RU74787U1

RU74787U1 - ACTIVATED WATER FLAT HEATER

Info

Publication number: RU74787U1
Application number: RU2008108423/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Барган (RU); Василий Александрович Барган; Александр Викторович Пейсаков (RU); Александр Викторович Пейсаков; Петр Александрович Барган (RU); Петр Александрович Барган; Дмитрий Евгеньевич Кашин (RU); Дмитрий Евгеньевич Кашин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БАРГАН ПРОДАКШН ГРУПП" (BARGAN PRODUCTION GROUP)
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2008-07-20

Abstract

Активизируемый водой плоский нагреватель, содержащий плоский контейнер с замкнутой полостью, в которой размещен теплогенерирующий материал, отличающийся тем, что замкнутая полость заполнена однородной смесью окиси кальция с безводным силикагелем, при содержании безводного силикагеля в количестве 1 ч. на 3,0-6,0 вес. Ч. окиси кальция, контейнер выполнен с двумя одинаковыми и расположенными напротив друг друга теплопередающими стенками, соединенными между собой по краям, при этом каждая стенка контейнера выполнена двухслойной, с внешним слоем из газоводопроницаемой стеклоткани и внутренним слоем из полимерного пористого нетканного материала, а соединение стенок между собой и слоев в каждой стенке между собой выполнено в виде общего термошва.A water-activated flat heater containing a flat container with a closed cavity, in which heat-generating material is placed, characterized in that the closed cavity is filled with a homogeneous mixture of calcium oxide with anhydrous silica gel, with anhydrous silica gel in the amount of 1 hour for 3.0-6.0 the weight. C. calcium oxide, the container is made with two identical and opposite each other heat transfer walls connected to each other at the edges, each container wall is made of two layers, with an outer layer of gas-permeable fiberglass and an inner layer of polymer porous non-woven material, and the connection of the walls between each other and the layers in each wall between each other is made in the form of a common thermal seam.

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности, а более конкретно к устройствам для нагрева упакованных пищевых продуктов перед их употреблением.The utility model relates to the food industry, and more particularly to devices for heating packaged food products before use.

Из достигнутого уровня техники известен активизируемый водой плоский нагреватель, содержащий корпус, выполненный в виде верхней секции из гибкого полимерного материала, соединенной с плоским дном, выполненным из листового пористого материала, при этом верхняя секция выполнена в виде матрицы изолированных друг от друга емкостей с обращенным вверх дном и заполненных теплогенерирующим материалом (смесью частиц магния и хлорида меди), а в своей нижней части емкости выполнены с общей нижней плоской отбортовкой, которая соединена с дном (см. патент US - А - №5517981, 1996).From the prior art, a water-activated flat heater is known, comprising a housing made in the form of an upper section of flexible polymeric material connected to a flat bottom made of porous sheet material, while the upper section is a matrix of isolated containers with facing up bottom and filled with heat-generating material (a mixture of magnesium particles and copper chloride), and in their lower part of the tank are made with a common lower flat flange, which is connected to the bottom (see US-A-Patent No. 5517981, 1996).

Основной недостаток описанного выше плоского нагревателя заключается в том, что тепловой контакт с ним может быть осуществлен только со стороны верхней секции, что существенно снижает эффективность использования тепловой анергии, выделившейся в результате взаимодействия с водой находящегося в емкостях теплогенерирующего материала.The main disadvantage of the above-described flat heater is that thermal contact with it can be made only from the side of the upper section, which significantly reduces the efficiency of using thermal anergy released as a result of the interaction of water with heat-generating material in the tanks.

Известен также активизируемый водой плоский нагреватель, взятий в качестве прототипа и содержащий выполненный из гибкого полимерного пористого нетканного материала плоский контейнер с замкнутой полостью, в которой размещены сложенные вместе теплогенерирующий материал, спеченный в виде пластины, и пластинчатый фильтр (см. патент US- А - №535869, 1994).Also known is a water-activated flat heater, taken as a prototype and containing a closed-cavity flat container made of a flexible polymer porous non-woven material, in which heat-generating material, sintered in the form of a plate, and a plate filter are placed together (see patent US-A - No. 535869, 1994).

Основной недостаток прототипа заключается в том, что при протекании экзотермической химической реакции между магнием и водой в присутствии железа выделяется водород, что создает серьезные неудобства при использовании плоского нагревателя. Кроме того, использование теплогенерирующего материала, подвергнутого дополнительной операции спекания, приводит к повышению стоимости и без того достаточно дорогостоящего теплогенерирующего материала. Что касается выполнения плоского The main disadvantage of the prototype is that during the exothermic chemical reaction between magnesium and water in the presence of iron, hydrogen is released, which creates serious inconvenience when using a flat heater. In addition, the use of heat-generating material, subjected to an additional sintering operation, leads to an increase in the cost of an already quite expensive heat-generating material. Regarding the performance of a flat

контейнера из гибкого полимерного пористого нетканого материала, то оно накладывает жесткие ограничения на величину максимально достижимой температуры при протекании экзотермической химической реакции. Следствием, вышесказанного является невозможность использования в известном активизируемом водой плоском нагревателе широко распространенного и более дешевого термогенерирующего материала, а именно, окиси кальция.container made of flexible polymeric porous non-woven material, it imposes strict restrictions on the value of the maximum attainable temperature during the course of an exothermic chemical reaction. The consequence of the foregoing is the impossibility of using the widespread and cheaper thermogenerating material, namely, calcium oxide, in the known water-activated flat heater.

Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по повышению удобства пользования активизируемым водой плоским нагревателем при одновременном снижении его стоимости. Достигаемый при этом технический результат заключается в том, что при протекании экзотермической химической реакции, во-первых, не происходит выделение водорода, а во-вторых, максимально достигаемая температура не превышает 150°С при длительности выделения тепловой энергии не менее 10 минут.This utility model is aimed at solving the technical problem of improving the usability of a flat heater activated by water while reducing its cost. The technical result achieved in this case is that during the course of the exothermic chemical reaction, firstly, hydrogen evolution does not occur, and secondly, the maximum achievable temperature does not exceed 150 ° C with a duration of heat energy release of at least 10 minutes.

Поставленная задача решена тем, что в активизируемом водой плоском нагревателе, содержащем плоский контейнер с замкнутой полостью, в которой размещен теплогенерирующий материал, согласно полезной модели, замкнутая полость заполнена однородной смесью окиси кальция с безводным силикагелем, при содержании безводного силикагеля в количестве 1 части на 3,0-6,0 вес. частей окиси кальция, контейнер выполнен с двумя одинаковыми и расположенными напротив друг друга теплопередающими стенками соединенными между собой по краям, при этом каждая стенка контейнера выполнена двухслойной, с внешним слоем из газо-водопроницаемой стеклоткани и внутренним слоем - из полимерного пористого нетканного материала, а соединение стенок между собой и слоев в каждой стенке между собой выполнено в виде общего термошва.The problem is solved in that in a water-activated flat heater containing a flat container with a closed cavity in which heat-generating material is placed, according to a utility model, the closed cavity is filled with a homogeneous mixture of calcium oxide with anhydrous silica gel, with anhydrous silica gel in an amount of 1 part per 3 0-6.0 weight. parts of calcium oxide, the container is made with two identical and opposite each other heat transfer walls connected to each other at the edges, each container wall is made of two layers, with the outer layer of gas-permeable fiberglass and the inner layer of polymer porous non-woven material, and the connection walls between themselves and layers in each wall between each other is made in the form of a common thermal seam.

Преимущество предложенного активизируемого водой плоского нагревателя перед прототипом заключается в том, что использование в качестве теплогенерирующего материала однородной смеси окиси кальция с безводным силикагелем (иными словами силикагеля, из которого термообработкой удалена адсорбированная на поверхности его зерен вода), при содержании безводного силикагеля в количестве 1 части на 3,0-6,0 вес. The advantage of the proposed water-activated flat heater over the prototype is that the use as a heat-generating material of a homogeneous mixture of calcium oxide with anhydrous silica gel (in other words, silica gel, from which water adsorbed on the surface of its grains was removed by heat treatment), when the content of anhydrous silica gel in the amount of 1 part by 3.0-6.0 weight.

частей окиси кальция, позволяет не только повысить безопасность, а следовательно удобство пользования (избежать выделение водорода), но и уменьшить более чем в два раза величину максимально достижимой температуры и одновременно более чем в два раза увеличить время выделения тепловой анергии по сравнению с теми же показателями, полученными при взаимодействии одной только окиси кальция с водой.parts of calcium oxide, allows not only to increase safety, and therefore ease of use (to avoid hydrogen evolution), but also to reduce by more than two times the maximum achievable temperature and at the same time more than double the time of release of thermal energy compared to the same indicators obtained by the interaction of calcium oxide alone with water.

Что касается выполнения каждой стенки контейнера двухслойной (а именно, с внешним слоем из газо-водопроницаемой стеклоткани и с внутренним слоем из полимерного пористого нетканного материала), то внутренний слой каждой стенки, имеющий поры небольшого размера, с одной стороны, при хранении и транспортировке плоского нагревателя, препятствуют утечке через него находящегося в замкнутой полости сыпучего (в виде гранул, порошка) теплогенерирующего материала, а с другой стороны, обеспечивает хорошую газо-водопроницаемость как при инициировании экзотермической химической реакции, так и в процессе ее протекания. Выполнение внешнего слоя каждой стенки контейнера из газо-водопроницаемой стеклоткани обеспечивает (благодаря наличию достаточно больших пор) оптимальные условия для подачи воды в замкнутую полость контейнера (в связи с чем отпадает необходимость в использовании фитиля, как в прототипе), а также хорошую теплопроводность за счет заполнения пор водой в процессе функционирования плоского нагревателя. Здесь необходимо также отметить, что высокая термостойкость стеклоткани обеспечивает также сохранение работоспособности активизируемого водой плоского нагревателя в случае нарушения целостности внутренних слоев стенок контейнера в случае возникновения местного перегрева.As for the implementation of each wall of the container in two layers (namely, with an outer layer of gas-permeable fiberglass and with an inner layer of polymer porous non-woven material), the inner layer of each wall having small pores, on the one hand, during storage and transportation of flat heater, prevent leakage through it of a bulk material (in the form of granules, powder) of a heat-generating material located in a closed cavity, and on the other hand, it provides good gas permeability as if initiated ii exothermic chemical reaction and during its course. The implementation of the outer layer of each wall of the container from gas-permeable fiberglass provides (due to the presence of sufficiently large pores) optimal conditions for supplying water to the closed cavity of the container (in connection with which there is no need to use a wick, as in the prototype), as well as good thermal conductivity due to filling pores with water during the operation of a flat heater. It should also be noted here that the high temperature resistance of the fiberglass fabric also ensures that the flat heater activated by water is operable in case of violation of the integrity of the inner layers of the container walls in case of local overheating.

Кроме того, выполнение стенок контейнера из указанных выше материалов позволяет упростить процесс его изготовления благодаря возможности соединения как слоев каждой стенки между собой, так и стенок между собой с помощью общего термошва.In addition, the implementation of the walls of the container from the above materials makes it possible to simplify the manufacturing process due to the possibility of connecting both the layers of each wall with each other and the walls with each other using a common heat seal.

На фиг.1 изображен активизируемый водой плоский нагреватель, вид сверху, частичный разрез; на фиг.2 - то же, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.3 - схематично показано использование активизируемого водой плоского нагревателя для Figure 1 shows a water-activated flat heater, a top view, a partial section; figure 2 is the same, side view, partial section; figure 3 - schematically shows the use of a water-activated flat heater for

нагрева упаковки с пищевым продуктом.heating food packaging.

Активизируемый водой плоский нагреватель (фиг.1 и 2) содержит плоский контейнер 1 с двумя одинаковыми и расположенными напротив друг друга теплопередающими стенками 2 и 3. Каждая стенка 2 и 3 контейнера l выполнена двухслойной. Внешний слой 4 каждой стенки 2 и 3 выполнен из газо-водопроницаемой стеклоткани, а внутренний слой 5 каждой стенки 2 и 3 - из гибкого полимерного пористого нетканного материала, предпочтительно поли пропилена. Стенки 2 и 3 соединены по краям между собой с образованием замкнутой полости 6, которая заполнена более дешевым (по сравнению с используемым в прототипе) теплогенерирующим материалом - однородной смесью 7 окиси кальция о безводным силикагелем, при содержании безводного силикагеля в количестве 1 части на 3,0-6,0 вес. частей окиси кальция. Соединение стенок 2 и 3 между собой и слоев 4 и 5 в каждой стенке 2 и 3 выполнено в виде общего термошва 8, шириной 3-15 мм. В качестве безводного силикагеля (иными словами силикагеля, из которого удалена адсорбированная на поверхности его зерен вода, например, путем нагревания его до 150-200°С) может быть использован силикагель технический (ГОСТ 3956-76) марки МСКМ, КСКГ или КСМГ.The flat heater activated by water (FIGS. 1 and 2) comprises a flat container 1 with two identical and opposite heat transfer walls 2 and 3. Each wall 2 and 3 of the container l is made of two layers. The outer layer 4 of each wall 2 and 3 is made of gas-permeable fiberglass, and the inner layer 5 of each wall 2 and 3 is made of a flexible polymeric porous non-woven material, preferably polypropylene. Walls 2 and 3 are connected along the edges with each other with the formation of a closed cavity 6, which is filled with cheaper (compared with the prototype used) heat-generating material - a homogeneous mixture of calcium oxide 7 on anhydrous silica gel, with anhydrous silica gel in an amount of 1 part to 3, 0-6.0 weight. parts of calcium oxide. The connection of walls 2 and 3 with each other and layers 4 and 5 in each wall 2 and 3 is made in the form of a common thermal seam 8, a width of 3-15 mm As anhydrous silica gel (in other words, silica gel, from which water adsorbed on the surface of its grains was removed, for example, by heating it to 150-200 ° C), technical silica gel (GOST 3956-76) of the MSKM, KSKG or KSMG brands can be used.

На фиг.3 используются также следующие обозначения:Figure 3 also uses the following notation:

9 - открытая емкость; 10 - вода, 11 - упаковка с подлежащим нагреву пищевым продуктом.9 - open container; 10 - water, 11 - packaging with the food to be heated.

Активизируемый водой плоский нагреватель используется следующим образом. В простейшем случае (аналогично тому, как описано в прототипе) плоский контейнер 1 с находящимся в его замкнутой полости 6 теплогенерирующим материалом 7 помещается в открытую емкость 9, а затем сверху него размещается упаковка 11 с подлежащим нагреву пищевым продуктом. После этого в открытую емкость 9 наливается вода 10, при этом количество воды должно быть достаточным для протекания экзотермической химической реакции между находящейся в замкнутой полости 6 окисью кальция и водой.A water-activated flat heater is used as follows. In the simplest case (similar to that described in the prototype) a flat container 1 with heat-generating material 7 located in its closed cavity 6 is placed in an open container 9, and then a package 11 with the food to be heated is placed on top of it. After that, water 10 is poured into an open container 9, while the amount of water must be sufficient for an exothermic chemical reaction to occur between calcium oxide in the closed cavity 6 and water.

Активизируемый водой плоский нагреватель функционирует следующим образом. Вода 10, налитая в открытую емкость 9, пройдя сначала через поры в слоях 4 и 5 стенок 2 и 3 контейнера 1 поступает в замкнутую полость 6, заполненную однородной A water-activated flat heater operates as follows. Water 10 poured into an open container 9, first passing through the pores in layers 4 and 5 of walls 2 and 3 of container 1, enters a closed cavity 6 filled with a uniform

смесью окиси кальция с безводным силикагелем, при содержании безводного силикагеля в количестве 1 части на 3,0-6,0 вес. частей окиси кальция. Вследствие однородности смеси окись кальция и безводный силикагель одновременно вступают в контакт с водой 10, поступающей в замкнутую полость 6 контейнера 1. В результате, одновременно с экзотермической химической реакцией между окисью кальция и водой происходит интенсивный процесс сорбции воды безводным силикагелем, а следовательно, обеспечивается распределение избыточной (с точки зрения обеспечения на начальной стадии протекания экзотермической химической реакции требуемого количества производимого тепла) воды в связанном состоянии по всему объему замкнутой полости 6 контейнера 1. Таким образом, использование в качестве теплогенерирующего материала однородной смеси окиси кальция с безводным силикагелем обеспечивает снижение темпа протекания экзотермической химической реакции на ее начальной стадии за счет аккумулирования равномерно распределенным по всему объему замкнутой полости 6 безводным силикагелем избыточного количества воды, поступившей в замкнутую полость 6. Далее, связанное с протеканием экзотермической химической реакции увеличение температуры в замкнутой полости 6 приводит к тому, что начинается обратный процесс - десорбции аккумулированной в силикагеле воды, обеспечивающий дальнейшее протеканий экзотермической химической реакции между оставшимся количеством окиси кальция и водой одновременно во всей замкнутой полости 6. Следствием вышесказанного является уменьшение величины максимально достижимой температуры в замкнутой полости до 150°С и увеличение до 10 минут длительности выделения тепловой энергии. Тепло, выделившееся в результате протекания экзотермической химической реакции между окисью кальция и водой сначала через теплопередающую стенку 2 контейнера 1, а затем через материал упаковки 11 передается находящемуся в ней пищевому продукту.a mixture of calcium oxide with anhydrous silica gel, with the content of anhydrous silica gel in an amount of 1 part per 3.0-6.0 weight. parts of calcium oxide. Due to the homogeneity of the mixture, calcium oxide and anhydrous silica gel simultaneously come into contact with water 10 entering the closed cavity 6 of container 1. As a result, simultaneously with the exothermic chemical reaction between calcium oxide and water, an intensive process of sorption of water by anhydrous silica gel occurs, and therefore, distribution is ensured excess (from the point of view of providing at the initial stage of the exothermic chemical reaction the required amount of heat produced) water in a bound state and throughout the entire volume of the closed cavity 6 of container 1. Thus, the use as a heat-generating material of a homogeneous mixture of calcium oxide with anhydrous silica gel ensures a decrease in the rate of exothermic chemical reaction at its initial stage due to accumulation of excess anhydrous silica gel uniformly distributed throughout the entire volume of the closed cavity 6 the amount of water entering the closed cavity 6. Further, an increase in temperature in the course of the exothermic chemical reaction closed cavity 6 leads to the fact that the reverse process begins - desorption of water accumulated in silica gel, providing further exothermic chemical reaction between the remaining amount of calcium oxide and water simultaneously in the entire closed cavity 6. The consequence of the above is to reduce the maximum achievable temperature in the closed cavity to 150 ° С and increase up to 10 minutes of the duration of heat energy release. The heat released as a result of an exothermic chemical reaction between calcium oxide and water is first passed through the heat transfer wall 2 of the container 1, and then through the packaging material 11 is transferred to the food product contained therein.

Здесь необходимо отметить, что предложенный активизируемый водой плоский нагреватель сохраняет работоспособность и в вертикальном положении при соответствующем выполнении емкости для воды.It should be noted here that the proposed water-activated flat heater maintains operability even in a vertical position with the corresponding design of a water tank.

Количество окиси кальция выбирается, во-первых, исходя The amount of calcium oxide is selected, firstly, based on

из того количества тепла, которое теоретически необходимо для нагрева заданного количества пищевого продукта до требуемой температуры, а во-вторых, с учетом неизбежных тепловых потерь в окружающую среду, величина которых зависит от конкретных условий при которых осуществляется нагрев пищевого продукта, а именно, от использования средств уменьшающих теплообмен с окружающей средой.from the amount of heat that is theoretically necessary for heating a given amount of food product to the required temperature, and secondly, taking into account the inevitable heat loss to the environment, the value of which depends on the specific conditions under which the food product is heated, namely, on the use means that reduce heat transfer to the environment.

Что касается содержания безводного силикагеля в смеси, заполняющей полость 6 контейнера 1, то выбор верхнего предела содержания безводного силикагеля (в количестве 1 части на 3,0 вес. частей окиси кальция) обусловлен тем, что при большем содержании безводного силикагеля максимально достигаемая температура стенок 2 и 3 контейнера становится ниже 100°С. Нижний предел содержания безводного силикагеля (в количестве 1 части на 6,0 вес. частей окиси кальция) обусловлен тем, что максимально достигаемая температура стенок 2 и 3 становится больше 150°С, что может привести к нарушению целостности упаковки 11 с пищевым продуктом.As for the content of anhydrous silica gel in the mixture filling the cavity 6 of the container 1, the choice of the upper limit of the content of anhydrous silica gel (in the amount of 1 part per 3.0 weight parts of calcium oxide) is due to the fact that with a higher content of anhydrous silica gel, the maximum achievable wall temperature 2 and 3 containers goes below 100 ° C. The lower limit of the content of anhydrous silica gel (in the amount of 1 part per 6.0 wt. Parts of calcium oxide) is due to the fact that the maximum achievable temperature of walls 2 and 3 becomes more than 150 ° C, which can lead to a violation of the integrity of the package 11 with the food product.

Промышленная применимость полезной модели подтверждается возможностью ее реализации при использовании широко известных в пищевой промышленности технологического оборудования и материалов.The industrial applicability of the utility model is confirmed by the possibility of its implementation using widely known technological equipment and materials in the food industry.

Claims

A water-activated flat heater containing a flat container with a closed cavity, in which heat-generating material is placed, characterized in that the closed cavity is filled with a homogeneous mixture of calcium oxide with anhydrous silica gel, with anhydrous silica gel in the amount of 1 hour for 3.0-6.0 the weight. C. calcium oxide, the container is made with two identical and opposite each other heat transfer walls connected to each other at the edges, each container wall is made of two layers, with an outer layer of gas-permeable fiberglass and an inner layer of polymer porous non-woven material, and the connection of the walls between each other and the layers in each wall between each other is made in the form of a common thermal seam.