一种均匀加热的密封热声加热器制造技术

本发明专利技术属于热声机械领域，并公开了一种均匀加热的密封热声加热器。该热身加热器包括壳体、绝缘支撑架和电阻丝，壳体呈圆环状，壳体内部的上端和下端对称设置有绝缘支撑支架，电阻丝均匀缠绕在绝缘支撑支架上，使得该电阻丝均匀加热待加热层，此外，相邻电阻丝之间的间距根据待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔进行调节，使得相邻电阻丝的间距等于待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔，从而减小工作流体的流动阻力和降低流体的粘性损失，壳体的前后外表面用于与外界待加热声热机连接，使得电阻丝密封在壳体中，减少热量的损失。通过本发明专利技术，提供结构简单、易于加工的加热器，加热均匀，解决加热器加热过程中的密封和加热不均匀的问题。

A uniform heating sealed thermoacoustic heater

The invention belongs to the field of thermoacoustic machinery, and discloses a uniformly heated sealed thermoacoustic heater. The warm-up heater comprises a shell, a supporting frame and insulation resistance wire, shell is circular, symmetrical upper and lower ends of the shell is provided with an insulating support bracket, the resistance wire is uniformly wound on the insulating support bracket, so that the resistance wire heating to the heating layer, in addition, between adjacent resistance wire spacing according to the heating The thermoacoustic stack or the regenerator interval is adjusted, which is equal to the distance between the adjacent resistance wire to be heated in thermoacoustic stack or regenerator flow resistance interval, thereby reducing the working fluid and reduce the loss of viscous fluid, and the outer surface of the shell is used for connecting with the outside world to be heated the sound of the engine, The resistance wire is sealed in the shell to reduce the heat loss. The invention provides a simple structure, easy processing of the heater, uniform heating, heating in the process of solving the problem of uneven heating and sealing.

【技术实现步骤摘要】
一种均匀加热的密封热声加热器
本专利技术属于热声机械领域，更具体地，涉及一种均匀加热的密封热声加热器。
技术介绍
加热器作为热声机械的核心元件之一，其在热声机械的运行中起着至关重要的作用。无论是对于热声发动机还是热声制冷机，为了提供发动机的能量来源，为了检测制冷机的制冷效果，加热器的存在是不可或缺的。而电阻式加热器无疑是结构最简单，能达到试验和运作要求，成本也最为低廉的选择。然而大多数的热声机械，为了获得较高的性能，都是运行在高压环境下的，密封的存在和绝缘性的要求，以及高温的工作环境无疑给加热器的设计造成了巨大的挑战。不同于普通的直流流体加热器，热声加热器的工作环境处于振荡流内，对加热的均匀性、加热器的热流密度和粘性损失的降低等方面提出了更大的要求。而当前大多数热声机械使用的电阻式加热器，要么采用外绕电阻丝的方法，要么采用加热棒直接加热的方法，采用如上方式的加热器，不仅无法保证对工作工质的均匀加热，也因为所采用的结构形式而导致大量的热损失。这样的加热器结构对能量是一种巨大的一种浪费，也因为热损失而导致热声机械的运行效果不尽人意。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种均匀加热的密封热声加热器，通过对其关键组件电阻丝和壳体的设计，该加热器在加热过程中处于密封状态，且邻电阻丝的间距等于待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔，从而减小工作流体的流动阻力和降低流体的粘性损失，由此解决热声机械中密封和加热不均匀的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了该热身加热器包括壳体、绝缘支撑架和电阻丝，其中：所述壳体呈圆环状，所述壳体内部的上端和下端对称设置有所述绝缘支撑支架，用于缠绕所述电阻丝，所述电阻丝均匀缠绕在所述绝缘支撑支架上，使得该电阻丝均匀加热待加热层，此外，相邻电阻丝之间的间距根据待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔进行调节，使得相邻电阻丝的间距等于待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔，从而减小工作流体的流动阻力和降低流体的粘性损失，所述壳体的前后外表面用于与外界待加热热声热机连接，由此使得所述电阻丝密封在在所述壳体中，减少该电阻丝加热过程中热量的损失。进一步优选地，所述壳体包括左右对称的半壳体，便于打开壳体调节和更换所述电阻丝。进一步优选地，所述左右对称的半壳体接触连接处设置有O型密封圈，用于密封以满足加热器工作所处的高压条件，同时减少电阻丝加热过程中的热损失。进一步优选地，所述壳体的侧面还设置有航空插头，所述电阻丝从该航空插头中引出，与外接电源连接。进一步优选地，所述壳体的前后端面上还设置有密封圈，用于在与待加热热声热机连接时进行密封。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术中半壳体结合的设计，让整个加热器成为可拆卸式结构，保证了绝缘支撑架安装的方便性和可行性，对比起现有大多数热声加热器采用的是常用的固定结构，一旦加工完毕便不可改变，例如当电阻丝烧断时则需报废整个加热器，当工况改变或者需要新的加热功率时，只能再设计制造新的加热器，造成极大的浪费，相比起固定式热声加热器，可拆卸式结构让加热器的加工、组装、维修和更换提供了极大的便利，并大大的降低成本；2、本专利技术采用电阻丝均匀缠绕在绝缘支撑架上，电阻丝均匀分布使得对待加热物体均匀加热，在提高热流密度的同时避免局部温度过高导致的电阻丝熔断的问题，从而延长电阻丝的寿命，进而延长加热器的寿命，现有的电阻式热声加热器中，大多数是采用加热棒或者环形加热圈的结构，在其中电阻丝交叉重叠部分很多，相应的在大功率的加热条件下，容易造成电阻丝受热集中，局部温度过高导致电阻丝熔断，本专利技术提出的电阻丝绕制的方法不存在电阻丝重叠的问题，电阻丝在空间中分布及其均匀，所受热应力小，大大降低电阻丝熔断风险，提高加热器的工作寿命；3、本专利技术通过采用绝缘支撑件通过引入绝缘支架，使得电阻丝与工作工质(热声装置中的工作流体，一般用氮气或者混合惰性气体)的直接接触，既减小了热损失，提高了热声机械的工作效率，电阻丝在绝缘支撑架上一层层的环绕模仿了待加热的热声板叠的结构，可以根据板叠的孔隙率调节电阻丝之间的间隙，大大增加了加热器与热声机械的适配度；对于现有的热声加热器技术，为了保证电阻丝的均匀分布，有些加热器采用多孔绝缘陶瓷作为支架，将电阻丝插入陶瓷孔中绕制后通过导线引出，这种加热器虽然可以保证电阻丝的均匀分布，但多孔陶瓷介质的引入无疑大大的降低了加热器的孔隙率，而且绕制困难，由于电阻丝直径和陶瓷结构孔隙大小的影响，此种加热器无法满足对于小孔隙的板叠的匹配要求，本专利技术中引入的绝缘支撑架体积小，固定性强，电阻丝的绕制简单，绝缘支撑架的加工方便价格低廉，除此之外由电阻丝所绕成的加热空间，大部分由电阻丝占据，除必须的电阻丝外，几乎无额外的固体介质引入，减少了几乎所有非必须的粘性损失，在保证了电阻丝与被加热流体的直接接触的优点的同时，还能满足各个条件下板叠孔隙率的匹配要求；4、本专利技术中为满足密封需求，采用的O型圈和橡胶条可以直接购买国标尺寸，无需自行加工，大大节约了成本，而且此种密封方式尺寸小拆装方便，价格低廉，静密封几乎没有泄露，且单件使用双向密封；5、本专利技术提供的均匀加热的密封热声加热器，包括壳体、绝缘支撑架和电阻丝，整体结构简单，易于加工，生产成本低，装配简单方便，尤其适用于热声发动机的高温端加热器，还可以为实验室制冷机提供一个人为的可调控可测量的热源，进而用来检测制冷机的制冷效果。附图说明图1是按照版本专利技术的优选实施例所构建的均匀加热的密封热声加热器的结构示意图；图2是按照版本专利技术的优选实施例所构建的热声加热器半壳体的结构示意图；图3是按照版本专利技术的优选实施例所构建的热声加热器装配至待加热热声热机的截面结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-半壳体2-径向凹槽3-径向凸起4-轴向凹槽5-电阻丝6-绝缘支撑架7-导线8-航空插头9-法兰螺栓孔10-径向穿透孔11-非径向穿透孔12-板叠具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的一种均匀加热的密封热声加热器，主要是解决热声机械运行中密封、绝缘以及现存的热声加热器的漏热，效率不高的问题。图1是按照版本专利技术的优选实施例所构建的均匀加热的密封热声加热器的结构示意图，如图1所示，该热声加热器主要结构包括半壳体1、绝缘支撑架6、电阻丝5和航空插头8。壳体1上有径向凹槽2、径向凸起3、法兰螺栓孔9和航空插头8，法兰螺栓孔9用于与待加热的热声热机连接，航空插头8用于引出与电阻丝5相连的导线7，通过导线7与外接电源连接后，使得电阻丝5中通入电流，从而使得电阻丝开始加热，壳体由两个相互对称的半壳体组成，两个半壳体的上端和下端均分别设置有径向凹槽和径向凸起，一个半壳体上的径向凸起和径向凹槽与另一个半壳体的径向凹槽和径向凸起配合，使得两个半壳体封闭。图2是按照版本专利技术的优选实施例所构建的热声加热半壳体的结构示意图，如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均匀加热的密封热声加热器，其特征在于，该热身加热器包括壳体、绝缘支撑架(6)和电阻丝(5)，其中：所述壳体呈圆环状，所述壳体内部的上端和下端对称设置有所述绝缘支撑支架(6)，用于缠绕所述电阻丝(5)，所述电阻丝(5)均匀缠绕在所述绝缘支撑支架(6)上，使得该电阻丝均匀加热待加热层，此外，相邻电阻丝之间的间距根据待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔进行调节，使得相邻电阻丝的间距等于待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔，所述壳体的前后端用于与外界待加热的热声热机连接。

【技术特征摘要】
1.一种均匀加热的密封热声加热器，其特征在于，该热身加热器包括壳体、绝缘支撑架(6)和电阻丝(5)，其中：所述壳体呈圆环状，所述壳体内部的上端和下端对称设置有所述绝缘支撑支架(6)，用于缠绕所述电阻丝(5)，所述电阻丝(5)均匀缠绕在所述绝缘支撑支架(6)上，使得该电阻丝均匀加热待加热层，此外，相邻电阻丝之间的间距根据待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔进行调节，使得相邻电阻丝的间距等于待加热的热声热机的板叠或回热器的间隔，所述壳体的前后端用于与外界待加热的热声热机连接。2.如权利要求1所述的一种均匀加热的密封热声加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓青，肖星，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42