НАГРЕВАТЕЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электротехнике, теплотехнике, а именно к конструкции электронагревателей взрывозащищенных, и может быть использовано при изготовлении электронагревателей, предназначенных для нагрева газообразных веществ (сред, продуктов). Нагреватели предназначены для автоматического и непрерывного поддержания заданной температуры технологического оборудования классов В-Iа, В-Iг по ПУЭ гл. 7.3, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов и паров горючих жидкостей с воздухом, относящихся к категориям IIA, IIВ и IIС группам Т5, Т4 и Т3 согласно ГОСТ Р 52350.10.
Уровень техники
Из уровня техники известен нагреватель, описанный в документе RU 2450216 (опубликован 10 мая 2012 г.). В названном документе описан нагреватель, содержащий трубчатый нагревательный элемент (ТЭН). «Снятие» (сдув) тепла с поверхности ТЭНа осуществляется естественной конвекцией воздушных масс. Такое использование может привести к перегреву нагревателя и его поломке, соответственно, в конструкциях подобного вида необходима установка дополнительных датчиков, которые могут обеспечить работу нагревателя, не допуская его перегрева. Естественная конвекция не может обеспечить быструю отдачу тепла ТЭНом, что приводит к необходимости снижения его температуры и к увеличению времени обогрева помещения.
Известны решения типа тепловых пушек, например, фирмы Ballu BHG-10S (смотри интернет ссылку на руководство по эксплуатации http://www.climat24.ru/f/_manuals/1610manual_ballu_bhg-10-20-40-60-85.pdf). В этом решении горячий воздух с ТЭНа сдувается за счет вентилятора, однако, высокая температура ТЭНа (около 400-600°С) сокращает срок службы нагревателя.
Нагревательные элементы требуют выполнения корпуса, который может обеспечить безопасность пользователя, но не имеют другого назначения, т.е. увеличивают габариты нагревателя. Отказ от использования защитного корпуса уменьшает габариты, но создает открытую конструкцию с высокими температурами на поверхности, что повышает риск возгорания и травмы от ожога пользователя.
Раскрытие полезной модели
Настоящая полезная модель описывает Нагреватель, включающий по меньшей мере один корпус, имеющий по меньшей мере одну поверхность теплосъема и выполненный из алюминиевого сплава, двигатель, снабженный по меньшей мере одной крыльчаткой, по меньшей мере один нагревательный элемент, установленный внутри корпуса, блок управления, по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможность передачи по меньшей мере одного сигнала в блок управления, при этом крыльчатка выполнена с возможностью направления воздушного потока по меньшей мере на одну поверхность теплосъема.
Нагреватель в одном из вариантов осуществления может содержать группу корпусов, а двигатель может содержать одну крыльчатку.
Группа корпусов может быть связана между собой непосредственно
Блок управления может быть выполнен с возможностью регулировки температуры нагревательного элемента, температуры окружающей среды, установки температурного режима работы.
Калорифер имеет защитный кожух из нержавеющей стали (обеспечивая фрикционную искробезопасность), закрывающий корпус блока нагревателя, крыльчатку и/или двигатель.
Корпус блока нагревателя может содержать центральную часть и группу теплоотводящих ребер, расположенных симметрично относительно центральной части.
По меньшей мере, одно теплоотводящее ребро может содержать по меньшей мере одно дополнительное ребро, и/или по меньшей мере одну искусственную неровность и/или выполнена с рифлением.
Центральная часть корпуса может содержать по меньшей мере одну искусственную неровность и/ли выполнена с рифлением.
Центральная часть и группа теплоотводящих ребер могут быть в одном из вариантов осуществления выполнены в виде одной детали. Датчик температуры может быть выполнен с возможностью передачи сигнала остановки работы нагревательного элемента в блок управления при достижении по меньшей мере одним корпусом температуры более, а блок управления может быть выполнен с возможностью остановки работы нагревательного элемента при получении указанного сигнала.
Техническим результатом настоящей полезной модели является обеспечение надежности нагревателя, безопасности при эксплуатации, безопасности для эксплуатации во взрывоопасных зонах, повышение ресурса работы нагревателя.
Краткое описание чертежей
Настоящая полезная модель и уровень техники поясняется нижеследующими чертежами:
Фиг.1 - профиль корпуса нагревателя.
Фиг.2 - предпочтительные варианты расположения калорифера в помещении.
Фиг.3 - вид спереди на калорифер.
Фиг.4 - вид в разрезе сбоку на калорифер.
Фиг.5 - вид по разрезу А-А на фигуре 4.
Фиг.6 - вид по разрезу Б-Б на фигуре 4.
Специалист в данной области техники, используя настоящее описание и чертежи, может осуществить полезную модель так, как она заявлена в формуле полезной модели с достижением указанных технических результатов.
Осуществление полезной модели
Настоящая полезная модель описывает калорифер, включающий
а) корпус нагревательного блока, имеющего увеличенную поверхность теплосъема и выполненного из коррозионностойкого алюминиевого сплава,
б) двигатель, снабженный крыльчаткой, по меньшей мере, один нагревательный элемент, установленный внутри корпуса, при этом крыльчатка выполнена с возможностью направления воздушного потока на поверхность теплосъема.
Поверхность корпуса нагревателя имеет специальную форму, обеспечивающую максимальную площадь поверхности теплосъема и, соответственно, теплопередачу. Профиль корпуса приведен на фигуре 1. В предпочтительном варианте профиль имеет габариты от 80×80 мм до 180×180 мм. Каждое отводящее тепло ребро выполняется с дополнительными ребрами, рифлением, неровностями. Подобное выполнение ребер увеличивает площадь контакта с окружающей средой, что положительно сказывается на отведении тепла, скорости обогрева окружающей среды, уменьшает вероятность перегрева корпуса, повышает верхний предел мощности нагревателя.
Предпочтительно, чтобы максимальная температура поверхности корпуса нагревателя не превышала 110°С.
Параметры нагревателя, в предпочтительном варианте осуществления следующие: степень защиты оболочки по ГОСТ 14254 электродвигателя IP54, нагревательных элементов и регулятора температур IР68; напряжение питания - переменное промышленной частоты 380 В; максимальные параметры искробезопасной электрической цепи уровня «ic» выходное; выходное напряжение U0 10,5 В; выходной ток I0 40 мА; внешняя емкость С0 0,125 мкФ (с учетом датчика); внешняя индуктивность L0 0,5 мГн (с учетом датчика); максимально допустимая температура на поверхности нагревателей 110°С; сопротивление изоляции нагревателя в холодном состоянии не менее 20 Мом; электрическая прочность изоляции не менее 1,5 кВ; длина присоединительного кабеля не менее 1,0 м; срок эксплуатации не менее 7 лет; климатическое исполнение -УХЛ 2.1. по ГОСТ 15150-69 -60°С+50°С; исполнение по воздействию окружающей среды взрывозащищенное; средняя наработка на отказ 50000 часов.
В качестве регулятора в блоке управления нагревателя может быть использован УВТР-10А.4(РТ).3Ф. Блок управления в предпочтительном варианте осуществления может контролировать и регулировать температуру корпуса нагревателя, устанавливать температуру, которую необходимо поддерживать, также могут быть выполнены и другие возможности. Блок управления получает сигнал от пользователя с помощью пульта управления, который может быть выполнен проводным или беспроводным и содержать управляющее вводное устройство.
В предпочтительном варианте конструктивно нагреватель представляет собой электротехническое изделие, состоящее из изолированного нагревательного элемента, помещенного в радиатор, залитого компаундом по внутренней части и торцевой поверхности. Воздушный поток принудительно нагнетается встроенным взрывобезопасным вентилятором.
Принцип работы нагревателя заключается в выделении тепла при прохождении электрического тока по нагревательному элементу.
Управление регулятором описано в одном из возможных вариантов. Специалисту должно быть понятно, что могут осуществлять и другие варианты управления нагревателем. Регулятор позволяет поддерживать температуру окружающей среды на заданной величине и с заданной точностью. Кнопки управления позволяют легко перенастроить поддерживаемую температуру и точность (гистерезис). На регуляторе предусмотрена индикация текущей температуры. После включения в сеть, индикатор прибора показывает текущую температуру.
На регуляторе предусмотрена установка середины температурного диапазона, в котором он поддерживает температуру. Регулятор находится в основном состоянии. Для установки температуры нажать соответствующую кнопку. Индикатор начинает подавать сигналы, например, миганием индикаторной панели, и на нем высвечивается ранее установленная температура. Кнопками устанавливается необходимая температура, и, пока индикатор мигает, нажимают кнопку подтверждения установки для сохранения изменений.
Регулятор находится в основном состоянии. Для установки точности поддерживаемой температуры (гистерезиса) нажимают соответствующую кнопку и, например, удерживают ее. Индикатор начинает моргать и высвечивает установленный гистерезис. Кнопками возможно изменить величину гистерезиса. Для занесения в память измененных параметров, пока мигает индикатор нажать кнопку подтверждения.
Взрывозащищенность обеспечивается заключением изолированной активной части нагревателя в коррозионностойкий алюминиевый корпус (радиатор) и последующей герметизацией ее компаундом. Толщи на заливки над предохранителями и местом их подсоединения не менее 10 мм, а над слюдяным пакетом не менее 1,5 мм. Не допускается использование нагревателя с трещинами, раковинами, воздушными пузырями и отслоениями в материале компаунда. Нагреватель имеет кабель или провода, имеющие термостойкую изоляцию и сечение жилы не менее 1,0-2 мм. Одна жила или экран используется для внутреннего заземления. Вводимый в нагреватель кабель конструктивно закреплен от выдергивания с помощью взрывозащищенного кабельного ввода. Нагреватель имеет высокую степень механической прочности соответствующую ГОСТ Р 52350.0. Номинальная рабочая температура герметика более чем на 20°С превышает максимальную температуру на изолированном нагревательном элементе. Нагреватель в течение одной минуты выдерживает без пробоя и поверхностных разрядов испытание на электрическую прочность при Uисп.=1500 В после погружения его на 1 час в воду (без регулятора). Электрической схемой питания нагревателя предусмотрена защита от токов короткого замыкания (два предохранителя, встроенные в корпус нагревателя). В нагреватели встроены термовыключатели, отключающие нагреватели непосредственно от электрической сети при температуре на поверхности нагревателей свыше 135°С.
Монтаж нагревателя должен производиться с соблюдением требований правил устройства электроустановок ПУЭ, гл.7.3. Нагреватели должны устанавливаться в зонах классов В-Iа, В-Iг по ПУЭ гл.7.3, где в аварийных ситуациях возможно образование взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом категорий IIА, IIB и IIС групп Т4 согласно ГОСТ Р 52350.10. Перед монтажом необходимо убедиться: в целостности нагревателя; в отсутствии отслоений и повреждений герметизирующего компаунда; в отсутствии повреждений кабеля; в наличии маркировки взрывозащиты. Кабель от нагревателя ВНУ к месту подсоединения прокладывать в местах, не допускающих его повреждение. Коммутирующие устройства, к которым подсоединяются нагреватели, должны соответствовать классу взрывоопасной зоны согласно главе 7.3. ПУЭ.
Расположение нагревателя в помещение предпочтительно осуществлять так, как это показано на фигуре 2.
Фигуры 4-5 показывают возможное выполнение настоящего нагревателя, расположение его элементов, связи между ними.
Специалисту в данном уровне техники должно быть понятно, как осуществить настоящую полезную модель в соответствии с формулой полезной модели, описанием и чертежами с достижением всех указанных технических результатов.