Нагреватель воздуха Советский патент 1992 года по МПК F24H3/04 

Изобретение относится к подъемно- транспортному машиностроению, а именно к устройствам для создания микроклимата в кабинах грузоподъемных кранов, работающих в различных климатических условиях, и преимущественно для подогрева воздуха в кабине в зимний период.

Применяемые обычно для этих целей теплогенераторы содержат нагреватель теплоносителя (воздуха) и вентилятор, причем оба агрегата выполнены, как правило, отдельно. Это объясняется стремлением обдувать нагревательные элементы перпендикулярным потоком воздуха, так как в этом случае коэффициент теплоотдачи от нагревательных элементов к воздуху примерно в 2,5 раза больше, чем при обдуве потоком, направленным вдоль нагревательных элементов Коэффициент теплоотдачи при прочих равных условиях зависит от турбулентности потока воздуха, которая определяется критерием подобия Рейнольд- са.

Но всякое увеличение турбулентности потока воздуха неизменно ведет к увеличению аэродинамического сопротивления нагревателя,котороерастет пропорционально квадрату скорости потока, а при меньшей скорости воздушного потока необходимо увеличить площадь поверхности нагревателя (оребрение трубок), что также увеличивает сопротивление, металлоемкость и трудоемкость изготовления.

Именно такими недостатками характеризуется электрический воздухонагреватель, содержащий заключенные в общем кожухе калорифер в виде корпуса с расположенными в нем нагревательными элементами и вентилятор с электродвигателем. Нагревательные элементы выполнены в виде трубок, каждая из которых заключена в отдельный корпус - экран с кольцевым зазором, причем ребра каждого экрана расположены между ребрами соседних экранов.

Известен также нагреватель, в котором нагревательные элементы обхватывают рабочее колесо вентилятора и размещены внутри кожуха центробежного вентилятора у его стенок по спиралям, соответствующим контуру кожуха,

Недостатками воздухонагревателя являются низкий коэффициент теплоотдачи и недостаточная долговечность, обусловленная неоднородностью обдува нагревательных элементов по их длине потоком воздуха, вытесняемым из межлопастного пространства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электрический воздухоподогреватель, содержащий

снабженное лопатками рабочее колесо, вра- щаемое вокруг оси, и электрический нагревательный элемент в виде неподвижной цилиндрической клетки, концентрично ох5 ватывающей рабочее колесо. Рабочее колесо и цилиндрическая клетка заключены в кожух с отверстиями для входа и выхода воздуха.

Воздухонагреватель такой конструкции

0 имеет преимущества по сравнению с другими известными устройствами, В частности, повышается коэффициент теплоотдачи от нагревателя к воздуху за счет увеличенной

5 турбулентности потока воздуха в зоне размещения нагревательного элемента.

Однако при таком размещении нагревательного элемента увеличивается наименьший зазор между стенкой кожуха

0 вентилятора и лопатками его рабочего колеса, в который попадает часть нагретого воздуха, перемещаемого вентилятором к выходу, и осуществляет повторный оборот вдоль нагревательного элемента. Это при5 водит к снижению КПД вентилятора, так как неоднократный оборот части потока нагретого воздуха вокруг нагревательного элемента уменьшает его теплоотдачу.

Целью изобретения является повыше0 ние эффективности теплоотдачи.

Поставленная цель достигается тем, что в известном конвекторе вентиляторном, включающем вентилятор и закрепленный в его кожухе посредством кронштейнов на5 греватель в виде спирали, витки которой

1 концентрично охватывают рабочее колесо

вентилятора и расположены в плоскости его

вращения, один из кронштейнов спирали

нагревателя выполнен в виде пластины с

0 отверстиями для витков спирали, перекрывающий наименьший зазор между стенкой кожуха вентилятора и лопатками его рабочего колеса.

На фиг. 1 изображен конвектор, общий

5 вид, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1 ; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Нагреватель воздуха содержит вентилятор 1, размещенный в улиткообразном кожухе 2. Рабочее колесо 3 вентилятора 1 с

0 лопатками 4 концентрично охвачено спиралью 5 трубчатого электронагревателя. При этом витки б спирали 5 расположены над рабочими (активными) частями лопаток

4в плоскости вращения рабочего колеса 3 5 вентилятора 1, на равном расстоянии от оси

его вращения. Вытесняемый из межлопастного пространства 7 воздух обдувает в этом случае каждый участок спирали 5. Спираль

5крепится к кожуху 2 посредством кронштейнов 8. Один из кронштейнов выполнен в

виде пластины 9, один конец которой закреплен на кожухе 2, а второй расположен в наименьшем зазоре между его стенкой и лопатками 4 рабочего колеса 3, При этом зазор уменьшается от величины а до б. Пластина 9 снабжена отверстиями, через которые пропущены витки 6 спирали 5.

Нагреватель воздуха работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 3 вентилятора 1 в направлении стрелки й воздух (теплоноситель) всасывается в центральной части и лопатками 4 нагнетается в кожух 2 вентилятора 1. При этом выходящий из межлопастного пространства 7 воздух имеет переносную составляющую скорости U™ и относительную Uon (для наглядности условно приложены к концу лопатки). Направление абсолютной скорости выходящего воздуха обозначено вектором Ул. т.е. обдув витков 6 спирали 5 осуществляется примерно перпендикулярным потоком воздуха (регулируется углом наклона лопатки). Причем по мере поворота колеса 3 этот поток остается неизменным и, следовательно, спираль 5 обдувается равномерно по всей длине однородным по массе и температуре потоком воздуха. Этим достигается равномерный съем тепла по всей длмне спирали 5, что дополнительно еще и предотвращает ее температурную деформацию, т.е. повышает срок службы нагревателя.

В кожухе 2 вентилятора 1 поток теплого воздуха движется к выходу по направлению стрелки Un вдоль витков 6 спирали 5 по

0

5

0

5

0

5

расширяющемуся руслу и поэтому сопротивление последнего движущемуся потоку незначительно. Кронштейн в виде пластины 9 перекрывает зазор а между стенкой кожуха 2 и лопатками 4, поэтому практически весь поток воздуха поступает к выходу из кожуха 2 конвектора.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно снизить объем нагретого воздуха, проходящего в наименьший зазор между стенкой кожуха и лопатками колеса вентилятора, и повторный его проход вдоль спирали, что приводит к повышению КПД вентилятора, обдуву спирали нагревателя более холодным воздухом и, в конечном итоге, увеличению теплоотдачи от нагревателя к воздуху.

Формула изобретения Нагреватель воздуха, содержащий корпус, расположенный концентрично и с образованием зазора переменной ширины относительно стенки корпуса рабочее колесо вентилятора и электрический нагреватель в виде спирали, витки которой размещены в плоскости вращения колеса и закреплены на кронштейнах, установленных в зазоре, причем один из кронштейнов расположен в зоне минимальнойоширины зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, указанный кронштейн выполнен в виде пластины и расположен с перекрытием в свету упомянутого зазора.

Изобретение относится к подъемно- транспортному машиностроению. СущЦ ц, 8 $5 ность изобретения: в улиткообразном корпусе 2 размещено рабочее колесо 3 вентилятора 1 с лопатками 4, концентрично обхваченными спиралью 5 трубчатого электродвигателя. Витки 6 спирали 5 расположены в зазоре между стенкой корпуса 2 и колесом 3 вентилятора 1 на равном расстоянии от оси вращения колеса 3. Один из кронштейнов 8, расположенный в зоне минимального зазора, перекрывает в свету последний, что позволяет при работе устройства снизить объем нагреваемого воздуха и его потери путем исключения повторного прохода его вдоль спирали 5, что приводит к повышению КПД. 3 ил. А 8 О сь ю

А -А

Фиг2 .

+ f} Г) О

ВидВ

/, р -е

и ; i

Ј

ЯМ25