Тепловентиляторы и системы отопления

ОПИСАНИЕ  ИЗОБРЕТЕНИЯ 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обогрева жилых  и промышленных помещений, для сушки пиломатериалов, лакокрасочных покрытий и при проведении строительных работ.

Известен тепловентилятор, включающий корпус с впускным и выпускным  патрубками, установленные на опорных  приспособлениях внутри корпуса  спиральные нагревательные элементы и  вентилятор. Тепловентилятор имеет  также средства контроля и регулирования  работой вентилятора и нагревательных элементов.

US, 4398082, 219-370, 1983 г. 

Недостаток известной  конструкции заключается в недостаточной  надежности работы, поскольку в случае выхода из строя какого-либо участка  спирального нагревательного элемента произойдет прекращение работы всего  устройства.

Наиболее близким  техническим решением к заявленному  изобретению является тепловентилятор, включающий корпус с впускным и выпускным  патрубками, вентилятор, установленный  в корпусе вблизи впускного патрубка, спиральный нагревательный элемент, расположенный  на опорном приспособлении вблизи выпускного патрубка корпуса, источник питания, соединенный  с вентилятором и нагревательным элементом, и компаратор, к информационным входам которого подключены задатчик температуры и блок контроля температуры.

SU, 1204885, F 24 H 3/02, 1986 г. 

Недостаток известного устройства заключается в проведении подготовительных операций перед включением устройства. Кроме того, устройство имеет большое количество блоков, штекеров и розеток, что создает  трудности в эксплуатации, а также  может не обеспечить надежности работы.

Задачей настоящего изобретения является повышение  надежности и эффективности работы тепловентилятора.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в увеличении срока  службы устройства, упрощении и ускорении  его ремонта, повышении эффективности  и надежности работы тепловентилятора в любых условиях.

Указанная задача решается в тепловентиляторе, включающем корпус с впускным и выпускным  патрубками, вентилятор, установленный  в корпусе вблизи впускного патрубка, спиральный нагревательный элемент, расположенный  на опорном приспособлении вблизи выпускного патрубка корпуса, источник питания, соединенный  с вентилятором и нагревательным элементом, и компаратор, к информационным входам которого подключены задатчик температуры и блок контроля температуры, за счет того, что он снабжен помехоподавляющим блоком, регулятором выходной мощности, к управляющему входу которого подключен блок его управления, генератором управляющих импульсов, подключенными к источнику питания, управляемым переключателем, установленным в корпусе в зоне потока воздуха от вентилятора и выполненным на симисторе, выход которого подключен к вентилятору и нагревательному элементу, и преобразователем напряжения, выход которого подключен к компаратору, помехоподавляющему блоку, регулятору выходной мощности и генератору управляющих импульсов, выход компаратора через помехоподавляющий блок соединен со входом регулятора выходной мощности, а выход последнего последовательно соединен через генератор управляющих импульсов и усилитель

со входом симистора, причем нагревательный элемент выполнен в виде по крайней мере одного блока, 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, внутри всех спиралей пропущена нить, а в средней части нагревательного блока между спиралей установлена распорка, поперечное сечение блока нагревательного элемента имеет форму ромба, причем опорное приспособление выполнено в виде двух [ - образных стоек и керамические пластины закреплены на свободных концах последних.

Фиг. 1 схематично показан общий вид тепловентилятора, на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1.

Фиг. 3 - вид Б фиг. 2, на фиг. 4 - вид В фиг. 2.

 

Нагревательный  элемент 5 выполнен в виде по крайней мере одного блока, собранного из отдельных участков 9 спиралей, концы которых закреплены на керамических пластинах 10 и 11, одна из которых связана с верхней свободной частью [ -  образных стоек 7 и 6, а вторая пластина связана с нижней свободной частью [ - образных стоек. Участки 9 нагревательного элемента закреплены с двух сторон пластин 10 и 11 токопроводящими перемычками 12, образующими параллельно-последовательное соединение между собой участков 9 спиралей нагревательного элемента. Внутри участков 9 спиралей нагревательного элемента пропущена стекложгутовая нить 13, предохраняющая замыкание спиралей в случае нарушения целостности одной из спиралей. В средней части между участками 9, закрепленными с разных сторон пластин 10 и 11 установлена распорка 14, в результате чего в поперечном сечении блок нагревательного элемента имеет форму ромба. Одна из перемычек 12 имеет плавкую вставку 15, размыкающую электрическую цепь, предохраняя спирали 9 от перегрева в случае выхода из строя регулирующих нагрев элементов. Внутри корпуса в зоне потока воздуха от вентилятора установлены управляемый переключатель, выполненный на симисторе 16 и блок контроля температуры, выполненный в виде терморезистора 17. С наружной стороны на корпусе установлена плата 18 с элементами управления работой тепловентилятора, представляющая собой электронный блок, содержащий компаратор 19 (блок сравнения), помехоподавляющий блок 20, регулятор 21 выходной мощности, генератор 22 управляющих импульсов, усилитель 23 и преобразователь 24 напряжения.

На корпусе 1 установлены две ручки управления: ручка 25, предназначенная для регулировки  температуры, и ручка 26, предназначенная  для регулировки мощности.

Вентилятор, нагревательный элемент, преобразователь напряжения и симистор подключены к источнику питания.

Ручка 25, являющаяся задатчиком температуры, и терморезистор 17, являющийся блоком контроля температуры, подключены к информационным входам компаратора 19, который через помехоподавляющий блок 20 подключен к регулятору 21 выходной мощности.

Ручка 26, являющаяся блоком управления регулятора выходной мощности, подключена к управляющему входу регулятора 21 выходной мощности, а последний последовательно  через генератор 22 управляющих импульсов  и усилитель 23 подключен к симистору 16.

Компаратор 19, помехоподавляющий  блок 20, регулятор 21 выходной мощности и генератор 22 управляющих импульсов  подключены к преобразователю 24 напряжения.

На корпусе 1 установлены два индикатора включения  термонагревателя: лампочка 27 красного цвета - индикатор включения источника питания и лампочка 28 зеленого цвета - индикатор включения нагрева.

Тепловентилятор работает следующим образом. После  включения тепловентилятора в сеть светится лампочка 27 красного цвета. Поворотом  по часовой стрелке ручки 25 осуществляют установку температуры, до которой  нужно нагреть воздух в помещении. При этом загорается лампочка 27 зеленого цвета и одновременно начинают работать вентилятор 4 и нагревательные элементы 5. Ручка 26 позволяет плавно регулировать мощность нагревателя и скорость вращения вентилятора, то есть возможно осуществить нагрев помещения до установленной температуры и медленно и быстро.

Фиг. 6 - принципиальная электрическая схема тепловентилятора.

После нагрева  помещения до заданной температуры  путем поворота ручки 25 против часовой  стрелки тепловентилятор отключают, после чего он начинает работать в  автоматическом режиме, который обеспечивается по схеме на фиг. 6 (которая представлена для пояснения управления работой тепловентилятора и не предназначена для публикации). Установка температуры осуществляется переменным резистором R2 (задатчик температуры на фиг. 5), с движка которого напряжение подается на инвертирующий вход ОУ-операционного усилителя D1.1 (компаратор 19 на фиг. 5).

При понижении  температуры окружающей среды увеличивается  величина сопротивления терморезистора R22 (блок 17 контроля температуры, фиг. 25) и соответственно увеличивается напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя D1.1 (компаратор 19, фиг. 5).

В момент, близкий  к балансу моста ОУ, D1.1 (компаратор 19, фиг. 5) изменяет свое состояние и на входе его появляется отрицательное напряжение, которое подается на генератор импульсов (помехоподавляющий блок 20, фиг. 5).

При увеличении температуры ОУ D1.1 (компаратор 19, фиг. 5) вновь изменяет свое состояние и на его выходе напряжение становится близким к нулю.

Изменение состояния  ОУ D1.1 (компаратор 19, фиг. 5) в момент баланса моста соответствует температуре, установленной движком переменного резистора R2 (задатчик 25 температуры, фиг. 5).

Импульсы генератора (помехоподавляющий блок 20, фиг. 5) включают силовой ключ, коммутирующий напряжение на нагрузке. Генератор импульсов (помехоподавляющий блок 20, фиг. 5) получает питание с выхода ОУ D1.1 (компаратор 19, фиг. 5).

Генератор импульсов  выполнен на транзисторах VT1 и VT2 с различной  проводимостью, включенных в противоположном  направлении. Синусоидальное напряжение, подаваемое на

базу транзисторов, поочередно открывает их. Закрытое состояние транзисторов наступает  в момент времени перехода синусоиды  через нуль. При этом на нагрузке R6 образуются импульсы отрицательной  полярности. Эти импульсы подаются на базу транзистора VT3, на котором выполнены  генератор пилообразного напряжения. При отсутствии импульса транзистор VT3 закрыт. Конденсатор С4 через резистор R9 заряжается до амплитуды, близкой к напряжению питания. В момент прихода импульса транзистор открывается и конденсатор мгновенно разряжается через транзистор. На коллекторе транзистора VT3 образуется пилообразное напряжение с периодом, равным периоду синусоидального напряжения, а нулевое значение пилообразного напряжения соответствует моменту нулевого значения синусоидального напряжения.

Пилообразное  напряжение подается на неинвертирующий вход ОУ D1.2 (регулятор 21 выходной мощности, фиг. 5), работающий также в режиме ОУ D1.1 (компаратор 19, фиг. 5).

На инвертирующий  вход ОУ D1.2 подается напряжение с движка резистора R11 (блок 26, фиг. 5), при помощи которого производится регулировка мощности.

На выходе ОУ D1.2 образуется прямоугольное напряжение с изменяющейся скважностью, задний фронт которого зависит от положения  движка регулятора мощности. Отрицательный  задний фронт прямоугольного напряжения через дифференцирующую цепочку C6, R13 подается на базу транзистора VT4 предварительного усилителя (генератор 22, фиг. 5). Далее импульсный сигнал после усиления его усилителем мощности на транзисторе VT5 (усилитель 23, фиг. 5) через резистор R21 и светодиодный индикатор VD6 подается на управляющий электрод симистора VD7 (симистор 16, фиг. 5), таким образом, при изменении положения движка резистора R11 регулятора мощности изменяется фаза импульсов управления, при этом изменяется угол открытого состояния симистора от 0 до 180^o и в зависимости от этого угла плавно регулируется время открытого состояния симистора и, соответственно, электрическая мощность, выделяемая в нагрузке.

Заявленный тепловентилятор  в автоматическом режиме следует  за температурным балансом помещения  в диапазоне 0 - 40^oC. Обеспечивает плавную регулировку потребляемой мощности нагревательных элементов и предотвращает их перегрев. Причем спирали нагревательного элемента в процессе работы не нагреваются выше 45^oC, т.е. работают без покраснения, что не вызывает сжигания кислорода в помещении.

Поскольку симистор расположен в потоке холодного воздуха, не требуется радиатора для его охлаждения, что способствует минимальному размеру корпуса тепловентилятора при широком диапазоне мощности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Тепловентилятор, включающий корпус с впускным и выпускным патрубками, вентилятор, установленный в корпусе вблизи впускного патрубка, спиральный нагревательный элемент, расположенный на опорном приспособлении вблизи выпускного патрубка корпуса, источник питания, соединенный с вентилятором и нагревательным элементом, и компаратор, к информационным входам которого подключены задатчик температуры и блок контроля температуры, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде по крайней мере одного блока, 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, внутри всех спиралей пропущена нить, а в средней части нагревательного блока между спиралей установлена распорка, поперечное сечение блока нагревательного элемента имеет форму
2. ромба, причем опорное приспособление выполнено в виде двух [-образных стоек, и керамические пластины закреплены на свободных концах последних.

2. Тепловентилятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен регулятором выходной мощности, к управляющему входу которого подключен блок его управления, генератором управляющих импульсов, подключенными к источнику питания, управляемым переключателем, установленным в корпусе в зоне потока воздуха от вентилятора и выполненным на симисторе, выход которого подключен к вентилятору и нагревательному элементу, и преобразователем напряжения, выход которого подключен к компаратору, регулятору выходной мощности и генератору управляющих импульсов, выход компаратора соединен со входом регулятора выходной мощности, а выход последнего последовательно соединен через генератор управляющих импульсов и усилитель со входом симистора.