ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ
ELECTRIC HEATER

Настоящее изобретение относится к электрическому нагревателю (электронагревателю), предназначенному для нагревания, поддержания температуры и циркуляции текучей среды.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к нагревателю указанного типа, предназначенному для нагревания и поддержания заданной регулируемой температуры охлаждающей жидкости (текучей среды) в двигателях внутреннего сгорания, а также обеспечивающему возможность циркуляцию жидкости (текучей среды) с целью поддержания двигателя в нагретом состоянии для того, чтобы обеспечить возможность быстрого запуска и незамедлительного начала работы.
Уровень техники
В настоящее время известны нагреватели указанного типа, но они имеют ряд недостатков. Первый недостаток состоит в том, что резистор, служащий для нагревания жидкости, находящийся в непосредственном контакте с жидкостью, может повреждаться даже из-за частичной потери охлаждающей жидкости в нагревательной камере, например, при образовании пузырьков воздуха. Второй недостаток состоит в том, что на резисторе в результате контакта с жидкостью могут образовываться отложения (главным образом, известковые), которые препятствуют нормальному функционированию нагревателя. Третий недостаток состоит в том, что со временем ухудшаются изоляционные свойства (герметизация) резистора, в результате чего жидкость проникает в резистор и повреждает его и, соответственно, нагреватель в целом, вызывая короткое замыкание и/или другие повреждения. Четвертый недостаток состоит в том, что со временем гнездо, в котором закреплен резистор, теряет изолирующие свойства, в результате чего может происходить потеря жидкости и, соответственно, повреждение нагревателя. Пятый недостаток состоит в том, что указанные нагреватели содержат датчик температуры, служащий для измерения температуры жидкости, и указанный датчик находится в патроне, который в результате старения материала или по другим причинам со временем теряет изолирующие свойства, в результате чего жидкость проникает в патрон, что приводит к повреждению указанного датчика и, следовательно, нагревателя в целом. Шестой недостаток состоит в том, что со временем гнездо, в котором установлен указанный датчик, или указанный патрон теряют изолирующие свойства, что ведет к потере жидкости и, следовательно, к возможному повреждению нагревателя. Седьмой недостаток состоит в том, что по описанным выше причинам известные в настоящее время нагреватели подвержены повреждениям, и поэтому их надежность в некоторых конкретных областях ограничена. Например, в случае аварийных генераторных установок, работающих в холодных климатических зонах, выход нагревателя из строя может вызывать отказ при запуске аварийной генераторной установки, что может нанести серьезный ущерб или причинить неудобства, вызванные нехваткой электроэнергии в сети, или нанести серьезный ущерб эндотермическому двигателю, если его запуск производится при слишком низкой температуре (то есть при слишком низкой температуре охлаждающей жидкости), а также нанести такому двигателю серьезный ущерб, если двигатель должен работать при слишком низкой температуре (то есть при слишком низкой температуре охлаждающей жидкости).
В качестве ближайшего аналога настоящего изобретения, характеризующегося наибольшим количеством существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявленного электрического нагревателя, выбран электрический нагреватель по опубликованной заявке №2324014 А Великобритании на изобретение, дата публикации - 07.10.1998 г. Тем не менее, электрический нагреватель по ближайшему аналогу относится к принципиально иному виду электрических нагревателей в сравнении с заявленным электрическим нагревателем и, кроме того, имеет ряд следующих недостатков: большие потери теплоты при функционировании в связи с оседанием (рассеиванием) ее большей части в атмосфере, повышенный риск отсоединения вообще и поломки во время сборки установленных снаружи корпуса элементов по непреднамеренным причинам, повышенная пожароопасность расположенных снаружи корпуса элементов ввиду риска попадания на них воспламеняющейся жидкости, быстрые порча и износ расположенных снаружи корпуса элементов из-за воздействия атмосферных явлений.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков.
Технический результат настоящего изобретения заключается в увеличении надежности и долговечности нагревателя, а также в повышении безопасности его эксплуатации.
Настоящее изобретение решает проблему создания электрического нагревателя для нагрева, поддержания температуры и циркуляции текучей среды, включающего первую, основную часть корпуса и вторую, защитную часть корпуса, установленные с возможностью соединения друг с другом и образования внутренней камеры, первое, входное отверстие текучей среды в указанную внутреннюю камеру, второе, выходное отверстие текучей среды из указанной внутренней камеры, электрический резистор, первый датчик температуры и блок управления, при этом электрический резистор установлен в указанной первой, основной части корпуса для ее нагрева, и первый датчик установлен в указанной первой, основной части корпуса для измерения ее температуры, причем указанный резистор и указанный первый датчик соединены с блоком управления, а указанный блок управления выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых от первого датчика, и управления включением резистора для поддержания определенной температуры первой, основной части корпуса.
Нагреватель может включать второй датчик температуры, при этом указанный второй датчик температуры может быть соединен с блоком управления, а указанный блок управления может быть выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых от второго датчика, и прекращения подачи питания на резистор при превышении заданной безопасной температуры первой, основной части корпуса.
Первая, основная часть корпуса может быть снабжена группой пластин, расположенных внутри указанной внутренней камеры.
Указанная внутренняя камера может быть выполнена коробчатой формы и может включать нижнюю сторону, левую вертикальную сторону, правую вертикальную сторону, верхнюю сторону, при этом первое, входное отверстие текучей среды может быть размещено в нижней области указанной камеры в зоне ее правой стороны, а второе, выходное отверстие текучей среды может быть размещено на верхней стороне камеры, причем пластины могут быть расположены в указанной камере вертикально и разнесены относительно друг друга в поперечном направлении, и пластины могут содержать продольно-вертикальную сторону или подошву, соединенную с первой, основной частью корпуса.
Указанные пластины могут включать соответствующие нижние концы, отделенные промежутками от нижней стороны внутренней камеры.
Нижние концы каждой из пластин могут быть отделены от нижней стороны камеры промежутками, выполненными постепенно уменьшающимися от пластины к пластине в направлении справа налево.
Нижний конец самой правой пластины может быть размещен на несколько большей высоте, чем высота первого, входного отверстия текучей среды.
Нижние концы пластин могут быть установлены с возможностью изменения направления потока и разделения потока на части при движении текучей среды в камере от входного отверстия вверх между пластинами, контактирующими с текучей средой.
Верхняя сторона указанной внутренней камеры может быть выполнена куполообразной формы, а второе, выходное отверстие текучей среды может быть размещено в зоне вершины купола.
Указанный резистор может быть выполнен спиралеобразной формы.
Нагреватель может соде ржать третью часть корпуса коробчатой формы, а указанный блок управления может быть расположен в указанной третьей части корпуса, при этом указанная третья часть корпуса может быть снабжена первыми электрическими разъемами, соединенными с блоком управления, а первая, основная часть корпуса может быть снабжена вторыми электрическими разъемами, соединенными с резистором, причем указанные первые электрические разъемы могут быть выполнены с возможностью соединения с указанными вторыми электрическими разъемами.
Первая, основная часть корпуса может содержать отверстие, выполненное с возможностью введения в него и удаления из него первого, входного датчика.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего далее описания предпочтительного, реализуемого на практике, варианта изобретения, который приводится здесь в качестве примера, не ограничивающего настоящее изобретение, описание которого включает ссылки на следующие сопровождающие чертежи:
Фиг. 1 - нагреватель в закрытом положении в соответствии с настоящем изобретением;
Фиг. 2 - нагреватель, представленный на фиг.1, в открытом положении;
Фиг. 3 и 4 - нагреватель с первой, основной частью корпуса, отсоединенной от третьей части корпуса, содержащей блок управления;
Фиг. 5 - вид спереди нагревателя;
Фиг. 6 - вид сверху нагревателя, показанного на фиг.5;
Фиг. 7 - вид сзади нагревателя, показанного на фиг.5;
Фиг. 8 - поперечный разрез по линии 7А-7А на фиг.7;
Фиг. 9 - поперечный разрез по линии 7В-7В на фиг.8;
Фиг. 10 - поперечный разрез по линии 7С-7С на фиг.9.
Осуществление изобретения
На фиг.1 и 2. показан нагреватель, который включает первую, основную часть 100 корпуса и вторую, защитную часть 200 корпуса, которые предпочтительно выполняются из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, алюминия, где указанные первая и вторая части 100 и 200 корпуса соединяются друг с другом с помощью скрепляющих элементов и уплотнителей, образуя внутреннюю камеру 300, служащую для нагревания и позволяющую жидкости циркулировать, что будет ясно из нижеследующего.
Обратимся далее к фиг.9, где первая, основная часть 100 корпуса содержит электрический резистор 400, предпочтительно заключенный в объеме материала, образующего первую, основную часть 100 корпуса, где указанный резистор 400 нагревает непосредственно первую, основную часть 100 корпуса путем теплопередачи, и где указанный резистор 400 предпочтительно выполнять в форме спирали, чтобы обеспечить лучшее распределение тепла в первой, основной части 100 корпуса.
Первая, основная часть 100 корпуса также объединена с первым датчиком 500, то есть датчиком для измерения рабочей температуры материала первой, основной части 100 корпуса, или, более конкретно, указанное объединение предусматривает несквозное отверстие 501, вход которого расположен на нижней стороне 311 первой, основной части 100 корпуса, где указанное отверстие 501 позволяет ввести датчик 500 во внутреннюю область.
Резистор 400 и датчик 500 соединены с блоком 600 управления, предпочтительно электронным, который предпочтительно содержится в третьей части 601 корпуса, имеющей форму коробки, где указанный блок 600 управления на основе сигналов, получаемых от датчика 500, осуществляет управление функционированием резистора 400 (включением/выключением питания) с целью нагревания и поддержания определенной температуры (или температуры в диапазоне между минимальным и максимальным значениями) массы материала, из которого состоит первая, основная часть 100 корпуса. Собственно нагреватель включает также второй датчик 700, или предохранительный датчик, который также соединен с блоком 600 управления или аналогичными управляющими устройствами, где указанный блок 600 управления или указанные аналогичные устройства обрабатывают сигналы, поступающие от второго датчика 700, и прекращают подачу питания на резистор 400, если температура основной части 100 корпуса превышает некоторую заданную безопасную температуру.
Указанная первая, основная часть 100 корпуса снабжена, кроме того, группой пластин, или, более конкретно, пластинами 331, 332, 333 и т.д., более подробно описанными далее, которые также изготовляются из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например алюминия, которые расположены вертикально внутри указанной внутренней камеры 300, причем их продольные основания так соединены с внутренней поверхностью 115 первой, основной части 100 корпуса, что нагревание пластин 331, 332, 333 и т.д. происходит благодаря теплопередаче при нагревании первой, основной, части корпуса 100.
Относительно указанных пластин 331, 332, 333, и т.д. важно отметить, что состоящая из пластин конструкция имеет весьма большую площадь теплопередающей поверхности, гораздо большую, чем площадь, возможная для известного уровня техники, в соответствии с которым резистор находится в непосредственном контакте с нагреваемой жидкостью.
Предпочтительно, чтобы указанные пластины 331, 332, 333 и т.д. изготовлялись в одной операции литья вместе с первой, основной частью 100 корпуса.
Защитная (верхняя) часть 200 корпуса имеет первое входное отверстие 210, служащее для входа жидкости во внутреннюю камеру 300, и второе выходное отверстие 220 - для выхода жидкости из указанной внутренней камеры 300.
Основная часть 100 корпуса и защитная (верхняя) часть 200 корпуса сконструированы так, что при их соединении друг с другом образуется внутренняя камера 300, которая в целом имеет коробчатую форму, где (как это показано на фиг.3, где защитная (верхняя) часть 200 корпуса удалена, а также на фиг.5) указанная внутренняя камера 300 ограничена нижней стороной 311, левой вертикальной стороной 312, правой вертикальной стороной 313, верхней стороной 314, а глубина определяется высотой Н3 (см. фиг.10) защитной (верхней) части 200 корпуса.
Обратимся конкретно к фиг.5. Первое, входное отверстие 210 для жидкости находится в нижней области указанной камеры 300 и в зоне правой стороны 313 самой камеры 300; выходное отверстие 220 для жидкости находится на верхней стороне 314 самой камеры 300, а пластины 331, 332, 333, и т.д. размещены внутри указанной камеры 300, ориентированы вертикально и разнесены относительно друг друга в поперечном направлении, их соответствующие верхние края 331а, 332а, 333а и т.д. удалены на некоторое расстояние от верхней стороны 314, и их нижние концы 331b, 332b, 333b, 334b и т.д. удалены на некоторое расстояние от нижней стороны 311, в результате чего, когда жидкость проходит справа налево от первого, входного отверстия 210 во внутреннюю камеру 300 благодаря так называемому эффекту термосифона или же при воздействии циркуляционного насоса (не показан), жидкость поднимется и протекает между пластинами 331, 332, 333, 334 и т.д., при этом происходит ее нагревание, а затем нагретая жидкость выходит из второго, верхнего, выходного отверстия 220.
Здесь предпочтительно, чтобы нижние концы 331b, 332b, 333b соответственно пластин 331, 332, 333 и т.д. были удалены на некоторое расстояние от боковой нижней стороны 311 внутренней камеры 300, и, кроме того, предпочтительно, чтобы указанные нижние концы 331b, 332b, 333b и т.д. каждой из пластин 331, 332, 333, и т.д. были отделены от нижней стороны 311 промежутками, длина которых изменяется от пластины к пластине, или, более конкретно, указанные нижние концы 331b, 332b, 333b и т.д. опускаются все ниже от пластины к пластине (в направлении справа налево), что способствует лучшему прохождению потока жидкости, входящей через отверстие 210 в камеру 300, изменению направления потока, его разделению на части и прохождению разделенного потока вверх между пластинами 331, 332, 333, и т.д., с которыми жидкость контактирует непосредственно.
Предпочтительно также, чтобы нижний конец 331b самой правой пластины 331 находился на высоте, несколько большей, чем высота входного отверстия 210 для жидкости. Верхняя сторона 314 указанной камеры 300 имеет куполообразную форму, которая плавно сводится вверх, благодаря чему поток сходится ко второму, выходному, отверстию 220, благодаря чему обеспечивается удаление воздуха и удается избежать формирования пузырьков воздуха внутри камеры для нагревания жидкости.
Предпочтительно, чтобы блок 600 управления находился внутри соответствующей третьей части 601 корпуса, позволяющей производить отсоединение и замену, где указанная третья часть 601 корпуса снабжена электрическими разъемами 602 и 603 для подключения к электросети, которые соединены с блоком 600 управления и могут соединяться со вторыми электрическими разъемами 401 и 402 для подключения резистора 400 к электросети.
Кроме того, первая, основная часть 100 корпуса может иметь сквозное или несквозное отверстие 501, в которое можно вставлять водить и из которого можно удалять первый датчик 500, выступающий из третьей части 601 корпуса, а также второй датчик 700.
Описание нагревателя, являющегося объектом данного изобретения, дано исключительно с помощью примера, не имеющего ограничительного характера, и, следовательно, должно быть ясно, что все возможные модификации или варианты, которые возникнут на практике при применении изобретения, охватываются следующей далее формулой изобретения, которая также составляет неотъемлемую часть данного описания.