Нагреватель топлива дизелей

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы Козырко Василий Алексеевич Козловский Игорь Леонидович(57) 1. Нагреватель топлива дизелей в фильтрах тонкой очистки, бандажируемый хомутом с возможностью изменения диаметра корпуса, внутри которого закапсулирован токоизолированный нагревательный резистивный элемент с двумя электроконтактными выводами для токоподвода и ленточный радиатор теплового поля, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса защищена покрытием из термостойкого термоизолирующего диэлектрического материала, а внутренняя поверхность резистивного элемента защищена покрытием из высокотеплопроводного термостойкого диэлектрического материала, при этом корпус снабжен разрезной штекерной колодкой с контактами, электрически соединенными с резистивным элементом, на торцевых поверхностях корпуса выполнены кольцеобразные пазы, заполненные герметиком, а концы ленточного радиатора имеют наружные загибы, которые закреплены в поперечных пазах, выполненных вдоль плоскостей разъема корпуса. 2. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что термостойкий термоизолирующий материал выполнен пористым, а покрытие из высокотеплопроводного термостойкого материала имеет низкое тепловое сопротивление. 41972008.02.28 3. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что каждый контакт штекерной колодки отформован из ленты -образного профиля из сплава на основе меди с антикоррозийным покрытием, причем средняя часть профиля заподлицо размещена на горизонтальной площадке штекерной колодки, а один из контактов профиля электрически соединен с соответствующей контактной площадкой резистивного элемента. 4. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный резистивный элемент выполнен из ткани на основе углеродного волокна и снабжен электроконтактными площадками, электролитически омедненными и облуженными. 5. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный резистивный элемент выполнен из материала на основе сплава сопротивления или на основе термостойких полимеров с резистивным покрытием или с резистивным наполнителем. 6. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный резистивный элемент выполнен в виде магазина резистивных элементов одинакового или различного сопротивления, соединенных между собой последовательно или параллельно.(56) 1. Заявка Великобритании 2099321, МПК 02 17/04, 1982. 2. Патент РФ 2093373, МПК В 60 15/077 от 20.10.1997. 3. Официальный бюллетень 3. Белгоспатент, заявка а 19990234, публикация 30.09.2000. Полезная модель относится к устройствам для нагрева жидких сред, преимущественно к подогревателям дизельного топлива, сконструированных на нагревательных элементах с применением электронной системы управления и предназначенных для уменьшения вязкости дизельного топлива, разжижения кристаллов парафина и растворения водного конденсата, образующихся в дизельном топливе при эксплуатации дизельной техники в зимнее время, когда в результате ухудшения прокачиваемости топлива закупориваются фильтры тонкой и грубой очистки и отсекается топливозабор в топливных баках. Известно устройство для подогрева топлива двигателей внутреннего сгорания, включающее топливозаборный патрубок, фильтры и топливный бак, содержащее связанные с источником питания и электрической системой транспортного средства подогреватели с нагревательными элементами, один из которых установлен на топливозаборном патрубке,а другой на топливных фильтрах 1. Недостаток известного устройства проявляется в низкой его эффективности из-за невозможности обеспечить надежную работу двигателя при низких температурах. Известно устройство для нагрева жидких сред, содержащее корпусный нагреватель с нагревательным резистивным элементом с электроконтактными выводами для токоподвода и блок питания. Устройство смонтировано на фильтре тонкой очистки топливной системы дизельного двигателя 2. При подаче тока на нагревательный элемент он нагревается до расчетной температуры. Недостаток известного устройства проявляется в малом сроке службы нагревательного элемента на участке его контакта с гибкими электроконтактными выводами, вследствие излома токоподводящих проводов и значительном выделении тепловой энергии во внешнюю среду, что приводит к снижению полезной мощности нагревательного элемента и срока службы нагревательного элемента. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является нагреватель топлива дизелей в фильтрах тонкой очистки, бандажируемый хомутом с возможностью изменения диаметра корпуса, внутри которого закапсулирован токоизолированный нагревательный резистивный элемент с гибкими электроконтактными выводами и ленточный радиатор теплового поля 3. 41972008.02.28 Недостаток прототипа, так же как и известного технического решения, проявляется в малом сроке службы резистивного нагревательного элемента в зоне контакта с гибкими электроконтактными выводами, вследствие излома токоподводящих проводов, а также негерметичность конструкции в целом, что приводит к снижению полезной мощности нагревательного элемента и срока службы нагревательного элемента. В основу заявленного изобретения поставлена задача повышения коэффициента полезного действия (КПД), улучшения технологичности нагревателя путем унификации его сборочных единиц и повышение надежности и долговечности работы резистивного элемента и нагревателя в целом. Поставленная задача достигается тем, что в нагревателе топлива дизелей в фильтрах тонкой очистки, бандажируемым хомутом с возможностью изменения диаметра корпуса,внутри которого закапсулирован токоизолированный нагревательный резистивный элемент с двумя электроконтактными выводами для токоподвода и ленточный радиатор теплового поля, согласно полезной модели, внутренняя поверхность корпуса защищена покрытием из термостойкого термоизолирующего диэлектрического материала, а внутренняя поверхность резистивного элемента защищена покрытием из высокотеплопроводного термостойкого материала, при этом корпус снабжен разрезной штекерной колодкой с контактами, электрически соединенными с резистивным элементом, на торцевых поверхностях корпуса выполнены кольцеобразные пазы, заполненные герметиком, а концы ленточного радиатора имеют наружные загибы, которые закреплены в поперечных пазах,выполненных вдоль плоскостей разъема корпуса. В нагревателе термостойкий термоизолирующий материал выполнен пористым, а покрытие из высокотеплопроводного термостойкого материала имеет низкое тепловое сопротивление. В нагревателе каждый контакт штекерной колодки отформован из ленты -образного профиля из сплава на основе меди с антикоррозийным покрытием, причем средняя часть профиля заподлицо размещена на горизонтальной площадке штекерной колодки, а один из контактов профиля электрически соединен с соответствующей контактной площадкой резистивного элемента. В нагревателе нагревательный резистивный элемент выполнен из ткани на основе углеродного волокна и снабжен электроконтактными площадками электролитически омедненными, зачеканенными и облуженными. В нагревателе нагревательный резистивный элемент выполнен из материала на основе сплава сопротивления или на основе термостойких полимеров с резистивным покрытием и/или резистивным наполнителем. В нагревателе нагревательный резистивный элемент выполнен в виде магазина резистивных элементов одинакового или различного сопротивления, соединенных между собой последовательно или параллельно. Технический результат нагревателя проявляется в росте коэффициента полезного действия нагревателя и унификации его сборочных единиц, что расширяет технологические возможности нагревателя за счет его совмещения с широким типоразмером выпускаемых фильтров для дизелей. Нагреватель поясняется чертежом, где на фиг. 1, 2 - общий вид конструкции нагревателя фиг. 3 - фрагмент конструкции нагревателя. Нагреватель топлива дизелей в фильтрах тонкой очистки, бандажируемых хомутом,содержит корпус 1, выполненный с возможностью изменения своего диаметра на основе полимерного пластмассового материала. Корпус 1 выполнен в виде разрезного кольца с вертикальной плоскостью разъема и бандажируемый хомутом 2 с возможностью изменения своего диаметра. Внутри корпуса 1 закапсулирован токоизолированный нагревательный резистивный элемент 3 с двумя электроконтактными площадками 4 для токоподвода 3 41972008.02.28 и ленточный радиатор 5 теплового поля. Внутренняя поверхность корпуса 1 защищена покрытием 6 из термостойкого термоизолирующего диэлектрического материала, а внутренняя поверхность резистивного элемента 3 защищена покрытием 7 из высокотеплопроводного диэлектрического термостойкого материала. Корпус 1 снабжен разрезной штекерной колодкой 8 с контактами 9, 10, электрически соединенными с резистивным элементом 3. Для обеспечения герметичности нагревателя на торцевых поверхностях корпуса 1 выполнены кольцеобразные пазы 11, заполненные герметиком 12, а концы ленточного радиатора 5 имеют наружные загибы 13, которые закреплены в поперечных пазах 14,выполненных вдоль плоскостей разъема корпуса 1. В нагревателе термостойкий диэлектрический термоизолирующий материал 6 в зависимости от типа дизеля может быть выполнен, например, из пористого или непористого материала на основе силиконовой ленты толщиной 0,3-3,0 мм, армированной для повышения прочности или не армированной стеклонитью. Покрытие из высокотеплопроводного термостойкого материала 7 выполнено толщиной 10-150 мкм, имеет низкое тепловое сопротивление и может быть изготовлено из материала типа полиимид, лавсан, фторопласт и т.п. Для унификации и повышения надежности и долговечности каждый из двух контактов 9, 10 разрезной штекерной колодки 8 отформован из ленты -образного профиля из сплава на основе меди с антикоррозийным покрытием, причем средняя часть профиля заподлицо размещена на горизонтальной площадке штекерной колодки 8, а один из плоских контактов -образного профиля электрически соединен с соответствующей контактной площадкой 4 резистивного элемента 3, а другой плоский контакт служит для внешнего токоподвода к штекерной колодке 8. Нагревательный резистивный элемент 3 может быть выполнен из ткани на основе углеродного волокна шириной 20-90 от высоты корпуса 1 для равномерного распределения теплового поля нагревателя. Электроконтактные площадки 4 из углеродной ткани могут быть электролитически омеднены, а для увеличения конструктивной прочности зачеканены и облужены припоем. Для расширения технологических возможностей и унификации сборочных единиц нагревательный резистивный элемент 3 может быть выполнен из материала на основе сплава сопротивления или на основе термостойких полимеров с резистивным покрытием или с резистивным наполнителем. Нагревательный резистивный элемент 3 может быть также выполнен в виде магазина резистивных элементов 15, 16 одинакового или различного сопротивления, соединенных между собой последовательно или параллельно для обеспечения заданного закона распределения теплового поля по нагреваемой поверхности фильтра дизеля. В процессе изготовления нагревателя его конструкция позволяет осуществить укладку резистивного элемента 3 из ткани на основе углеродного волокна без перелома в месте соединения его электроконтактных площадок 4 с двумя контактами 9, 10 -образного профиля штекерной колодки 8. Новаяконструкция нагревателя гарантирует фиксированное положение контактов 9,10 в разрезной штекерной колодке 8 и равномерный теплоотвод от всей площади резистивного элемента 7. Конструкция нагревателя приобрела технологичность универсализации сборки для широкой гаммы типоразмеров фильтров дизеля путем упрощения сопряжения соединения между собой входящих в нее материалов гибкий резистивный нагревательный элемент 3,например на основе углеродной ткани, теплоизолирующий материал, из которого выполнен корпус 1, при этом внутренняя поверхность корпуса защищена покрытием 6 из термостойкого термоизолирующего диэлектрического материала, а внутренняя поверхность резистивного элемента 3 защищена покрытием 7 из высокотеплопроводного термостойкого диэлектрического материала. 4 41972008.02.28 Кроме того, новый нагреватель за счет применения разрезной штекерной колодки 8,имеющей конструкцию контактов 9, 10 -образной формы, обеспечил надежный электрический ножевой универсальный разъем от штекерной колодки 8 к внешнему токоподводу вместо известного нетехнологичного паяного проводного токоподвода от бортовой сети дизеля к нагревателю. В известной базовой конструкции нагревателя наблюдается пережим материала углеродной ленты резистивного элемента 3, вследствие чего в процессе резистивного нагрева проявлялся краевой эффект в виде недостаточно полного теплоотвода в зоне сопряжения электрический вывод - резистивный элемент. Корпус 1 нагревателя, бандажируемый хомутом 2, который выполняет двойную функцию, собственно бандажа и крепежного элемента для фиксации корпуса 1 нагревателя непосредственно, например, на топливном фильтре или любом другом нагреваемом объекте. Вариантом исполнения бандажа может быть пара регулируемых хомутов 2. Радиатор 5 теплового поля выполнен из высокотеплопроводящего материала неметаллического и/или металлического, например из алюминиевого или медного сплавов. Нагревательный резистивный элемент 3, изготовленный из ткани на основе углеродного волокна, изолирован от материала корпуса 1 теплоизолятором, выполненным, например,из термостойкого термоизолирующего диэлектрического материала на основе непористого или пористого силикона, поры последнего, заполненные воздухом, приводят в целом к росту КПД нагревателя. Нагревательный резистивный элемент 3 изолирован от радиатора 5 токоизоляционным слоем, выполненным, например, из высокотеплопроводного термостойкого диэлектрического материала. Нагревательный резистивный элемент 3 из тканого углеродного волокнистого материала выполнен плоским, что технологично для его капсулирования в термостойкой диэлектрической полимерной композиции. Применение в нагревателе резистивного элемента 3 из ткани на основе углеродного волокна плоской формы позволяет конструировать площадь теплоотдающей поверхности нагревательного резистивного элемента 3 кратной площади рабочей поверхности радиатора 5 нагревателя позволяет применять резистивный элемент в виде магазина резистивных элементов одинакового или различного сопротивления, соединенных между собой последовательно или параллельно, что обеспечивает возможность набора задаваемой мощности, повышение равномерности распределения температурного поля нагрева, увеличение срока службы, улучшение технологичности сборки нагревателя за счет оптимизации геометрических параметров и снижение себестоимости. Нагреватель работает по следующим вариантам включения и выключения. Включение нагревателя осуществляют нажатием кнопки или переключателя. В зависимости от температуры окружающей среды рекомендуемая длительность предпускового нагрева составляет 3-10 мин. Ручной нагрев на 5-10 минут до запуска дизеля. Включение и выключение нагревателя может осуществляться кнопкой, а выключение осуществляют либо кнопкой, либо в автоматическом режиме при наличии блока управления в течение времени до 10 минут после включения. Работа нагревателя может осуществляться в постоянном режиме при нажатии на кнопку блока управления в течение 3-4 сек. Нагреватель может быть включен постоянно при работающем генераторе. В автомобили с напряжением бортовой сети 24 В устанавливают два нагревателя с последовательным электрическим подключением. Срок службы подогревателя не менее 5 лет. При неработающем двигателе запрещается оставлять нагреватель включенным более 15 мин. Таким образом, нагреватель обеспечивает необходимую пропускную способность топливного фильтра тонкой очистки за счет снижения вязкости дизельного топлива и растворения нефтяных парафинов, образующихся в нем при отрицательных температурах. 5 41972008.02.28 На дату подачи проведены сравнительные испытания известной и заявленной конструкций нагревателя топлива дизелей фильтров тонкой очистки при температуре воздуха 20 С -30 С. Проводили сравнительные испытания базовой и новой конструкции нагревателей. Производили стократный разогрев до 54 С дизельного топлива в количестве 800 г. Известным нагревателем время разогрева составило 6,57 минут, время разогрева топлива новым нагревателем составило 4,755 минут. Как показывают сравнительные испытания,КПД нового нагревателя на 2025 повысился из-за более высокой теплоотдачи нагревательного элемента в единицу времени, в связи с тем, что тепловое поле в объеме топливного фильтра характеризуется константной во входной, средней и выходной придонной зонах, а тепловое поле в объеме топливного фильтра по аналогам характеризуется температурным градиентом. Промышленное использование нагревателя значительно улучшает качество предпускового нагрева топливных жидких сред при запуске дизеля. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6