ВОДОПРОПУСКАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖИДКОВЫХ С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ Российский патент 1994 года по МПК F24H1/20 H05B3/00 

Изобретение относится к устройствам общего назначения для распыления жидкостей, а именно к устройствам для распыления жидкостей с нагревательными элементами для нагрева воды, и может найти применение в сельском хозяйстве и в быту.

Известен электродный нагреватель текучих сред, содержащий снабженный патрубками ввода и вывода среды корпус, в котором установлены пакет вертикальных неподвижных разделенных зазорами пластинчатых электродов и введенный в указанные зазоры пакет равновеликих электродам изоляционных пластин, соединенных со штоком вертикального перемещения с клапаном.

Недостатком данного нагревателя является ограниченная область его применения. Нагреватель может нормально функционировать только при его вертикальном расположении, т. к. при его отклонении от вертикальной оси может произойти смещение изоляционных пластин относительно пластинчатых электродов. Вследствие этого данный нагреватель невозможно использовать как переносной, что резко сужает область его применения.

Кроме того, наличие пакета равновеликих пластинчатым электродам изоляционных пластин и механизма их перемещения относительно пластинчатых электродов с целью регулирования мощности электроводонагревателя при изменении расхода воды усложняет данную конструкцию.

Наиболее близким из известных к изобретению является водопропускающее устройство с электpоподогревом, содержащее снабженный подводящим патрубком и выпускным отверстием корпус, в полости которого установлен пакет неподвижных электродов, расположенных вертикально и с зазорами между собой.

Недостатком устройства являются низкие надежность и безопасность при эксплуатации.

Цель - повышение надежности и безопасности.

В водопропускающем устройстве с электроподогревом, содержащем снабженный подводящим патрубком и выпускным отверстием корпус, в полости которого установлен пакет неподвижных электродов, расположенных вертикально и с зазорами между собой, поставленная цель достигается тем, что оно дополнительно содержит насадку с отверстиями в днище, установленную соосно с корпусом и с его охватом, выпускное отверстие выполнено в днище корпуса, снабженного установленной по оси обечайкой, обрамляющей щелевидный канал, расшниряющийся по направлению подвода воды, с полостью корпуса отверстием, выполненным в обечайке не ниже уровня верхних кромок пластинчатых электродов и имеющим диаметр меньше диаметра выпускного отверстия корпуса.

В предлагаемом водопропускающем устройстве электронагревательный элемент выполнен в виде пакета разделенных зазорами пластинчатых электродов. При этом вода через подводящий патрубок подается в полость корпуса, заполняет него и перекрывает пластинчатые электроды, на которые подается напряжение. Вода в этом случае играет роль проводника электрического тока. Образуемый таким образом контакт между пластинами обеспечивает прохождение электрического тока по нагревателю. Нагретая до требуемой температуры, вода выходит из корпуса через выпускное отверстие. При прекращении подачи воды она вытекает из полости корпуса, при этом электрическая цепь вода - электроды разрывается, мощность нагревателя становится равной нулю, что предохраняет электронагревательный элемент от перегорания при прекращении подачи воды.

Как уже отмечалось, при прекращении подачи воды из подводящего патрубка в корпус уровень воды в полости корпуса уменьшается, доходя до значения, определяемого действием атмосферного давления и силой поверхностного натяжения воды в выходных отверстиях насадки. Во внутренней полости корпуса над уровнем воды образуется вакуумированное пространство. С внешней же стороны на воду действует атмосферное давление. При достаточно малых размерах выпускных отверстий насадки (если используют душевую насадку) вода из внутренней полости устройства в результате противодействия атмосферного давления и силы поверхностного натяжения воды в выходных отверстиях насадки не может вылиться через них. Однако при этом не возникает опасности закипания воды, остающейся в устройстве. Нормальное функционирование устройства обеспечивается тем, что вдоль оси корпуса выполнен сквозной щелевидный канал, проходящий через корпус и насадку и сообщающийся с внутренней полостью корпуса. Как только прекращается подача воды в устройство, по каналу во внутреннюю полость корпуса через отверстие диаметром D₁ поступает воздух, который заполняет вакуумированное пространство. При этом выравниваются давления, действующие на столб воды снаружи и внутри устройства. В атмосферу вода выливается под действием собственной силы тяжести.

Отверстие D₁ в канале выбирается намного меньше, чем выпускное отверстие, распложенное в дне корпуса. При таком соотношении размеров данных отверстий в процессе работы устройства вода будет вытекать в основном через выпускное отверстие корпуса, а не через отверстие D₁.

Вытекание воды в основном через выпускное отверстие корпуса, а не через отверстие D₁ в канале, обеспечивается также тем, что выпускное отверстие корпуса расположено ниже отверстия D₁ в канале. При этом создается градиент (перепад) давления столба воды в полости корпуса, равного разности высот этих отверстий.

Щелевидная форма канала обусловлена конструкцией нагревателя, размещенного в полости корпуса. Выполнение канала расширяющимся в направлении подачи жидкости позволяет поддерживать его свободным от закупорки в случае прохождения через него воды. Струя воды, попадающая в канал через отверстие D_1, неизбежно разрывается в нижней более широкой части канала. Разрыв струи надежно обеспечивается при угле расширения канала как минимум 10^о.

Расположение отверстия D₁, через которое канал сообщается с внутренней полостью корпуса, на уровне не ниже уровня расположения пластинчатых электродов необходимо для того, чтобы обеспечить надежное функционирование устройства при любом возможном количестве воды, остающемся в устройстве после прекращения ее подачи.

Таким образом, выполнение установленного в корпусе электронагревательного элемента в виде пакета разделенных зазорами пластинчатых электродов повышает надежность предлагаемого водопропускающего устройства по сравнению с прототипом, т. к. исключается необходимость крепления нагревательного элемента на изоляционном элементе с последующей установкой его на корпусе.

Надежность предлагаемого устройства повышается также за счет того, что предотвращается возможность закипания воды, оставшейся в устройстве, после прекращения ее подачи. При этом предотвращается образование накипи на электродах и их коррозия, не нарушается теплообмен в устройстве.

Безопасность предлагаемого водопропускающего устройства повышена за счет предотвращения создания избыточного давления в полости устройства, а также за счет исключения возможности закипания воды, остающейся в устройстве, после прекращения ее подачи.

В момент удаления воды из устройства при прекращении ее подачи электрическая цепь вода - электроды размыкается и мощность электронагревателя, состоящего из пластинчатых электродов, становится равной нулю, т. е. обеспечивается регулирование мощности устройства при снижении расхода воды до нуля путем обеспечения доступа воздуха в корпус через сквозной щелевидный канал, что также обеспечивает большую по сравнению с прототипом безопасность при эксплуатации предлагаемого устройства.

Кроме того, отсутствие n-го числа выступов в крышке и корпусе позволяет упростить конструкцию предлагаемого водопропускающего устройства по сравнению с прототипом.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность и безопасность водопропускающего устройства при упрощении его конструкции, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "положительный эффект".

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области науки и техники, позволяет сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено сечение предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Водопропускающее устройство с электроподогревом содержит диэлектрический, например, цилиндрический корпус 1 с подводящим патрубком 2 и выпускным отверстием 3, пакет вертикальных неподвижных разделенных зазорами и выполненных, например, из латуни пластинчатых электродов 4, установленных в корпусе 1. Устройство содержит насадку 5, например, конусообразной формы, имеющую дно 6 с выпускными отверстиями 7, охватывающую корпус 1 и установленную соосно с ним. Вдоль оси корпуса 1 выполнен сквозной щелевидный канал 8, проходящий через корпус 1 и насадку 5. Канал расширяется в направлении подачи жидкости с углом расширения α , равным 15^о, и сообщается с внутренней полостью корпуса 1 через отверстие 9 диаметром D₁, которое расположено на уровне выше уровня пластинчатых электродов на 1,5 мм. Отверстие 9 имеет сечение площадью 1 мм², а отверстие 3 имеет сечение 8 мм². Устройство содержит также заземляющий проводник 10 для снятия остаточного потенциала с воды (т. е. в предлагаемом устройстве вода является проводником электрического тока).

Устройство работает следующим образом.

Вода через подводящий патрубок 2 подается в полость корпуса 1, заполняет его и перекрывает пластинчатые электроды 4, на которые подается напряжение. Вода в этом случае играет роль проводника электрического тока. Образуемый таким образом контакт между пластинами 4 обеспечивает прохождение электрического тока по нагревателю. Нагретая до требуемой температуры, вода выходит из корпуса 1 через выпускное отверстие 3 в полость насадки 5 и далее через выпускные отверстия 7 в атмосферу. Необходимой температуры нагрева воды добиваются путем регулирования скорости потока воды. При прекращении подачи воды она вытекает из полости корпуса, а затем и насадки, при этом электрическая цепь вода-электроды разрывается, мощность нагревателя становится равной нулю.

Выполнение предлагаемого водопропускающего устройства с электроподогревом со сквозным каналом, проходящим вдоль оси устройства и сообщающимся с внутренней полостью корпуса, а также выполнение электронагревательного элемента в виде пакета разделенных зазорами пластинчатых электродов позволяют повысить надежность и безопасность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, упрощая одновременно конструкцию устройства.

Использование: в сельском хозяйстве и в быту. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1 с подводящим патрубком 2 и выпускным отверстием 3, пакет вертикальных неподвижных разделенных зазорами пластинчатых электродов 4, установленных в корпусе 1. Устройство содержит также насадку 5, имеющую дно 6 с выпускными отверстиями 7, охватывающую корпус 1 и установленную соосно с ним. Вдоль оси корпуса 1 выполнен сквозной щелевидный канал, проходящий через корпус 1 и насадку 5. Канал расширяется в направлении подачи жидкости и сообщается с внутренней полостью корпуса 1 через отверстие. 2 ил.

Водопропускающее устройство с электроподогревом, содержащее снабженный подводящим патрубком и выпускным отверстием корпус, в полости которого установлен пакет неподвижных электродов, расположенных вертикально и с зазорами между собой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности, оно дополнительно содержит насадку с отверстиями в днище, установленную соосно с корпусом и с охватом последнего, выпускное отверстие выполнено в днище корпуса, снабженного установленной по оси обечайкой, обрамляющей щелевидный канал, расширяющийся по направлению подвода воды, с углом раскрытия, составляющим не менее 10^o, и сообщенный с полостью корпуса отверстием, выполненным в обечайке не ниже уровня верхних кромок пластинчатых электродов и имеющим диаметр, меньший диаметра выпускного отверстия корпуса.