柔性螺旋形加热器制造技术

一种加热器，该加热器具有连接至电流返回线并围绕电流返回线盘绕的螺旋形电阻加热线。该加热器在用于从土壤、地下水或岩石中去除污染物的热传导加热器井中使用。

Flexible Helical Heater

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性螺旋形加热器
技术介绍
热传导加热器井可用于从土壤、地下水或岩石中去除污染物。热传导加热器井是加热装置，通常放置在地面或土堆中以将热能输送到受污染的介质中。在大多数应用中，使用钻机在地面中钻孔以安装金属套管，该金属套管可容纳加热装置以将热传递至受污染的周围物。电加热器井的现有设计集中于使用管状电加热器在金属套管内产生热量。这些加热器坚硬且难以安装，特别是在加热器非常长的情况下。传统的加热器设计在加热器的长度上提供均匀的加热，而不能更改和调整不同间隔处的加热。常规的系统还是体积庞大的，通常需要六英寸或更大的套管直径以将加热器容纳在套管内，并且需要特殊的设备来安装大的套管和加热器部件。当前还使用由刚性管材组成的加热器；不锈钢是常见的结构材料。需要起重机或提升设备来抬高刚性的预先构造的加热器，以将它们竖直放置到基准平面之下的金属套管中。长的常规加热器必须在现场制造，因为它们在预先构造时太长而无法装运。在项目期间，无法改变为加热器的不同深度间隔输送的加热能量的量。另一种热传导加热技术包括在地面中安装套管并将热气体从套管内部推入以加热地下。热气体通常由许多天然气或丙烷燃烧器供应，并且每个燃烧器需要昂贵的控制系统和安全措施。这存在诸如能量使用效率低的问题，这是由于在加热的早期阶段从加热器排出到空气中的热气体中的大量热损失以及管道输送系统中酸性冷凝物的积聚而导致的。这些气体注入管道输送系统利用管道内的管道，因此也是体积庞大且笨重的。这些系统的最小外管直径的直径通常为四至六英寸。与管状电加热器一样，气体加热器井没有实用的方法来改变不同深度处的热输出。目前在地下加热中的做法仍然是安装刚性管状加热器，该加热器难以装运和安装并且不能修改以便在不同的深度间隔处提供加热或者不能在项目的不同阶段期间容易地进行修改。该系统体积庞大并且需要大直径的钻孔来支承加热器元件。
技术实现思路
公开了一种柔性螺旋形加热器，该加热器具有连接至电流返回线的螺旋形电阻加热线。螺旋形电阻加热线围绕电流返回线盘绕。通过沿着电流返回线定位一个或多个扶正器来维持一个或多个加热线区段中的线圈的密度或节距，以产生期望的热强度。在说明性应用中，柔性螺旋形加热器可插入位于地下孔中的套管中，以提供热传导加热，以便从土壤、地下水或岩石中去除污染物。附图说明当结合说明性实施方式的附图阅读时，从以下详细描述中可最佳地理解本专利技术。图1描绘了插入加热器井套管中的柔性加热器的实施方式。图2是用于地下加热应用的加热器井的示意图，该加热器井具有围绕电流返回线盘绕的电阻加热线，其中，可调整线圈密度以获得期望的加热强度。在一起构成加热器井的其他部件的剖面面内示出了柔性螺旋形加热器。图3描绘了带凹口的扶正器形式的扶正器。具体实施方式柔性螺旋形加热器的实施方式包括围绕电流返回线盘绕的电阻加热线，该加热器可比常规加热器更容易地装运和安装，并且可提供不同水平处的加热的可调性。柔性螺旋形加热器的实施方式可像弹簧一样被压缩以产生更紧凑的产品，用于装运或以其他方式运输。柔性螺旋形加热器可装配在地下金属套管内，该金属套管的直径比采用刚性加热器时工业中通常使用的直径小得多。在柔性螺旋形加热器的实施方式的情况下，可不需要安装刚性管状加热器所需的特殊设备，诸如起重机或其他提升设备。在具体实施方式中，柔性螺旋形加热器可装配在直径小至25毫米至50毫米的管道内。可修改线圈密度或螺旋节距以调节不同深度的加热。如本文中所使用的，“线圈密度”是每长度单位的线圈数，并且是螺旋节距的倒数。与刚性管状加热器相比，在项目启动之后，可更容易在现场实现加热的变化。在示例性实施方式中，柔性螺旋形加热器比常规的刚性加热器更轻，这可使得它更容易和更安全地安装。大致圆形型式的线圈将通常最容易制造和清空，但其他形状的线圈也可实现类似的效果和装置。图1描绘了插入加热器井套管102中的柔性螺旋形加热器100的实施方式，该套管102通常包括金属。柔性螺旋形加热器100具有螺旋形加热线104，该加热线104可以是例如镍铬(NiChrome)线或其他合适的电阻加热线。在示例性实施方式中，螺旋形加热线104是柔性高温线。尽管可针对镍铬线来描述本专利技术，但可使用由其他合适的合金或金属组成的线。如本文中所使用的，“镍铬”是指镍铬合金。也可使用包含其他金属的镍铬合金。通常，镍将是合金中的主要金属，即占最大百分比的金属。术语“螺旋形”和“螺旋”广泛使用，并且包括数学上不是螺旋的盘绕，也包括数学螺旋的盘绕。在示例性实施方式中，螺旋形加热线104的直径可在0.025毫米至约10毫米的范围内，该直径可以是例如尺寸范围为000至50美国线规(AWG)的镍铬线规。在另一说明性实施方式中，螺旋形加热线104的直径在1毫米至4毫米(17至6AWG)的范围内。通常，螺旋形加热线104的直径选择成获得最佳的灵活性和线圈密度。当在大的套管中使用时，说明性螺旋内径可在从5毫米至大于150毫米的范围内。在另一实施方式中，螺旋形加热线104将具有在6毫米至40毫米的范围内的内螺旋直径。在这个范围内的螺旋形加热线104通常将允许插入小的套管中，这可节省时间和金钱。来自螺旋形加热线104的热传递至加热器井套管102。电流返回线106同心地延伸穿过螺旋形加热线104的线圈，以用作加热器的支承件和电流返回件。尽管电流返回线106描述为穿过线圈同心地设置，但它可以不是特别居中地位于线圈内，并且其相对于线圈的位置可在其整个长度上变化。电流返回线106可以是例如柔性的、高温额定的陶瓷绝缘线。电流返回线106的说明性温度额定值为1000℃或接近1000℃，并且因此，在这种情况下，镍线导体上的云母和陶瓷编织绝缘体可能是合适的。其他的材料示例包括镀镍铜线上的云母和玻璃纤维绝缘体；尽管此选项提供了较低的温度额定值。电流返回线106也可构造为用高温绝缘体手动地包裹的未绝缘的线。例如，裸露的镀镍线或坯料镍焊线可用陶瓷纤维盒带手动地包裹，以形成柔性的绝缘电流返回线。电流返回线106的外径可在50AWG至000AWG(其对应于约0.025毫米至10毫米的直径)的常规线尺寸范围内。在另一说明性实施方式中，电流返回线106的直径在约1毫米至7毫米(17至1AWG)的范围内。说明性地，电流返回线106的直径提供足够的结构支承和足够的表面积以减小阻力。在说明性实施方式中，电流返回线106占据由螺旋形加热线104的线圈限定的螺旋内部空间的范围为0.1％至99％。在示例性实施方式中，电流返回线106占据的螺旋内部空间内的空间在16％至71％的范围内。图1中还示出用于定位螺旋形加热线104的区段(包括维持所选择的线圈密度)的电绝缘扶正器108a、108b。图2是用于加热的加热器井101的示意图，该加热器井101用于土壤、地下水或岩石以去除污染物。在说明性实施方式中，加热器井101的浸没部分124放置在作为污染物去除目标的土壤、地下水或岩石(也称为“修复材料”)内。加热器井101的浸没部分124可通过在修复材料中钻出或冲出孔122并插入套管102来形成。以虚线示出孔122，并且描绘了套管102的横截面。如本文中所使用的，“冲出”是指通过压缩或移动地下材料形成孔122的安装方法。在其他地下实施方式中，孔122可以不衬有套管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热设备，包括：绝缘的电流输送线，配置成连接至电源，并且在地平面以下延伸至土壤、地下水或岩石中的开口中；未绝缘的螺旋形电阻加热线，具有第一端和第二端；所述螺旋形电阻加热线在其第一端处电连接至所述绝缘的电流输送线，并且从所述电流输送线进一步延伸至所述开口中；绝缘的电流返回线，具有第一端和第二端，所述电流返回线的第一端电附接至所述螺旋形电阻加热线的第二端；以及所述电流返回线从所述螺旋形电阻加热线的第二端延伸，以及通过由所述螺旋形电阻加热线的线圈限定的螺旋内部空间返回，并进一步延伸至地平面以上，并且配置成连接至所述电源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种加热设备，包括：绝缘的电流输送线，配置成连接至电源，并且在地平面以下延伸至土壤、地下水或岩石中的开口中；未绝缘的螺旋形电阻加热线，具有第一端和第二端；所述螺旋形电阻加热线在其第一端处电连接至所述绝缘的电流输送线，并且从所述电流输送线进一步延伸至所述开口中；绝缘的电流返回线，具有第一端和第二端，所述电流返回线的第一端电附接至所述螺旋形电阻加热线的第二端；以及所述电流返回线从所述螺旋形电阻加热线的第二端延伸，以及通过由所述螺旋形电阻加热线的线圈限定的螺旋内部空间返回，并进一步延伸至地平面以上，并且配置成连接至所述电源。2.如权利要求1所述的加热设备，还包括一个或多个电绝缘扶正器，所述一个或多个电绝缘扶正器配置成维持所述螺旋形电阻加热线的区段的位置，并维持所述螺旋形电阻加热线的所述区段的线圈的线圈密度。3.如权利要求2所述的加热设备，其中，所述一个或多个扶正器中的一个或多个是具有凹口的圆盘，其中，所述凹口配置成允许所述扶正器横向滑动至所述电流返回线上，所述凹口的尺寸确定成当所述一个或多个扶正器处于操作位置时，阻止所述螺旋形电阻加热线的线圈穿过所述凹口。4.如权利要求2所述的加热设备，其中，所述一个或多个扶正器配置成附接至所述电流返回线，并维持所述一个或多个扶正器沿着所述电流返回线的长度的位置。5.如权利要求1所述的加热设备，还包括加热校准系统。6.如权利要求1所述的加热设备，其中，所述螺旋形电阻加热线的直径在0.025毫米至10毫米的范围内。7.如权利要求6所述的加热设备，其中，所述螺旋形电阻加热线的直径在1毫米至4毫米的范围内。8.如权利要求1所述的加热设备，其中，限定所述螺旋内部空间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·奥伯尔，格雷戈里·L·贝克，柯林·奥布莱恩，雅各布·塞曼，艾米莉·克劳诺弗，
申请(专利权)人：缇尔思集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US