УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ВОЗДУХА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК B60H1/00 F24H3/04 

Заявляемая группа изобретений относится к области электроотопительной техники, в основном вагонов электротранспорта, вагонов-домов и т.п., а также к составной части оборудования воздушно-тепловых завес дверных проемов салонов и тамбуров вагонов и других аналогичных помещений.

Известны конструкции устройств для нагрева воздуха, использующие в своем составе нагреватели и центробежные вентиляторы. Это одна группа нагревателей воздуха.

В авторском свидетельстве СССР №750133 описан центробежный вентилятор, содержащий корпус, разделенный перегородкой на две половины, каждая из которых содержит всасывающий и нагнетательный патрубки; установленные в корпусе с радиальным зазором рабочее колесо двустороннего всасывания и тепловые трубки. Последние в результате усовершенствования авторами изобретения располагаются на специальных кольцевых ребрах, которые установлены в этом же радиальном зазоре коаксиально рабочему колесу.

В патенте РФ на изобретение №2050473 центробежный вентилятор содержит корпус с нагнетательным патрубком, установленные в корпусе рабочее колесо и электронагревательные элементы, а также выходной воздуховод. При этом электронагревательные элементы выполнены в виде пластин, установленных пакетами вдоль потока в воздуховоде.

Недостаток этой группы аналогов заключается в инерционности устройств из-за использования в качестве нагревателей пакетов пластин или тепловых трубок, что не позволяет применять такие нагреватели там, где инерционность в качестве характеристики крайне важна, например, в быстром включении и отключении воздушно-тепловых завес вагонов электротранспорта, поскольку время разогрева и время остывания описанных нагревателей существенно больше времени, на которое открываются двери вагона во время остановки электротранспортного средства. Кроме того, расположение нагревательных элементов в выходном потоке воздуха центробежного вентилятора создает дополнительное аэродинамическое сопротивление этому потоку, снижает его напорные характеристики, не позволяет сформировать хорошо сфокусированный скоростной поток, что негативно сказывается, например, на эффективности тепловых завес при использовании этих устройств в их составе.

Известны также технические решения, в которых представлены конструкции нагревателей воздуха салонов электротранспорта со спиральными нагревательными элементами. Это другая группа устройств нагрева воздуха:

авторское свидетельство СССР №544840 «Электрокалорифер для нагрева воздуха», патенты РФ на изобретения №1477994, №2008574 и полезная модель №56988.

Особый интерес представляют нагреватели, разработанные НПФ «Этна», описанные в патентах РФ на изобретения №2343364, №2376156.

Во всех решениях второй группы современных нагревателей с присутствием спиральных нагревательных элементов использован вентилятор осевого типа, входной порт для подачи напряжения, опорно-крепящие и изолирующие элементы. Названные аналоги предназначены для обогрева салона электротранспорта, за исключением технического решения в патенте №2343364, в котором описано устройство для обогрева кабины водителя с аналогичными признаками.

Недостатки указанных аналогов заключаются в том, что применение устройств ограничивается только нагревом объемов внутри помещений и не подходит для решения других близких практических задач, возникающих в этих же вагонах электротранспорта.

В качестве наиболее близкого аналога было выбрано устройство нагрева воздуха, разработанное НПФ «Этна» (патент РФ на изобретение №2345908). Оно содержит полый корпус с входом и выходом воздушного потока и помещенные в нем с помощью крепящей арматуры нагревательный элемент и вентилятор. Нагревательный элемент, как правило, представляет собой собранный и уложенный на опоре вдоль корпуса спиралеобразный элемент. Вентилятор осевого типа включает помещенный в свою обечайку электродвигатель и вынесенную за нее крыльчатку. Устройство нагрева воздуха содержит помещенный между корпусом и обечайкой электродвигателя, установленный коаксиально обечайке металлический цилиндрический разъемный кожух. В устройстве расположены вытянутые в корпусе пластины с отверстиями вдоль их протяженности. Спиралеобразный нагревательный элемент образован из сориентированных параллельно друг другу между соседними пластинами и электрически соединенных последовательно участков спиралей, концы которых закреплены на стягивающих изоляторы винтах.

Недостаток наиболее близкого аналога заключается в том, что несмотря на высокие показатели устройства по габаритам - компактность и сниженный вес, а также его безынерционность, применение устройства ограничивается только нагревом помещений, в первую очередь, салонов электротранспорта, и не позволяет его использовать для решения других близких задач в этих же вагонах, например в виде составных частей в воздушных завесах, где требуется, в том числе и подогрев.

Задача заявляемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства нагрева воздуха за счет получения высокого показателя продавливания высоконапорного потока нагретого воздуха (высокого избыточного давления воздуха на выходе) с сохранением компактности и безынерционности устройства.

Сущность заявляемого технического решения по варианту 1 характеризуется тем, что устройство нагрева воздуха содержит корпус с входом и выходом для воздушного потока, входной порт для подачи напряжения и размещенные в корпусе с помощью опорно-крепящей арматуры нагревательный узел, включающий: обечайку и заключенные в ней электрически соединенные последовательно участки спиральных элементов, концы которых закреплены на винтах, стягивающих изоляторы, расположенные на аксиально протяженных опорных пластинах; помещенный в обечайку нагревательного узла и крепящийся к ней внутренний узел, сформированный из аксиально протяженных опорных пластин, уложенных по типу многогранника с возможностью образования между ними воздушных окон в месте нахождения центральной части каждого из участков спирального элемента; вентилятор, выполненный по типу центробежного, помещенный к выходной стенке корпуса, установленный после нагревательного узла по ходу воздушного потока и имеющий кожух в виде «улитки», выход которого соответствует выходному отверстию корпуса, которое выполнено в одной из его стенок, а входное отверстие центробежного вентилятора, являясь конфузором, соответствует выходному отверстию нагревательного узла, которым служит плотно и непосредственно соединенное с конфузором выходное отверстие обечайки.

Заявляется также устройство нагрева воздуха к варианту 1, в котором наряду с вышеописанным у выходного отверстия обечайки нагревательного узла по ходу воздушного потока размещена диэлектрическая пластина, крепящаяся на опорном каркасном элементе корпуса в виде прочной опорной пластины, протяженной в корпусе в продольном и поперечном направлении, с отверстием в центральной части под обечайку.

Кроме того, заявляется устройство нагрева воздуха к варианту 1, в котором в качестве опорного каркасного элемента корпуса служит прочная опорная пластина, протяженная в корпусе в продольном и поперечном направлении, с отверстием, соосным и не меньшим по диаметру выходному отверстию обечайки нагревательного узла.

Заявляется также устройство нагрева воздуха к варианту 1, в котором в качестве каркасного опорного элемента корпуса служит прочная опорная пластина в виде поддерживающих стоек с левой и правой стороны, опирающихся, по крайней мере, на дно корпуса и имеющих в центральной части отверстие под обечайку, соосное и не меньшее по диаметру выходному отверстию обечайки нагревательного узла.

Кроме того, патентуется устройство нагрева воздуха к варианту 1, в котором с учетом вышеназванных обязательных конструктивных признаков участки спиральных элементов уложены последовательно во фронтальной плоскости по азимуту, а в аксиальном направлении следуют параллельными рядами друг за другом.

Заявляется также устройство нагрева воздуха к варианту 1, в зонах наибольшего нагрева которого внутри корпуса - верхней части обечайки вблизи вентилятора установлены термопредохранители.

Кроме того, в заявляемом устройстве по варианту 1 оптимизируется количество аксиально вытянутых пластин, на которых помещены изоляторы, образующих многогранник. С этой целью выбирается число этих пластин, равное шести.

Сущность другого заявляемого независимого изобретения по варианту 2 характеризуется тем, что устройство нагрева содержит корпус с входом и выходом для воздушного потока, входной порт для подачи напряжения и размещенные в корпусе с помощью опорно-крепящей арматуры нагревательный узел, включающий: обечайку и заключенные в ней электрически соединенные последовательно участки спиральных элементов, концы которых закреплены на винтах, стягивающих изоляторы, расположенные на аксиально протяженных опорных пластинах; полые уплощенные кольцеобразные держатели, коаксиально расположенные внутри обечайки нагревательного узла и удаленные на расстоянии друг от друга к противоположным концам нагревательного узла, объединяющие разнесенные в азимутальном направлении аксиально протяженные опорные пластины во внутренний узел, зафиксированный на обечайке нагревательного узла; вентилятор, выполненный по типу центробежного, помещенный к выходной стенке корпуса, установленный после нагревательного узла по ходу воздушного потока и имеющий кожух в виде «улитки», выход которого соответствует выходному отверстию корпуса, которое выполнено в одной из его стенок, а входное отверстие центробежного вентилятора, являясь конфузором, соответствует выходному отверстию нагревательного узла, которым служит плотно и непосредственно соединенное с конфузором выходное отверстие обечайки.

Кроме того, заявляется устройство нагрева воздуха к варианту 2, в котором внутренний узел внутри обечайки нагревательного узла зафиксирован на последней с помощью крепежных стержней из толстостенного металла, разнесенных в радиальном направлении.

Заявляется также устройство нагрева воздуха к варианту 2, в котором число полых уплощенных кольцеобразных держателей равно двум.

Технический результат группы изобретений в данной заявке не ограничивается получением одновременно безынерционного и компактного нагревателя, габариты которого позволяют поместить его в самое ограниченное запланированное свободное пространство в надпотолочной зоне вагона электротранспорта, вблизи дверного проема и над ним, вписав его месторасположение в пространство рядом с механизмом открывания дверей, не мешая последнему, что создавало проблему для размещения аналогичных по эксплуатационным параметрам устройств нагрева воздуха и тепловых завес других организаций-изготовителей. Уже только это большое преимущество заявленной группы изобретений перед известными используемыми конструкциями.

Заявляемые конструкции нагревателя обладают также высоким показателем продавливания высоконапорного потока нагретого воздуха (большой скоростью потока и высоким избыточным давлением), что расширяет возможность их использования в качестве источников нагретого воздуха, в частности, для тепловых завес дверных проемов вагонов электрических транспортных средств.

Достигнутый технический результат с учетом последнего приобретенного свойства отнюдь не сводится к использованию в заявляемом устройстве центробежного вентилятора и спирального нагревателя. Так при исследовании уровня решения заявителем обнаружен патент Германии №3143500, в устройстве которого присутствует и центробежный вентилятор, и одна спираль у выхода из устройства нагрева. Однако данное устройство не имеет преимуществ ни второй группы аналогов с пакетами спиральных элементов (по весу и габаритам, а также мощности), ни преимуществ другой группы аналогов, вызванных применением центробежного вентилятора.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью чертежей фиг. 1 - 6, на которых представлены:

фиг. 1 - общий вид заявляемого устройства (по вариантам 1, 2);

фиг. 2 - вид со стороны вентилятора - заявляемое устройство без корпуса (по вариантам 1, 2);

фиг. 3 - часть заявляемого устройства (по вариантам 1, 2) без нагревательного узла, вид в поперечном сечении;

фиг. 4 - внутренний узел нагревательного узла заявляемого устройства (по варианту 1);

фиг. 5 - заявляемое устройство (по варианту 2) в поперечном сечении;

фиг. 6 - нагревательный узел заявляемого устройства (по варианту 2).

На всех фигурах позициями 1-30 обозначены:.

1 - корпус;

2 - вход воздушного потока;

3 - выход воздушного потока;

4 - защитная сетка;

5 - выходной патрубок;

6 - нагревательный узел;

7 - вентилятор;

8 - кожух вентилятора;

9 - электродвигатель;

10 - рабочее колесо с лопатками;

11 - конфузор вентилятора;

12 - выходное отверстие вентилятора;

13 - аксиально протяженная опорная пластина;

14 - отверстие;

15 - обечайка нагревательного узла;

16 - крепежный элемент по типу «лапки»;

17 - отверстие в «лапке»;

18 - участок спирального элемента;

19 - изолятор;

20 - винт;

21 - шпилька (стержень);

22 - термопредохранитель;

23 - уплощенный кольцеобразный держатель;

24 - опорный каркасный элемент;

25 - диэлектрическая пластина;

26 - входной порт для подачи напряжения;

27 - защитная крышка входного порта;

28 - болт заземления;

29 - фиксатор;

30 - профилированный держатель.

Заявляемое устройство нагрева воздуха по вариантам 1 и 2 (фиг. 1, 2) включает ряд элементов и узлов, помещенных в корпус 1 с входом 2 и выходом 3 воздушного потока, ряд изолирующих деталей и опорно-крепящую арматуру в виде винтов, пластин и других элементов крепежа. Со стороны входа 2 корпуса 1 установлена защитная сетка 4, со стороны выхода 3 корпуса 1 - выходной патрубок 5. Основные элементы заявляемого устройства - установленные со стороны входа 2 корпуса 1 нагревательный узел 6 и со стороны выхода 3 корпуса 1 вентилятор 7, помещенный к выходной стенке корпуса 1. Последний (фиг. 3) выбран центробежного типа и содержит помещенные в спиральный (в форме «улитки») кожух 8 электродвигатель 9 и рабочее колесо с лопатками 10. Вентилятор 7 имеет входное отверстие в виде конфузора 11 - конструкции, обратной диффузору, которая представляет собой часть канала в виде усеченного конуса. В зоне нахождения конфузора 11 динамическое давление в направлении движения воздушного потока увеличивается, статическое - уменьшается, за счет чего осуществляется плавное сужение и ускорение воздушного потока, засасываемого вентилятором 7. В последнем имеется выходное отверстие 12, соответствующее отверстию в стенке - выходу 3 корпуса 1 и сопряженное с ним. Вентилятор 7 расположен после нагревательного узла 6 на одной оси с ним. При этом конфузор 11 вентилятора 7 соответствует выходному отверстию нагревательного узла 6.

Конструктивные отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога влияют на особенное формирование воздушного потока вдоль всего пути его в корпусе 1 и, в частности, на участках нагревательного узла 6, особенно внутри зоны, образующейся из аксиально протяженных опорных пластин 13 с отверстиями 14. Внешний элемент для формирований воздушного потока на участке нагревательного узла 6 представляет собой цилиндрическую обечайку 15 нагревательного узла 6, выполненную неразъемной и имеющую на внешней стороне крепежные элементы по типу «лапок» 16 с отверстиями 17 для закрепления обечайки 15 нагревательного узла 6 внутри корпуса 1 и термопредохранители 22, установленные внутри корпуса 1 - верхней части обечайки 15 нагревательного узла 6 вблизи вентилятора 7 и обеспечивающие отключение питания нагревательного узла 6 в режиме максимального нагрева во избежание перегрева.

Выходным отверстием нагревательного узла 6 служит выходное отверстие обечайки 15 нагревательного узла 6, которое плотно и непосредственно соединено с конфузором 11 вентилятора 7. В обечайку 15 нагревательного узла 6 помещена внутренняя часть нагревательного узла 6, выполненная в виде электрически соединенных последовательно участков спиральных элементов 18, концы которых закреплены на винтах 20, стягивающих изоляторы 19. Соединенные по окружности (по азимуту) во фронтальной плоскости участки спиральных нагревательных элементов 18 образуют многоугольники, которые в аксиальном направлении внутри корпуса 1 расположены друг за другом параллельными рядами. Изоляторы 19 керамического типа расположены на аксиально протяженных опорных пластинах 13. Практически весь создаваемый вентилятором 7 воздушный поток направляется на съем тепла с участков спиральных элементов 18.

По варианту 1 (фиг. 4) аксиально протяженные опорные пластины 13 образуют в нагревательном узле 6 внутренний узел, сформированный в фигуру по типу вытянутого многогранника, и который крепится к обечайке 15 нагревательного узла 6. При этом аксиально протяженные опорные пластины 13 уложены с возможностью образования между ними воздушных окон в месте нахождения центральной части каждого из участков спирального элемента 18. Крепление внутреннего узла к обечайке 15 нагревательного узла 6 в этом варианте осуществляется при помощи элементов крепежа, таких, как, например, толстостенные отходящие от многогранника в стороны металлические прямоугольные пластины. В частном случае, как представлено на фиг. 4, внутренний узел нагревательного узла 6 выполнен с возможностью сужения канала для прохождения воздушного потока от входа нагревательного узла 6 по направлению к входу в конфузор 11 вентилятора 7, а элементы крепежа в виде прямоугольных пластин могут составлять технологически одно целое с группой аксиально протяженных опорных пластин 13, поскольку так (заодно) с ними технологически изготовлены.

По варианту 2 (фиг. 5, 6) внутри обечайки 15 нагревательного узла 6, коаксиальио ей, расположены полые уплощенные кольцеобразные держатели 23, выполненные из толстостенного металла и разнесенные на расстоянии друг от друга в аксиальном направлении. Они объединяют разнесенные в азимутальном направлении аксиально протяженные опорные пластины 13 во внутренний узел. Это принципиальное отличие конструкции второго варианта. Внутренний узел зафиксирован на обечайке 15 нагревательного узла 6 с помощью элементов крепежа, например стержней или шпилек 21, выполненных из толстостенного металла и размещенных в радиальном направлении от внешней поверхности уплощенных кольцеобразных держателей 23 до внутренней поверхности обечайки 15 нагревательного узла 6 и радиально разнесенных, в частном случае на 120° друг от друга.

Важным элементом конструкции по вариантам 1 и 2 (фиг. 5) является каркас, состоящий из стенок корпуса 1 и опорного каркасного элемента 24, который может быть выполнен, как правило, в виде прочной пластины, практически перекрывающей корпус 1 заявляемого устройства в продольном и поперечном направлении, или в виде поддерживающих стоек, опирающихся на дно корпуса 1, с отверстием, соосным и не меньшим по диаметру выходному отверстию обечайки 15 нагревательного узла 6. На опорном каркасном элементе 24 закреплена диэлектрическая пластина 25, расположенная у выходного отверстия обечайки 15 нагревательного узла 6 по ходу воздушного потока.

В этом случае достигается наиболее целесообразное размещение нагревательного узла 6 и вентилятора 7, позволяющее достичь максимальной концентрации выделяемой тепловой мощности в предлагаемом устройстве и обеспечить и тепловую защиту дверных проемов за счет продавливания высоконапорного потока нагретого воздуха.

На корпусе 1 с внешней стороны на стенке размещены: входной порт для подачи напряжения 26, защитная крышка 27 для него и болт заземления 28. Для фиксации стенок корпуса 1 по всему периметру имеются фиксаторы 29, которые, в частности, могут быть в виде винтов 20 (фиг. 1). В частном случае, на корпусе 1 с внешней стороны верхней стенки могут быть размещены профилированные держатели 30 для крепления внутри вагона в надпотолочной зоне на предусмотренной опоре с возможностью взаимного соответствия форм профилированного держателя 30 и предусмотренной опоры (фиг. 3).

Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

При включении устройства указанной конструкции в схему электропитания транспортного средства (трамвая, троллейбуса, вагонов электропоезда и т.п.) по сигналу открывания двери через входной порт для подачи напряжения 26 на вводы питания вентилятора 7 подается переменное напряжение 220 или 380 В. В зимнее время (при температурах окружающей среды ниже минус 15°C) напряжение (постоянное, либо переменное для разных типов электротранспорта) подается также на вводы питания нагревательного узла 6. Воздух на вход 2 устройства попадает из помещения вагона в корпус 1 устройства через отверстие с защитной сеткой 4.

Вращая рабочее колесо с лопатками 10 вентилятора 7, электродвигатель 9 обеспечивает создание разряжения воздуха в нагревательном узле 6, в связи с чем воздушный поток поступает из зоны с большим давлением вне корпуса 1 в зону с меньшим давлением через вход 2 корпуса 1. Далее воздушный поток, прошедший сквозь участки спирального элемента 18, нагревается и поступает в вентилятор 7 через конфузор 11, после прохождения которого становится более плотным. Под действием рабочего колеса с лопатками 10 вентилятора 7 воздушный поток изменяет направление своего движения на 90° и через выходное отверстие 12 вентилятора 7, сопряженное с выходом 3 в стенке корпуса 1, поступает далее за пределы заявляемого устройства, например в распределительный воздуховод. По сигналу закрытия дверей транспортного средства происходит одновременное отключение вентилятора 7 и нагревательного узла 6 (прекращается подача напряжения на входной порт 26). Отсутствие задержки по времени отключения, используемой в аналогичных устройствах с инерционными нагревательными узлами, необходимо для предотвращения возможности перегрева участков нагревательного узла 6 и позволяет не усложнять схему управления этими устройствами.

Термопредохранители 22 включаются через низковольтные выводы устройства в цепь пусковой обмотки контактора транспортного средства, подающего напряжение на участки спиральных нагревательных элементов 18. При отключении напряжения электродвигателя 9 либо при выходе его из строя температура термопредохранителя 22 поднимается выше критического значения, контакты термопредохранителя 22 размыкаются, цепь пусковой обмотки контактора размыкается и подача напряжения на нагревательный узел 6 прекращается.

Пример по варианту 1

В устройстве используется безынерционный нагревательный узел на открытых участках спиральных элементов в полном соответствии с описанием данной конструкции (см. по первому независимому изобретению).

Заявителем освоен рациональный прием изготовления внутреннего узла, основанный на предварительной штамповке и гибке металлического листа. При штамповке на поверхность листа наносятся метки заготовки под воздушные окна и после освобождения их от металла получаются чередующиеся полосы аксиально протяженных пластин и воздушных окон между аксиально протяженными пластинами. Окна, как правило, имеют форму четырехугольника с шириной 10÷15 мм, длиной, равной расстоянию между полосами, и предназначены для увеличения воздушных зазоров между поверхностью пластин и участками спирального нагревательного элемента. Это необходимо для предотвращения попадания электрического потенциала на элементы нагревательного узла. После гибки получают внутренний узел в виде поверхности шестигранной призмы, два противоположных боковых ребра которой имеют продолжения снаружи призмы в виде аксиально вытянутых полос, края четырех из них загнуты под прямым углом и имеют по одному отверстию для крепления внутреннего узла к обечайке нагревательного узла. Детали нагревательного узла заявляемого устройства изготавливаются из углеродистой конструктивной стали марки 20 с качеством поверхности группы Б. В аксиально протяженных опорных пластинах выполнено два ряда (что было достаточно для получения запланированных заявителем параметров) отверстий, необходимых для установки керамических изоляторов, и соответствующего размещения на стягивающих изоляторы винтах двух параллельных многоугольников, образованных последовательно соединенными во фронтальной плоскости участков спиральных элементов, выполненных из высокоомного жаропрочного материала.

В устройстве используется неразъемная обечайка, крепление вышеописанной конструкции к которой осуществляется с помощью резьбовых соединений через соответствующие отверстия, выполненные в обечайке. На выходе устройства размещен вентилятор центробежного типа в спиральном кожухе. За нагревательным узлом, соосно ему, располагается конфузор вентилятора, сужающий и ускоряющий выходящий из нагревательного узла воздушный поток (фиг. 4).

Внутри корпуса на внешней стороне обечайки установлен термопредохранитель. Устройство имеет запасы по эксплуатационным параметрам при весе в 15 кг и может быть рекомендовано в качестве составной части - в виде блока нагрева воздуха с высоким показателем продавливания воздуха в воздушно-тепловую завесу.

Пример по варианту 2

Заявляемое устройство нагрева воздуха проходит испытания на одном из предприятий г. Саратова на выполнение требований безотказности, срока службы, надежности, в том числе и на воздействие внешних механических факторов (включая вибрацию), стойкость к воздействию условий транспортирования и к воздействию климатических факторов. Испытания показывают соответствие заданным параметрам.

В устройстве используется безынерционный нагревательный узел на открытых спиралях в полном соответствии с описанием данной конструкции (см. по второму независимому изобретению - фиг. 5, 6).

Внутри обечайки нагревательного узла, коаксиально ей, расположены полые уплощенные кольцеобразные держатели, выполненные из толстостенного металла и разнесенные на расстоянии друг от друга в аксиальном направлении. Они объединяют разнесенные в азимутальном направлении и помещенные с их внешней стороны аксиально протяженные опорные пластины во внутренний узел, который удерживается со стороны входа воздушного потока тремя шестигранными стержнями с выполненной в них внутренней резьбой и двумя стержнями с внешней резьбой со стороны выхода воздушного потока. Стержни изготовлены из следующих материалов: шестигранные - из углеродистой конструкционной качественной стали марки 20, круглые - из углеродистой стали оцинкованной класса прочности 4.6.

В устройстве используется неразъемная обечайка с выполненными тремя пазами размером 5×40 мм со стороны входа воздушного потока, используемыми для установки шестигранных стержней, со стороны выхода воздушного потока. Крепление стержней к обечайке осуществляется через выполненные в ней отверстия. На выходе устройства размещен вентилятор центробежного типа в спиральном кожухе. Между нагревательным узлом и вентилятором соосно располагается конфузор, сужающий и ускоряющий выходящий из нагревательного узла воздушный поток.

В нагревательном узле установлено два ряда спиралей из высокоомного жаропрочного материала с использованием керамических изоляторов, размещенных на аксиально протяженных опорных пластинах. Плотность тока в спиральных нагревательных элементах примерно в 15 раз ниже, чем в трубчатых электронагревателях, используемых другими производителями климатического оборудования для электропоездов, что обеспечивает их низкую температуру в рабочем режиме и, как следствие, высокую надежность и долговечность устройства, отсутствие эффекта «выжигания кислорода». Внутри корпуса на внешней стороне обечайки установлен термопредохранитель. Устройство имеет запасы по всем эксплуатационным параметрам.

Изобретение относится к области электроотопительной техники, а также к составной части оборудования воздушно-тепловых завес дверных проемов салонов и тамбуров вагонов электротранспорта. Устройство нагрева воздуха содержит корпус с входом и выходом воздушного потока и размещенные в нем нагревательный узел и центробежный вентилятор. Нагревательный узел включает обечайку и заключенные в нее участки спиральных элементов, электрически соединенных последовательно и закрепленных своими концами на винтах, которые стягивают изоляторы. Изоляторы расположены на аксиально протяженных опорных пластинах, которые сформированы во внутренний узел в виде многогранника, крепящийся к обечайке. Центробежный вентилятор помещен к выходной стенке корпуса, установлен после нагревательного узла, имеет кожух в виде «улитки». Выходное отверстие кожуха соответствует выходному отверстию корпуса. Входное отверстие центробежного вентилятора, являясь конфузором, соответствует выходному отверстию обечайки нагревательного узла. Устройство может содержать полые уплощенные кольцеобразные держатели, которые расположены коаксиально обечайке нагревательного узла внутри нее. Кольцеобразные держатели удалены друг от друга к противоположным концам нагревательного узла и вместе с аксиально протяженными опорными пластинами образуют внутренний узел нагревательного узла 6, который крепится к его обечайке. Аксиально протяженные опорные пластины разнесены на кольцеобразных держателях в азимутальном направлении. Достигается расширение функциональных возможностей устройства нагрева воздуха с сохранением безынерционности и компактности устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

1. Устройство нагрева воздуха, характеризующееся тем, что оно содержит корпус с входом и выходом для воздушного потока, входной порт для подачи напряжения и размещенные в корпусе с помощью опорно-крепящей арматуры нагревательный узел, включающий обечайку и заключенные в ней электрически соединенные последовательно участки спиральных элементов, концы которых закреплены на винтах, стягивающих изоляторы, расположенные на аксиально протяженных опорных пластинах, помещенный в обечайку нагревательного узла и крепящийся к ней внутренний узел, сформированный из аксиально протяженных опорных пластин, уложенных по типу многогранника с возможностью образования между ними воздушных окон в месте нахождения центральной части каждого из участков спирального элемента, вентилятор, выполненный по типу центробежного, помещенный к выходной стенке корпуса, установленный после нагревательного узла по ходу воздушного потока и имеющий кожух в виде «улитки», выход которого соответствует выходному отверстию корпуса, которое выполнено в одной из его стенок, а входное отверстие центробежного вентилятора, являясь конфузором, соответствует выходному отверстию нагревательного узла, которым служит плотно и непосредственно соединенное с конфузором выходное отверстие обечайки нагревательного узла.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что между выходным отверстием обечайки нагревательного узла и корпусом вентилятора размещена диэлектрическая пластина, крепящаяся на опорном каркасном элементе корпуса, центральное отверстие которой соосно и совпадает с выходным отверстием обечайки нагревательного узла.

3. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что в качестве опорного каркасного элемента корпуса служит прочная опорная пластина, протяженная в корпусе в продольном и поперечном направлении, с отверстием, соосным и не меньшим по диаметру выходному отверстию обечайки нагревательного узла.

4. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что в качестве каркасного опорного элемента корпуса служит прочная опорная пластина в виде поддерживающих стоек с левой и правой стороны, опирающихся, по крайней мере, на дно корпуса и имеющих в центральной части отверстие под обечайку, соосное и не меньшее по диаметру выходному отверстию обечайки нагревательного узла.

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что участки спиральных элементов уложены последовательно во фронтальной плоскости по азимуту, а в аксиальном направлении следуют параллельными рядами друг за другом.

6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в зонах наибольшего нагрева внутри корпуса - верхней части обечайки вблизи вентилятора установлены термопредохранители.

7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в нагревательном узле оптимальное число аксиально вытянутых пластин, на которых помещены изоляторы, образующих многогранник, равно шести.

8. Устройство нагрева воздуха, характеризующееся тем, что оно содержит корпус с входом и выходом для воздушного потока, входной порт для подачи напряжения и размещенные в корпусе с помощью опорно-крепящей арматуры нагревательный узел, включающий обечайку и заключенные в ней электрически соединенные последовательно участки спиральных элементов, концы которых закреплены на винтах, стягивающих изоляторы, расположенные на аксиально протяженных опорных пластинах, полые уплощенные кольцеобразные держатели, коаксиально расположенные внутри обечайки нагревательного узла и удаленные на расстоянии друг от друга к противоположным концам нагревательного узла, объединяющие разнесенные в азимутальном направлении аксиально протяженные опорные пластины во внутренний узел, зафиксированный на обечайке нагревательного узла, вентилятор, выполненный по типу центробежного, помещенный к выходной стенке корпуса, установленный после нагревательного узла по ходу воздушного потока и имеющий кожух в виде «улитки», выход которого соответствует выходному отверстию корпуса, которое выполнено в одной из его стенок, а входное отверстие центробежного вентилятора, являясь конфузором, соответствует выходному отверстию нагревательного узла, которым служит плотно и непосредственно соединенное с конфузором выходное отверстие обечайки.

9. Устройство по п.8, характеризующееся тем, что внутренний узел обечайки нагревательного узла зафиксирован на последней с помощью крепежных стержней из толстостенного металла, разнесенных в радиальном направлении.

10. Устройство по п.8, характеризующееся тем, что число полых уплощенных кольцеобразных держателей равно двум.