НАГРЕВАТЕЛЬ КОНВЕКТИВНЫЙ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для защиты от воздействия пониженной температуры контрольно-измерительных приборов, автоматики запорно-регулирующей арматуры в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей промышленности. В частности, нагреватель может устанавливаться внутри электрошкафов, кожухов из металла и стеклопластика, защищающих оборудование от низких температур, с целью их обогрева.
Из уровня техники известен обогреватель электрический взрывозащищенный, включающий в себя трубчатый электрический нагреватель (ТЭН), радиатор с ребрами и корпус, имеющий специальный отсек для соединения ТЭНа с внешним питающим кабелем, при этом внутри этого отсека закреплены выводные концы ТЭНа, а в стенках имеются два сквозных отверстия, в первом из которых установлен узел кабельного ввода, обеспеченный средством герметичного уплотнения, а второе отверстие снабжено плотно закрывающейся крышкой, отличающийся тем, что корпус и радиатор с ребрами выполнены в виде единой монолитной отливки из алюминия, внутри которой заключен ТЭН, изогнутый в одной плоскости, причем выводные концы его расположены рядом, и в области этих выводных концов монолитная отливка имеет пустотелый выступ, являющийся упомянутым специальным отсеком для соединения ТЭНа с внешним питающим кабелем (патент РФ №68220, МПК H05B 3/00, опубл. 10.11.2007 г.).
Известно устройство конвективного нагрева, включающее монолитный корпус с радиаторными ребрами и размещенный в нем нагревательный элемент - саморегулирующийся позисторный нагреватель, залитый компаундом и засыпанный кварцевым песком (патент РФ №135212, МПК H05B 3/14, опубл. 27.11.2013 г.).
Недостатком известных технических решений является сложность изготовления и малый КПД.
Известен электрический лучистый обогреватель, содержащий корпус, расположенные в нем теплоизолирующий элемент, отражатель и теплоизлучающую панель, отличающийся тем, что теплоизлучающая панель выполнена в виде плоского электронагревательного элемента, имеющего стальное теплоизлучающее основание, на внутренней стороне которого последовательно расположены электроизоляционное покрытие, нагревательный резистивный элемент и защитное покрытие, выполненные в виде дорожек по толстопленочной технологии, при этом электроизоляционное и защитное покрытия выполнены из диэлектрических материалов, а нагревательный резистивный элемент выполнен из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления (патент РФ №2243456, МПК F24H 3/04, опубл. 10.1.2013 г.).
Однако, данное устройство является сложным в изготовлении и недостаточно надежным в связи с возможным отслоением резистивного материала от основания.
Наиболее близким к предложенному является устройство конвективного нагрева, включающее нагреваемое металлическое основание, внутренняя сторона которого выполнена плоской и на которую спирально уложен нагревательный элемент, представляющий собой низкотемпературный саморегулирующийся греющий кабель, который закреплен на основании (патент РФ №137647, МПК H05B 3/00, опубл. 20.02.2014 г.). Недостатком данного устройства являются большие габариты, что ограничивает его применение в большинстве обогреваемых шкафов с оборудованием.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов нагревателя за счет повышения эффективности обогрева.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается нагревателем конвективным, содержащим нагреваемое металлическое основание, на которое спирально уложен нагревательный элемент, представляющий собой низкотемпературный саморегулирующийся греющий кабель, закрепленный на основании, в котором в отличие от прототипа кабель уложен с двух сторон металлического основания таким образом, что витки кабеля с одной стороны основания смещены относительно витков кабеля с другой стороны основания на расстояние l=5-20 мм, причем в основании выполнено отверстие для перехода греющего кабеля с одной стороны на другую.
Согласно полезной модели греющий кабель закреплен на основании посредством крепежных элементов, представляющих собой однолапковые скобы.
Согласно полезной модели основание с кабелем размещено в защитном кожухе и укрыто защитным листом, которые выполнены из перфорированного металлического листа.
Согласно полезной модели отверстие на основании выполнено прямоугольным или круглым.
Согласно полезной модели основание выполнено в виде тонкостенной пластины и содержит отверстия для крепления нагревателя к монтажным шинам в шкафу с обогреваемым оборудованием.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен нагреватель в плане, на фиг. 2 - вид сбоку, на фиг. 3 - разрез А-А с изображением крепежных скоб (увеличено).
Нагреватель конвективный содержит нагреваемое металлическое основание 1, на которое спирально уложен нагревательный элемент в виде низкотемпературного саморегулирующегося греющего кабеля 2 взрывозащищенного типа, закрепленного на основании посредством крепежных элементов 3. Кабель 2 уложен с двух сторон металлического основания таким образом, что витки кабеля с одной стороны основания смещены относительно витков кабеля с другой стороны основания на расстояние l=5-20 мм. Величина смещения за пределами указанного диапазона приводит к трудностям монтажа и нецелесообразна в достижении технического результата. В основании 1 выполнено отверстие 4 для перехода греющего кабеля с одной стороны на другую. Основание с кабелем размещено в защитном кожухе 5 и укрыто защитным листом 6. Защитный кожух и защитный лист выполнены из перфорированного оцинкованного листа. Основание выполнено в виде тонкостенной пластины с Г-образно загнутыми с двух сторон краями с образованием полок, на которых расположены отверстия 7 для крепления нагревателя к монтажным шинам в шкафу с обогреваемым оборудованием.
Низкотемпературный саморегулирующийся греющий кабель 2 может представлять собой полимерную основу (матрицу), в которой размещены токопроводящие жилы, между которыми в матрице дисперсно распределены токопроводящие частицы.
Матрица характеризуется существенной зависимостью проводимости от температуры, а температурный коэффициент сопротивления проводящих пластмасс на порядок больше, чем у меди или стали. Это обеспечивает саморегулирование тепловой мощности нагревательного кабеля. Саморегулирующийся греющий кабель может изменять свою мощность локально, только в зоне перегрева, это свойство позволяет создавать безопасные системы обогрева оборудования.
В процессе нагрева полимерная основа расширяется, расстояние между токопроводящими частицами, заключенными в основе, увеличивается, вследствие чего уменьшается количество токопроводящих связей (путей) в матрице между токопроводящими частицами, за счет чего возрастает сопротивление матрицы, снижается ее электропроводность, при этом локально уменьшается нагрев того участка, где произошел перегрев участка кабеля. После того, как участок кабеля остывает, полимерная основа принимает близкие к исходным размеры, и нагрев продолжается.
Греющий кабель 2 закреплен на основании 1 посредством крепежных элементов 3, которые представляют собой однолапковые скобы (фиг. 3). Каждая скоба может быть выполнена в виде кронштейна, одна часть которого имеет Г-образный отгиб с полкой, в которой имеется отверстие для крепежа, а другая часть имеет U-образно загнутую крючкообразную часть для размещения в ней кабеля. Такая конструкция крепежных элементов 3 обеспечивает надежное закрепление греющего кабеля 2 без его пережатия.
Саморегулирующийся греющий кабель подключен к сети питания, соединение с питающим кабелем выполнено при помощи муфты 8 и зафиксировано на основании 1 при помощи скобы 9. Основание может быть снабжено заземлением 10.
Нагреватель работает следующим образом.
Устанавливают нагреватель конвективный внутри обогреваемого шкафа с оборудованием, закрепляя его через отверстия 7 к монтажным шинам. Подключают к питающей сети саморегулирующийся греющий кабель, основание заземляют. После подачи питания греющий кабель сначала нагревается, затем по мере достижения определенной заданной температуры постепенно снижает нагрев, после чего снова нагревается, таким образом обеспечивая нагрев основания. Мощность, а следовательно эффективность нагрева, зависит от длины греющего кабеля. Укладка греющего кабеля на обе стороны основания дает возможность на меньшей площади увеличить длину греющего кабеля и таким образом повысить эффективность нагрева. Это позволяет существенно (почти в 2 раза) уменьшить габаритные размеры нагревателя, что очень важно при размещении его внутри обогреваемых шкафов.