RU199535U1

RU199535U1 - CONVECTIVE ELECTRIC HEATING DEVICE OF FLOOR OR WALL TYPE

Info

Publication number: RU199535U1
Application number: RU2019135519U
Authority: RU
Original assignee: Яковлев Игорь Сергеевич
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2020-09-07

Abstract

Полезная модель относится к электроприборам обогрева жилых, бытовых, складских, промышленных и других помещений. Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства, обеспечивающей широкий диапазон заданного температурного режима теплового потока. Устройство (рис. 1, 4) содержит корпус, образованный вертикальными боковыми стенками 10, лицевой 1 и задней 2 панелями, снабженный сверху поворотной шторкой 8. Нагревательный проволочный элемент 3 установлен внутри корпуса на напольных вертикальных стойках 4 и распределен между ними по всему объему корпуса равномерно «змейкой», образуя три одинаковых вертикальных секции нагрева. Нагревательный элемент 3 в верхней части секций между вертикальными стойками 4 и в местах контакта с ними снабжен изоляторами 6 в виде фторопластовых трубок. В средней и нижней частях секций он оснащен такими же изоляторами, расположенными в шахматном порядке. В местах контакта неизолированной части нагревательного элемента 3 с вертикальными стойками 4, последний снабжен изоляторами 9 в виде фторопластовых кембриков. Устройство снабжено блоком управления на основе динисторно-симисторной ключевой схемы. 7 ил.The utility model refers to electrical appliances for heating residential, household, warehouse, industrial and other premises. The technical result consists in increasing the efficiency of the device, providing a wide range of a given temperature regime of the heat flow. The device (Fig. 1, 4) contains a housing formed by vertical side walls 10, front 1 and rear 2 panels, equipped with a rotating shutter on top 8. Heating wire element 3 is installed inside the housing on floor vertical posts 4 and is distributed between them throughout the volume of the housing evenly "snake", forming three identical vertical heating sections. The heating element 3 in the upper part of the sections between the vertical posts 4 and in the places of contact with them is equipped with insulators 6 in the form of fluoroplastic tubes. In the middle and lower parts of the sections, it is equipped with the same insulators, staggered. In the places of contact of the non-insulated part of the heating element 3 with the vertical posts 4, the latter is equipped with insulators 9 in the form of fluoroplastic cambric. The device is equipped with a control unit based on a dinistor-triac key circuit. 7 ill.

Description

Полезная модель относится к электроприборам обогрева жилых, бытовых, складских, промышленных и других помещений.The utility model relates to electrical appliances for heating residential, household, warehouse, industrial and other premises.

Из уровня техники известен настенный бытовой электронагреватель жилых зданий, содержащий проволочную нить накала, расположенную в деревянном корпусе нагревателя змейкой в вертикальных воздушных каналах с целью исключения короткого замыкания и обеспечения естественного воздушного потока для его охлаждения (RU 2129339 С1, опубл. 20.04.1999).From the prior art, a wall-mounted household electric heater of residential buildings is known, containing a wire filament located in a wooden heater casing with a snake in vertical air channels in order to eliminate a short circuit and provide a natural air flow for cooling it (RU 2129339 C1, publ. 20.04.1999).

Недостаток известного электронагревателя заключается в его повышенной пожароопасности из-за примененного легковозгораемого материала корпуса, поэтому рабочий диапазон температуры нагрева предусмотрен в пределах не более 60-80 град. С, что недостаточно для быстрого нагрева жилых помещений.The disadvantage of the known electric heater is its increased fire hazard due to the used flammable material of the body, therefore the operating temperature range of heating is provided within no more than 60-80 degrees. C, which is not enough for rapid heating of living quarters.

Известен так же конвективный электронагреватель напольного типа для обогрева бытовых помещений, в том числе жилья, офисов, дачных домков и пр., содержащий установленный на опорах, в том числе роликовых, корпус с вертикальными боковыми стенками, лицевой, задней и верхней решетчатой панелями, снабженный расположенным внутри корпуса трубчатым нагревательным элементом с терморегулятором (RU 140798 U1, опубл. 20.05 2014).Also known is a floor-type convective electric heater for heating household premises, including housing, offices, country houses, etc., containing mounted on supports, including roller ones, a housing with vertical side walls, front, rear and upper lattice panels, equipped with a tubular heating element with a thermostat located inside the housing (RU 140798 U1, publ. 20.05 2014).

Известный конвективный электронагреватель можно принять за наиболее близкий аналог (прототип) заявленного устройства по наибольшему количеству одинаковых с ним существенных признаков.The known convective electric heater can be taken as the closest analogue (prototype) of the claimed device in terms of the largest number of essential features identical with it.

Недостатком прототипа является низкая эффективность обогрева помещений (медленный нагрев теплоносителя, а, следовательно, длительность времени выхода теплового потока на требуемый температурный режим) при высоком энергопотреблении.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of space heating (slow heating of the coolant, and, therefore, the length of time the heat flow reaches the required temperature regime) with high energy consumption.

Задачей полезной модели является создание простого в изготовлении конвективного электронагревательного устройства напольного или настенного типа (далее в тексте КЭУ) для отопления помещений различных категорий принадлежности, с регулируемым тепловым потоком в широком диапазоне температур и экономичным энергопотреблением.The task of the utility model is to create an easy-to-manufacture convective electric heating device of floor or wall type (hereinafter referred to as KEU) for heating rooms of various categories of accessories, with adjustable heat flux in a wide temperature range and economical energy consumption.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства посредством применения экономичной схемы управления параметрами сетевого тока и напряжения, обеспечивающими широкий диапазон заданного температурного режима теплового потока.The technical result consists in increasing the efficiency of the device through the use of an economical scheme for controlling the parameters of the mains current and voltage, providing a wide range of a given temperature regime of the heat flow.

Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством конкретного технического решения полезной модели, характеризующегося тем, что заявленное конвективное электронагревательное устройство напольного или настенного типа, содержит корпус, образованный вертикальными боковыми стенками, лицевой и задней панелями, снабженный сверху поворотной шторкой, запитанный от электросети Нагревательный проволочный элемент, расположенный в корпусе и блок управления устройством на основе динисторно-симисторной ключевой схемы.The problem posed can be realized, and its technical result can be achieved by means of a specific technical solution of the utility model, characterized in that the declared convective electric heating device of floor-standing or wall-mounted type contains a body formed by vertical side walls, front and rear panels, equipped with a rotating shutter on top , powered from the mains Heating wire element located in the housing and the device control unit based on a dinistor-triac key circuit.

Проволочный нагревательный элемент размещен на двух симметрично установленных внутри корпуса напольных вертикальных стойках и распределен между ними по всему объему корпуса равномерно «змейкой», образуя три одинаковых вертикальных секции нагрева.The wire heating element is placed on two floor vertical posts symmetrically installed inside the body and distributed between them throughout the body volume evenly by a "snake", forming three identical vertical heating sections.

Нагревательный элемент в верхней части секций между вертикальными стойками и в местах контакта с ними снабжен изоляторами, например, в виде фторопластовых трубок, а в средней и нижней частях секций оснащен такими же изоляторами, расположенными в шахматном порядке.The heating element in the upper part of the sections between the vertical posts and in the places of contact with them is equipped with insulators, for example, in the form of fluoroplastic tubes, and in the middle and lower parts of the sections it is equipped with the same insulators arranged in a checkerboard pattern.

В местах контакта неизолированной части нагревательного элемента с вертикальными стойками, последний снабжен изоляторами, например в виде фторопластовых кембриков.In the places of contact of the non-insulated part of the heating element with vertical posts, the latter is equipped with insulators, for example, in the form of fluoroplastic cambric.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленной полезной модели в сравнении с ее аналогами свидетельствует, что из известного уровня техники на дату подачи заявки не известно и не следует явным образом устройство того же назначения, что и заявленная полезная модель, в котором бы применялась вся совокупность приведенных в независимом пункте формулы и раскрытых в описании существенных признаков.A comparative analysis of the essential features of the claimed utility model in comparison with its analogs indicates that the prior art as of the date of filing the application does not know and does not explicitly follow a device of the same purpose as the declared utility model, in which the entire set of items given in the independent the claim and the essential features disclosed in the description.

При этом предложенная совокупность существенных признаков обеспечивает возникновение у заявленной полезной модели новых свойств, позволяющих реализовать поставленную задачу, что означает ее соответствие критерию «новизна». В целом конструкция заявленной полезной модели технологична в изготовлении, поэтому ее производство не представляет технических трудностей, что свидетельствует о соответствии полезной модели также и критерию «промышленная применимость».At the same time, the proposed set of essential features ensures the emergence of new properties in the claimed utility model, which make it possible to implement the set task, which means its compliance with the "novelty" criterion. In general, the design of the claimed utility model is easy to manufacture, therefore its production does not present any technical difficulties, which indicates that the utility model also complies with the criterion "industrial applicability".

Заявленная полезная модель проиллюстрирована рисунками, где изображено:The claimed utility model is illustrated with drawings, which show:

- на рис. 1 - схематичное изображение вида спереди заявленного устройства;- in fig. 1 is a schematic front view of the claimed device;

- на рис. 2 - то же самое, вид сверху;- in fig. 2 - the same, top view;

- на рис. 3 - то же самое, вид сбоку;- in fig. 3 - the same, side view;

- на рис. 4 - сечение А-А на рис. 2 (распределение нагревательного элемента в объеме корпуса);- in fig. 4 - section A-A in Fig. 2 (distribution of the heating element in the body volume);

- на рис. 5 - выносной элемент 1 (вид на место контакта нагревательного элемента с изолятором в виде трубки);- in fig. 5 - remote element 1 (view of the place of contact of the heating element with an insulator in the form of a tube);

- на рис. 6 - сечение В-В на рис. 1 (вид на место контакта нагревательного элемента с изолятором в виде кембрика);- in fig. 6 - section B-B in Fig. 1 (view of the place of contact of the heating element with a cambric insulator);

- на рис. 7 - схема электрическая Принципиальная управления двумя КЭУ;- in fig. 7 - electrical circuit for the control of two KEU;

Заявленное конвективное электронагревательное устройство (КЭУ) напольного или настенного типа содержит корпус (рис. 1, 2, 3), образованный вертикальными боковыми стенками 10, лицевой 1 и задней 2 панелями, снабженный сверху поворотной шторкой 8 (регулирует направление теплового потока), запйтанный от электросети нагревательный проволочный элемент 3, устройство (КЭУ) напольного или настенного типа содержит корпус (рис. 1, 2, 3), образованный вертикальными боковыми стенками 10, лицевой 1 и задней 2 панелями, снабженный сверху поворотной шторкой 8 (регулирует направление теплового потока), запйтанный от электросети нагревательный проволочный элемент 3, расположенный в корпусе и блок управления устройством на основе динисторно-симисторной ключевой схемы (рис. 7).The declared convective electric heating device (CEU) of floor or wall type contains a housing (Fig. 1, 2, 3), formed by vertical side walls 10, front 1 and rear 2 panels, equipped with a rotary shutter 8 on top (regulates the direction of heat flow), closed from electrical network heating wire element 3, the device (KEU) of floor or wall type contains a body (Fig. 1, 2, 3), formed by vertical side walls 10, front 1 and rear 2 panels, equipped on top with a rotary shutter 8 (regulates the direction of the heat flow) , a heating wire element 3 supplied from the mains, located in the housing and a device control unit based on a dinistor-triac key circuit (Fig. 7).

Проволочный нагревательный элемент 3 (рис. 1) размещен на двух симметрично установленных внутри корпуса напольных вертикальных стойках 4 и распределен между ними по всему объему корпуса равномерно «змейкой» (рис. 4), образуя три одинаковых вертикальных секции нагрева.The wire heating element 3 (Fig. 1) is placed on two floor vertical posts 4 symmetrically installed inside the body and distributed between them throughout the body volume evenly by a “snake” (Fig. 4), forming three identical vertical heating sections.

С целью обеспечения устойчивости конструкции КЭУ нижняя часть вертикальных стоек 4 снабжена плоскими подошвами 5, жестко связанными со стойками. В случае применения настенного варианта размещения КЭУ, он фиксируется к стене обычными крепежными элементами (ушками, скобами, петлями и пр.), - на рисунках условно не показано.In order to ensure the stability of the KEU structure, the lower part of the vertical struts 4 is equipped with flat soles 5 rigidly connected to the struts. In the case of using the wall-mounted version of the placement of the KEU, it is fixed to the wall with ordinary fasteners (ears, brackets, hinges, etc.), which are not conventionally shown in the figures.

Проволочный нагревательный элемент 3 (рис. 5) в верхней части секций между вертикальными стойками 4 и в местах контакта с ними снабжен изоляторами 6, например, в виде фторопластовых трубок (в опытном образце проволока пропущена через упомянутые трубки не более, чем в шести горизонтальных рядах вертикальных секций, что достаточно для обеспечения электробезопасности при эксплуатации КЭУ).The wire heating element 3 (Fig. 5) in the upper part of the sections between the vertical posts 4 and in the places of contact with them is equipped with insulators 6, for example, in the form of fluoroplastic tubes (in the prototype, the wire is passed through the mentioned tubes in no more than six horizontal rows vertical sections, which is sufficient to ensure electrical safety during the operation of the KPU).

В средней и нижней частях секций КЭУ оснащен такими же изоляторами 6, расположенными в шахматном порядке (необходимо для предотвращения короткого замыкания проволочного нагревательного элемента). При этом, в местах контакта неизолированной части нагревательного элемента 3 с вертикальными стойками 4 (рис. 6), последний снабжен изоляторами 9, например, в виде фторопластовых кембриков (проволока пропущена через упомянутые кембрики).In the middle and lower parts of the sections, the KEU is equipped with the same insulators 6, staggered (necessary to prevent a short circuit of the wire heating element). At the same time, in the places of contact of the non-insulated part of the heating element 3 with the vertical posts 4 (Fig. 6), the latter is equipped with insulators 9, for example, in the form of fluoroplastic cambric (the wire is passed through the mentioned cambric).

(рис. 7).(fig. 7).

Физические основы работы КЭУ заключаются в следующем. При подаче напряжения на КЭУ начинается процесс резистивного нагрева проволоки нагревательного элемента, который в свою очередь вызывает нагрев воздуха внутри корпуса КЭУ и создает разность температур в нижней и верхней части объема корпуса. Разность температур порождает разность давлений на входе и выходе КЭУ, которая обеспечивает конвекцию (перемещение) нагретого воздуха снизу вверх.The physical foundations of the KEU operation are as follows. When voltage is applied to the CEU, the process of resistive heating of the wire of the heating element begins, which in turn causes heating of the air inside the CEU case and creates a temperature difference in the lower and upper parts of the case volume. The temperature difference generates a pressure difference at the inlet and outlet of the KEU, which provides convection (movement) of heated air from bottom to top.

По мере роста температуры нагревателя, температура и скорость истечения теплового потока возрастает, распределяясь по объему обогреваемой комнаты. Достигая заданных предельных значений, тепловой поток стабилизируется и в течение определенного времени (зависит от величины потребляемой мощности электроприбора) нагревает отапливаемое помещение до требуемой температуры.As the heater temperature rises, the temperature and the rate of heat flux flow increase, being distributed over the volume of the heated room. Reaching the preset limit values, the heat flux stabilizes and within a certain time (depending on the power consumption of the electrical appliance) heats the heated room to the required temperature.

Опытный образец заявленной полезной модели КЭУ был изготовлен своими руками и испытан в бытовых условиях.A prototype of the declared utility model of the KEU was made by hand and tested in domestic conditions.

При испытании КЭУ был осуществлен обогрев комнаты 16 м.кв., высотой 2,9 м. Внутренние размеры корпуса КЭУ (высота, ширина, толщина) составляют соответственно: 60, 33, 3,5 (см). Объем КЭУ составит: 60×33×3,5=6930 см. куб. Объем обогреваемой комнаты составит: 600×300×290=52200000 см. куб.When testing the KEU, a room of 16 square meters, 2.9 m high, was heated. The internal dimensions of the KEU case (height, width, thickness) are, respectively: 60, 33, 3.5 (cm). The volume of the KEU will be: 60 × 33 × 3.5 = 6930 cc. The volume of the heated room will be: 600 × 300 × 290 = 52,200,000 cm3.

После включения КЭУ через 5 мин. температура теплового потока на выходе достигла 120 град. С, а комфортный режим обогрева комнаты был достигнут через 2 часа (20 град. С) при потребляемой мощности КЭУ 200 Вт.After turning on the KEU after 5 minutes. the temperature of the heat flow at the outlet reached 120 degrees. C, and a comfortable mode of heating the room was achieved after 2 hours (20 degrees C) with a power consumption of the KEU of 200 W.

Дальнейшие испытания показали, что эффективность обогрева помещений одним КЭУ снижается по мере увеличения их площадей (больше площадь, больше нагреваемый объем, большее время на обогрев). Необходимо в таких случаях в зависимости от объемов обогреваемых помещений последовательно включать два, три или четыре КЭУ.Further tests have shown that the efficiency of space heating by one KPU decreases as their areas increase (more area, more heated volume, longer heating time). It is necessary in such cases, depending on the volume of heated rooms, to include two, three or four KPUs in sequence.

Испытания показали, что оптимальным является вариант с двумя последовательно включенными КЭУ, схема управления которыми приведена на рис. 7. Настройку блока управления двумя КЭУ осуществляем следующим образом.Tests have shown that the optimal option is with two series-connected KEU, the control scheme of which is shown in Fig. 7. Setting up the control unit for two KEUs is carried out as follows.

1. Определяем параметры элементов схемы R2 и R3:1. Determine the parameters of the circuit elements R2 and R3:

R1=8,3 к… 10 к (при токе управления симистором 25 мА);R1 = 8.3 k ... 10 k (with a triac control current of 25 mA);

R4=500к… 1,0 Мом; C1-С2=47 пф…50 пф;R4 = 500k ... 1.0 Mohm; C1-C2 = 47 pf ... 50 pf;

2. К клеммам 1-2 подключаем амперметр переменного тока шкалой 0…5 А, шунтирующую перемычку Ш1 снимаем.2. Connect an alternating current ammeter to terminals 1-2 with a scale of 0… 5 A, remove the shunt jumper Ш1.

3. Шнур питания КЭУ включаем в сеть 220 В.3. The power cord of the KEU is connected to a 220 V network.

4. Потенциометр Р 4 переводим в крайнее левое положение, т.е. на максимальное сопротивление.4. Potentiometer P 4 is moved to the leftmost position, ie. for maximum resistance.

5. Шунтирующую перемычку Ш 2 вставляем в клеммы 7-8.5. Insert the shunt jumper Ш 2 into terminals 7-8.

6. Переводим переключатель В в левое положение (подключение КЭУ 1).6. We translate the switch B to the left position (connecting KEU 1).

7. Плавно потенциометром устанавливаем значение тока I через КЭУ 1 - 4 А. Проволочный нагреватель начинает набирать температуру, его сопротивление увеличивается. После небольшой паузы доводим значение I до 4 А.7. Smoothly with a potentiometer set the current value I through the KEU 1 - 4 A. The wire heater begins to gain temperature, its resistance increases. After a short pause, we bring the value of I to 4 A.

8. Выключаем нагрузку: переключатель В устанавливаем в среднее положение.8. Turn off the load: set switch B to the middle position.

9. Замеряем остаточное сопротивление на R 4 (клеммы 8-4).9. We measure the residual resistance at R 4 (terminals 8-4).

10. Снимаем шунтирующую перемычку Ш 2 и на клеммы 7-8 подключаем сопротивление R 3, равное остаточному.10. Remove the shunt jumper Ш 2 and connect the resistance R 3, equal to the residual, to terminals 7-8.

11. Включаем переключателем В КЭУ 1, потенциометр переводим в крайнее правое положение. Значение тока I должно быть в пределах 3,9 А … 4,3 А.11. Turn on the switch KEU 1, move the potentiometer to the extreme right position. The current value I must be within 3.9 A ... 4.3 A.

12. Аналогично устанавливаем номинал резистора R 2.12. Similarly, set the value of the resistor R 2.

13. К клеммам 3-4 подключаем однополюсный тумблер t к.13. Connect a single-pole toggle switch t to terminals 3-4.

14. Включаем переключатель В на любую нагрузку: КЭУ 1 или КЭУ 1 + КЭУ 2.14. Turn on switch B to any load: KEU 1 or KEU 1 + KEU 2.

15. Устанавливаем значение тока I=4 А.15. Set the current value I = 4 A.

16. Тумблером t к блокируем клеммы 3-4.16. Use the toggle switch t to block terminals 3-4.

17. Ток через нагрузку упадет.17. The current through the load will drop.

18. Подбором конденсатора С 2 добиваемся снижения тока на 25 - 30%,: I рег.=(0,7 - 0,75) I раб., т.е. 2,8 - 3,0 А.18. By selecting the capacitor C 2, we achieve a decrease in current by 25 - 30%,: I reg. = (0.7 - 0.75) I work, i.e. 2.8 - 3.0 A.

19. Переключатель В переводим в выключенное положение.19. Switch B into the off position.

20. Отключаем амперметр.20. Turn off the ammeter.

21. В клеммы 1-2 вставляем шунтирующую перемычку Ш 1.21. Insert a shunt jumper Ш 1 into terminals 1-2.

22. Блок управления готов к работе.22. The control unit is ready for operation.

Использование заявленной полезной модели может найти широкое применение на практике, так как ее техническое решение обеспечивает возможность эффективного и экономичного обогрева как жилых, так и бытовых помещений, особенно таких, где не доступен обогрев другими теплоносителями (горячей водой или газом), в том числе бытовок строителей - монтажников, мастерских, сельскохозяйственных ферм, складов и пр.The use of the claimed utility model can find wide application in practice, since its technical solution provides the possibility of efficient and economical heating of both residential and utility rooms, especially those where heating by other heat carriers (hot water or gas) is not available, including change houses builders - assemblers, workshops, agricultural farms, warehouses, etc.

Claims

Convective electric heating device of floor-standing or wall-mounted type, containing a housing formed by vertical side walls, front and rear panels, equipped with a swivel shutter on top, a heating wire element powered from the mains, located in the housing and a device control unit based on a dinistor-triac key circuit, characterized by that the wire heating element is placed on two floor vertical posts symmetrically installed inside the body and distributed between them throughout the body volume evenly by a "snake", forming three identical vertical heating sections, and the heating element in the upper part of the sections between the vertical posts and at the points of contact with they are equipped with insulators, for example, in the form of fluoroplastic tubes, and in the middle and lower parts of the sections it is equipped with the same insulators, located in a checkerboard pattern, while at the points of contact of the non-insulated part of the heating element with the vertical ny racks, the latter is equipped with insulators, for example, in the form of fluoroplastic cambric.