ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F24H3/04 

Изобретение относится к области приборостроения, и в частности к электрическим приборам, предназначенным для создания комфортных тепловых условий в служебных и бытовых помещениях.

Известен воздухонагреватель, содержащий вентилятор и стержневые электронагреватели, размещенные под углом к оси вентилятора [1] Однако такая компоновка прибора требует введения специальных элементов крепления нагревательных элементов (второе кольцо с закрепленными спицами) и, следовательно, усложняет конструкцию при сохранении общего недостатка таких устройств неразвитости поверхности теплообмена и, следовательно, низкой его эффективности.

Известен электрокалорифер [2] в котором с целью повышения надежности работы и эффективности теплообмена, нагревательные элементы выполнены в виде труб, снабженных ленточными спиралями, закрепленными в трубах.

Воздух, нагнетаемый вентилятором, проходит сначала вдоль внутренних поверхностей труб, а затем, поворачиваясь на 270^o, совершает поперечный обдув, что увеличивает поверхность теплообмена. Недостатком такой конструкции является ее усложнение за счет дополнительного введения устройств для поворота воздуха, а также существенное падение скорости нагретой воздушной струи на выходе устройства и как следствие этого ухудшение теплоотдачи нагреваемому объему помещения.

Стремление улучшить теплообмен в данном случае потребует увеличения мощности вентилятора.

Кроме указанных недостатков рассмотренные конструкции не могут эффективно использоваться в качестве чисто вентилятора при перегреве воздуха помещения в жаркое время года.

Задачей данного изобретения является при максимальной простоте конструкции расширить функциональные возможности воздухонагревателя за счет его эффективного использования при создании комфортных тепловых условий как в переохлажденных, так и в перегретых помещениях, а также повысить эффективность теплообмена в режиме обогрева.

Для этого в воздухонагревателе, содержащем корпус с электродвигателем и крыльчатку с лопастями, установленную посредством втулки на оси электродвигателя, нагревательный элемент выполнен в виде тонкослойного электропроводного покрытия, например из электропроводной эмали, и размещен непосредственно на лопастях крыльчатки, образуя резистивные петли. На крыльчатке размещены две пары металлических колец для коммутации резистивных петель электропроводного покрытия со щеточными токоподводами, размещенными в корпусе прибора. При этом в случае больших поверхностей лопастей их резистивные петли могут быть соединены между собой параллельно. Для этого на втулке крыльчатки между корневыми хордами лопастей и кольцами первой пары нанесено токопроводящее покрытие.

В случае относительно малых лопастей их резистивные петли могут быть соединены последовательно за счет нанесения электропроводного поктытия между корневыми хордами соседних лопастей, а также между лицевой стороной первой лопатки и ближним кольцом первой пары и между тыльной стороной последней лопасти и другим кольцом первой пары.

Возможен вариант комбинированного (последовательно-параллельного) включения резистивных петель электропроводного покрытия лопастей. В этом случае лопасти крыльчатки разделены на одинаковые по их числу группы, внутри которых резистивные петли электропроводного покрытия соединены последовательно, а сами группы включены параллельно между кольцами первой пары, которые электрически соединены с соответствующими кольцами второй пары, контактирующими со щеточными токоподводами.

Предлагаемое техническое решение позволит наилучшим образом обеспечить теплоотдачу от нагревательного элемента (резистивного слоя электропроводной эмали на вращающихся лопастях крыльчатки) воздуху помещения. При этом выделяемая в нагревательном элементе тепловая мощность ставится в соответствие скорости вращения лопастей, т.е. интенсивности теплоотвода. При отклоненном нагревателе прибор может выполнять функции вентилятора, т.е. создавать движущийся поток воздуха для интенсификации отвода тепла с поверхности тела человека в перегретом помещении.

Такая универсальность прибора не требует его существенного усложнения. Все сводится к нанесению электропроводного покрытия на лопасти крыльчатки и введению щеточных токоподводов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид воздухонагревателя с частично наложенным продольным сечением, а на фиг. 2, 3, 4 даны развертки по наружной поверхности втулки крыльчатки соответственно для вариантов параллельного, последовательного и последовательно-параллельного включения резистивных петель электропроводного покрытия, размещенных на лопастях крыльчатки.

Воздухонагреватель содержит корпус 1 с электродвигателем 2, на оси которого посредством втулки 3 установлена крыльчатка с лопастями 4. На лицевой и тыльной поверхностях лопастей 4, включая верхнюю кромку, нанесено электропроводное покрытие 5, которое образует резистивные петли нагревательного элемента. Кроме этого на втулке 3 размещены две пары металлических колец. Первая пара 6 колец соединена между собой через резистивные петли электропроводного покрытия 5, включенные параллельно (фиг. 2), последовательно (фиг. 3) или последовательно-параллельно (фиг. 4). Параллельное включение резистивных петель осуществляется за счет нанесения электропроводного покрытия на внешней поверхности втулки 3 между корневыми хордами лицевой и тыльной сторон лопастей 4 и соответствующими кольцами 6 (фиг. 2) с обеспечением надежного электрического контакта по всей цепочке - первое кольцо 6 покрытие 5 на втулке 3 покрытие 5 на лопасти 4 покрытие 5 на втулке 3 второе кольцо 6.

Вариант последовательного соединения резистивных петель осуществляется за счет нанесения электропроводного покрытия 5 на внешней поверхности втулки 3 между соседними лопастями 4 (фиг. 3). Включение такой последовательной цепочки между кольцами 6 осуществляется за счет нанесения электропроводного покрытия на втулке 3 между корневыми хордами наружной поверхности первой лопасти 4 и тыльной поверхности последней лопасти 4 в последовательной цепочке и соответствующими (ближними) кольцами 6.

Вариант последовательно-параллельного включения резистивных петель (фиг. 4) осуществляется за счет разбиения всех лопастей 4 крыльчатки на одинаковые по их числу группы и нанесения электропроводного покрытия 5 между лопастями 4 одной группы, а также между ближними сторонами крайних в группах лопастей и соответствующими им кольцами 6.

В корпусе 1 размещены щеточные токоподводы 7, которые контактируют со второй парой колец 8, размещенных на втулке 3 и электрически связанных с соответствующими кольцами 6 перемычками 9.

Устройство работает следующим образом.

В режиме воздухонагревателя цепи включения электродвигателя и нагревательного элемента сблокированы, т.е. электропроводное покрытие 5 не может быть подключено к электропитанию при невращающихся лопастях 4 крыльчатки.

При вращении вала двигателя 2 на щеточные токоподводы 7 подается электропитание, которое через кольцо 8, перемычки 9 и кольца 6 в соответствии с выбранным вариантом включения поступает на электропроводное покрытие 5.

Электрический ток протекает через резистивные петли электропроводного покрытия 5 лопастей 4 (наружная-верхняя торцевая-тыльная поверхность), в котором происходит прямое преобразование электрической мощности в тепловую. Лопасти 4 крыльчатки нагреваются и, вращаясь интенсивно, отдают тепло набегающему потоку воздуха в основном за счет вынужденной конвекции, местная интенсивность которой зависит от линейной скорости вращения.

При отключенном нагревательном элементе, т.е. когда электропитание не поступает на щеточные токоподводы 7, устройство работает в режиме вентилятора.

Использование: в области приборостроения для создания комфортных тепловых условий. Сущность изобретения: нагревательные элементы, выполненные в виде электропроводного покрытия, например электропроводной эмали, размещены непосредственно на лопастях крыльчатки вентилятора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Воздухонагреватель, содержащий корпус с электродвигателем, крыльчатку с лопастями, установленную посредством втулки на оси электродвигателя, и нагревательный элемент, отличающийся тем, что он снабжен установленными в корпусе щеточными токоподводами, закрепленными на втулке двумя парами металлических колец, крыльчатка выполнена из термостойкого диэлектрического материала, а нагревательный элемент в виде тонкослойного электропроводного покрытия, например из электропроводной эмали, размещенного на поверхностях лопастей с образованием резистивных петель, при этом упомянутые кольца первой пары соединены между собой через электропроводное покрытие и электрически соединены с соответствующими кольцами второй пары, а последние установлены с контактом со щеточными токоподводами. 2. Воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что резистивные петли электропроводного покрытия лопастей соединены параллельно за счет нанесения токопроводящего покрытия на втулке крыльчатки между корневыми хордами лопастей и кольцами первой пары. 3. Воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что резистивные петли электропроводного покрытия лопастей соединены последовательно за счет нанесения электропроводного покрытия на втулке крыльчатки между корневыми хордами тыльных и лицевых сторон соседних лопастей, а также между лицевой стороной первой лопасти и одним кольцом первой пары и между тыльной стороной последней лопасти и другим кольцом первой пары. 4. Воздухонагреватель по пп.1, 2, 3, отличающийся тем, что лопасти крыльчатки разделены на одинаковые по их числу группы, внутри которых резистивные петли электропроводного покрытия соединены последовательно, а сами группы включены параллельно.