CZ293798B6 - Topné těleso na ohřev vzduchu provozované palivem - Google Patents

Abstract

Topné těleso }�B na ohřev vzduchu provozované palivemŹ zejména ohřívač vzduchu pro vozidlaŹ provozovaný nezávisle na motoruŹ je provedeno s hořákem }@BŹ se spalovací komorou }@B a s tepelným výměníkem }@B@ Spalovací komora }@B je obtékána vytápěcím vzduchem }QB v hrncovitém tepelném výměníku }@BŹ opatřeném dnemŹ a na vstupní straně je uzavřena hořákem }@B a obsahuje dmychadlo }�@B vytápěcího vzduchu }QB@ Na tepelném výměníku }@B je dále upraveno čidlo }ÚB přehřátí a čidlo }@B plamene pro monitorováníŹ popřípadě rozpoznáváníŹ přehřátí topného tělesa }�B při provozu a tvorby plamene při startu ovládacím přístrojem }@B aŹ popřípadě pro omezení přehřátí nebo vypnutí topného tělesa }�B@ Čidlo }ÚB přehřátí je jako teplotní čidlo }ÚB vytápěcího vzduchu }QB uspořádáno v oblasti tepelného výměníku }@B blízké k dmychadlu }�@B nebo při kombinaci čidla }ÚB přehřátí a čidla }@B plamene v oblasti blízké k vrchlíku tepelného výměníku }@Bŕ

Description

Topné těleso na ohřev vzduchu provozované palivem

Oblast techniky

Vynález se týká topného tělesa na ohřev vzduchu provozovaného palivem, zejména ohřívače vzduchu pro vozidla, provozovaného nezávisle na motoru, s hořákem, se spalovací komorou a s tepelným výměníkem, přičemž spalovací komora je obtékána vytápěcím vzduchem v hmcovitém tepelném výměníku, opatřeném dnem, a na vstupní straně je uzavřena hořákem a obsahuje dmychadlo vytápěcího vzduchu, a přičemž na tepelném výměníku je dále upraveno čidlo přehřátí a čidlo plamene pro monitorování, popřípadě rozpoznávání, přehřátí topného tělesa při provozu a tvorby plamene při startu ovládacím přístrojem a, popřípadě pro omezení přehřátí nebo vypnutí topného tělesa.

Dosavadní stav techniky

Topná tělesa na ohřev vzduchu jsou pro zabezpečení bezpečného provozu kontrolována prostřednictvím čidel. Přitom se rozlišují dvě funkce. První funkcí je kontrola plamene a druhou funkcí je kontrola přehřátí.

Kontrola plamene slouží k tomu, aby se zjistilo úspěšné spuštění a aby se spolehlivě a rychle rozpoznalo přerušení plamene.

Kontrola přehřátí slouží k tomu, aby se rychle zjistilo překročení zákonem daných hodnot teploty konstrukčních součástí a vytápěcího vzduchu jako důsledek ucpání průchodu vytápěcího vzduchu nebo působení jiných rušivých veličin.

Je známé kontrolovat tyto funkce prostřednictvím dvou oddělených čidel. Čidlo plamene přitom typicky zjišťuje teplotu výměníku tepla na místě, které je k tomu vhodné.

Známá čidla přehřátí zjišťují teplotu ovlivňovanou jak teplotou konstrukční součásti, tak i teplotou vytápěcího vzduchu na jiném místě tepelného výměníku. Dodržování zákonem limitované teploty vytápěcího vzduchu lze tímto způsobem zajistit jen prostřednictvím nastavení velkých teplotních rozdílů.

Další nevýhoda takového čidla přehřátí spočívá v tom, že vzhledem ke svému konstrukčnímu tvaru a návaznosti na hmotnost tepelného výměníku reaguje relativně pomalu na náhle vznikající podmínky přehřátí. Tento účinek je navíc zesilován konstrukcí čidla. Čidlo je zpravidla upraveno v duté trubce a je od ní odděleno vzduchovým pláštěm. Navíc je signál ovlivňován ještě tepelným vyzařováním tepelného výměníku, a proto je také závislý na topném výkonu.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit topné těleso s čidlem přehřátí a s čidlem plamene v úvodu uvedeného druhu, u kterého bude mít čidlo přehřátí velmi jednoduchou konstrukci a bude uspořádáno v tepelném výměníku tak, aby bylo spolehlivě zabezpečeno lychlé zjištění odpovídající veličiny.

Uvedený úkol splňuje topné těleso na ohřev vzduchu provozované palivem, zejména ohřívač vzduchu pro vozidla, provozovaný nezávisle na motoru, s hořákem, se spalovací komorou a s tepelným výměníkem, přičemž spalovací komora je obtékána vytápěcím vzduchem v hmcovitém tepelném výměníku, opatřeném dnem, a na vstupní straně je uzavřena hořákem a obsahuje dmychadlo vytápěcího vzduchu, a přičemž na tepelném výměníku je dále upraveno čidlo přehřátí a čidlo plamene pro monitorování, popřípadě rozpoznávání, přehřátí topného tělesa při provozu

-1CZ 293798 B6 a tvorby plamene při startu ovládacím přístrojem a, popřípadě pro omezení přehřátí nebo vypnutí topného tělesa, podle vynálezu, jehož podstatou je, že čidlo přehřátí je jako teplotní čidlo vytápěcího vzduchu uspořádáno v oblasti tepelného výměníku blízké k dmychadlu nebo při kombinaci čidla přehřátí a čidla plamene v oblasti blízké k vrchlíku tepelného výměníku.

Výhodná provedení topného tělesa podle vynálezu jsou uvedena v závislých nárocích 2 až 10.

Čidlo přehřátí je s výhodou uspořádáno bezdotykově se stěnou v proudu vytápěcího vzduchu.

to Zvlášť jednoduché konstrukce a rychlé reakce na změny teploty se dosáhne tehdy, když je čidlo přehřátí vytvořeno jako nezapouzdřené teplotní čidlo vytápěcího vzduchu.

Čidlo přehřátí je s výhodou vytvořeno jako destička, která se s výhodou rozkládá v axiálním směru tepelného výměníku rovnoběžně s pláštěm tepelného výměníku. U napříč uspořádané 15 destičky určuje tloušťka destičky náběhovou hranu.

Čidlo přehřátí může být dále s výhodou vytvořeno jako válcová konstrukční součást, která je uspořádána s výhodou napříč ke směru proudění.

Čidlo přehřátí je s výhodou upevněno v držáku vytvořeném jako nálitek na plášti tepelného výměníku, a to zejména zaskočením.

Podle dalšího výhodného provedení jsou čidlo přehřátí a čidlo plamene uložena ve společném držáku.

Signál čidla přehřátí může být s výhodou rovněž využit pro vyhodnocení stupně ucpání. Čidlo přehřátí může být také použito ve spojení s alespoň jedním čidlem konstrukční součásti. Signál z tepelné pojistky se s výhodou použije jako záloha k čidlu přehřátí. Případ přehřátí se s výhodou zjišťuje pomocí teplotní charakteristiky závislé na topném výkonu. Prostřednictvím navrženého 30 čidla přehřátí se upozorní na největší teplotní spád.

Čidlo přehřátí je s výhodou tepelný spínač, který spíná při definované hodnotě teploty.

Pomoci vynálezu se bezpečně a účinně zabezpečuje dodržování zákonných předpisů z hlediska 35 omezování povrchových teplot a teplot vytápěcího vzduchu.

Z hlediska rozpoznání ucpání je třeba rozlišovat dva případy:

První případ se týká pomalého ucpávání, tj. částečného ucpávání.

Pomalé ucpávání se vyznačuje například pomalým ucpáváním drátěné mříže na sací straně a projevuje se poklesem hmotnosti vytápěcího vzduchu. Při rázovitém částečném ucpání nastává částečné zakrytí vstupu vytápěcího vzduchu.

Druhý případ se týká rázovitého úplného ucpání.

U rázovitého úplného ucpání dojde k úplnému zakrytí drátěné mříže na sací straně nepropustným materiálem.

Oba případy se zjišťují podle vynálezu čidlem teploty vytápěcího vzduchu na konci tepelného výměníku na straně dmychadla.

V prvním případě se vytvoří teplotní rozdíl, v podstatě nezávislý na topném výkonu, vůči omezené výstupní teplotě, tj. 150 °C. Proto může být takový případ přehřátí zjištěn pomocí 55 charakteristiky závislé na topném výkonu. Teplota vrchlíku tepelného výměníku zůstane při

-2CZ 293798 B6 výhodném dimenzování tepelného výměníku ve všech případech ucpání zřetelně pod předem stanovenou maximální hodnotou změny teploty, tj. pod hodnotou teploty 350 °C.

Ve druhém případě má měřicí místo největší gradient, což umožňuje co nejrychlejší rozpoznání úplného ucpání prostřednictvím vyhodnocení gradientů.

Při odstranění ucpání zde teplota také nejrychleji poklesne. Protože ucpání lze rozpoznat téměř okamžitě, mohou pomalu se měnící teploty konstrukčních součástí vzrůstat jen nepatrně, přičemž teplota vrchlíku tepelného výměníku zůstane pod přípustnou hodnotou. Po odstranění ucpání teplota snímaná čidlem prostřednictvím proudu vytápěcího vzduchu opět rychle poklesne. Topné těleso je tak opět schopné použití.

Dále jsou uvedeny výhody uspořádání čidel podle vynálezu.

Přehřátí lze rozpoznat také při ucpání na sací straně bez masky na výstupní straně.

Čidlo je uspořádáno v blízkosti ovládacího ústrojí. Z tohoto důvodu je jeho připojení velmi jednoduché.

Může být použito ekonomicky výhodné čidlo pro teploty pod 200 °C. Izolace kabelů přitom musí vyhovovat jen malým požadavkům na vliv teploty.

Pokud se nepožaduje vyhodnocení nepatrného teplotního rozdílu mezi výstupem vytápěcího vzduchu a teplotou vytápěcího vzduchu na navrženém místě při různých stupních výkonu, může být použit ekonomicky výhodný tepelný spínač. Tak může odpadnout zapojení pro napájení a vyhodnocování signálu v ovládacím ústrojí.

Protože je čidlo uspořádáno v proudu plynu, nemusí mít tak nákladnou konstrukci jako čidlo konstrukční součásti. Musí jen být, například jako destička, zaskočeno v držáku vytvořeném na plášti jako nálitek.

Další výhodné vytvoření spočívá v tom, že čidlo přehřátí a čidlo plamene, popřípadě spínač přehřátí, jsou integrovány do jedné skříně a tak se ušetří další náklady.

Teplota vytápěcího vzduchu na navrženém místě měření je mnohem méně závislá na výkonu než teploty konstrukčních součástí. Čidlo přehřátí, které je vytvořeno jako čidlo konstrukční součásti, musí být nastaveno na maximálně přípustnou teplotu konstrukční součásti. Tím leží práh při malých výkonech hořáku ve značném odstupu od skutečných teplot konstrukčních součástí v normálním provozu. Při úplném a částečném ucpání součástí to vede již k nepřípustně vysokým teplotám vytápěcího vzduchu a pláště, než se dosáhne prahu. Tomuto efektu se čidlem podle vynálezu zabrání.

Signál může být využit pro vyhodnocení stupně ucpání. U vzorkových vestaveb mohou být tímto způsobem zjištěny mezní případy, při kterých se prostřednictvím odporů ve vedení vytápěcího vzduchu při provozu v mezních případech, tj. ve značných výškách, jak známo, dosáhne kritických teplot.

Signál poskytuje velmi dobrou možnost použít signál čidla plamene jako zálohu k čidlu přehřátí, zejména ve srovnání s kombinací krátkého tepelného výměníku se dvěma čidly konstrukčních částí. V takovém případě je rozdíl signálů vzhledem ke krátkému odstupu velmi nepatrný, takže při teplotních gradientech může v důsledku různých časových konstant, například v důsledku výrobou podmíněného rozptýlení nastavení, selhat vyhodnocení přehřátí. Při použití navrženého čidla ve spojení s čidlem konstrukční součásti lze tomuto efektu prostřednictvím vysokého teplotního rozdílu obou měřených veličin spolehlivě zabránit.

-3!

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje v osovém řezu topné těleso na ohřev vzduchu provozované palivem známého typu s tepelným výměníkem, obr. 2 schematicky tepelný výměník podle obr. 1 s čidlem přehřátí podle vynálezu a obr. 3 přidržovací ústrojí čidla přehřátí společně s čidlem konstrukční části v proudu vytápěcího vzduchu tepelného výměníku, a to na levé straně v čelním pohledu a na pravé straně v řezu rovinou podle čáry A-A.

Příklady provedení vynálezu

Podle obr. 1 má palivem provozované topné těleso 1 na ohřev vzduchu, zejména na motoru nezávisle provozované přitápěcí zařízení motorového vozidla, mimo jiné hořák 2, spalovací komoru 3 a tepelný výměník 4 jakož i dmychadlo 10 vytápěcího vzduchu a ovládací přístroj 6, který je ovládán čidlem 8 přehřátí a čidlem 9 plamene, aby při překročení mezních hodnot bylo topné těleso 1 popřípadě odpojeno.

Spalovací komora 3 je obtékána teplonosným médiem z tepelného výměníku 4, tj. vytápěcím vzduchem 5, a je na jedné čelní straně, podle obr. 1 vlevo, uzavřena hořákem 2. Spalovací komora 3 sousedí na opačné čelní straně v odstupu se dnem tepelného výměníku 4.

Dno tepelného výměníku 4 topného tělesa 1 podle obr. 1 má vrchlíkový tvar.

Dmychadlo 10 vytápěcího vzduchu 5, které je vytvořeno jako boční kanálové dmychadlo 10, je upraveno vlevo od hořáku 2 v těsném sousedství s tepelným výměníkem 4.

Zatímco podle dosavadního stavu techniky, který je znázorněn na obr. 1, má topné těleso 1 čidlo 8 přehřátí, které je uspořádáno jako čidlo 8 konstrukční součásti v plášťové oblasti tepelného výměníku 4, je čidlo 8 přehřátí topného tělesa 1 podle vynálezu, jak je znázorněno na obr. 2, vytvořeno jako teplotní čidlo 8 vytápěcího vzduchu v oblasti dmychadla 10 u tepelného výměníku 4, a to zejména bez dotyku se stěnou, v proudu vytápěcího vzduchu 5.

Čidlo 8 přehřátí je vytvořeno jako nezapouzdřené teplotní čidlo 8 vytápěcího vzduchu 5, a to jako destička, která je upravena v axiálním směru tepelného výměníku 4 v podstatě rovnoběžně s pláštěm tepelného výměníku 4.

Destička tvořící čidlo 8 přehřátí je zaskočena v neznázoměném držáku, který je vytvořen jako nálitek na plášti tepelného výměníku 4.

Alternativně může být čidlo 8 přehřátí společně s čidlem 9 plamene uloženo ve společném držáku 15 podle obr. 3.

Držák 15 podle obr. 3 obsahuje čidlo 8 přehřátí, které je u tohoto příkladu provedení vytvořeno ve tvaru válce a je upraveno napříč ke směru S výstupu vytápěcího vzduchu 5. Čidlo 8 přehřátí je prostřednictvím svých přívodních drátů 11 vedeno v držáku 15. Tento držák 15 je uspořádán tak, že současně slouží jako skříň pro čidlo 9 plamene. Toto čidlo 9 plamene je potom uloženo ve vestavném prostoru 16.

-4CZ 293798 B6

Je třeba ještě uvést, že znaky obsažené v závislých patentových nárocích, které jsou samostatně schopné ochrany, mají mít navzdory uvedeným formálním odkazům na hlavní patentový nárok odpovídající samostatnou ochranu. Jinak spadají všechny vynálezecké znaky, které jsou obsaženy v celých podlohách, do rozsahu ochrany vynálezu.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Topné těleso na ohřev vzduchu provozované palivem, zejména ohřívač vzduchu pro vozidla, provozovaný nezávisle na motoru, s hořákem (2), se spalovací komorou (3) a s tepelným výměníkem (4), přičemž spalovací komora (3) je obtékána vytápěcím vzduchem (5) v hmcovitém tepelném výměníku (4), opatřeném dnem, a na vstupní straně je uzavřena hořákem (2) a obsahuje dmychadlo (10) vytápěcího vzduchu (5), a přičemž na tepelném výměníku (4) je dále upraveno čidlo (8) přehřátí a čidlo (9) plamene pro monitorování, popřípadě rozpoznávání, přehřátí topného tělesa (1) při provozu a tvorby plamene při startu ovládacím přístrojem (6) a, popřípadě pro omezení přehřátí nebo vypnutí topného tělesa (1), vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je jako teplotní čidlo (8) vytápěcího vzduchu (5) uspořádáno v oblasti tepelného výměníku (4) blízké k dmychadlu (10) nebo při kombinaci čidla (8) přehřátí a čidla (9) plamene v oblasti blízké k vrchlíku tepelného výměníku (4).
2. 2. Topné těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je uspořádáno bezdotykově se stěnou v proudu vytápěcího vzduchu (5).
3. 3. Topné těleso podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je vytvořeno jako nezapouzdřené teplotní čidlo vytápěcího vzduchu (5).
4. 4. Topné těleso podle nároku 3, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je vytvořeno jako destička.
5. 5. Topné těleso podle nároku 4, vyznačující se tím, že destička se rozkládá v axiálním směru tepelného výměníku (4) rovnoběžně s pláštěm tepelného výměníku (4).
6. 6. Topné těleso podle nároku 3, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je vytvořeno jako válcová konstrukční součást.
7. 7. Topné těleso podle nároku 3 nebo 6, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je uspořádáno napříč ke směru proudění.
8. 8. Topné těleso podle jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je upevněno v držáku vytvořeném jako nálitek na plášti tepelného výměníku (4), a to zejména zaskočením.
9. 9. Topné těleso podle jednoho z nároků laž8, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí a čidlo (9) plamene jsou uložena ve společném držáku (15).
10. 10. Topné těleso podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že čidlo (8) přehřátí je tepelný spínač pro spínání teploty při definované hodnotě.