АВТОМОБИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель «Автомобильный электроподогреватель» относится к области автомобилестроения, а именно к устройствам, облегчающим запуск автомобильных двигателей при низких температурах воздуха в зимний период эксплуатации автомобиля за счет предпускового разогрева охлаждающей жидкости.
Известно устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания (см. Патент РФ №2023200, МПК F02N 17/06, опубл. 15.11.1994), содержащее вертикально расположенный в нижнем месте цилиндрический корпус, электронагревательный элемент, размещенный в полости корпуса, входной патрубок, установленный на боковой стенке корпуса и соединенный через запорный орган с жидкостной полостью охлаждения блока цилиндров двигателя, и выходной патрубок, установленный на верхней торцевой стенке корпуса и связанный с жидкостной полостью охлаждения головки блока цилиндров, запорный орган выполнен в виде цилиндрической втулки, установленной с контактом во входном патрубке, размещенной одним концом в полости корпуса и выполненной с внутренней цилиндрической поверхностью, переходящей на концах втулки в конические поверхности, вершины конусов которых расположены вне втулки, и прорезями, выполненными на конце втулки, размещенном в полости корпуса, и шарика, расположенного во втулке с возможностью перемещения между ее коническими поверхностями.
Недостатками вышеупомянутого устройства являются низкие эксплуатационные качества, производительность, надежность и безопасность, а также высокая материалоемкость конструкции.
Данные недостатки обусловлены конструктивными особенностями устройства, обуславливающими низкую проходимость запорного устройства, а также отсутствием термореле.
Известно также устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания, (см. патент на изобретение РФ №2206785, МПК 7 F02N 17/06, опубликовано 2003.06.20), содержащее вертикально расположенный корпус, электронагревательный элемент, размещенный в полости корпуса, запорный орган, входной патрубок, установленный на боковой стенке корпуса, выходной патрубок, установленный на верхней торцевой стенке корпуса, причем корпус выполнен заодно с входным и выходным патрубками, имеет выступы по периметру на уплотняющей поверхности и сквозные отверстия в его верхней части, а также направленный вертикально вверх ввод электрического провода.
Недостатком известного устройства являются сложность изготовления, низкие надежность, эффективность и эксплуатационные качества.
Данный недостаток обусловлен тем, что запорный орган подобной конструкции при значительной сложности изготовления и установки его в полость корпуса имеет низкие эксплуатационные качества, низкую надежность и эффективность, поскольку установленный в пазы корпуса по направляющим он имеет окно в корпусе клапана с наклонной боковой поверхностью, соединяющее полость корпуса с входным патрубком, а лепестковый клапан запорного органа, подвижно закрепленный на оси, установленной в отверстия корпуса клапана очень быстро выходит из строя и не обеспечивает надежную работу.
Наиболее близким из известных решений является принятый за прототип автомобильный подогреватель (см. патент РФ на полезную модель №129566, МПК F02N 19/10, опубл. 27.06.2013), содержащий полый корпус, снабженный крышкой, соединенный посредством входного и выходного патрубка с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, электронагревательный элемент, установленный в камере нагрева корпуса, причем в камере нагрева установлено средство для обеспечения принудительной циркуляции жидкости.
Недостатком известного автомобильного подогревателя является низкая безопасность и надежность, эффективность и эксплуатационные качества.
Данный недостаток обусловлен тем, что не обеспечивается равномерная циркуляция и не контролируется перегрев жидкости в зоне электронагревательного элемента, кроме этого, средство для обеспечения принудительной циркуляции жидкости, на которое направлен поток холодного теплоносителя не обеспечивает его полной подачи в зоне электронагревательного элемента, при этом часть холодного теплоносителя проходит к выходному патрубку, по которому периодически в систему охлаждения двигателя поступает порция неподогретого до нужной температуры теплоносителя.
Задачей заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» является повышение безопасности и надежности, эффективности и эксплуатационных качеств.
Техническим результатом заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» является обеспечение быстрого предпускового разогрева и последующий запуск автомобильного двигателя при низкой температуре воздуха в зимний период эксплуатации автомобиля при одновременной постоянной циркуляции подогретого теплоносителя во всей системе охлаждения автомобиля с обеспечением терморегулирующего контроля работы автомобильного электроподогревателя и поддержанием температуры жидкости во внутренней полости полого корпуса с отключением электронагревательного элемента от источника питания в критических ситуациях, а также абсолютного исключения контактов средств соединения с источником питания с нагреваемой жидкостью, контактирующей непосредственно с нагревательным элементом.
Для достижения указанного технического результата в известном автомобильном электроподогревателе, содержащем полый корпус, соединенный посредством входного и выходного патрубка с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания и электронагревательный элемент, установленный во внутренней полости полого корпуса, согласно полезной модели, полый корпус выполнен в нижней части с дополнительной полостью, связанной с выходным патрубком и с внутренней полостью, в которой установлен электронагревательный элемент, и снабжен двумя крышками, одна из которых выполнена в виде поддона, в котором установлен электродвигатель, связанный с размещенным в упомянутой дополнительной полости насосом, на верхней торцевой поверхности полого корпуса дополнительно закреплена закрытая сверху второй крышкой металлическая пластина, на которой дополнительно установлены один и более терморегулирующих датчика, и через которую проходят средства соединения электронагревательного элемента с источником питания, причем выходной патрубок размещен в нижней части корпуса на уровне расположения центробежного насоса и ориентирован горизонтально, а входной патрубок размещен в верхней части корпуса на уровне расположения верхней части электронагревательного элемента и ориентирован горизонтально.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналогов и прототипа, выполнение корпуса заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» полым с дополнительной полостью в нижней части, связанной с выходным патрубком и с внутренней полостью полого корпуса, в которой расположен электронагревательный элемент, повышает эффективность автомобильного электроподогревателя, поскольку сверху к электронагревательному элементу постоянно поступает холодный теплоноситель (охлажденная жидкость), который, пройдя через внутреннюю полость полого корпуса и через расположенный в ней электронагревательный элемент, поступает в выполненную в нижней части дополнительную полость полого корпуса к центробежному насосу, который одновременно подает нагретый теплоноситель (горячую жидкость) в выходной патрубок и обеспечивает тем самым циркуляцию подогретого теплоносителя в системе охлаждения автомобиля. Все это, в значительной степени, повышает эффективность предпускового разогрева и последующий запуск автомобильного двигателя при низкой температуре воздуха в зимний период эксплуатации автомобиля. Полый корпус оснащен двумя крышками, одна из которых (нижняя) выполнена в виде поддона, во внутренней полости которого установлен электродвигатель, связанный с размещенным в упомянутой дополнительной полости полого корпуса центробежным насосом, а вторая крышка, защищающая сверху автомобильный электроподогреватель от влаги и пыли, закрывает терморегулирующие датчики, установленные на закрепленной на верхней торцевой поверхности полого корпуса, металлической пластине, через которую проходят средства соединения электронагревательного элемента с источником питания. Один из установленных терморегулирующих датчиков контролирует работу заявленного автомобильного электроподогревателя, поддерживая температуру жидкости во внутренней полости полого корпуса, а второй отключает электронагревательный элемент от источника питания в критических ситуациях, например, если первый датчик вышел из строя, обеспечивая тем самым полную безопасность автомобильного подогревателя, чего не предусмотрено в объекте-прототипе. Таким образом, дополнительно обеспечивается возможность повышения безопасности, надежности и эксплуатационных качеств заявляемого автомобильного электроподогревателя. Поскольку полый корпус автомобильного электроподогревателя расположен вертикально и во внутренней полости полого корпуса вертикально расположен электронагревательный элемент и вертикально расположены средства соединения его с источником питания, которые ограждены от нагреваемой жидкости, проходящей во внутренней полости полого корпуса и контактирующей с электронагревательным элементом, и проходят через металлическую пластину, установленную на верхней торцевой поверхности полого корпуса, на которой с нижней стороны, закреплен электронагревательный элемент, то абсолютно исключается контакт упомянутых средств соединения с источником питания с нагреваемой жидкостью, контактирующей непосредственно с нагревательным элементом, что повышает, в целом, безопасность и надежность автомобильного электроподогревателя, а также повышает безопасность и надежность соединения этих средств с источником питания электронагревательного элемента. Выполнение одной из крышек корпуса (нижней крышки корпуса) в виде поддона, во внутренней полости которой установлен электродвигатель, связанный с размещенным в дополнительной полости полого корпуса центробежным насосом, также повышает надежность, и эксплуатационные качества заявленного автомобильного электроподогревателя, поскольку обеспечивает надежное герметичное расположение и крепление электродвигателя, связанного с центробежным насосом, а также быструю его замену в случае выхода его из строя. Удобное и рациональное использование дополнительной полости полого корпуса, в которую поступает только максимально подогретый теплоноситель, перемещаемый центробежным насосом, повышает эффективность заявляемого автомобильного электроподогревателя. Результаты проведенных экспериментальных испытаний показали, что предполагаемый технический результат полностью подтвержден. В совокупности предложенных признаков заявляемое устройство «Автомобильный электроподогреватель» имеет высокую безопасность и эффективность, надежность и высокие эксплуатационные качества.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель», позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле полезной модели «Автомобильный электроподогреватель».
Следовательно, заявленная полезная модель «Автомобильный электроподогреватель» соответствует критерию «новизна», согласно действующего законодательства.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель», может быть многократно использована в производстве при изготовлении и применении аналогичных устройств для облегчения запуска в холодное время года автомобильного двигателя внутреннего сгорания с получением технического результата, заключающегося в повышении безопасности, эффективности, надежности, повышении эксплуатационных качеств конструкции, заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель», что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».
Таким образом, приведенная совокупность существенных признаков в заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» отсутствует в вышеописанных аналогах и не известна из уровня техники в области автомобильного приборостроения, а результаты проведенных испытаний подтверждают возможность реализации заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» с получением нового полезного технического результата, а именно надежности, повышения эффективности и эксплуатационных качеств, в связи с чем можно сделать вывод, что заявляемая полезная модель «Автомобильный электроподогреватель», соответствует критериям патентоспособности объекта полезная модель.
Сущность заявляемой полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» поясняется примером конкретного выполнения, где:
на фиг. 1 изображен предлагаемый автомобильный электроподогреватель в разрезе;
- на фиг. 2 изображен электроподогреватель в разрезе, на котором отражены проходящие через металлическую пластину, установленную на верхней торцевой поверхности полого корпуса, средства соединения электронагревательного элемента с источником питания;
- на фиг. 3 изображен вид сверху предлагаемого автомобильного электроподогревателя без верхней крышки корпуса.
Автомобильный электроподогреватель, состоит из литого металлического полого корпуса 1, соединенного посредством входного патрубка 2 и выходного патрубка 3 с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показана). Во внутренней полости 4 полого корпуса 1 установлен электронагревательный элемент 5, закрепленный с внутренней стороны металлической пластины 6, выполненный в виде спирали округлой формы, представляющей собой трубчатый элемент. Электронагревательный элемент 5 средствами соединения 7, которые проходят через металлическую пластину 6, связан с источником питания (на чертеже не показан). Входной патрубок 2 расположен в верхней части 8 полого корпуса 1 и предназначен для подвода во внутреннюю полость 4 полого корпуса 1 неподогретого теплоносителя (холодной жидкости). Полый корпус 1, в своей нижней части 9 выполнен с дополнительной полостью 10, связанной с внутренней полостью 4 полого корпуса 1 и с выходным патрубком 3, который предназначен для вывода из внутренней полости 4 полого корпуса 1 подогретого теплоносителя (горячей жидкости) и доставки ее к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Полый корпус 1 снабжен двумя крышками: верхней крышкой 11 и нижней крышкой 12, которая выполнена в виде поддона. Во внутренней полости 13 нижней крышки 12 установлен электродвигатель 14, связанный с размещенным в дополнительной полости 10 центробежным насосом 15. Верхняя крышка 11, защищающая сверху автомобильный электроподогреватель от влаги и пыли, установлена на выполненном из полимера прижимном фланце 16, фиксирующим установленные на металлической пластине 6, закрепленной на верхней торцевой поверхности 17 полого корпуса 1 терморегулирующие датчики 18 и 19. Металлическая пластина 6, обеспечивает надежный тепловой контакт с установленными на ней терморегулирующими датчиками 18 и 19, в виде терморегулятора 19 и аварийного термовыключателя 18, которые обеспечивают надежную и безаварийную работу автомобильного электроподогревателя, соответственно, регулируя температуру жидкости во внутренней полости 4 полого корпуса 1, и отключая электронагревательный элемент 5 от источника питания при перегреве жидкости во внутренней полости 4 полого корпуса 1 при выходе из строя терморегулятора 19. Таким образом, терморегулирующие датчики 18 и 19 дают возможность повысить безопасность, надежность и эксплуатационные качества заявляемого автомобильного электроподогревателя. Выходной патрубок 3, размещенный в нижней части 9 полого корпуса 1, на уровне расположения центробежного электронасоса 15, ориентирован горизонтально. Входной патрубок 2 размещен в верхней части 6 полого корпуса 1 на уровне расположения верхней части 20 электронагревательного элемента 5 и ориентирован горизонтально.
Автомобильный электроподогреватель работает следующим образом.
Неподогретый теплоноситель (холодная жидкость) из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показана) по горизонтально ориентированному подводящему входному патрубку 2, поступает внутреннюю полость 4 полого корпуса 1 и заполняет ее. Во внутренней полости 4 полого корпуса 1 теплоноситель нагревается электронагревательным элементом 5 от источника питания (на чертеже не показан). К источнику питания электронагревательный элемент 5 подключен средствами соединения 7, которые проходят через металлическую пластину 6. По мере нагревания во внутренней полости 4 полого корпуса 1 теплоноситель направляется к дополнительной полости 10, откуда он откачивается при помощи центробежного насоса 15 в выходной патрубок 3, обеспечивающего принудительную циркуляцию теплоносителя в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, где он отдает свое тепло и охлаждается. Далее охлажденный теплоноситель из системы охлаждения по входному патрубку 2, вновь поступает во внутреннюю полость 4 полого корпуса 1, нагревается и цикл повторяется. Контроль за работой автомобильного электроподогревателя осуществляется с помощью терморегулятора 19, исключающего перегрев теплоносителя. Если температура нагретого теплоносителя внутри полости 4 полого корпуса 1 возрастает до критической отметки, срабатывает термовыключатель 18, отключая электронагревательный элемент 5. При снижении температуры срабатывает терморегулятор 19 и процесс нагрева теплоносителя возобновляется, вызывая циркуляцию нагретого теплоносителя в полость системы охлаждения.
Использование настоящей полезной модели «Автомобильный электроподогреватель» позволит, одновременно, повысить безопасность, надежность и эффективность подогрева при запуске автомобиля, а также эксплуатационные качества подогрева двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.