ОТОПИТЕЛЬ ВОЗДУШНЫЙ НЕЗАВИСИМЫЙ Российский патент 2004 года по МПК B60H1/00 

Изобретение относится к отопительным устройствам, устанавливаемым в пассажирских или грузовых помещениях транспортных средств, в частности, работающих от источника иного чем силовая установка, и может быть использовано для обогрева теплиц, складов и т.п. помещений.

Известен отопитель воздушный независимый, содержащий двухкамерный модуль с изолированными друг от друга патрубками выхода продуктов сгорания топлива и нагретого воздуха, электрический двигатель с вентилятором на его валу, помещенный в первую камеру модуля, и установленный на том же валу нагнетатель атмосферного воздуха, помещенный во вторую камеру модуля, там же размещенное средство поджига топливно-воздушной смеси, топливную систему, включающую трубопровод с запорным клапаном, систему управления с пультом, электрически связанным с источником питания, электрическим двигателем, термодатчиком с переключателем и с рабочим элементом, размещенным во второй камере модуля. См., например, на сайте http://WWW. Shaaz. ru - Установки отопительные, в т.ч. 015 и 030.

Одним из недостатков известных отопителей является появление хлопков, дымление, появление открытого пламени из патрубка продуктов сгорания. Этот недостаток связан с применяемым топливом (бензин, дизельное топливо) и конструктивными недостатками, проявляемыми при пониженных температурах и заключающимися в срыве пламени, накоплении топлива во второй камере модуля и его неуправляемом поджиге.

При разработке предлагаемого изобретения решалась задача повышения надежности работы отопителя, его безопасности и культуры эксплуатации.

Указанная задача решена тем, что в известном воздушном независимом отопителе, содержащем двухкамерный модуль с изолированными друг от друга патрубками выхода продуктов сгорания топлива и нагретого воздуха, электрический двигатель с вентилятором на его валу, помещенный в первую камеру модуля, и установленный на том же валу нагнетатель атмосферного воздуха, помещенный во вторую камеру модуля, там же размещенное средство поджига топливно-воздушной смеси, топливную систему, включающую трубопровод с запорным клапаном, систему управления с пультом, электрически связанным с источником питания, электрическим двигателем, тормодатчиком с переключателем и с рабочим элементом, размещенным во второй камере модуля, согласно изобретению топливная система выполнена в виде газового баллона с редуктором, принятым к использованию с этим баллоном и со встроенным в трубопровод редуктором дозирования газа, выполненным в виде помещенного в корпус сменного жиклёра, имеющего возможность, в зависимости от атмосферных условий и наличия влаги в газе, увеличения подачи газа во вторую камеру для устойчивого возбуждения пламени, запорный клапан установлен перед редуктором дозирования газа, а система управления оснащена узлом контроля наличия пламени в двухкамерном модуле.

Эффективно, если проходное сечение сменного жиклёра определяется диапазоном его диаметров от 0,7 до 1,0 мм.

Целесообразно, если редуктор дозирования газа, выполненный в виде помещенного в корпус сменного жиклёра, содержит дополнительный жиклёр с плавно или резко регулируемым проходным сечением.

Надежно, если плавная регулировка проходного сечения дополнительного жиклёра осуществлена стержнем, перемещаемым резьбовым соединением, а резкая регулировка - при помощи поворотного стержня с отверстием, совпадающим с проходным отверстием дополнительного жиклёра.

Экономично и безопасно, если открытый торец патрубка продуктов сгорания газа установлен на расстоянии 15-20 см от поверхности дополнительного нагреваемого объема.

Надежно, если узел контроля наличия пламени в двухкамерном модуле выполнен в виде электрической связи между переключателем термодатчика и запорным клапаном в виде электрической связи через тумблер "контроль" на пульте и системы звукосветовой сигнализации, соединенной с тумблером "сигнализация" на пульте и переключателем термодатчика.

Целесообразно, если средство поджига топливно-воздушной смеси выполнено в виде автомобильной свечи зажигания, соединенной через катушку зажигания с электронным блоком с источником питания. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск информации по патентным и научно-техническим источникам, позволил установить, что отсутствуют аналоги заявленному устройству, идентичные всем его существенным признакам. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию новизна действующего патентного закона.

Установлено, что заявленный объект явным образом не следует из известного уровня техники, следовательно, он соответствует критерию изобретательский уровень. При этом заявитель подчеркивает наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатам.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема отопителя, на фиг. 2 дано схематическое выполнение редуктора дозирования газа, на фиг. 3 показано выполнение пульта управления.

Отопитель выполнен следующим образом.

Основу конструкции составляет двухкамерный модуль 1 с изолированными друг от друга патрубками выхода 2 продуктов сгорания топлива и 3 нагретого воздуха, прикрытого решеткой 4. В модуле выполнена первая камера 5 со всасывающим патрубком 6, также прикрытым решеткой.

Первая камера служит для нагрева воздуха, а направление его движения показано стрелками. Перемещение воздуха обеспечено электрическим двигателем 7 с установленным на его валу /на чертеже не представлен/ вентилятором 8, его вращение обозначено. Вторая камера 9 модуля предназначена для сжигания топлива, она имеет всасывающий патрубок 10. Перемещение воздуха и продуктов сгорания топлива осуществляется нагнетателем 11, установленным внутри второй камеры на валу электродвигателя. Там же размещено средство 12 поджига топливно-воздушной смеси - свеча накаливания с дополнительным сопротивлением 13. Топливная система включает в себя газовый баллон 14 стандартной емкости (5, 12, 27 и т.д. литров) с редуктором 15, принятым к использованию с этой емкостью. Газовый баллон соединен с модулем трубопроводом 16 со встроенными в него последовательно запорным клапаном 17 и редуктором 18 дозирования газа, выполненным в виде корпуса 19 (см. фиг. 2) и помещенного в него сменного жиклёра 20, проходное сечение 21 которого определяется диапазоном его диаметров от 0,7 мм до 1,0 мм (в зависимости от атмосферных условий и наличия влаги в газе). Размер проходного сечения определяет объем подачи газа и, естественно, количество выделяемого тепла при его сжигании. Корпус редуктора дозирования газа выполнен составным. Рекомендуется применение редуктора дозирования газа, выполненного в комбинации помещенных в корпус (см. фиг. 1 и 2) сменного жиклёра и дополнительного 22 жиклёра с плавно (как показано на фиг. 2) или резко регулируемым его проходным сечением 23 (для устойчивого возбуждения пламени во второй камере модуля). Плавная регулировка проходного сечения (для диаметров 3-3,5 мм) осуществляется стержнем 24 при помощи резьбового соединения. Резкая регулировка осуществляется при помощи стержня (не представлено) с отверстием для диаметров до 1 мм, совпадающим с проходным сечением жиклёра, в виде двухходового крана.

В прототипе предлагаемой конструкции предусмотрен специальный узел для отвода выхлопных газов отопителя в атмосферу. В предлагаемой конструкции допускается использование выхлопных газов для обогрева дополнительных объемов, например картера автомобильного двигателя (при установке отопителя в кабине автомобиля) на стоянках в ночное зимнее время. Для этого выхлопной патрубок продуктов сгорания удлиняется и с плавным изгибом (на чертежах не представлено) подводится к картеру неработающего двигателя и его открытый торец устанавливают на расстоянии 15-20 мм от поверхности дополнительного нагреваемого объема. Это экономично, а для грузовых автомашин с дизельным двигателем ЗИЛ 5301 просто необходимо, т.к. работа двигателя на холостых оборотах не должна, согласно техническим требованиям, превышать 15 минут.

Запорный клапан выполнен электромагнитным и установлен перед редуктором дозирования газа по технике безопасности.

Отопитель имеет систему управления, подключенную к источнику постоянного тока напряжением 12 В, снабженную пультом (см. фиг. 3). На пульте размещены лампы 25 контроля (левая из них красная) и тумблеры 26 для включения и выключения питания, подаваемого на системы отопителя (электрический двигатель контактами К₁, средство поджига топливно-воздушной смеси контактами К₂, запорный клапан контактами К₃, сигнализацию контактами К₄, термодатчик 27 с рабочим элементом 28, установленным во второй камере модуля и выполненным в виде стержня, соединенного с контактами К₅ переключателя термодатчика).

Термодатчик заимствован у прототипа. С его помощью контролируется перегрев отопителя. Узел контроля наличия пламени во второй камере модуля выполнен в виде электрической связи между переключателем термодатчика (контактами К₅) и запорным клапаном через тумблер "Контроль" на пульте с контактами К₃. Система звукосветовой сигнализации (сирена 29 и лампа 25 (красная) соединена с тумблером "сигнализация" на пульте с контактами К₄ и переключателем термодатчика с контактами К₅.

Средство поджига топливно-воздушной смеси может быть выполнено в виде автомобильной свечи зажигания, соединенной через катушку зажигания (бобину) с источником питания (не представлено). Это средство хорошо отработано, много лет использовалось для поджига газообразной смеси в автомобилях и не забирает на себя много энергии. Средство, используемое в прототипе, при своем включении заметно снижает обороты электродвигателя, т.к. велики его пусковые токи.

В отопителе используется сертифицированная элементная база, имеющая долговременную практику использования.

Работает отопитель следующим образом.

Создают воздушные потоки в обоих камерах модуля при помощи вентилятора и нагнетателя воздуха, запускают устройство поджига топливно-воздушной смеси, подают газ. После возникновения пламени (легкий хлопок) во второй камере модуля свечу зажигания 12 выключают, при необходимости ставят запорный клапан 17 на контроль и включают сигнализацию (в случае оставления работающего отопителя без присмотра).

Запуск отопителя

Газовый балкон 14 подключают к трубопроводу 16, открывают редуктором 15 путь в трубопровод до запорного клапана (его положение - нормально замкнут). На пульте управления тумблер "Мотор (контакты К₁ на фиг. 1) переводят в положение "Включено". Напряжение от источника питания подается на электрический двигатель. Воздух в камерах модуля приходит в движение в направлении к выхлопным патрубкам. Переводом тумблера "Свеча" (контакты К₂) в рабочее положение подают напряжение на средство поджига 12 топливно-воздушной смеси, при этом загорается правая светлая лампа 25. Затем тумблером “Клапан газа” (контакты К₃) открывают запорный клапан 17 и газ поступает в редуктор 18 дозирования газа. Если отопитель эксплуатируется не в жестких климатических условиях, а потребляемый газ осушен селикагелем, то в трубопровод устанавливают редуктор газирования газа, содержащий один сменный жиклёр 20, его сечение выбирают по состоянию атмосферы - температура от +10°С до -1°С. Если отапливаемое помещение велико или сильно вентилируется, то выбирают жиклёр с большим проходным сечением (1 мм).

При низких температурах и потребляемом газе, содержащем влагу, рекомендуется в трубопровод устанавливать редуктор 18 дозирования газа, содержащий два жиклёра. Один из них с регулируемым проходным сечением. Регулируемый дополнительный жиклёр 22 необходим для устойчивого возбуждения пламени в жестких атмосферных условиях, увеличения подачи газа во вторую камеру 9 модуля. Поступивший во вторую камеру газ смешивается с воздухом, образуя смесь для горения. Смесь загорается под свечой. Момент появления пламени фиксируется на слух и по повышению температуры на выходе 3 модуля тумблер 26 "Свеча" переводится в положение "Выключено". Светлая лампа 25 гаснет. Отопитель работает устойчиво.

Если при температуре -10°С отопитель запускается с редуктором 18 дозирования, содержащим один сменный жиклёр с диаметром проходного сечения 0,7 мм, то возможен срыв пламени при запуске. В этом случае тумблер "Свеча" выключается только при устойчивой работе отопителя. Температура во второй камере модуля быстро возрастает, рабочий элемент 28 термодатчика 27 увеличивается по длине и замыкает контакты К₅ переключателя на подачу питания на запорный клапан 17, можно тумблер "Клапан газа" ставить в положение "Контроль". В этом случае при срыве пламени во второй камере модуля температура будет понижаться, рабочий элемент термодатчика уменьшается по длине, контакт К₅ переключателя разомкнется и подача питания на запорный клапан прекратится (трубопровод перекрыт), замкнется цель на сигнализацию и, если последняя включена, что необходимо делать при работе отопителя без присмотра, сработает сирена 29 и загорается лампа 25 (левая) красного цвета.

Выключение отопителя можно осуществить, закрыв вентиль редуктора 15 на газовом баллоне. В этом случае прекращается подача газа во вторую камеру модуля. Пламя гаснет, закрывается запорный клапан 17.

Электрический двигатель продолжает работать. Его выключение осуществляется тумблером 26 "Мотор". Отопитель выключен.

Отопитель имеет следующие технические характеристики:

напряжение питания - 12 В;

ток - постоянный;

топливо - пропан;

расход газа (жиклер 0,7 мм) - 0,3-0,4 л/ч.

Расположение газового баллона в кабине автомобиля не противоречит санитарным нормам и технике безопасности.

По габаритам отопитель не превышает отопительные установки типа 015 и 030.

Отопитель прошел испытания в зимних условиях для отопления кабины и подогрева двигателя автомобиля ЗИЛ 5301 АЯ (со спальными местами) и показал стабильную работу при температуре -15°С - -25°С на ночных стоянках протяженностью 7 часов при обеспечении температуры в кабине ≈20°С и поддержании теплового баланса неработающего дизеля, что обеспечивало его запуск без дополнительного подогрева. Отопитель безопасен.

Предлагаемый отопитель имеет простое конструктивное выполнение, в нем отсутствуют малонадежные узлы и элементы, применяемые при работе отопителей на жидком топливе, которые не обеспечивают стабильный запуск.

Отопитель мобилен. При эксплуатации на автомобиле экономичен и позволяет отказаться от запуска двигателя для его прогрева. Исключается выгорание кислорода в отапливаемом помещении.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов, следовательно, заявленное устройство соответствует условию промышленной применимости.

Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно к отопительным устройствам, и предназначено для установки в пассажирских или грузовых помещениях транспортных средств, но может быть также использовано для обогрева теплиц, складских и т.п. помещений. Отопитель содержит двухкамерный модуль с изолированными друг от друга патрубками выхода продуктов сгорания топлива и нагретого воздуха, электрический двигатель с вентилятором на его валу, помещенный в первую камеру модуля, и установленный на том же валу нагнетатель атмосферного воздуха, помещенный во вторую камеру модуля, там же размещенное средство поджига топливно-воздушной смеси, топливную систему, включающую трубопровод с запорным клапаном, систему управления с пультом, электрически связанным с источником питания, электрическим двигателем, термодатчиком с переключателем и с рабочим элементом, размещенным во второй камере модуля. Новым является то, что топливная система выполнена в виде газового баллона с редуктором, принятым к использованию с этим баллоном и со встроенным в трубопровод редуктором дозирования газа, выполненным в виде помещенного в корпус сменного жиклёра, имеющего возможность, в зависимости от атмосферных условий и наличия влаги в газе, увеличения подачи газа во вторую камеру для устойчивого возбуждения пламени, запорный клапан установлен перед редуктором дозирования газа, а система управления оснащена узлом контроля наличия пламени в двухкамерном модуле. Открытый торец патрубка продуктов сгорания газа может быть установлен на расстоянии 15-20 мм от поверхности дополнительного нагреваемого объема. Техническим результатом является повышение надежности работы отопителя и его безопасности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Отопитель воздушный независимый, содержащий двухкамерный модуль с изолированными друг от друга патрубками выхода продуктов сгорания топлива и нагретого воздуха, электрический двигатель с вентилятором на его валу, помещенный в первую камеру модуля и установленный на том же валу нагнетатель атмосферного воздуха, помещенный во вторую камеру модуля, там же размещенное средство поджига топливовоздушной смеси, топливную систему, включающую трубопровод с запорным клапаном, систему управления с пультом, электрически связанным с источником питания, электрическим двигателем, термодатчиком с переключателем и с рабочим элементом, размещенным во второй камере модуля, отличающийся тем, что топливная система выполнена в виде газового баллона с редуктором, принятым к использованию с этим баллоном и со встроенным в трубопровод редуктором дозирования газа, выполненным в виде помещенного в корпус сменного жиклера, имеющего возможность, в зависимости от атмосферных условий и наличия влаги в газе, увеличения подачи газа во вторую камеру для устойчивого возбуждения пламени, запорный клапан установлен перед редуктором дозирования газа, а система управления оснащена узлом контроля наличия пламени в двухкамерном модуле.2. Отопитель по п.1, отличающийся тем, что проходное сечение сменного жиклера определяется диапазоном его диаметров от 0,7 до 1,0 мм.3. Отопитель по п.1, отличающийся тем, что редуктор дозирования газа, выполненный в виде помещенного в корпус сменного жиклера, содержит дополнительный жиклер с плавно или резко регулируемым проходным сечением.4. Отопитель по п.3, отличающийся тем, что плавная регулировка проходного сечения дополнительного жиклера осуществлена стержнем, перемещаемым резьбовым соединением, а резкая регулировка - при помощи поворотного стержня с отверстием, совпадающим с проходным отверстием дополнительного жиклера.5. Отопитель по п.1, отличающийся тем, что открытый торец патрубка продуктов сгорания газа установлен на расстоянии 15-20 мм от поверхности дополнительного нагреваемого объема.6. Отопитель по п.1, отличающийся тем, что узел контроля наличия пламени в двухкамерном модуле выполнен в виде электрической связи между переключателем термодатчика и запорным клапаном через тумблер "контроль" на пульте и системы звукосветовой сигнализации, соединенной с тумблером "сигнализация" на пульте и переключателем термодатчика.7. Отопитель по п.1, отличающийся тем, что средство поджига топливовоздушной смеси выполнено в виде автомобильной свечи зажигания, соединенной через катушку зажигания с электронным блоком с источником питания.