Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ОТ ПЕРЕГРЕВА И/ИЛИ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ(71) Заявитель Эрлих Олег Артурович(72) Автор Эрлих Олег Артурович(73) Патентообладатель Эрлих Олег Артурович(57) 1. Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения, включающее средство теплоизоляции и средство обогрева защищаемого оборудования, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком контроля и управления,выполненным в виде датчика температуры окружающей среды, датчика температуры защищаемого оборудования и управляющего элемента, причем блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием, нагревательным элементом и окружающей средой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком питания нагревательного элемента. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок питания нагревательного элемента выполнен в виде аккумулятора. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок питания нагревательного элемента выполнен в виде стационарной электрической сети. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок питания нагревательного элемента выполнен в виде генератора. 6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве блока питания нагревательного элемента используют само защищаемое оборудование. 7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком информации о состоянии защищаемого оборудования и/или связанных с защищаемым оборудованием узлов и агрегатов. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что блок информации выполнен в виде консоли светодиодов. 89462013.02.28 9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что блок информации выполнен в виде цифрового дисплея.(56) 1. Патент РФ 2170851 на изобретение, МПК 702 17/00, 20.07.2001. 2. Патент РФ 96068 на полезную модель, МПК 60 1/00, 20.07.2010. Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для защиты бытового или производственного оборудования от перегрева и/или переохлаждения, преимущественно для защиты аккумулятора автомобиля в условиях безгаражного хранения. Из уровня техники известна система подогрева двигателя внутреннего сгорания, в которой в качестве источника теплоты принят тепловой аккумулятор фазового перехода,утилизирующий и аккумулирующий тепловую энергию отработавших газов ДВС и состоящий из наружного корпуса, слоя тепловой изоляции и теплоаккумулирующего ядра, в котором находятся теплоаккумулирующий материал, претерпевающий обратимый фазовый переход плавление-кристаллизация, и газовый трубный теплообменник. Последний используется как для накопления теплоты посредством пропускания через него потока отработавших газов, так и для отдачи теплоты за счет организации вынужденного движения воздуха по воздушной магистрали, состоящей из воздуховодов, воздушного фильтра и вентилятора, подающего горячий воздух в картерное пространство двигателя. В картерном пространстве двигателя воздух подогревает его коренные и шатунные подшипники, а также моторное масло 1. Данная система подогрева эффективна для мобильных машин с непродолжительным временем безгаражного хранения (4-6 часов) при температурах окружающего воздуха до-30 С, при этом включение вентилятора осуществляют за 2-3 часа перед пуском двигателя. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для тепловой подготовки автомобиля, включающее герметичный теплоизоляционный кожух, в котором расположен тепловой аккумулятор, представляющий собой фазопереходный теплоаккумулирующий материал, размещенный в герметичной теплопроводящей емкости, при этом теплоизоляцией снабжены расширительный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и внутренняя сторона капота автомобиля 2. Недостатком данного устройства является отсутствие защиты оборудования от высоких температур окружающей среды, а также невозможность регулирования времени включения/выключения теплового аккумулятора в зависимости от условий окружающей среды и температуры защищаемого оборудования. Техническая задача, решаемая в предлагаемой полезной модели, заключается в повышении эффективности защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения при снижении энергозатрат. Поставленная задача решается тем, что устройство, включающее средство теплоизоляции и средство обогрева защищаемого оборудования, дополнительно снабжено блоком контроля и управления, выполненным в виде датчика температуры окружающей среды,датчика температуры защищаемого оборудования и управляющего элемента, причем блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием, нагревательным элементом и окружающей средой. Предлагаемая совокупность признаков устройства позволит обеспечить наиболее оптимальные условия для защиты оборудования. Выполнение связи блока контроля и управления с защищаемым оборудованием, нагревательным элементом и окружающей средой позволит повысить эффективность защиты оборудования за счет учета всех факторов. При этом могут быть использованы резервы самого защищаемого оборудования, что приведет к существенному снижению энергозатрат. 2 89462013.02.28 Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения может быть дополнительно снабжено блоком питания нагревательного элемента для обеспечения его эффективной работы при отсутствии стационарных источников питания. Блок питания нагревательного элемента может быть выполнен в виде аккумулятора,генератора, стационарной электрической сети. Также в качестве блока питания может быть использовано само защищаемое оборудование, например, если речь идет о защите аккумулятора автомобиля. Для увеличения эффективности защиты и упрощения работы с предлагаемым устройством целесообразно дополнительно снабдить его блоком информации о состоянии защищаемого оборудования и/или связанных с защищаемым оборудованием узлов и агрегатов. Блок информации может быть выполнен в виде консоли светодиодов или цифрового дисплея. Предлагаемое устройство иллюстрируется фигурой, на которой представлено защищаемое оборудование 1 и теплоизоляция 2, например, в виде теплоизоляционного кожуха или теплоизоляционного покрытия. Блок контроля и управления включает датчик 3 температуры окружающей среды, датчик 4 температуры защищаемого оборудования и управляющий элемент 5. Блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием 1,нагревательным элементом 6 и окружающей средой. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Осуществляют теплоизоляцию нагревательного элемента 6 и защищаемого оборудования 1, например размещают их в теплоизоляционном кожухе 2. Датчики 3 и 4 осуществляют постоянный контроль температуры окружающей среды и защищаемого оборудования 1. Теплоизоляционный кожух 2 предохраняет защищаемое оборудование 1 от воздействия окружающей среды. При температуре окружающей среды в пределах комфортной датчик 4 отключается и работает только датчик 3, контролирующий температуру окружающей среды. При этом управляющий элемент 5 подает сигнал или команду на выключение нагревательного элемента 6, если он был включен ранее. При снижении температуры окружающей среды ниже комфортной для защищаемого оборудования работают оба датчика 3 и 4. Когда температура защищаемого оборудования 1 достигнет заданной критической точки, управляющий элемент 5 подает сигнал или команду на включение нагревательного элемента 6. После прогрева защищаемого оборудования 1 до установленной температуры датчик 4 передает сигнал на управляющий элемент 5, который подает сигнал или команду на отключение нагревательного элемента 6. Исходя из условий комфортной температуры для конкретного оборудования 1, после включения нагревательного элемента 6 сигнал на отключение также может быть подан через заданный интервал времени, определяемый из соотношения, где- время включения нагревательного элемента, мин- объем защищаемого оборудования, л 2 - конечная температура нагрева, С 1 - начальная температура нагрева, С- мощность нагревательного элемента, кВт 0,00117 - удельный коэффициент, зависящий от свойств материалов защищаемого оборудования и материалов и герметичности термоизоляции. Далее аналогично - под контролем температуры окружающей среды и защищаемого оборудования 1 - производят периодическое включение и выключение нагревательного элемента 6, обеспечивая наиболее комфортные температурные условия для работы защищаемого оборудования 1 и оптимальный расход энергии. 89462013.02.28 Пример конкретного исполнения предлагаемого устройства для защиты автомобильных и промышленных аккумуляторов от перегрева и/или переохлаждения. Защищаемое оборудование 1 (аккумулятор) находится внутри теплоизоляционного кожуха 2, выполненного в виде термоса. Влияние температуры окружающей среды на аккумулятор в этом случае минимальное. Нагревательный элемент находится в непосредственном контакте с аккумулятором. Для этого его укладывают между дном теплоизоляционного кожуха 2 и дном аккумулятора 1. Управляющий элемент 5 в виде терморегулятора крепится сбоку аккумулятора на двусторонний скотч. Датчики температуры 3 и 4 крепятся к теплоизоляционному кожуху 2 соответственно снаружи и изнутри. Провода от терморегулятора в установленной последовательности крепятся к клеммам аккумулятора, затем колодка со светодиодами (блок информации 7) крепится на плотно закрывающуюся крышку аккумулятора. После запуска двигателя и экспресс-диагностики генератора по сигналу термодатчика 4 управляющий элемент 5, выполненный в виде терморегулятора, подает команду на включение нагревательного элемента 6, который работает до тех пор, пока температура внутри теплоизоляционного кожуха 2 не достигнет 25 С. После достижения температуры в теплоизоляционном кожухе 2 25 С нагревательный элемент 6 отключается и не включается до тех пор, пока температура не опустится до 20 С. Далее нагревательный элемент 6 поддерживает температуру аккумулятора в диапазоне (20 - 25 С). Блок информации 7 о состоянии защищаемого оборудования 1 и/или связанных с ним узлов и агрегатов в конкретном случае выполнен в виде внешней консоли светодиодов для экспресс-диагностики работы генератора. Это устройство, которое посредством колонки светодиодов с разным цветом свечения информирует водителя о работе генератора. Например, желтый цвет указывает на работу генератора в режиме недозаряда, красный - в режиме перезаряда, а зеленый - в нормальном режиме работы генератора. Это позволяет обнаружить и предотвратить одну из основных причин преждевременного износа и выхода из строя аккумуляторной батареи - недозаряд или перезаряд. Нагревательный элемент 6, терморегулятор, датчики температуры 3 и 4 и блок информации 7 соединены между собой многожильными проводами. При заявленных параметрах нагревательного элемента 6 и свойств теплоизоляции(термос) для нагрева на 5 С потребуется 2 часа. Остывание на 5 С будет длиться около 10 часов (зависит от температуры окружающей среды, герметичности и теплопроводности материалов термоизоляции). Цикличность работы нагревателя с учетом времени остывания (полученная опытным путем) составит 1/5, т. с на 1 минуту нагрева 5 минут перерыва(остывания). Современные теплоизоляционные материалы позволяют защищать обслуживаемые устройства при низких температурах (ниже -50 С). В термос может быть интегрирован электронный регулятор температуры, который отслеживает температуру как внешнюю,так и внутри самого термоса, давая возможность автоматически определять необходимость внутреннего обогрева без вмешательства человека. Принцип зима - лето. Встроенный датчик напряжения блокирует работу нагревателя при отклонении питающего напряжения за пределы допустимого. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4