УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМОРАЖИВАНИЯ И ПОДОГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к устройствам для размораживания и подогрева жидкостей и предназначена для использования преимущественно в медицине, автотранспортной технике и быту.
Уровень техники
В качестве аналогов предлагаемого технического решения известны устройства для размораживания и подогрева растворов и плазмы крови, содержащие теплоизолированный корпус, внутри которого помещена рабочая камера, нагревательные элементы и вентилятор для продувки нагретого воздуха внутри камеры, а также места для укладки емкостей или пакетов с разогреваемыми продуктами (см., например, [1] - патент RU 2076350, МПК G05D 23/30, B01L 7/00, или [2] - патент RU 2054608, МПК F25D 3/14). В качестве электронагревателя может использоваться термоэлектрический модуль или ТЭН - трубчатый электронагреватель, состоящий из металлической трубки, внутри которой посредством высокотемпературной керамики расположен проволочный нагревательный элемент.
Недостатками известных устройств-аналогов для размораживания и подогрева жидких продуктов являются: неравномерность нагрева емкости или пакета с жидкостью с разных сторон; сложность, большая стоимость и низкая виброудароустойчивость конструкции; долгое время выхода на заданный температурный режим прогрева воздуха внутри камеры, что требует дополнительных непроизводительных затрат электроэнергии во время выхода на режим; малая площадь теплоотдачи нагревателя (термомодуля или ТЭН), что приводит к увеличению времени выхода на режим и дополнительным непроизводительным затратам электроэнергии; низкая надежность устройства в условиях действия вибраций и ударов, особенно при использовании устройства на автотранспортном средстве, что приводит к снижению ресурса; необходимость иметь в автотранспортном средстве преобразователь 12/220В, удорожающий изделие.
В качестве прототипа предлагаемого технического решения известны устройства для размораживания и подогрева жидкостей, в которых имеется ванна или камера с теплоносителем (водой), окружающей стенки рабочей камеры, в которой укладывают пакеты с размораживаемой плазмой крови или жидкостью, и нагревательный элемент (так называемые водяные бани), в которых размораживание и подогрев жидкостей (например, продуктов крови) осуществляется пассивным теплообменом (см., например, [3] - водяные бани типов Р-01262-17 и Р-12-201-10, Каталог фирмы Vatex International Corporation, 1999-2000 г.г., с.67, 70.), что увеличивает время разогрева, либо активным теплообменом с помощью насосов и электроприводов (см., например, [4] - патент RU20243 на полезную модель, МПК А61К 35/14 или [5] - патент RU 2329016, МПК A61F 7/00 или [6] - Термостат-размораживатель ЭкспОТ-Р.4).
В устройстве-прототипе повышается равномерность нагрева теплоносителя (воды) вокруг камеры, однако, имеются следующие недостатки: неравномерность нагрева пакетов или емкостей с жидкостью внутри камеры из-за не полного со всех сторон прилегания пакетов к стенкам нагревательной камеры (одностороннее частичное прилегание); долгое время выхода на заданный температурный режим разогрева до заданной температуры теплоносителя и рабочей камеры в целом, что требует дополнительных непроизводительных затрат электроэнергии во время выхода на режим; малая площадь теплоотдачи трубки ТЭН или нагревателя на термомодулях снижает эффективность нагрева теплоносителя и емкости в целом; требуется иметь в автотранспортном средстве преобразователь 12/220В для питания нагревательного элемента; низкая виброудароустойчивость конструкции, особенно, при использовании устройства на автотранспортном средстве.
Указанные недостатки известных устройств устраняются при выполнении полезной модели «Устройство для размораживания и разогрева жидкостей», позволяющей повысить равномерность прогрева емкостей с жидкостью, увеличить быстродействие при выходе на режим нагревательного элемента и камеры в целом, а также повысить виброудароустойчивость, ресурс и надежность устройства, в том числе и при использовании в автотранспортных средствах, поскольку: нагреваемая камера выполнена из нескольких слоев электроизоляционного мягкого материала, на камере установлено устройство обеспечения облегания камерой со всех сторон емкостей разных размеров с разогреваемой жидкостью, а нагревательный элемент выполнен из углеродно-волокнистого материала, установленного между слоями камеры по всей нагревательной поверхности камеры; камера помещена в теплоизоляционный корпус, а терморегулятор установлен на нагреваемой поверхности камеры.
Выполнение нагревательной камеры из мягкого электроизоляционного материала, установка на ней устройства обеспечения облегания со всех сторон емкостей разных размеров с жидкостью и выполнение нагревательного элемента из углеродно-волокнистого материала, расположенного по всей нагреваемой поверхности камеры позволяет: обеспечить равномерность нагрева емкостей с жидкостью со всех сторон, максимально увеличить площадь теплоотдачи и уменьшить время разогрева, а также обеспечить виброудароустойчивость устройства, так как такая конструкция не критична к переменным растягивающим, сжимающим и изгибающим механическим нагрузкам от транспортных ударов и вибраций; обеспечить повышение КПД, быстродействия и уменьшение непроизводительных затрат электроэнергии на разогрев самого нагревательного элемента, так как такой нагревательный элемент не требует большого времени для разогрева, а сразу (через несколько секунд, вместо нескольких минут в нагревателях с использованием ТЭН) начинает отдавать тепло по всей поверхности, что снижает время готовности; исключить растрескивание нагревательного элемента при термоциклах «включение-выключение».
Установка нагревательного элемента по всей поверхности нагреваемой камеры позволяет увеличить площадь теплоотдачи нагревательного элемента в десятки раз по сравнению с использованием ТЭН, практически до размера всей площади нагреваемой камеры, что ускоряет размораживание и разогрев жидкостей, а также позволяет снизить температуру нагревательного элемента до безопасной для окружающих материалов - проводов, теплоизоляционных материалов и повысить их ресурс и надежность. Кроме того, большая поверхность теплоотдачи позволяет использовать устройство при пониженных напряжениях питания, например, 12В и 24В на автотранспортных средствах без блока преобразования напряжения 12/220В, что удешевляет устройство.
Установка терморегулятора непосредственно на нагреваемой поверхности камеры с тонкими стенками, контактирующими с емкостью с жидкостью, а не в теплоносителе (воде) за камерой, как в известных устройствах, позволяет с большей точностью контролировать температуру непосредственно разогреваемой жидкости и уменьшить время перерегулирования системы терморегуляции, то есть с большей точностью поддерживать температуру разогреваемой жидкости.
Сущность полезной модели.
Полезная модель представляет собой конструкцию, состоящую из теплоизолированного наружного корпуса, например, из пластмассы или металла. Для обеспечения теплоизоляционных свойств внутри корпуса установлен теплоизоляционный материал (или корпус может иметь двойные стенки, в том числе, как в сосуде Дьюара). Нагреваемая камера помещается внутрь корпуса, закрываемого крышкой. Нагреваемая камера может представлять собой контейнер (сумку), например, из двух и более слоев мягкого электроизоляционного материала, позволяющего облегать со всех сторон емкость с размораживаемой и разогреваемой жидкостью. Между слоями электроизоляционного материала камеры практически по всей ее поверхности установлен мягкий нагревательный элемент из углеродно-волокнистого материала и слои скреплены между собой, например, клеем, сваркой, нитками. В качестве слоя электроизоляционного материала камеры может использоваться, например, тонкая, имеющая высокий коэффициент теплопередачи, прорезиненная ткань или пластмассовая пленка.
Устройство для обеспечения возможности облегания стенками камеры пакетов и емкостей с жидкостью разных размеров, установленное на камере, может быть выполнено, например, в виде пластмассовых зажимов с возможностью перемещения по поверхности камеры до достижения прилегания стенок камеры к емкости с жидкостью, при этом форма зажимов может соответствовать форме емкостей с жидкостью. Также устройство обеспечения облегания может быть выполнено, например, в виде обвязывающих камеру с емкостью элементов с возможность изменения и фиксации длины обвязки: лент, «липучек», обеспечивающих поджатие камеры вокруг емкости с жидкостью и фиксацию длины обвязки.
Затем вся вышеуказанная сборка, состоящая из нагреваемой камеры с установленными на ней устройством обеспечения облегания и терморегулятором, устанавливается внутрь наружного корпуса. Электрические выводы нагревательного элемента через терморегулятор, настроенный на поддержание заданной температуры, например, 36,6°С, соединены с проводами питания, выведенными из камеры.
За счет большей в десятки раз площади теплоотдачи нагревательного элемента, охвата нагревательным элементом практически всей площади наружной поверхности емкости с разогреваемой жидкостью, быстрого выхода нагревательного элемента на рабочий режим (в течение нескольких секунд вместо нескольких минут в известных устройствах), сниженной по сравнению с ТЭН температурой нагревательного элемента, меньшей пиковой мощности электропотребления, повышенной виброудароустойчивости, возможности работать при пониженных напряжениях питания без преобразователя напряжения 12/220В на автотранспортных средствах полезная модель обеспечивает в целом лучшие эксплуатационные характеристики по КПД, быстродействию, надежности и ресурсу и возможности использования на транспортных средствах по сравнению с известными устройствами для размораживания и подогрева жидкостей.