КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к автономным обогревателям, в которых для получения тепла используется принцип беспламенного каталитического окисления углеводородных топлив. Обогреватель предназначен для прогрева двигателя и других агрегатов транспортных средств.
Известны обогреватели, в которых для получения тепла используется принцип глубокого каталитического окисления углеводородных топлив. Известен, например, каталитический обогреватель «Термокат 2М», разработанный Институтом катализа СО РАН, содержащий корпус с поворотными опорами, каталитический нагревательный элемент с защитной решеткой, регулятор подачи и систему подвода газового топлива (источник информации - сайт института катализа им. Г.К. Борескова www.catalysis.ru).
Недостатком известного решения является отсутствие системы контроля необходимого времени перехода от режима розжига к режиму каталитического окисления, что повышает расход топлива при запуске и в рабочем режиме.
Известен также обогреватель каталитический (см. патент РФ №2157949 F23D 14/18), содержащий корпус, каталитический элемент, трубчатый испаритель, топливоподающие элементы и топливную емкость, причем корпус выполнен в форме коробки профильного поперечного сечения, герметизированной по всем стыкам, на лицевой поверхности которой выполнено как минимум одно окно, закрытое с перекрытием по периметру каталитическим элементом, поджатым прижимом к лицевой поверхности корпуса, при этом в нижней части полости корпуса герметично установлен испаритель, соединенный топливопроводом с топливной емкостью. При этом розжиг осуществляется открытым пламенем, путем розжига бензина, налитого в плошку, установленную под каталитическим элементом.
Недостатки известного решения:
- отсутствие системы автоматического управления процессом розжига и контроля за каталитическим горением;
- возможность только внешнего обогрева двигателей внутреннего сгорания, без прогрева охлаждающей жидкости двигателя, что снижает эффективность прогрева;
- ограниченная мобильность устройства в рабочем режиме и снижение пожаробезопасности из-за использования открытой топливной плошки;
- повышенный расход материалов при изготовлении устройства.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является: обеспечение автоматического управления процессами каталитического горения, повышение безопасности и мобильности устройства, повышение эффективности обогрева двигателей транспортных средств.
Для решения указанной технической задачи каталитический обогреватель, состоящий из корпуса, каталитического нагревательного элемента, топливопровода и топливной емкости дополнительно снабжен системой автоматического управления розжигом, подключенной к источнику электропитания, системой подачи охлаждающей жидкости и распределителем, соединенным с топливной емкостью. Система автоматического управления розжигом содержит электронный блок управления розжигом, датчики пламени и температуры, подсоединенные к блоку управления, два электромагнитных клапана с калиброванными отверстиями различного проходного сечения, соединенные с источником электропитания и блоком управления. Система подачи охлаждающей жидкости состоит из теплообменника, циркуляционного насоса и расширительного бачка, размещенного в верхней части корпуса каталитического подогревателя. Для обеспечения мобильности, на нижней части корпуса каталитического обогревателя закреплены опоры с колесами.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема каталитического обогревателя вид спереди, система автоматического управления розжигом и система подачи охлаждающей жидкости, на фиг. 2 изображена схема каталитического обогревателя вид сбоку.
Обогреватель каталитический состоит из корпуса 1, нижняя и верхняя части которого имеют полуцилиндрическую форму, каталитических нагревательных элементов 2, топливопровода 3, топливной емкости 4, системы автоматического управления розжигом 5, подключенной к источнику электропитания, системы подачи охлаждающей жидкости 6 и распределителя топлива 7, соединенного с топливной емкостью 4. Система автоматического управления розжигом 5 содержит электронный блок управления розжигом 8, подсоединенные к нему датчики пламени 9 и температуры 10 и электромагнитные клапаны 11, 12 с калиброванными отверстиями различного проходного сечения, соединенные с топливной емкостью 4. Нагревательные элементы 2 соединены с распределителем топлива 7, и подключены к электромагнитным клапанам 11, 12. Электронный блок управления розжигом 8 закреплен на торцевой поверхности верхней части корпуса 1, и подсоединен к источнику электропитания (на черт, не показан) и пульту дистанционного управления 13 через радиоканал. Внутри корпуса 1, по двум сторонам от крайних каталитических элементов 2 установлены свечи зажигания 14 (см. фиг. 2), датчик температуры 10, датчик пламени 9. Система подачи охлаждающей жидкости содержит теплообменник 15, закрепленный в верхней части корпуса, соединенный с вентилями 16 и системой охлаждения транспортного средства 17 с помощью быстроразъемных соединений 18, расширительный бачок 19, с установленным в нем датчиком температуры охлаждающей жидкости 20, подсоединенным к электронному блоку управления розжигом 8. Между теплообменником 15 и системой охлаждения транспортного средства 17 смонтирован электрический насос охлаждающей жидкости 21, подсоединенный к электронному блоку управления 8. Для обеспечения доступа воздуха в нижней части корпуса 1 имеются щелевидные отверстия 22. Верхняя и нижняя части корпуса каталитического подогревателя соединены с помощью разъемного петлевого соединения 23. Для выхода продуктов горения в верхней части корпуса выполнены вентиляционные отверстия 24. На боковой поверхности корпуса, на подшипниках, закреплены подвижные опоры 25, позволяющие регулировать высоту и угол наклона корпуса, а также передвигать обогреватель в горизонтальном положении, например, под днище автомобиля.
Принцип работы обогревателя основан на экзотермической реакции окисления паров жидкого или газообразного углеводородного топлив кислородом воздуха на поверхности катализаторов.
Устройство работает следующим образом. Блок управления розжигом 8, который включается пультом 13, открывает оба электромагнитных клапана 11 и 12 и происходит включение топливоподающего насоса (на черт, не показан), который прокачивает топливо к распределителю 7, через который оно равномерно поступает в каталитические нагревательные элементы 2. Затем подается электропитание на спирали каталитических нагревательных элементов 2, где топливо испаряется и выходя через отверстия поджигается от электрической свечи зажигания 14. При воспламенении топлива и получении сигнала от датчика пламени 9, блок управления розжигом 8 отключает питание свечей зажигания 14 и спиралей каталитических нагревательных элементов 2. После достижения температуры каталитического окисления (беспламенного горения), фиксируемой датчиком температуры 10, блок управления розжигом 8 закрывает электромагнитный клапан 11 обеспечения розжига и питание топливом осуществляется в уменьшенном объеме только через клапан обеспечения каталитического горения 12.
При работе устройства на газовом топливе, газ подается из емкости под давлением, без насоса, а воспламенение осуществляется только с помощью свечей зажигания 14. При воспламенении топлива и получении сигнала от датчика пламени 9, блок управления розжигом 8 отключает питание свечей зажигания 14. После достижения температуры каталитического окисления (беспламенного горения), фиксируемой датчиком температуры 10, блок управления розжигом 8 закрывает электромагнитный клапан 11 обеспечения розжига и питание топливом осуществляется в уменьшенном объеме только через клапан обеспечения каталитического горения 12. В таком режиме каталитический обогреватель может использоваться для прогрева картера двигателя и других агрегатов автотранспортных средств, расположенных под днищем.
Для предпускового подогрева двигателей внутреннего сгорания транспортных средств система подачи охлаждающей жидкости с помощью быстроразъемных соединений 18 и вентилей 16 подключается к системе охлаждения двигателя транспортного средства. Электрический циркуляционный насос 21, управляемый блоком управления 8 подает охлаждающую жидкость из расширительного бачка 19 в теплообменник 15, а затем охлаждающая жидкость, нагреваясь от каталитических элементов 2, поступает в систему охлаждения двигателя транспортного средства 17. Происходит непрерывная циркуляция охлаждающей жидкости до достижения ее оптимальной температуры, контролируемой датчиком температуры охлаждающей жидкости 20.
Заявленное устройство в сравнении с прототипом обладает большей эффективностью нагрева, благодаря замкнутой конвекционной камере цилиндрической формы. Система автоматического управления и розжига обеспечивает экономию топлива в режиме пуска и удобство использования при разных режимах работы устройства. Устройство обладает большей эффективностью использования для предпускового подогрева двигателей внутреннего сгорания, благодаря системе подачи охлаждающей жидкости и возможности подключения к системе охлаждения транспортного средства. Благодаря наличию закрытой топливной емкости и колес на опорах, устройство обладает большей мобильностью, а также исключен розлив топлива при транспортировке. При работе каталитического обогревателя отсутствует открытое пламя, так как части корпуса образуют закрытую конвекционную камеру, что обеспечивает пожаробезопасность при эксплуатации.