ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЙ МОДУЛЬ ВОДОСТОЧНОЙ ТРУБЫ

Полезная модель относится к области электронагревательных систем и может быть использована для обогрева внешних водосточных труб зданий и сооружений в период образования наледей.
Известна автоматизированная система удаления наледи с крыш зданий «Умная Крыша» [1], которая представляет собой систему обогрева в виде проложенного по периметру крыши и водостокам резистивного электрического кабеля, и систему мониторинга, состоящую из микропроцессорного контролера с GSM модемом и цепочки температурных датчиков, установленных вблизи нагревательного кабеля. Общим для известного устройства и заявляемой полезной модели является то, что используется аналогичная система мониторинга. К недостаткам известного аналога можно отнести использование менее экономичного и менее эффективного нагревательного элемента, чем в предоставленной полезной модели и отсутствие модульности, что ведет к эксплуатационным сложностям.
Известно устройство [2], где использован электрический нагревательный кабель, уложенный более организованно в металлическую подложку с пазами, что позволяет более эффективно использовать электрический нагревательный кабель. Общим для упомянутого устройства и заявленной полезной модели является применение электрического нагревательного элемента. Недостатком заявленного аналога является применение менее эффективного нагревательного элемента, значительное увеличение затратной статьи на прокладку металлической подложки с пазами.
Известно устройство [Зявляющееся наиболее близким к решаемой задаче заявляемой поленой модели, и принятого в качестве прототипа. Данный прототип, выполненный в виде панели, содержащий каркас, токопроводящий экран и герметично изолированный электронагреватель с контактными проводами для сети. Общим для известного устройства и заявляемой полезной модели является то, что используется похожий карбоносодержащий нагревательный элемент, для крепления которого к каркасу и герметизации используются полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые смолы.
К недостаткам известного устройства относится достаточно сложное конструктивное исполнение, невысокая надежность его работы, недостаточная экономическая рентабельность и повышенная степень аварийности.
Заявленная полезная модель лишена этих недостатков.
Техническим результатом заявленной полезной модели являются упрощение устройства, повышение надежности и безопасности, обеспечение более экономичного и эффективного прогрева стенок водосточных труб, а также увеличение срока его службы, снижение затрат при необходимости замены модуля.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявленной полезной модели используется нагревательный элемент, не требующий сложных дополнений к нему при эксплуатации; предусматривается работа в автономном режиме, в отличие от прототипа, в котором нарушение работы одного из звеньев приводит к сбою работы всей системы; устройство имеет высокий коэффициент полезного действия, в отличие от известного технического решения, описанного в прототипе, который потребляет значительно больше электроэнергии.
Указанный технический результат достигается теплогенерирующим модулем водосточной трубы, который содержит каркас, расположенный внутри него герметично изолированный карбоносодержащий нагревательный элемент с токоподводящей системой, снабженной заземляющим устройством, световым индикатором нагрева, устройством соединения модулей, с нанесенными на внутреннюю поверхность каркаса двумя отражателями, которые выполнены из отражающего инфракрасные лучи материала, один из отражателей имеет ширину меньше ширины карбоносодержащего нагревательного элемента, и составляет не более 220 мм, высоту не более 1000 мм и расположен под карбоносодержащим нагревательным элементом, имеющим форму, идентичную форме каркаса, другой отражатель расположен на противоположной стороне каркаса, и имеет ширину не более 100 мм и высоту не более 1000 мм., каркас имеет цилиндрическую форму, концы которого снабжены замком в виде раструба для наращивания с аналогичными модулями.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что каркас выполнен из оцинкованного или с полимерным покрытием листового железа.
Вместе с тем, заявленная полезная модель является более эффективной по сравнению с известными аналогами, поскольку ее конструктивные особенности способствуют повышенной теплоотдачи за счет заданной генерации частот в используемом нагревательном элементе.
Совокупный технический результат заявленной полезной модели достигается использованием системы отражателей, позволяющих обогревать всю внутреннюю поверхность модуля за счет многократного отражения инфракрасных лучей от внутренней поверхности модуля.
Сущность заявленной полезной модели поясняется Фиг. 1, на которой представлена ее общая схема, и Фиг. 2, на которой представлена в разрезе A-B схема расположения на внутренней поверхности полезной модели модуля отражателей и карбоносодержащего нагревательного элемента, а также схема взаимодействия тепловых лучей в системе отражателей.
Полезная модель содержит, как это показано на Фиг. 1, каркас 1 цилиндрической формы из оцинкованного или с полимерным покрытием железа с фальцевым соединением со стандартными размерами (высотой 1250 мм и диаметром 216 мм или 150 мм). На внутреннюю стенку модуля наносится по высоте каркаса 1 отражатель 2 из теплоотражающего материала, затем на отражатель 2 накладывается карбоносодержащий нагревательный элемент 3 размером 1000×120 (мм) и герметизируется с использованием полиэфирных, эпоксидных или полиуретановых смол. На противоположную внутреннюю стенку от карбоносодержащего нагревательного элемента 3 наносится отражатель 4 из перфорированного теплоотражающего материала, размером не менее 220 мм в ширину и в высоту 1000 мм. Токоподводящая система 5 с заземляющим кабелем 6 и световым индикатором нагрева 7 позволяет параллельно соединять теплогенерирующие модули в электрическую нагревательную систему, а раструбный замок 8 - состыковывать модули между собой.
Работа заявленной полезной модели осуществляется следующим образом.
При подаче электрического тока на карбоносодержащий нагревательный элемент 3 посредством токоподводящей системы 5 происходит генерация электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне с высоким коэффициентом теплоотдачи. Система отражателей 2-4 упорядочено, дозировано направляет тепловую энергию на заданный участок модуля, чем достигается прогрев стенок самого модуля и исключается образование центров кристаллизации воды. Управление установленной системой теплогенерирующих модулей водосточной трубы может осуществляться как вручную, так и посредством применения известных автоматизированных систем управления и мониторинга.
Заявленная полезная модель была апробирована в лабораторных условиях в режиме реального времени.
Результаты апробации приведены в конкретном примере реализации заявленной полезной модели. Пример.
Брался один теплогенерирующей модуль водосточной трубы, оборудованный по схеме, как это представлено на Фиг. 1, на который подавалось напряжение 220 вольт, с частотой 50 ГЦ. Труба подвергалась охлаждению до температуры образования наледи, после чего на нагревательный элемент подавалось напряжение, что приводило к генерации тепла, вследствие чего происходило оттаивание наледи.
Технико-экономическая эффективность заявляемой полезной модели состоит в существенном упрощении конструкции, повышении надежности работы и экономической рентабельности. Как показали результаты апробации, наледь легко и быстро удаляется, без возникновения быстрой регенерации, а отслеживание пограничного состояние между фазами лед - вода достигается необходимое условие перехода фазы льда в жидкую фазу. Важным преимуществом заявленной полезной модели является также безопасность ее работы и эксплуатации, поскольку в случае аварийной ситуации исключается выход из строя всей общей обогревательной системы водосточных труб, так как каждый модуль теплогенерирующей водосточной трубы автономен, а используемый нагревательный элемент не требует сложных дополнений к нему в отличие от известных аналогов, и, помимо этого, вся система имеет высокий коэффициент полезного действия; конструктивная простота исполнения модуля теплогенерирующей водосточной трубы направлена на минимальное потребление электроэнергии, что делает ее существенно более экономичной по сравнению с известными устройствами и увеличивает сроки эксплуатации.
Список использованных источников информации
1. RU - Патент Российской Федерации №105104
2. RU - Патент Российской Федерации №108062
3. RU - Патент Российской Федерации №2292001 (прототип)