EA013187B1

EA013187B1 - Портативный каталитический нагреватель для автономного применения

Info

Publication number: EA013187B1
Application number: EA200801689A
Authority: EA
Inventors: Ханс Йессен Мёллер; Фредерик Гунделах Мёллер
Original assignee: ХИТДЖИАР ПРОФЭШНЛ АпС
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2010-02-26
Also published as: US8714971B2; EP1989481B1; CN101336352A; EA200801689A1; AU2006336980A1; EP1989481A1; US20100285416A1; CA2637201C; AU2006336980A8; CA2637201A1; WO2007085251A1

Abstract

Предлагается портативный каталитический нагреватель для автономного применения, включающий в себя нагревательный элемент с ручкой (4) и находящуюся на ее конце нагревательную трубку (5), содержащую каталитическую камеру (20) сгорания для каталитического горения газов для получения инфракрасного излучения; при этом нагревательная трубка (5) изготовлена из материала, прозрачного для инфракрасного излучения, и является герметичной для погружения в жидкости.

Description

Инфракрасное излучение представляет собой часть электромагнитного спектра, которая включает длины волн от 0,76 до 100 мкм, из которых промышленно применяется только излучение с длиной волны до 10 мкм. Этот спектр может быть разделен на три «полосы»:

коротковолновое инфракрасное излучение 0,76-2 мкм;

средневолновое инфракрасное излучение 2-4 мкм и длинноволновое инфракрасное излучение 4-10 мкм.

Вне инфракрасной области с одной стороны спектра излучений имеем видимый свет (более короткие волны); на другой стороне спектра (более длинные волны) приближаемся к области радиоволнового излучения.

Длины волн инфракрасного излучения соответствуют слабым фотонам (<4·10^-19 Дж), которые, как считается, не ослабляют материалы вследствие изменения их молекулярного строения, в отличие от излучения с более высокими энергетическими уровнями: ультрафиолетового, рентгеновского и гаммаизлучения. Соответственно инфракрасное излучение оказывает на вещества чисто тепловой эффект.

Каталитический нагреватель производит теплоту без образования пламени. Каталитическое инфракрасное излучение вырабатывается в процессе, называемом реакцией окисления-восстановления. Когда углеводород соединяется с кислородом в присутствии нагретого катализатора, в ходе экзотермической реакции высвобождается энергия инфракрасного излучения и образуются СО₂ и водяной пар.

В патенте США № 4420462 Клайдом описаны каталитические нагреватели для нагрева жидкости, которая протекает через трубы рядом с нагревателем; а в патенте США № 5215076 Оглзби и др. - каталитические нагреватели, предназначенные преимущественно для пайки.

Катализ происходит в интервале температур от 370 до 425°С. Эти температуры соответствуют длинам волн инфракрасного излучения приблизительно от 3 до 7 мкм, в основном совпадающим со спектром максимального поглощения воды, который находится в диапазоне от 3 до 7 мкм. Следовательно, нагрев инфракрасным излучением хорошо подходит для нагревания воды, содержащейся в различных материалах. Так, например, известно, что каталитические нагреватели могут быть использованы в бигуди, как это описано Бергхаммером в патенте США № 4416298.

Принцип работы каталитического нагревателя может быть описан следующим образом. Газ подается через каталитическую среду в обогреваемую с помощью газа каталитическую инфракрасную отопительную панель. Инфракрасный элемент состоит главным образом из каталитического материала с равномерно распределенной сеткой или волокнистой структурой, что обеспечивает максимальную площадь поверхности и позволяет катализатору работать с оптимальной эффективностью.

При каталитическом инфракрасном нагреве используется каталитическая реакция между топливом, кислородом и теплотой для генерации инфракрасного излучения. Каталитическая реакция происходит при использовании вещества (катализатора), которое создает термодинамическую реакцию между веществом и теплотой. Или, проще говоря, происходят изменения в химической реакции и ее ускорение, вызванные веществом (катализатором), которое само в результате реакции остается неизменным.

Обычно (т.е. без катализатора) процесс горения начинается при температуре приблизительно 500°С. При добавлении катализатора процесс происходит быстрее и при более низкой температуре. При 250°С и выполнении определенных условий может иметь место окисление, однако это касается окисления без огня (воспламенения) и пламени.

Когда катализатор, после его предварительного нагрева, достигает температуры, например, 150°С, газ проходит через нагретый каталитический материал. Газ входит в контакт с теплым катализатором и взаимодействует с кислородом воздуха, благодаря которому температура катализатора повышается до значения между 175 и 440°С, в то же самое время газ испускает инфракрасную энергию. Оценка эффективности показала, что до 72% энергии газа преобразуются в тепловую энергию инфракрасного излучения. Так как температура реакции намного ниже, чем температура воспламенения газа (выше 700°С), реакция является беспламенной. Каталитическая реакция может быть установлена уже через несколько секунд после того, как газ достигнет панели.

Цель изобретения

Цель изобретения состоит в том, чтобы создать каталитический нагреватель для нагрева воды и содержащих воду жидкостей и материалов, который имеет свойство хорошего переноса тепла и удовлетворяет нуждам потребителей, которые находятся на природе/на открытом воздухе и имеют потребность в надежном и эффективном автономном устройстве для нагрева пищи и напитков. Целевая группа потребителей - это воинские формирования, специальные подразделения, пешие туристы и семьи с детьми.

Цель данного изобретения реализована в конструкции портативного каталитического нагревателя для автономного применения, который содержит нагревательный элемент с ручкой и находящуюся на ее конце нагревательную трубку, содержащую каталитическую камеру сгорания для каталитического горения газов, чтобы обеспечить инфракрасное излучение; при этом нагревательная трубка изготовлена из материала, прозрачного для инфракрасного излучения и герметичного для погружения в жидкости. Нагреватель выполнен таким способом, что он может использоваться в любых положениях. Это означает, что ручка нагревателя при работе может быть размещена как ниже, так и выше среды, которую нужно

- 1 013187 нагреть.

Каталитические системы нагрева в целом известны как надежные, прочные и высокоэффективные устройства. В связи с этим может быть изготовлено относительно небольшое и легкое устройство, которое является достаточно компактным для переноски, чтобы использовать его в походе или при проведении военных действий. Также выгодно применять этот прибор в развивающихся странах вследствие его надежной конструкции и низкой себестоимости. Он может быть использован, например, для обеззараживания воды.

Данное изобретение позволяет обойтись без использования варочных котлов и кастрюль в процессе автономного разогрева консервов, готовых напитков, содержащих воду жидкостей или сублимированных продуктов. Эта возможность означает, что потребитель получает намного лучшие гигиенические условия, поскольку не будет иметь место загрязнение варочного котла или кастрюли, а необходимость мытья и чистки нагревателя в значительной степени меньше по сравнению с системами нагрева, применяемыми на сегодняшний день, так как нагреватель является самодезинфицирующим устройством. Кроме того, компоновка прибора позволяет применять нагреватель и как систему нагрева, и как грелку.

Нагревательный элемент включает в себя каталитическую инфракрасную горелку, которая испускает тепло к нагреваемой среде комбинированным методом: путем инфракрасного излучения и тепловой конвекцией.

На практике каталитическая инфракрасная горелка испускает приблизительно до 70% своей энергии в форме тепла излучения, в то время как оставшиеся приблизительно 30% передаются выходящему газу частично в виде тепла конвекции (20%) и частично в виде видимого, ультрафиолетового и прочих излучений (приблизительно 10%), в результате чего изобретение имеет высокий энергетический КПД и очень низкий уровень вредного излучения.

Каталитический нагреватель использует окисление газа (природного газа - пропана, бутана или их смеси) в каталитическом элементе, который может иметь цилиндрический или плоский каталитический элемент, выполненный из керамики, металла или фильтровального материала.

По сравнению с традиционными нагревателями для полевых пайков и т.д., применяемыми в природных условиях, рассматриваемый прибор отличается, прежде всего, принципом работы и КПД; традиционные нагреватели обеспечивают теплоотдачу от внешней стороны в материал и имеют довольно низкий КПД, обычно порядка 18-20%, вследствие очень больших тепловыделений в окружающую среду.

Путем комбинирования каталитического инфракрасного нагрева с конвекционным обеспечивается нагрев изнутри наружу материала, а также с наружной стороны внутрь материала. Это вызывает более равномерное прогревание нагреваемой среды. Данный эффект используется, кроме того, при погружении и размещении нагревающего элемента в центре объема нагреваемой среды. КПД в этом случае составляет более 70%.

Катализ происходит в интервале температур от 370 до 425°С. Эти температуры соответствуют длинам волн инфракрасного излучения от 3 до 7 мкм, что означает, что данный спектр испускания в основном совпадает со спектром максимального поглощения воды, который находится в диапазоне от 3 до 7 мкм. В связи с этим каталитическое инфракрасное нагревание хорошо подходит для нагрева материалов с относительно высоким влагосодержанием, что характерно для продуктов питания и напитков.

Так как эта система нагрева предназначена для непосредственного погружения в нагреваемую среду, должна быть предусмотрена водонепроницаемая граница раздела между нагреваемой средой и каталитическим нагревательным элементом. Чтобы увеличить КПД передачи инфракрасного излучения, должна быть предусмотрена разделяющая стенка, выполненная из материала, имеющего оптимальные свойства для передачи инфракрасного излучения и конвекционного тепла. Разделяющая стенка может быть изготовлена из алюминия, меди, кварцевого стекла или из комбинации этих материалов.

Каталитическое инфракрасное нагревание одобрено Системой Взаимного Фабричного Страхования для Опасных Факторов Класса 1, Отделения 2, Группы Ό и Канадской Ассоциацией Стандартов для опасных факторов Класса 1, Отделения 1, Группы Ό.

Беспламенный каталитический нагревательный элемент подходит для использования в опасных зонах, таких как места размещения и хранения химических или нефтехимических продуктов, места с воспламеняющимися или взрывчатыми газами или парами. Беспламенный каталитический нагревательный элемент может безопасно использоваться также в зонах с легко воспламеняющейся пылью или с металлической пылью, а также на площадках, где находятся хранящиеся, запаркованные или обслуживаемые транспортные средства, работающие на бензине.

В конкретном варианте выполнения изобретения предусмотрена трубка Вентури для смешивания газообразного топлива и воздуха, расположенная между газовым баллоном и каталитической камерой сгорания. Трубка Вентури является прочной и надежной конструкцией и может изготовляться в больших количествах с низкой себестоимостью, что для нагревателя согласно данному изобретению является огромным преимуществом, так как предусмотрено его использование широким кругом потребителей.

В другом варианте конструкции предусмотрен противоточный теплообменник между трубопроводом для подачи воздуха и трубопроводом для отходящего газа, предназначенный для осуществления теплообмена между отходящим газом и приточным воздухом.

- 2 013187

Для использования в военных целях нагревательный элемент согласно данному изобретению имеет то преимущество, что его более сложно обнаружить при использовании, по сравнению с используемыми традиционными способами нагревания. Нагреватель, выполненный в соответствии с изобретением, отличается тем, что при его использовании в нем не возникает ни в какой форме видимого пламени. Конструкция нагревателя обеспечивает окружение нагреваемой средой нагревательного элемента, содержащего инфракрасную горелку; вместе с этим отходящий газ максимально охлаждается при прохождении через проточный теплообменник, который обеспечивает передачу части тепла отходящего газа к газовому баллону, где тепло используется для преобразования газа из жидкого состояния в газообразное для осуществления сгорания, и частично воздуху, поступающему для каталитического окисления.

В связи с этим при использовании имеется только слабый температурный профиль. Кроме того, конструкция прибора обеспечивает очень низкий уровень шума и не образуется никакого дыма.

Кроме того, между газовым баллоном в нагревателе и трубопроводом для отходящего газа может быть установлен теплообменник, возможно идентичный по конструкции ранее упомянутому теплообменнику. Это гарантирует, что прибор может использоваться также и в очень холодных условиях.

Вследствие высокого КПД, который более чем в 3 раза выше, чем у используемых на сегодняшний день автономных нагревателей с варочными котлами и кастрюлями, данный нагреватель является экономичным и экологически безвредным. Потребление энергии является весьма низким и составляет лишь приблизительно 10-12 г газа для нагрева литра воды до 80°С. Для примера в качестве газообразного топлива используется природный газ, пропан, бутан, изобутан или смесь указанных газов. Согласно прогнозам возможна работа на бутане в течение последующих 100 лет. Фактически, в качестве газообразного топлива нагреватели могут применять также водород без существенных изменений конструкции.

Таким образом, использование нагревателя, выполненного в соответствии с изобретением, связано с множеством преимуществ. Во-первых, каталитическое окисление основано на технологиях, которые значительно меньше загрязняют окружающую среду, чем существующие автономные нагреватели. Кроме того, нагреватель согласно данному изобретению и его энергетическая среда легче по весу и компактнее по сравнению с существующими автономными нагревателями. Каталитическое горение было известно и использовалось в течение более чем ста лет в различных конструкциях, так что данная технология является тщательно проверенной и безопасной.

Кроме того, в нагревателе можно предусмотреть внутреннюю пьезоэлектрическую систему воспламенения для запуска реакции каталитического окисления при любых погодных условиях (сильных буранах, тропических штормах, сильных ливнях) без предварительного приготовления и выполнения требований к температурным условиям и условиям окружающей среды. Нагреватель не требует установки его на основании или каких-либо других условий, благодаря чему он может запускаться и использоваться одной рукой. Конструкция нагревателя допускает его переноску при использовании, что позволяет включать нагреватель и пользоваться им во время движения, на марше или при военных работах.

Нагреватель, относящийся к данному изобретению, может быть непосредственно объединен с используемыми сегодня каналами подачи, снабжения и распределения, поскольку применяются стандартное газообразное топливо, доступное сырье и промежуточные продукты, в связи с этим будет нетрудно наладить систему полной поставки газового топлива в стандартных емкостях и систему обслуживания оборудования. В связи с этим нагреватель согласно данному изобретению может содержать сменный газовый баллон, при желании размещаемый в ручке.

Изобретение относится к надежному, экономичному и полностью проверенному устройству, которое занимает меньше места и легче, чем существующие системы, основанные на наружном нагреве варочных котлов/кастрюль при помощи, например, спиртовых таблеток, мультитопливных горелок, спиртовых котлов или газового пламени. Как правило, рассматриваемый нагреватель не подвержен какомулибо износу, в результате чего техническое обслуживание устройства сводится к минимуму.

При использовании данного изобретения обычный пользователь может достичь между тем следующих преимуществ: более быстрое и намного более легкое разогревание, например, полевых пайков, неприкосновенных запасов, воды, молока и продуктов детского питания. Не существует каких-либо проблем с мытьем посуды в тех случаях, когда в качестве варочного котла используется упаковка продукта. Всегда будет возможность иметь доступ к горячим напиткам и обеззараживанию воды, несмотря на условия окружающей среды, так как нагреватель без проблем будет работать везде, где пользователь сможет выполнять его обслуживание и переноску. Кроме того, нагреватель также может использоваться в качестве грелки для пальцев рук и вообще как обогреватель для предотвращения обморожений.

Идея, конструкция и используемая в нагревателе технология окисления, в соответствии с изобретением, гарантируют пользователю повышенную безопасность, комфорт и удобство в пользовании устройством.

В портативном каталитическом нагревателе в соответствии с изобретением ручка имеет переходник для водонепроницаемого присоединения нагревательного элемента к резервуару, имеющему соответствующий переходник.

В портативном каталитическом нагревателе согласно изобретению подача газа к каталитической камере сгорания, расположенной в нагревательной трубке, осуществляется между каталитической каме

- 3 013187 рой сгорания и внутренней стенкой нагревательной трубки. С помощью этого способа температура подаваемого газа понижена и обеспечивается хорошее каталитическое окисление с высокой степенью эффективности.

Краткое описание чертежей

Далее приводится описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает нагреватель, выполненный согласно данному изобретению, вместе с защитным резервуаром: а) снятым, Ь) установленным на месте;

фиг. 2 изображает подробный схематический чертеж нагревателя;

фиг. 3 изображает вариант выполнения изобретения, в котором нагреватель присоединен непосредственно к винтовому горлышку бутылки с пищевым продуктом;

фиг. 4 иллюстрирует применение нагревателя для нагрева содержимого консервной банки;

фиг. 5 изображает нагреватель, погруженный в консервную банку, что обеспечивается при помощи соответствующего переходника;

фиг. 6 иллюстрирует замену газового баллона/топливной емкости;

фиг. 7 изображает клапан с ручным управлением, который соответственно а) может открывать и Ь) может закрывать подачу воздуха и отвод газа нагревателя;

фиг. 8а и 8Ь изображают альтернативные варианты выполнения изобретения, предназначенные специально для применения нагревателя с бутылками и бутылочками для детского питания;

фиг. 9 изображает альтернативный нагреватель, упакованный для хранения и транспортировки.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показан нагреватель 1, выполненный в соответствии с изобретением. Нагреватель 1 содержит нагревательный элемент 2 и защитный резервуар 3. Нагревательный элемент 2 имеет ручку 4 для присоединения нагревательного элемента 2 и нагревательной трубки 5, которая передает тепловое излучение от каталитического элемента, находящегося в нагревательной трубке 5. Когда нагреватель не используется, нагревательная трубка 5 может быть помещена в защитный резервуар 3. Резервуар 3 может также быть использован для хранения жидкостей или других материалов, например, таких, как порошок, для нагревания их нагревательной трубкой 5 или для хранения жидкости или других материалов в процессе транспортировки. Резервуар 3 может использоваться, например, как термос и содержать горячую жидкость или использоваться для согревания рук. Резервуар 3 имеет тепловую изоляцию, чтобы сократить передачу теплоты к окружающей среде.

Резервуар 3 открыт в своей верхней части 6 и своей кромкой с наружной резьбой 7 соответствует внутренней резьбе (не показанной на чертеже) в переходнике 8, находящейся на одном из концов ручки

4. На фиг. 1а показаны нагревательный элемент 2 и резервуар 3, отделенные друг от друга, а на фиг. 1Ь нагревательный элемент 2 и резервуар 3 показаны в положении, когда они находятся в свинченном вместе состоянии.

Следует заметить, что резервуар может иметь и другие формы, чем те, что показаны на фиг. 1, а нагреватель 1 согласно изобретению может иметь набор других резервуаров для нагрева жидкостей или других материалов. Было бы выгодно предусмотреть внутреннюю или наружную резьбу 7 в открытой верхней части 6 этих резервуаров, чтобы они могли привинчиваться к переходнику 8 для последующего нагрева находящегося в них материала. При нагревании жидкости или другого материала, находящегося в резервуаре 3, пользователь должен принять во внимание, что в процессе нагревания в закрытом резервуаре может произойти повышение давления. Чтобы предотвратить ущерб, который может быть причинен материалу и/или персоналу в случае избыточного давления вследствие нагревания резервуара, в нагревателе 1 согласно изобретению может быть преимущественно установлен предохранительный клапан, связанный с внутренней полостью резервуара 3 и предназначенный для поддержания давления на уровне атмосферного, в случае возникновения избыточного давления в резервуаре 3. В связи с этим нет необходимости привинчивать заполненный жидкостью резервуар к переходнику 8 в процессе нагревания. Нагреватель 1 может иметь дополнительно, рядом с ручкой 4, поворотный элемент 9 для подвешивания нагревателя 1, например, к ремню или к униформе.

Нагревательная трубка 5 закрыта на своем нижнем конце, чтобы препятствовать затеканию жидкости в трубку. Таким образом, отсутствует какое-либо попадание жидкости из резервуара 3 в ручку 4 или в трубку 5. Предохранительный клапан, который должен выполнять выравнивание давлений, может также быть расположен в переходнике 8.

В трубке 5 установлена каталитическая камера сгорания, в которую для работы подается газ от газового баллона/топливной емкости, находящейся в ручке 4. Между газовым баллоном и каталитической камерой сгорания в трубке 5 установлен клапан, которым можно управлять при помощи регулятора с кнопкой 11. Чтобы запустить каталитический процесс, необходимо нагреть катализатор. Это может быть сделано путем нажатия кнопки 10, как показано на фиг. 1Ь. Кнопка 10 служит как для зажигания, так и для открытия подачи газа, так что нагревателем 2 можно пользоваться одной рукой. Всасывание воздуха и выпуск газа обеспечиваются через отверстия, выполненные в верхней части ручки; на фиг. 1а и 1Ь показано отверстие 12 забора воздуха, а выпускное отверстие, находящееся на противоположной стороне ручки, не показано. Эти отверстия, заборное отверстие 12 и выпускное отверстие могут быть снабжены

- 4 013187 регулирующим клапаном 13 для регулирования количества, соответственно, всасываемого воздуха и отводимого газа, проходящих через отверстия.

На фиг. 2 показан конкретный вариант выполнения изобретения на основе более общей конструкции нагревателя 1, показанной на фиг. 1. На схематическом чертеже на фиг. 2 показана ручка 4 с нагревательной трубкой 5, вставленной во встроенный резервуар 3. Ручка 4 содержит газовый баллон 14, из которого газ через регулятор 15, управляемый, в данном примере, посредством кнопки 11, показанной на фиг. 1а, вводится в сопло 16. Сопло 16 является предпочтительно частью трубки Вентури 17, так что газ при подаче его из резервуара 14 подсасывает воздух, а следовательно, и кислород. Воздух подается через трубку 18, которая соединена с впускным отверстием 12. Смесь газа и воздуха подается через подводящую трубку 19, расположенную между трубкой Вентури 17 и каталитическим элементом 20. Подводящая трубка 19 находится на том же самом уровне, что и каталитическая камера сгорания 20 и может иметь отверстия или отрегулированную длину и быть соединенной с нижней частью специальной формы, которая образует концевую закрытую часть каталитического элемента 21, чтобы обеспечить равномерное распределение газовоздушного потока в каталитической камере сгорания 20. После осуществления каталитического процесса, в котором газообразное топливо превращается в окись углерода и водяной пар, эти отработанные газы подаются через другую систему 22 трубок к выпускному отверстию 23, расположенному в противоположной части ручки 4.

Каталитическая камера сгорания 20 может иметь различные геометрические формы, в зависимости от предполагаемого применения и эффективности. В качестве примера она может содержать или состоять из двух плоских элементов или из одного или большего числа криволинейных, например цилиндрических, элементов. Рассматриваемая в качестве примера горелка может состоять из большого количества пластин с подачей газа в периферию горелки, чтобы обеспечить более низкую температуру газа и большую поверхность нагрева на единицу площади каталитической камеры сгорания, которая при прочих равных условиях должна обеспечивать еще более высокий КПД, чем горелка с цилиндрической поверхностью нагрева.

В ходе каталитического процесса вырабатывается большое количество инфракрасного излучения, которое передается через материал нагревательной трубки 5 в резервуар 3, закрытый вверху разделительной стенкой 29. Среда в резервуаре 3 подвергается воздействию инфракрасного излучения, которое в особенности нагревает воду в резервуаре 3. Чтобы обеспечить эффективное использование инфракрасного излучения, на внутренней поверхности резервуара 3 может быть нанесено зеркальное покрытие, чтобы сократить передачу тепла через стенки резервуара 3. Кроме того, резервуар 3 может быть изготовлен с теплоизолированными стенками или с использованием многослойной конструкции, как у термосов.

Если говорить о военном применении, трудно обнаружить использование такого нагревателя 1, выполненного согласно изобретению, если применяется теплоизолированный резервуар 3 и ручка, которая не нагревается, так как тепловыделение в этом случае минимально. Определенный вид тепловыделения, которое подразумевает потенциальный риск обнаружения при использовании нагревателя, связан с прохождением горячих продуктов (газа, водяного пара) от каталитического процесса через выпускное отверстие 23. Для снижения температуры отводимых газов предусмотрен противоточный теплообменник 25, который, по меньшей мере, частично окружает газовый баллон 14, чтобы преобразовать тепло от выброса отработавших газов в газ в газовом баллоне. Кроме того, трубка 22 для отходящего газа, по меньшей мере, частично окружена трубкой 18 для подачи воздуха, всасываемого через впускное отверстие 12. Таким образом, тепло передается от отходящих газов к газовому баллону и к всасываемому воздуху, который способствует оптимальному окислению. В этой связи следует упомянуть, что газ из газового баллона 14 в процессе расширения в трубке Вентури 17 после прохождения через сопло 15 охлаждается, так что возникает возможность поглощения существенного количества тепла от отходящих газов.

Выделение тепла от отходящего газа к приточному газу и к газовому баллону 14 способствует надежной работе нагревателя 1, выполненного согласно изобретению, также и в очень холодных окружающих условиях. Таким образом, нагреватель 1 согласно изобретению хорошо приспособлен для использования в местах как с жаркими, так и с холодными условиями и благодаря своей простой и надежной конструкции хорошо подходит для использования в военном секторе.

В случае нагревания жидкостей или другой среды 24 в резервуаре 3, после того как он установлен на переходнике 8, возможно возникновение избыточного давления в резервуаре 3 вследствие вызванного нагреванием риска для нагревателя 1 и для пользователя. Чтобы снизить риск повреждений устройства и персонала, нагреватель 1 снабжен предохранительным клапаном 25, соединяющим внутреннюю полость резервуара 3 с атмосферным воздухом вне резервуара. Предохранительный клапан открывает проход между внутренней полостью резервуара 3 и атмосферой для выравнивания давления. Клапан избыточного давления, как показано на чертеже, расположен в переходнике 8, но он может быть установлен и в других соответствующих местах устройства.

Чтобы еще более усовершенствовать работу устройства, нагреватель 2 может быть также снабжен термочувствительным элементом 26, который по инфракрасному излучению, испускаемому средой 24, может измерять температуру среды 24.

- 5 013187

В качестве альтернативы такой термочувствительным элемент 26 может содержать термометр, который, будучи погруженным в среду, измеряет ее температуру. Однако этот вариант выполнения на фиг. 2 не показан.

Таким образом, термочувствительный элемент может быть связан с устройством для отображения температуры, расположенным на ручке (не показан на чертеже), или со звуковым сигнальным устройством, которое указывает на то, что среда 24 достигла определенной, предварительно заданной температуры. Эту температуру, к примеру, можно установить при помощи ручки или же температура может быть предварительно задана, так что при ее достижении срабатывает звуковая или световая индикация на ручке. Таким образом, можно также использовать световые индикаторы различных цветов или несколько световых индикаторов, которые включаются в зависимости от температуры, указывая пользователю достигнутую или превышенную температуру.

В качестве альтернативного варианта может быть предусмотрен терморегулирующий клапан, который регулирует поток газа непосредственно к каталитической камере сгорания. Если температура в каталитической камере сгорания превышает предварительно установленную температуру, то этот терморегулирующий клапан начинает уменьшать поток газа, пока температура не снизится до уровня, который допускается в каталитической камере сгорания.

Газовый баллон/топливный элемент 14 расположен в верхней части ручки 4, чтобы можно было легко заменить газовый баллон, что проиллюстрировано также на фиг. 6, или чтобы облегчить заправку газом газового баллона 14.

На фиг. 3 показан вариант выполнения изобретения, в котором нагреватель 2 непосредственно присоединен к резьбовому горлышку фляжки 3', которая может иметь и другие формы и размеры. Фляжка 3' может, в зависимости от выбранной степени теплоизоляции, применяться непосредственно для нагрева воды, водосодержащих продуктов или напитков, или использоваться как грелка или ручной нагреватель. Можно установить нагреватель непосредственно на других видах фляжек, водяных баках, питьевых бутылках, термосах и т.п., используя соответствующий переходник 8. Аналогично, переходник 8 может быть изготовлен как с внутренней, так и с наружной резьбой для применения со специально разработанными резервуарами для жидкостей.

На фиг. 4 показано использование нагревателя для нагревания содержимого консервной банки. Нагревательная трубка может быть одновременно использована и как ложка, и как высокоэффективный нагревательный элемент.

На фиг. 5 нагреватель погружен в консервную банку, что обеспечено резьбовым переходником, имеющим размер, который позволяет плотно установить его на верхней кромке банки. Переходник можно снабдить юбкой, изготовленной из мягкого каучука, например из каучука, одобренного Американским Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (ΕΏΑ), такой, чтобы она закрывала всю верхнюю кромку упаковки. Тем самым переходник будет служить теплоизоляцией и способствовать ускоренному нагреву, так как потери тепла в окружающую среду, при прочих равных условиях, будут меньше.

На фиг. 6 показана замена газового баллона/топливного элемента. На фиг. 7 показан клапан с ручным управлением 27, который может открываться и закрываться, соответственно, для регулирования открытия воздухозаборного отверстия 12 и регулирования выпуска отходящих газов. На фиг. 7а клапан 27 показан в открытом положении, а на фиг. 7Ь - в закрытом положении.

На фиг. 8а показан альтернативный вариант выполнения изобретения, специально предназначенный для использования родителями, у которых есть маленькие дети и которые хотят иметь возможность нагревать молоко и продукты детского питания прямо в упаковке. На фиг. 8Ь показан тот же самый нагреватель, но со сменным переходником, предназначенным для установки, к примеру, на стандартной бутылке или на стандартной упаковке продуктов детского питания. Благодаря этому няни могут положить бутылку/упаковку с детским питанием в карман, пока человек, например, утешает голодного ребенка на открытом воздухе.

На фиг. 9 показана альтернативная конструкция нагревателя, упакованного для хранения и транспортировки. Отверстия для забора воздуха 12 и выпуска газа 28 расположены на торцевой поверхности и могут иметь цветовой индикатор, показывающий, открыты отверстия или закрыты. Например, красная маркировка сообщает пользователю о том, что отверстия для забора воздуха 12 и выпуска газа 28 закрыты и соответственно нагреватель защищен от проникновения в него нежелательных инородных предметов.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Портативный каталитический нагреватель для автономного применения, который содержит ручку (4) и нагревательный элемент, включающий отходящую от ручки (4) нагревательную трубку (5) с каталитической камерой (20) сгорания для каталитического горения газов, чтобы обеспечить инфракрасное излучение, отличающийся тем, что нагревательная трубка (5) изготовлена из материала, прозрачного для инфракрасного излучения, а нагревательный элемент выполнен герметичным для погружения его в жидкость.
2. Портативный каталитический нагреватель по п.1, в котором каталитическая камера (20) сгорания выполнена с возможностью выработки инфракрасного излучения с длинами волн от 3 до 7 мкм.
3. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, в котором между каталитической камерой (20) сгорания и газовым баллоном (14) расположена трубка Вентури (17) для смешивания газообразного топлива и воздуха.
4. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, в котором между трубопроводом или системой труб (18) для подачи воздуха и трубопроводом (22) для отходящего газа предусмотрен противоточный теплообменник (3), предназначенный для осуществления теплообмена между отходящим газом и приточным воздухом.
5. Портативный каталитический нагреватель по п.4, в котором между газовым баллоном (14) в нагревателе и трубопроводом или системой труб (22) для отходящего газа предусмотрен теплообменник (3) , предназначенный для осуществления теплообмена между отходящим газом и газовым баллоном (14).
6. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, в котором нагреватель содержит сменный газовый баллон (14).
7. Портативный каталитический нагреватель по п.6, в котором газовый баллон (14) размещен в ручке (4).
8. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, в котором подача газа к каталитической камере (20) сгорания, расположенной в нагревательной трубке (5), осуществляется между указанной камерой сгорания и внутренней стенкой нагревательной трубки (5).
9. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, в котором ручка (4) имеет переходник для герметичного присоединения нагревателя к резервуару (3), имеющему соответствующий переходник.
10. Портативный каталитический нагреватель по п.9, содержащий предохранительный клапан, обеспечивающий открытие прохода между внутренней полостью резервуара (3) и атмосферным воздухом для выравнивания давления в случае превышения им заданного уровня.
11. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, в котором нагревательный элемент содержит температурный датчик для измерения температуры среды, нагреваемой нагревательным элементом.
12. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов, содержащий резервуар (3), размер которого позволяет размещать в нем нагревательную трубку (5), причем ручка (4) и резервуар (3) имеют соответствующие переходники для их герметичного взаимного соединения.
13. Портативный каталитический нагреватель по п.12, в котором стенка и нижняя часть резервуара (3) имеют теплоизолирующий слой для предотвращения тепловых потерь.
14. Портативный каталитический нагреватель по любому из предшествующих пунктов в комбинации с резервуаром (3) для жидкости, причем нагревательная трубка (5) вместе с каталитической камерой (20) сгорания расположены внутри указанного резервуара (3) для нагрева находящейся в нем жидкости.
15. Способ нагрева жидкости в резервуаре (3), включающий наполнение жидкостью резервуара (3), использование портативного каталитического нагревателя по любому из предшествующих пп.1-13, погружение нагревательной трубки (5) указанного нагревателя в резервуар и осуществление процесса каталитического окисления газа в каталитической камере (20) сгорания для нагрева жидкости в резервуаре (3).