АВТОНОМНЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F23C13/08 F23D3/02 F23D14/18 

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких топлив и может быть использовано в полевых условиях, а также для обогрева различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п. с обеспечением требований пожаробезопасности.

Как правило, автономные каталитические обогреватели и различного рода каталитические фитильные печи представляют собой комплекс устройств, состоящих из топливного бака, каталитической насадки и фитильно-испарительной системы.

Особенностью автономных каталитических обогревателей является то, что их нормальное функционирование, себестоимость изготовления во многом зависит от выбора конструктивно-компоновочной схемы, обеспечивающей интенсивное окисление смешанных с кислородом воздуха паров топлива, удобство заправки топливом, герметичность после заправки, возможность транспортирования.

Известен каталитический тепловой нагреватель, работающий на различного типа углеводородных топливах по патенту РФ №2464522, F41H 13/00, опубл. 20.05.2012 г., состоящий из двух цилиндрических стаканов, в первом, катализаторном, размещены катализаторный блок и система электрического и огневого запуска, а во втором, топливном, размещены топливный баллон с фитилем для подачи топлива в испарительную камеру внутри катализаторного блока.

Такая конструкция каталитического теплового нагревателя может быть использована для обогрева различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п.

Однако эта конструкция является недостаточно технологичной, дорогой при изготовлении.

Таким образом, задачей данного технического решения являлся обогрев различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п.

Известна также конструкция каталитического нагревателя, по патенту РФ №2157949, F23D 14/00, опубл. 20.10.2000 г., содержащего корпус, каталитический элемент, трубчатый испаритель, топливоподающие элементы и топливную емкость.

Такая конструкция каталитического нагревателя предназначена для обогрева помещений, объектов техники и людей.

Однако эта конструкция является недостаточно технологичной, дорогой в изготовлении и ненадежной при эксплуатации в полевых условиях.

Общими признаками известных технических решений с предлагаемой авторами конструкцией является наличие катализаторных и топливных блоков.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является конструкция нагревателя теплового каталитического по патенту РФ №2115084, F41H 3/00, опубл. 10.07.1998 г., принятая авторами за прототип, содержащая топливный бак, испарительную камеру, крышку, каталитическую вставку, опору, уплотнитель и фитиль.

Такая конструкция теплового нагревателя позволяет проводить обогрев различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.д.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной конструкции теплового нагревателя, относится то, что указанная конструкция является недостаточно технологичной, требует больших затрат при изготовлении. Известны также случаи самовозгорания указанного теплового нагревателя при высокой температуре окружающего воздуха из-за недостаточной герметизации и теплоизоляции испарительной камеры резиновым уплотнителем.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлся обогрев различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.д.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией автономного каталитического обогревателя является наличие топливного бака, испарительной камеры, крышки, каталитической вставки, опоры, уплотнителя и фитиля.

В отличие от прототипа, в предлагаемой конструкции автономного каталитического обогревателя топливный бак, испарительная камера и крышка выполнены штамповкой, при этом топливный бак и испарительная камера скреплены герметичным сварным соединением в единый корпус, каталитическая вставка выполнена в виде кольцевой обоймы, снабженной сетчатыми основаниями, подложкой и двухслойной каталитической матрицей из базальтоволокнистого материала, импрегнированного оксидами железа, хрома, кобальта в весовом соотношении 3:2:1, при этом нижнее сетчатое основание выполнено с условным проходом не менее 0,8.

В частном случае, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- уплотнитель выполнен в виде термостойкого шнура;

- фитиль в испарительной камере распушен на плоской части дна испарительной камеры;

- опора выполнена кольцеобразной формы с радиальным газоводом, при этом диаметр опоры меньше или равен диаметру плоской части испарительной камеры;

- подложка выполнена из базальтоволокнистого материала.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения, и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание автономного каталитического обогревателя с высокими технико-экономическими показателями, надежного при эксплуатации в полевых условиях, для обогрева различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п. с обеспечением требований пожаробезопасности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что автономный каталитический обогреватель содержит топливный бак, испарительную камеру, крышку, каталитическую вставку, опору, уплотнитель и фитиль, особенность заключается в том, что топливный бак, испарительная камера и крышка выполнены штамповкой, при этом топливный бак и испарительная камера скреплены герметичным сварным соединением в единый корпус, каталитическая вставка выполнена в виде кольцевой обоймы, снабженной сетчатыми основаниями, подложкой и двухслойной каталитической матрицей из базальтоволокнистого материала, импрегнированного оксидами железа, хрома, кобальта в весовом соотношении 3:2:1, при этом нижнее сетчатое основание выполнено с условным проходом не менее 0,8.

Авторы предлагаемого изобретения провели экспериментальные исследования, направленные на поиск технических решений, позволяющих повысить надежность функционирования автономного каталитического обогревателя, активность катализатора, снизить себестоимость изготовления.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- выполнения штамповкой топливного бака, испарительной камеры, крышки, и скрепления герметичным сварным соединением топливного бака и испарительной камеры в единый корпус, обеспечить высокотехнологичное изготовление герметичного корпуса, снизить затраты при производстве автономного каталитического обогревателя в целом;

- выполнения каталитической вставки в виде кольцевой обоймы, снабженной сетчатыми основаниями, подложкой и двухслойной каталитической матрицей из базальтоволокнистого материала, импрегнированного оксидами железа, хрома, кобальта в весовом соотношении 3:2:1, нижнего сетчатого основания с условным проходом не менее 0,8, обеспечить термическую стабильность, высокую температуру и активность катализатора, снизить себестоимость изготовления за счет замены металлов платиновой группы, часто применяемых для пропитки основы катализаторов, оксидами железа, хрома и кобальта.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:

- выполнения уплотнителя из термостойкого шнура надежно герметизировать испарительную камеру, направить все пары топлива через каталитическую вставку и повысить интенсивность работы катализатора, а также обеспечить возможность эксплуатации автономного каталитического обогревателя в полевых условиях при высоких температурах окружающего воздуха с обеспечением требований пожаробезопасности;

- выполнения фитиля в испарительной камере, распушенного на плоской части дна испарительной камеры, обеспечить интенсификацию процесса испарения паров углеводородного топлива;

- выполнения опоры кольцеобразной формы с радиальным газоводом, с диаметром опоры меньшим или равным диаметру плоской части испарительной камеры, упростить технологию и снизить стоимость производства автономного каталитического обогревателя, обеспечить равномерный процесс каталитического горения, повысить активность катализатора;

- выполнения подложки из базальтоволокнистого материала, обеспечить эффективную теплоизоляцию между испарительной камерой и каталитической вставкой при эксплуатации повысить легкость монтажа и долговечность.

Сущность изобретения заключается в том, что автономный каталитический обогреватель содержит топливный бак, испарительную камеру, крышку, каталитическую вставку, опору, уплотнитель и фитиль, в отличие от прототипа, согласно изобретению топливный бак, испарительная камера и крышка выполнены штамповкой, при этом топливный бак и испарительная камера скреплены герметичным сварным соединением в единый корпус, каталитическая вставка выполнена в виде кольцевой обоймы, снабженной сетчатыми основаниями, подложкой и двухслойной каталитической матрицей из базальтоволокнистого материала импрегнированного оксидами железа, хрома, кобальта в весовом соотношении 3:2:1, при этом нижнее сетчатое основание выполнено с условным проходом не менее 0,8.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид автономного каталитического обогревателя.

Автономный каталитический обогреватель состоит из топливного бака 1, испарительной камеры 2 с испарителем 3, крышки 4, каталитической вставки 5, уплотнителя 6, кольцеобразной опоры 7 с радиальным газоводом А и фитиля 8. Каталитическая вставка 5 выполнена в виде кольцевой обоймы 9, снабженной сетчатыми основаниями 10, 11, подложкой 12 и двухслойной каталитической матрицей 13, при этом нижнее сетчатое основание 11 выполнено с условным проходом не менее 0,8. Заправку бензином топливного бака 1 производят через трубку 14, имеющую резьбовую пробку 15 с прокладкой 16.

Автономный каталитический обогреватель работает следующим образом.

После заправки топливного бака 1 топливом (например, бензином) волокна фитиля 8, распушенного на донной части испарительной камеры 2, пропитавшись топливом, подают его в испарительную камеру 2, где топливо, испаряясь через испаритель 3, равномерно подается внутрь каталитической вставки 5. Принцип работы автономного каталитического обогревателя основан на полном окислении углеводородов топлива (например, бензина) внутри пористого катализатора, в результате чего происходит выделение тепла. Из окружающей среды в каталитическую вставку 5 поступает кислород. Для запуска автономного каталитического обогревателя каталитическую вставку 5 прогревают до температуры начала каталитической реакции. Возбуждение-розжиг каталитической вставки 5 производят при поджигании на ее верхней поверхности этилового спирта, или таблетки сухого спирта, или открытым огнем от газовой горелки. После розжига каталитической вставки 5 автономный каталитический обогреватель начинает выделять тепловое излучение в диапазоне 400-500°C. На рабочий режим автономный каталитический обогреватель выходит в течение 1 мин.

Работу катализатора прекращают путем перекрывания подвода кислорода из окружающей среды крышкой 4, в результате чего реакция окисления паров топлива в катализаторе прекращается, автономный каталитический обогреватель остывает.

Таким образом, обеспечивается создание автономного каталитического обогревателя с высокими технико-экономическими показателями, надежного при эксплуатации в полевых условиях, служащего для обогрева различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п. с обеспечением требований пожаробезопасности.

Указанный положительный эффект подтвержден лабораторно-стендовыми конструкторскими испытаниями автономного каталитического обогревателя, выполненного в соответствии с изобретением.

В настоящее время, в соответствии с изобретением, разработана конструкторская документация на автономный каталитический обогреватель, ведется его серийное изготовление.

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких топлив и может быть использовано в полевых условиях, а также для обогрева различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п. с обеспечением требований пожаробезопасности. Автономный каталитический обогреватель содержит топливный бак, испарительную камеру, крышку, каталитическую вставку, опору, уплотнитель и фитиль. Топливный бак, испарительная камера и крышка выполнены штамповкой, при этом топливный бак и испарительная камера скреплены герметичным сварным соединением в единый корпус, каталитическая вставка выполнена в виде кольцевой обоймы, снабженной сетчатыми основаниями, подложкой и двухслойной каталитической матрицей из базальтоволокнистого материала, импрегнированного оксидами железа, хрома, кобальта в весовом соотношении 3:2:1, при этом нижнее сетчатое основание выполнено с условным проходом не менее 0,8. Уплотнитель выполнен в виде термостойкого шнура. Изобретение позволяет создать автономный каталитический обогреватель с высокими технико-экономическими показателями, надежный при эксплуатации в полевых условиях, служащий для обогрева различных помещений, двигателей автомобилей, теплиц и т.п. с обеспечением требований пожаробезопасности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автономный каталитический обогреватель, содержащий топливный бак, испарительную камеру, крышку, каталитическую вставку, опору, уплотнитель и фитиль, отличающийся тем, что топливный бак, испарительная камера и крышка выполнены штамповкой, при этом топливный бак и испарительная камера скреплены герметичным сварным соединением в единый корпус, каталитическая вставка выполнена в виде кольцевой обоймы, снабженной сетчатыми основаниями, подложкой и двухслойной каталитической матрицей из базальтоволокнистого материала, импрегнированного оксидами железа, хрома, кобальта в весовом соотношении 3:2:1, при этом нижнее сетчатое основание выполнено с условным проходом не менее 0,8.

2. Автономный каталитический обогреватель по п.1, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен в виде термостойкого шнура.

3. Автономный каталитический обогреватель по п.1, отличающийся тем, что фитиль в испарительной камере распушен на плоской части дна испарительной камеры.

4. Автономный каталитический обогреватель по п.1, отличающийся тем, что опора выполнена кольцеобразной формы с радиальным газоводом, при этом диаметр опоры меньше или равен диаметру плоской части испарительной камеры.

5. Автономный каталитический обогреватель по п.1, отличающийся тем, что подложка выполнена из базальтоволокнистого материала.