2包括与电加热管本体1抵接的凹陷部和与电加热管本体套管3的内壁抵接的凸起部，凸起部与电加热管本体1的外壁之间和/或凹陷部与电加热管本体1的内壁之间均形成有供吸热介质通过的至少一个上述连通通道。通过设置凸起部和凹陷部，一方面能够固定电加热管本体1，另一方面，又能够允许电加热管本体1受热后自由膨胀，防止电加热管因应力集中而发生变形。

特别地，在该实施例中，闭合支撑环2上的凸起部和凹陷部中心对称设置(即凸起部和凹陷部可分别为内凹板和外凹板，内凹板和外凹板依次连接并形成该闭合支撑环2)，使得电加热管本体1的中心轴线与电加热管本体套管3的中心轴线重合，即电加热管本体1在电加热管本体套管3的内腔中处于居中状态。

通过设置闭合支撑环2，可以使电加热管本体1在其周向上不与电加热管本体套管3直接接触，使得电加热管本体1的周向上均存在供吸热介质通过的流道，吸热介质可以及时将电加热管本体1的表面的热量带走，避免电加热管本体1发生局部超温的问题。同时，通过将电加热管本体1设置为居中状态，可以保证电加热管本体1周向上的吸热介质流道分布均匀，进而使得吸热介质能够均匀地带走电加热管本体1的表面的热量，保证吸热介质温度地均匀性，同时，也可避免电加热管本体1发生局部超温过热的现象。

实施例2

如图3-4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的限位件为沿电加热管本体1轴向方向间隔设置的开口支撑环4，开口支撑环4在电加热管本体1的周向方向上部分包绕电加热管本体1。具体地，所有开口支撑环4可以全部都设置在电加热管本体1的下方，或者，将不同位置处的开口支撑环4分别设置在电加热管的周向不同位置处，本发明对此不做限制，只要能够保证电加热管本体1周向各位置与电加热管本体套管3的内壁之间均存在供吸热介质通过的流道即可。

优选地，在本实施例中，如图3所示，相邻的两个开口支撑环4，一个设置在电加热管本体1的上方，另外一个设置在电加热管本体1的下方，如此交错设置，能够在电加热管的上方和下方均施加均匀的约束，在电加热管本体1受热时，能够均匀地膨胀，保证电加热管本体1在电加热管本体套管3内始终保持居中状态，从而使吸热介质能够在电加热管本体1与电加热管套管之间的间隙内均匀流动，同时，开口支撑环4交错设置，也能在一定程度上延长吸热介质的流动路径，延长吸热介质的吸热时间。

实施例3

如图5-6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的限位件为悬吊组件5，悬吊组件5一端与电加热管本体1连接，另一端与电加热管本体套管3的内壁连接，使得电加热管本体1被悬空吊在电加热管本体套管3内。

实施例4

如图7-9所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的限位件为夹持组件6，夹持组件6包括至少两个夹持部，通过将电加热管本体1夹持在夹持组件6的夹持部之间，使电加热管本体1被固定在电加热管本体套管3内。具体地，在本实施例中，如图7所示，夹持组件6为多个，沿电加热管本体1的轴向方向间隔设置，并且，如图8所示，每个夹持组件6包括相互独立的两个夹持部，夹持部为具有弹性的弧形弹片，以使电加热管本体1能够被稳定地固定在夹持部之间，同时，也能允许电加热本体受热后自由膨胀，避免应力集中地问题。当然，在其他实施例中，夹持组件6也可为单个，每个夹持组件6中的夹持部可以为三个或三个以上(如图9所示)，本发明不做具体限制，只要能够保证电加热管本体1被稳定夹持在电加热管本体套管3内即可。

实施例5

如图10所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的限位件为散热翅片，散热翅片设置在电加热管本体1的表面，并且，散热翅片的高度小于等于电加热管本体1的外表面与电加热管本体套管3的内壁之间的距离。通过将支撑组件设置为散热翅片形式，一方面可以起到对电加热管本体1限位的作用，防止电加热管本体1直接与电加热管本体套管3的内壁接触，另一方面，还能起到加快电加热管本体1散热的作用，使得电加热管本体1能够快速地将其表面的热量传递给吸热介质(即进一步提高电加热管本体1的表面的热能向吸热介质传导的能力，增强换热)。同时，散热翅片也起到对吸热介质导流的作用，使流场更加均匀，也为进一步提高电加热管表面的热负荷提供了有利条件。需要注意的是，由于散热翅片受热后会发生膨胀，因此，在设置散热翅片时，要保证散热翅片在正常工作温度下，发生膨胀后不与电加热管本体1的内壁发生干涉。

作为本发明的一种套管式电加热管的改进，散热翅片在电加热管本体1外侧连续设置或者间隔设置。

作为本发明的一种套管式电加热管的改进，散热翅片为设置于电加热管本体1外侧的螺旋翅片7；或者，散热翅片为沿电加热管本体1轴向方向延伸设置的直线形、折线形或波浪形的散热翅片；或者，散热翅片沿电加热管本体1轴线方向间隔设置于电加热管本体1外侧，并且，每个散热翅片上设置有至少一个供吸热介质通过的缺口，各个散热翅片上的缺口的连线沿电加热管本体1轴线方向螺旋延伸。采用此处描述的散热翅片，散热翅片可以与电加热管本体1的外表面、电加热管本体套管3的内壁共同形成预设的供吸热介质通过的流道，便于对电加热管本体套管3内的吸热介质流场进行控制，同时，采用螺旋翅片7、折线形翅片、波浪形翅片或者通过在电加热管本体1轴向方向间隔设置带缺口的翅片，都可以增加吸热介质在电加热管本体套管3内的流阻，进而提高吸热介质的流速，便于通过提高电加热管本体1功率的方式提高加热效率。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。