Устройство для нагрева воздуха

Устройство для нагрева воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области электроотопительной техники, конкретно к электрическим нагревательным приборам с принудительным движением воздушного потока, и может быть использовано для создания тепловых пушек, обогревателей, отопителей и других нагревательных приборов.

Известны устройства для нагрева воздуха:

[Нагревательное устройство - патент RU № 2071639];

[Воздухоподогреватель - патент RU № 1767300];

[Термоэлектровентилятор - патент RU № 1645790];

[Устройство для нагрева воздуха - патент RU № 302852];

Они содержат корпус, как правило, с расположенными в нем электровентилятором, блоком нагревательных элементов в виде спиралей, элементами коммутации и управления.

Известен также отопитель салона электротранспорта [патент RU на полезную модель № 62223]. Вышеназванный отопитель имеет корпус, в котором расположены нагревательный блок, помещенный в электрически изолированный от корпуса кожух, блок подачи воздуха, выполненный в виде электродвигателя, соединенного с крыльчаткой и формирователем воздушного потока, преобразователь напряжения, причем нагревательный блок выполнен в виде ряда последовательно соединенных спиральных элементов, установленных на рамках, через керамические изоляторы.

Известен также тепловентилятор [патент RU на изобретение №2201557], содержащий корпус, сетчатые вход и выход воздушного потока, вентилятор, блок управления и терморегулятор. Кроме того, он снабжен последовательно расположенными внутри корпуса и соединенными между собой рамами, одна из которых с закрепленным на ней вентилятором расположена вблизи входа, а другая, в которой установлены электронагреватели, расположена вблизи выхода, электронагреватели выполнены в виде пакета, набранного из параллельно расположенных одна над другой плоских прямоугольных керамических пластин.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является тепловентилятор [патент RU на изобретение №2131092], включающий корпус с впускным и выпускным патрубками, вентилятор, установленный в корпусе вблизи впускного патрубка, спиральный нагревательный элемент, расположенный на опорном приспособлении вблизи выпускного патрубка, источник питания, соединенный с вентилятором и нагревательным элементом, выполненным в виде, по крайней мере, одного нагревательного блока с поперечным сечением, имеющим форму ромба, собранного из отдельных участков спиралей, концы которых закреплены по длине на обеих сторонах керамических пластин и электрически связаны параллельно-последовательным или смешанным соединением токопроводящими перемычками.

Задачей заявляемого изобретения является снижение габаритов и веса прибора при обеспечении заданных технических параметров заявляемого устройства.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для нагрева воздуха, содержащем корпус, во входной и выходной стенках которого выполнены отверстия, и в котором помещены блок подачи воздуха, состоящий из электродвигателя, соединенного с крыльчаткой и формирователем воздушного потока, расположенными непосредственно у входной стенки, и нагревательный блок, нагревательные элементы которого выполнены из ряда электрически соединенных участков спиралей, концы которых закреплены по длине на противолежащих изоляторах, размещенных на металлических держателях в виде прямоугольных рамок нагревательного блока с фиксаторами, электродвигатель помещен со стороны выходной стенки корпуса задним - противолежащим расположению крыльчатки - торцом к ней; участки спиралей нагревательного блока компактно уложены по периферии внутреннего пространства - у стенок корпуса, оставляя свободным от спиралей центральную часть пространства внутри корпуса для размещения в ней электродвигателя.

Кроме того, заявляется устройство для нагрева воздуха с вышеназванными признаками, в котором фиксаторы, крепящие спирали, представляют собой выходящие из углов, образованных смежными сторонами прямоугольных рамок, металлические пластины, ориентированные свободными концами в направлении к центру прямоугольных рамок, оставляя свободным пространство внутри последних для размещения электродвигателя.

Заявляется также устройство для нагрева воздуха с вышеназванными признаками, в котором компактная укладка участков спиралей осуществлена пространственным разнесением их на металлических держателях со смещением соседних участков в направлениях, параллельных сторонам прямоугольных рамок с максимальным угловым отклонением от них порядка 10-15°.

Заявляется также устройство для нагрева воздуха с вышеназванными признаками, в котором входное и выходное отверстия для прохождения воздуха выполнены в виде крупноячеистой металлической сетки.

Технический результат заявляемого изобретения.

Поставленная задача, а именно снижение габаритов и веса прибора, решается за счет того, что нагревательные элементы в виде участков спиралей компактно уложены по периферии внутреннего пространства корпуса. При этом остается свободной от спиралей лишь центральная часть внутреннего пространства корпуса, где установлен электродвигатель. Снижение габаритов прибора и компактное расположение элементов внутри корпуса позволяет снизить размеры стенок корпуса, и, тем самым, уменьшает вес конструкций как корпуса, так и других деталей прибора. Фиксаторы, крепящие спирали, представляют собой выходящие из углов, образованных смежными сторонами прямоугольных рамок, металлические пластины, ориентированные свободными концами в направлении к центру прямоугольных рамок, оставляя свободным пространство внутри последних для размещения электродвигателя. Данный технический прием осуществляет один из вариантов компактной укладки спиралей. Другим вариантом компактной укладки участков спиралей является пространственное разнесение последних на металлических держателях со смещением соседних участков в направлениях, параллельных сторонам прямоугольных рамок с максимальным угловым отклонением от них порядка 10-15°, что позволяет укладывать на прямоугольных рамках повышенное число спиралей. Повышение числа спиралей в сравнении с прототипом и другими аналогами, несмотря на компактные размеры, позволяет обеспечить высокий теплосъем, а следовательно, и заданные технические характеристики.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью чертежей, на которых представлены: на фиг.1 - общий вид заявляемого устройства для нагрева воздуха, на фиг.2 - поперечное сечение нагревательного блока заявляемого устройства для нагрева воздуха, на которых позициями 1-14 обозначены: 1 - отверстие для поступления холодного воздуха;

2 - крыльчатка;

3 - формирователь воздушного потока;

4 - корпус устройства для нагрева воздуха;

5 - рамки нагревательного блока;

6 - электродвигатель;

7 - отверстие для выхода нагретого воздуха;

8 - опорные элементы блока подачи воздуха;

9 - ось электродвигателя;

10 - втулка для посадки крыльчатки на ось электродвигателя;

11 - фиксаторы;

12 - керамические изоляторы;

13 - спирали;

14 - вводы электропитания нагревательного блока.

Заявляемое устройство для нагрева воздуха включает блоки, помещенные в корпус 4: нагревательный и подачи воздуха. Нагревательный блок выполнен из ряда соединенных нагревательных элементов, собранных через керамические 12 изоляторы на металлических держателях в виде прямоугольных рамок 5 нагревательного блока с фиксаторами 11. Фиксаторы 11, крепящие нагревательные элементы, представляют собой выходящие из углов, образованных смежными сторонами прямоугольных рамок 5, металлические пластины, повторяющие направления стенок корпуса 4 и ориентированные свободными концами в направлении к центру прямоугольных рамок 5, оставляя свободным пространство внутри последних для размещения электродвигателя 6. Нагревательные элементы представляют собой отдельные участки спиралей 13, концы которых закреплены по длине на двух противолежащих керамических изоляторах 12. Участки спиралей 13 нагревательного блока пространственно разнесены внутри каждой из прямоугольных рамок 5, занимают пространство между электродвигателем 6 и корпусом устройства от крыльчатки до выходной стенки и компактно уложены по периферии внутреннего пространства - у стенок корпуса 4, оставляя свободным от спиралей 13 центральную его часть для размещения электродвигателя 6 в зоне нагревательного блока. Крайние спирали 13 соединены с вводами электропитания 14 нагревательного блока. Компактная укладка участков спиралей 13 осуществлена пространственным разнесением их на фиксаторах 11 со смещением соседних участков в направлениях, параллельных сторонам прямоугольных рамок с максимальным угловым отклонением от них порядка 10-15°. Блок подачи воздуха выполнен в виде электродвигателя 6, который приводит в движение крыльчатку 2, закрепленную на оси 9 электродвигателя при помощи втулки 10 для посадки на ось электродвигателя, и соединен с формирователем воздушного потока 3, соединенным с опорными элементами блока подачи воздуха 8. Задний торец электродвигателя 6 занимает место со стороны выходной стенки и одновременно расположен в центре зоны нагревательный блока. В стенках корпуса 4 выполнены отверстия для поступления холодного воздуха 1 и выхода нагретого воздуха 7, их роль играет крупноячеистая металлическая сетка.

Главным преимуществом предлагаемой конструкции является размещение являющихся основой нагревательного блока спиралей 13 в наиболее интенсивной части воздушного потока, создаваемого блоком подачи воздуха. Представляемое изображение примера - см. фотографию - объясняет конфигурацию формируемого блоком подачи воздуха воздушного потока. Основная часть воздуха проходит через поперечное сечение, ограниченное, с одной стороны, перпендикулярными друг другу стенками корпуса 4, за исключением передней и задней. С другой стороны, указанное поперечное сечение воздушного потока ограничивается прямоугольным (практически квадратным) поперечным сечением электродвигателя 6 блока подачи воздуха.

Для оптимального размещения в этом сечении нагревательного блока спирали 13 должны быть расположены параллельно друг другу, а также параллельно боковым стенкам корпуса 4 устройства для нагрева воздуха и боковым стенкам корпуса электродвигателя 6 блока подачи воздуха. При этом достигается наиболее компактное размещение этих нагревательных элементов, позволяющее достичь максимальной концентрации выделяемой тепловой мощности, а соответственно, и предельной миниатюризации предлагаемой конструкции устройства для нагрева воздуха.

Однако при создании в пределах каждой рамки 5 нагревательного блока плоской прямоугольной спирали, состоящей, в свою очередь, из соединенных электрически между собой участков спиралей 13, необходимо переходить с одного витка плоской прямоугольной спирали на следующий виток. При этом, по крайней мере, одна из четырех спиралей 13, составляющих виток плоской прямоугольной спирали, должна быть наклонена к относительно прямой, параллельной боковой стенке корпуса 4 устройства и боковой стенке электродвигателя 6 блока подачи воздуха, на небольшой угол (порядка 10-15 градусов). Эмпирически, при подборе этого углового отклонения, удалось установить, что при его величине более 15 градусов резко снижаются возможности по компактному размещению спиралей 13. При величинах углового отклонения менее 5 градусов сложно избежать замыкания соседних витков плоской прямоугольной спирали.

Описываемое размещение позволяет максимально сконцентрировать поступающий через входное отверстие 1 воздух в относительно небольшом по поперечному сечению воздушном потоке, существенно увеличив скорость последнего по сравнению со случаем, когда он не ограничен изнутри поперечными размерами электродвигателя 6 блока подачи воздуха, а соответственно повысить теплосъем с нагревательных элементов, что и позволяет, в конечном счете, существенно увеличить концентрацию выделяемой тепловой мощности, а соответственно, и максимально миниатюризировать конструкцию устройства для нагрева воздуха.

Устройство для нагрева воздуха работает следующим образом. При включении устройства указанной конструкции в сеть (подаче на нее сетевого напряжения 220/380 В, 50 Гц) включается закрепленный на опорных элементах 8 блока подачи воздуха электродвигатель 6, ось 9 электродвигателя начинает вращаться, приводя при этом во вращение крыльчатку 2 через втулку 10 для посадки крыльчатки 2 на ось 9 электродвигателя. При этом вращении и при воздействии формирователя 3 воздушного потока образуется мощный воздушный поток, образованный холодным воздухом, попадающим в устройство через закрытое металлической сеткой отверстие 1 для поступления холодного воздуха в корпусе 4 устройства для нагрева воздуха.

Одновременно с электродвигателем 6 сетевое напряжение 220/380 В, 50 Гц подается на вводы электропитания 14 нагревательного блока и через них на спирали 13, закрепленные через керамические изоляторы 12 на фиксаторах 11, закрепленных, в свою очередь, в углах рамок 5 нагревательного блока.

При этом сформированный в блоке подачи воздуха воздушный поток нагревается при проходе через нагревательный блок и выходит через закрытое металлической сеткой отверстие 7 для выхода нагретого воздуха на входной стенке корпуса 4.

Пример

Заявляемое устройство для нагрева воздуха является апробируемым изделием организации-заявителя, которое успешно зарекомендовало себя в экстремальных условиях эксплуатации во время испытаний и готовится в качестве экспоната на российские выставки с целью выяснения спроса и потенциального объема выпуска.

1. Устройство для нагрева воздуха, содержащее корпус, во входной и выходной стенках которого выполнены отверстия, и в котором помещены блок подачи воздуха, состоящий из электродвигателя, соединенного с крыльчаткой и формирователем воздушного потока, расположенными непосредственно у входной стенки, и нагревательный блок, нагревательные элементы которого выполнены из ряда электрически соединенных участков спиралей, концы которых закреплены по длине на противолежащих изоляторах, размещенных на металлических держателях в виде прямоугольных рамок нагревательного блока с фиксаторами, отличающееся тем, что электродвигатель помещен со стороны выходной стенки корпуса задним - противолежащим расположению крыльчатки - торцем к ней; участки спиралей нагревательного блока компактно уложены по периферии внутреннего пространства - у стенок корпуса, оставляя свободным от спиралей центральную часть пространства внутри корпуса для размещения электродвигателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксаторы, крепящие спирали, представляют собой выходящие из углов, образованных смежными сторонами прямоугольных рамок, металлические пластины, ориентированные свободными концами в направлении к центру прямоугольных рамок, оставляя свободным пространство внутри последних для размещения электродвигателя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что компактная укладка участков спиралей осуществлена пространственным разнесением их на металлических держателях со смещением соседних участков в направлениях, параллельных сторонам прямоугольных рамок с максимальным угловым отклонением от них порядка 10-15°.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное и выходное отверстия для прохождения воздуха выполнены в виде крупноячеистой металлической сетки.