RU205757U1 - Рабочий контур для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к системам, которые широко используются в нефтегазовой, гражданской отраслях (на архитектурно-строительных объектах), в промышленном строительстве для обогрева кровли, открытых площадок и лестничных маршей, трубопроводов, тем самым предотвращая образования и удаления ледяных и снежных масс. Рабочий контур для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния представляет собой замкнутый трубопровод для циркуляции в нем незамерзающей жидкости в качестве теплоносителя, трубопровод выполнен соединением между собой гофрированных труб из нержавеющей стали и имеет верхнюю и нижнюю части, при этом нижняя часть трубопровода образует петлю из сообщенных друг с другом входного патрубка для принудительной подачи подогретого теплоносителя, который через отвод имеет возможность подключения электродного котла для регулируемого нагрева теплоносителя, и выходным патрубком, выполненным с возможностью слива отработанного теплоносителя в расширительный бак, верхняя часть трубопровода снабжена воздухоотводчиком клапанного типа для стравливания образующейся газообразной фазы. Технический результат – упрощение конструкции универсального рабочего контура для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния при одновременном повышении его эффективности и надежности в эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Заявляемая полезная модель относится к системам, которые широко используются в нефтегазовой, гражданской отраслях (на архитектурно-строительных объектах), в промышленном строительстве для обогрева кровли, открытых площадок и лестничных маршей, трубопроводов и тем самым предотвращая образования и удаления ледяных и снежных масс.

Из предшествующего уровня техники известны следующие аналогичные системы.

Известно устройство для подогрева пола, которое содержит герметичную закрытую трубу заполненную жидким, теплопроводящим веществом. В трубе размещен нагревательный элемент выполненный из сплавов манганина, нихрома и компенсатор поглощения избыточного внутреннего давления, который выполнен в виде исчисляемого количества деталей из пенополимера с замкнуто-ячеистой структурой. Компенсатор давления выполнен в виде одной детали, закрепленной в трубе, объем всех деталей составляет (0,15-1)% от объема трубы устройства. Детали компенсатора давления выполнены в форме цилиндра или параллелепипеда. Оба конца трубы устройства закрывают герметичными колпачками [RU 169214].

Данное устройство является конструктивно сложным, так как содержит много составных элементов, за счет чего возрастает риск разгерметизации и сложности при выполнении сервисных работ. Вследствие сложной сборки устройства, выполняемого из высокоточных деталей, для его производства требуются специальные точные станки и квалифицированные специалисты, что увеличивает себестоимость производства. Также к недостаткам известного устройства следует отнести его недостаточную технологичность в части конструкции системы поглощения избыточного внутреннего давления.

Известен пленочный электронагреватель излучающего типа, который включает резистивный нагревающий и излучающий элемент, расположенный между двумя внешними гибкими термостойкими и электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети. В качестве резистивного нагревающего излучающего элемента используют термостойкую электроизоляционную пленку с нанесенным на ее поверхность путем резистивного напыления в вакууме слоем резистивного материала - нихрома толщиной, определяемой в зависимости от удельной мощности и длины электронагревателя [RU 100353]. При прохождении электрического тока через слой резистивного материала происходит нагрев всей поверхности резистивного нагревающего элемента до одинаковой температуры.

Известная конструкция достаточно сложна за счет применения большого количества функциональных слоев. Способность источника передать тепло окружающей среде очень низкая и равна около 35 Вт/м²К, при этом само устройство в использовании, требует повышенных затрат и экономически невыгодно.

Известен саморегулирующийся электрический нагревательный кабель [RU 2358416], который содержит нагревательный элемент, простирающийся в продольном направлении вдоль кабеля. Элемент содержит полупроводник, имеющий положительный температурный коэффициент и выходная мощность у которого является саморегулирующейся. Нагревательный прибор содержит нагревательный элемент, проходящий в продольном направлении вдоль кабеля, причем элемент содержит полупроводник, имеющий положительный температурный коэффициент, то есть когда температура элемента увеличивается, сопротивление материала, электрически соединенного между проводниками, увеличивается, тем самым снижая выходную мощность. Так же в нагревательный кабель дополнительно входит одна проводящая концевая муфта, расположенная на конце кабеля и находящаяся в электрическом контакте с нагревательным элементом через проводящую пасту, содержащую серебро.

Полупроводник содержит полимер и полиэтиленовую матрицу высокой плотности, включающую в себя углерод, не обладающую долговечными свойствами (чувствительна к перегибам и изломам, отсутствие механической защищенности), срок эксплуатации - 3 года. Так к недостаткам можно отнести, что у данной системы обогрева ограничены условия эксплуатации, которые равны от 0°С до -15°С, отдача тепла на греющую поверхность данной системы с греющим саморегулирующимся кабелем очень низкая, равная 40 Вт/м²К.

Наиболее близким к заявленному техническому решению замкнутый теплопередающий контур, заполненный рабочим телом в виде жидкости и ее паров, включающий в себя испаритель, сопряженный по тепловому потоку с источником тепловой энергии, подающий теплопровод, конденсационные отопительные приборы и обратный теплопровод. Обратный теплопровод имеет разветвление, каждый рукав которого проходит через накопительно-вытеснительный сосуд, ограниченный клапанами, препятствующими перемещению рабочего тела по рукаву в направлении от испарителя к отопительным приборам. Накопительно-вытеснительные сосуды подсоединены к компрессору посредством системы клапанов и трубопроводов, обеспечивающей подключение одного из накопительно-вытеснительных сосудов к всасывающему патрубку компрессора, а другого накопительно-вытеснительного сосуда к нагнетательному патрубку компрессора. Система клапанов и трубопроводов обеспечивает возможность переключения первого накопительно-вытеснительного сосуда от всасывающего патрубка к нагнетательному патрубку компрессора, а второго накопительно-вытеснительного сосуда от нагнетательного патрубка к всасывающему патрубку компрессора [RU 2360185].

Осуществление известного устройства нуждается в дополнительных приборах (испаритель, компрессор), а в процессе его работы постоянно образуется конденсат рабочего тела, что сказывается на КПД и теплоотдаче системы, т.к. под действием перепада давлений в парогазовом потоке в замкнутом контуре образуются микрозазоры, которые приводят к утрате производительности системы.

Основная задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в создании универсального, эффективного и надежного гидравлического рабочего контура с минимальными сервисными затратами, обеспечивающего возможностью автоматизации гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния.

Технический результат - упрощение конструкции универсального рабочего контура для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния при одновременном повышении его эффективности и надежности в эксплуатации. Дополнительным техническим результатом является возможность автоматизации гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния.

Поставленная задача решается тем, что заявляется рабочий контур для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния, представляющий собой замкнутый трубопровод для циркуляции в нем незамерзающей жидкости в качестве теплоносителя, трубопровод выполнен соединением между собой гофрированных труб из нержавеющей стали, и имеет верхнюю и нижнюю части, характеризующийся тем, что нижняя часть трубопровода образует петлю из сообщенных друг с другом входного патрубка для принудительной подачи подогретого теплоносителя, который через отвод имеет возможность подключения электродного котла для регулируемого нагрева теплоносителя, и выходным патрубком, выполненным с возможностью слива отработанного теплоносителя в расширительный бак, верхняя часть трубопровода снабжена воздухоотводчиком клапанного типа для стравливания образующейся газообразной фазы.

Установка воздухоотводчика в верхнюю часть замкнутого контура способствует уменьшению потерь теплопередачи в процессе циркуляции теплоносителя, связанных со скоплением воздуха и паров (газообразная фаза) в трубопроводе в процессе его эксплуатации в гидравлической системе антиобледенения и снеготаяния, обеспечивает надежную эксплуатацию, сокращает временные и трудозатраты на техническое обслуживание контура.

В качестве воздухоотводчика может быть использовано любое известное для этих целей устройство, например автоматический воздухоотводчик SR Rubinetterie прямое подключение 1/2", 0016-1500G000 или любой иной, выпускаемый промышленностью.

Под гофрированными трубами из нержавеющей стали понимаются гофрированные трубы для систем отопления, выпускаемые промышленностью различных марок сталей и разных диаметров, выбираемых исходя из конкретных условий эксплуатации.

Соединение между собой отрезков гофрированных труб осуществляется любыми известными в промышленности способами, в том числе сваркой, свинчиванием посредством использования фитингов или посредством фланцевого соединения. Подключение насоса, нагревателя, расширительного бака и воздухоотводчика осуществляется врезкой через соответствующие патрубки или посредством фитингового или фланцевого соединений. Расширительный бак, объем которого соразмерен с объемом теплоносителя, включен в замкнутый контур между насосом и нагревателем, обеспечивая возможность непрерывного процесса и для предотвращения последствий теплового расширения теплоносителя в процессе эксплуатации системы антиобледенения и снеготаяния.

Дополнительно на поверхности верхней части трубопровода установлены проводные датчики температуры, электрически подключенные к блоку управления.

Дополнительно в рабочий контур встроен манометр, обеспечивающий возможность визуального контроля работы рабочего контура в процессе циркуляции по нему теплоносителя.

На поверхности удаления льда и снега могут быть установлены датчики осадков (дождя и/или снега), которые выполнены с возможностью подключения к блоку управления, обеспечивая возможность автоматизации запуска рабочего контура исходя из внешних условий его эксплуатации.

В заявляемом устройстве предусмотрен один замкнутый рабочий контур, не имеющий ответвлений (рукавов), как в устройстве по прототипу (обратный трубопровод с ответвлениями). Это уменьшает число соединений, а, следовательно, и возможных утечек теплоносителя, а также сокращает трудозатраты на монтаж и сервисное обслуживание. Заявляемое устройство выполнено в виде трубопровода, образованного соединением гофрированных труб, которые предпочтительно выполнены из нержавеющей стали, т.е. образуемый замкнутый контур устойчив к механическим воздействиям и перегибам, способен эффективно работать в условиях циркуляции жидкого теплоносителя без коррозионных повреждений. Наличие в верхней части замкнутого контура воздухоотводчика и расширительного бака, встроенного между насосом и нагревателем, объем которого соразмерен с объемом теплоносителя, обеспечивают надежность и высокую эффективность эксплуатации заявляемого устройства в гидравлической системе антиобледенения и снеготаяния.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии его условию «новизна».

Формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части для лучшего понимания сущности заявленного устройства и более точного изложения его сущности.

Заявляемое устройство может быть изготовлено из известных комплектующих деталей, приспособлений и материалов собрано известными способами и использовано в гидравлической системе для антиобледенения и снеготаяния.

Сущность полезной модели поясняется следующими рисунками, на которых изображено:

На Фиг. 1 - показано заявляемое устройств в виде блок-схемы

На Фиг. 2 - схематично показан пример расположения заявляемого устройства на жилом доме.

На Фиг. 3 - схематически показан механизм работы воздухоотводчика в заявляемом устройстве, где а)- в нерабочем состоянии, б)- в рабочем состоянии.

Рабочий контур для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния (Фиг. 1) представляет собой замкнутый трубопровод 1 из соединенных друг с другом гофрированных труб, выполненных из нержавеющей стали 03X18H8, и уложенных на обогреваемой поверхности змейкой, образуя его верхнюю часть, которая выполняет функцию теплообменника. Нижняя часть трубопровода 1 образует петлю (Фиг.2) из сообщенных друг с другом входным патрубком 14 для подачи подогретого теплоносителя 2 и выходным патрубком 15 для слива отработанного теплоносителя 2 (обратка). Указанные патрубки 14 и 15 выполнены из металлических труб или гофрированных труб. Патрубок 14 обеспечивает подачу снизу в трубопровод 1, уложенный на обогреваемой поверхности, предварительно подогретого теплоносителя 2 (любая известная незамерзающая жидкость), где осуществляется его циркуляция посредством насоса 3, который представлен центробежным насосом, подключенным к нижней части трубопровода 1. Нагревание теплоносителя 2 осуществляется электродным котлом 4, подключенным к нижней части трубопровода 1 через соответствующий отвод в виде патрубка (не показан) после насоса 3. Слив отработанного теплоносителя 2 из трубопровода 1 осуществляется через выходной патрубок 15, подключенный к насосу 3. Отработанный теплоноситель 2 по выходному патрубку 15 (обратка) трубопровода 1 поступает в насос 3 для дальнейшего нагрева и циркуляции. Для компенсации теплового расширения теплоносителя 2 в трубопровод 1 между насосом 3 и электродным котлом 4 встроен расширительный бак 5 закрытого типа, объем которого соответствует общему объему рабочего контура и циркулирующего в нем теплоносителя 2. Для удаления, скапливающегося в процессе работы воздуха и паров, в верхней части трубопровода 1 предпочтительно в его верхней точке установлен воздухоотводчик 6, обеспечивающий стравливание газообразной фазы, в качестве которого предпочтительно используют воздухоотводчик клапанного типа, механизм работы которого показан на Фиг.3. Для визуального контроля за давлением в нижнюю часть трубопровода 1 встроен манометр 7 низкого давления, а на поверхности верхней части трубопровода 1 установлены проводные датчики температуры 8 для контроля температуры теплоносителя в рабочем контуре на поверхности обогрева. Насос 3, электродный котел 4, манометр 7 низкого давления и проводные датчики температуры 8 электрически подсоединены к блоку управления 11, выполненным в виде шкафа управления, к которому подключен также модуль беспроводного управления 13, а также последовательно подключены к источнику электропитания 12, выполненного в виде щитка питания. На поверхности, нуждающейся в обогреве, установлены датчики выпадения осадков 9 и датчик влажности 10, подключенные к блоку управления 11 и модулю беспроводного управления 13, подающие управляющие сигналы на включение питания рабочего контура в автоматическом режиме при появлении на поверхности снега или наледи или сигнала на отключение питания рабочего контура. Модуль беспроводного управления 13 обеспечивает возможность удаленного управления и оповещения об отказе работы рабочего контура, представляет собой GSM-систему контроля, подключенную к компьютеру (не показан) или иному устройству для обработки информации, контроля и управления.

Заявляемый рабочий контур для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния работает следующим образом. Перед запуском к рабочему контуру присоединяется клапан 16 для системы антиобледенения (фиг. 2, 3). Он необходим для опрессовки и заполнения системы жидкостью- теплоносителем. После проведения перечисленных операций клапан 16 отсоединяют, а рабочий контур запирают вентилем 17. Клапан 16 подключается к трубопроводу 1 перед насосом 3, далее производится опрессовка с целью проверки на герметичность и отсутствие утечек. После проверки пригодности рабочего контура к использованию, трубопровод 1 через клапан 16 заполняют теплоносителем 2 посредством насоса 3. Теплоноситель 2 заполняет внутренний объем трубопровода 1 по входному патрубку 14. При достижении необходимого давления, которое показывает манометр 7, срабатывает датчик, встроенный в клапан 16, отключающий насос 3 и предотвращая обратную утечку теплоносителя 2 из рабочего контура. Клапан 16 подключается как вспомогательное устройство для проверки герметичности рабочего контура и заполнения его теплоносителем 2. В качестве клапана 16 может быть использовано известное устройство, преимущественно, конструкции, известной из патента RU199503. После подготовительных работ по опрессовке и заполнению рабочего контура теплоносителем 2, заявляемый рабочий контур используют по назначению. Для этого включают питание насоса 3, после чего запускают электродный котел 4 для прогревания теплоносителя 2, циркулирующего в рабочем контуре. При работе рабочего контура в нем образуются пузырьки воздуха и пара (газообразная фаза). Образующаяся газообразная фаза посредством встроенного в верхней точке верхней части трубопровода 1 рабочего контура воздухоотводчика 6 и насоса 3 стравливается в атмосферу. Стравливание газообразной фазы осуществляется в автоматическом режиме, путем открытия соответствующего клапана 18, взаимодействующего через рычаг 19 с поплавком 20 воздухоотвочика 6 (Фиг.3). Режим работы заявляемого рабочего контура осуществляется в периодическом режиме: рабочий контур включается автоматически датчиками выпадения осадков и датчиками влажности при появлении осадков. Коммутация и автоматика расположены в электрошкафу. Заявляемая система обеспечивает возможность автоматического отключения и включения процесса разогрева теплоносителя.

Заявляемый рабочий контур является промышленно применимым, собирается с использованием известных материалов, средств и методов. Заявляемый рабочий контур может быть использован в различных отраслях и на разных объектах. Укладка трубопровода производится по различным траекториям, в зависимости от формы кровли и иных обогреваемых объектов.

Заявляемая конструкция обеспечивает уменьшение потерь теплопередачи, связанных со скоплением воздуха в трубопроводе в процессе эксплуатации, сокращение временных и трудозатрат на техническое обслуживание рабочего контура, из-за наличия минимального количества узлов и деталей в рабочем контуре обеспечивается простота сборки и монтажа. Заявляемый рабочий контур характеризуется эксплуатационной надежностью, герметичностью, безопасной работой в процессе эксплуатации, что позволяет повысить длительность безаварийной эксплуатации за счет исключения рисков разрушения и выхода из строя элементов системы и рабочего контура.

Claims (4)

1. Рабочий контур для гидравлической системы антиобледенения и снеготаяния, представляющий собой замкнутый трубопровод для циркуляции в нем незамерзающей жидкости в качестве теплоносителя, трубопровод выполнен соединением между собой гофрированных труб из нержавеющей стали и имеет верхнюю и нижнюю части, характеризующийся тем, что нижняя часть трубопровода образует петлю из сообщенных друг с другом входного патрубка для принудительной подачи подогретого теплоносителя, который через отвод имеет возможность подключения электродного котла для регулируемого нагрева теплоносителя, и выходным патрубком, выполненным с возможностью слива отработанного теплоносителя в расширительный бак, верхняя часть трубопровода снабжена воздухоотводчиком клапанного типа для стравливания образующейся газообразной фазы.

2. Рабочий контур по п.1, отличающийся тем, что воздухоотводчик клапанного типа встроен в верхнюю точку трубопровода.

3. Рабочий контур по п.1, отличающийся тем, что воздухоотводчик обеспечивает возможность открывания клапана за счет его взаимодействия с поплавком через рычаг.

4. Рабочий контур по п.1, отличающийся тем, что расширительный бак выполнен с объемом, соразмерным объему циркулирующего теплоносителя.

Images