RU223462U1 - Устройство для нагрева теплоносителя - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для нагрева с помощью полимерного резистивного нагревательного элемента различной среды вещества, например воды в виде газа или жидкости, глицерина, пропиленгликоля, бишофита, нефтяных масел, расплава металлов, воздуха, азота или фреона. Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности и безопасности использования. Устройство для нагрева теплоносителя включает электроизоляционное теплопроводное покрытие в виде полиамидной ленты, наносимое с внешней стороны трубы; нагревательный элемент из резистивного электропроводного и термостойкого сплава, наносимый сверху электроизоляционного теплопроводного покрытия и подключаемый с двух концов к источнику питания; теплоизолирующий слой, наносимый на нагревательный элемент. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для нагрева с помощью полимерного резистивного нагревательного элемента различной среды вещества, например воды в виде газа или жидкости, глицерина, пропиленгликоля, бишофита, нефтяных масел, расплава металлов, воздуха, азота или фреона.

Из уровня техники известен нагреватель машины для приготовления жидкой пищи или напитков, в которой жидкость имеет возможность прохождения через нагреватель в варочную камеру для заварки помещенного в варочную камеру ингредиента пищевого продукта или напитка, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями и расположенной между ними нагревательной камерой, которые вместе образуют жесткий проход для направления протекающей через корпус жидкости, и один или несколько электрических компонентов, которые соединены с печатной платой, предназначенной для управления нагревателем (см. патент РФ № 2506030 на изобретение, опубл. 10.02.2014).

Известный нагреватель предназначен только для нагрева пищи или напитков.

Недостатком известного нагревателя является:

возникновение коррозии нагревателя, поскольку жидкость проходит через нагреватель;

низкая безопасность использования ввиду контакта жидкости с нагревателем.

Из уровня техники известны способ и устройство для обогрева комнаты при помощи трубы с электрически нагретой водой (см. патент РФ № 2138740 на изобретение, опубл. 27.09.1999).

В известном техническом решении комнату нагревают путем подачи электроэнергии через нагревательный элемент, выполненный в виде медной проволоки, размещенной по всей длине трубы с водой, которая расположена под полом комнаты по форме его плоскости. Нагревательный элемент содержит трубу, предназначенную для размещения в ней теплоносителя, электропроводящий элемент, выполненный электрически изолированным от теплоносителя, установленный в трубе по всей ее длине и предназначенный для подсоединения к линии электроэнергии. В качестве электропроводящего элемента использована медная проволока, установленная внутри трубы по всей ее длине и выполненная электрически изолированной от теплоносителя и стенки трубы.

Недостатками известного технического решения являются:

невозможность использования нагревательного элемента без теплоносителя и низкая эффективность его применения при использовании в качестве теплоносителя воздуха, поскольку проволока имеет небольшую наружную поверхность, и, кроме того, эффективность передачи от проволоки тепла рассеянием невелика, т.к. сама поверхность трубы является тепловым экраном для передачи рассеянного тепла в окружающее пространство.

Известен электронагреватель текучих сред, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для входа и выхода среды, по вертикальной оси которого с зазором друг от друга установлены нагревательные секции, выполненные в виде спирально навитой нагревательной ленты, уложенной на основании между электроизолирующими элементами (см. авторское свидетельство СССР №1760651 на изобретение, опубл. 07.09.1992)

Известный электронагреватель может быть использован только для нагрева газов и диэлектрических жидкостей, и он не может быть использован для нагрева воды, т.к. нагреваемая среда имеет непосредственный контакт с нагревательной лентой, и в этом случае вода окажется под напряжением, что создаст опасную ситуацию для окружающих. Кроме того, нагреваемая среда оказывает разрушающее действие на нагревательный элемент при контакте с ним, т.к. содержит осадки, пыль и грязь, которые, осаждаясь, уменьшают проходное сечение отверстия, по которому движется среда, тем самым снижая эффективность нагрева.

Задачей заявленной полезной модели является создание экологически безопасного и недорогого устройства для нагрева различных теплоносителей, таких как вода в виде газа или жидкости, глицерин, пропиленгликоль, бишофит, нефтяные масла, расплавы металлов, воздух, азот и фреоны, имеющего простую конструкцию и небольшую массу, обладающего увеличенным сроком службы нагревательного элемента.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности и безопасности использования устройства.

Технический результат достигается за счет:

исключения отложений и коррозии внутренней поверхности трубы и нагревателя без ущерба нагревательной способности;

обеспечения устойчивости к высоким температурам нагрева;

исключения поражения электрическим током.

Технические результаты заявленной полезной модели достигаются тем, что устройство для нагрева теплоносителя включает

электроизоляционное теплопроводное покрытие в виде полиамидной ленты, наносимое с внешней стороны трубы;

нагревательный элемент из резистивного электропроводного и термостойкого сплава, наносимый сверху электроизоляционного теплопроводного покрытия, подключаемый с двух концов к источнику питания;

теплоизолирующий слой, наносимый на нагревательный элемент.

В частных вариантах выполнения, в качестве сплава нагревательного элемента может использоваться, например, нихром, медь, фехраль или сталь, а нагревательный элемент может быть изготовлен, например, в виде покрытия, проволоки, сетки или ленты, намотанной поверх электроизоляционного теплопроводного покрытия.

Признаки и сущность заявленной полезной модели поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом, где изображен вариант выполнения заявленного устройства для нагрева теплоносителя.

На фиг.1 обозначено следующее:

1 - металлическая труба;

2 - электроизоляционное теплопроводное покрытие;

3 - резистивное покрытие (нагреватель);

4 - теплоизоляционный слой.

Устройство для нагрева теплоносителя (см. фиг. 1) содержит покрытие 2 из электроизоляционного теплопроводного материала, которое наносится сверху на металлическую трубу 1, имеющую входное (впускное) и выходное (выпускное) отверстия для прохождения теплоносителя, резистивный нагреватель 3, теплоизоляционный слой 4, который наносится на нагреватель 3. Для электроизоляции и теплопередачи к теплоносителю на трубу 1 из металла с внешней стороны наносится высокотемпературное электроизоляционное теплопроводное покрытие 2, например, полиамидная лента, которая покрыта силиконовым клеем, что позволяет реализовать высокое удельное электрическое сопротивление, а также высокую скорость передачи тепла от нагревателя 3 к теплоносителю. Нагреватель 3 выполнен в виде резистивного электропроводного термостойкого покрытия в виде, например, проволоки, сетки или ленты из сплава, например, нихрома, меди, фехраля или стали, нагреватель 3 наносится сверху полиамидной ленты 2. Нагреватель 3 с двух концов подключается к источнику питания. Для теплоизоляции сверху нагревателя 3 наносится теплоизоляционный слой 4. В качестве теплоизоляционного слоя 4 могут использоваться различные материалы, например, минеральная вата, стеклянная вата, пенополистирол, пенополиуретан, вспененный полиэтилен, бесшовная (жидкая) теплоизоляция или теплоизоляционные красители.

Принцип работы заявленного устройства заключается в следующем.

На начало и окончание резистивного нагревательного элемента 3 в виде, например, покрытия, проволоки, сетки или ленты, подается электрическое напряжение от источника питания, в результате чего резистивный нагреватель 3 нагревается и тепло эффективно передается через полимерное покрытие 2 на металлическую трубу 1, далее тепло легко переносится на любую жидкую или газообразную среду (теплоноситель). Когда источник питания отключен, высокая температура теплоносителя поддерживается значительное время за счет наличия теплоизоляции 4.

Заявленное устройство может также иметь, например, датчики температуры, размещенные на входе и выходе трубы 1, а также на нагреваемой поверхности трубы 1 (нагревателе 3) для измерения и контроля температуры нагрева теплоносителя и нагревателя 3. Датчики могут быть отдельными компонентами, механически прикрепленными к устройству, и/или встроенными компонентами, например, образованными непосредственно в резистивном слое 3. Датчики температуры могут быть образованы, например, по толстопленочной технологии вместе с резистивным нагревателем 3.

Также возможно использование в устройстве средства управления, связанное с датчиками температуры, для контроля подачи электропитания.

Использование резистивного нагревателя 3 с внешней стороны металлической трубы, без соприкосновения с теплоносителем, позволяет исключить отложения и коррозию как самого нагревателя 3 без ущерба нагревательной способности, так внутри на металлической трубе, тем самым повысить срок службы заявленного устройства до 30 лет.

Покрытие 2 из полиамидной ленты обладает высокой теплопроводностью и устойчивостью к высоким температурам нагрева (до 300°C), что позволяет заявленному устройству работать в высокотемпературном режиме, лента из полиамида обладает высокой прочностью и высоким удельным электрическим сопротивлением, что позволяет исключить поражение электрическим током, тем самым повысить безопасность использования заявленного устройства.

Использование слоя 4 сверху нагревателя 3 позволяет защитить нагревательный элемент 2 от внешних воздействий и проявлений, в частности, от коррозии и тепловых потерь, повысить теплоизоляцию, удерживать и сохранять тепло теплоносителя длительное время, исключить получения ожогов при прикосновении, а также продлить срок службы устройства.

С помощью заявленного устройства можно нагревать любые теплоносители, например: воду в виде газа или жидкости, глицерин, пропиленгликоль, бишофит, нефтяные масла, расплавы металлов, воздух, азот или фреоны.

Заявленное устройство является экологически безопасным, имеет простую конструкцию и небольшую массу.

Используемый в заявленном устройстве нагревательный полимерный резистивный элемент 3 из сплава, например нихрома, меди, фехраля или стали, является недорогим и легковесным.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить: аналоги с совокупностью существенных признаков, тождественных существенным признакам заявленному устройству, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Несмотря на то, что заявленная полезная модель показана и описана со ссылкой на её определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема полезной модели, которые определены прилагаемой формулой полезной модели с учетом описания и чертежа.

Claims (3)

1. Устройство для нагрева теплоносителя, включающее электроизоляционное теплопроводное покрытие в виде полиамидной ленты, наносимое с внешней стороны трубы; нагревательный элемент из резистивного электропроводного и термостойкого сплава, наносимый сверху электроизоляционного теплопроводного покрытия и подключаемый с двух концов к источнику питания; теплоизолирующий слой, наносимый на нагревательный элемент.

2. Устройство по п.1, в котором в качестве сплава нагревательного элемента используется, например, нихром, медь, фехраль или сталь.

3. Устройство по п.1, в котором нагревательный элемент изготовлен в виде, например, покрытия, проволоки, сетки или ленты, намотанной поверх электроизоляционного теплопроводного покрытия.