НАСТЕННАЯ ВОДОГРЕЙНАЯ ПРОТОЧНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОЛОНКА Российский патент 1994 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к проточным водонагревателям для ванн. Известны газовые проточные водонагреватели для ванн и электроводонагреватели двух типов - емкостные и проточные.

В газифицированных населенных пунктах широкое распространение получили газовые проточные водонагреватели. В настоящее время промышленность выпускает водонагреватели проточные газовые трех моделей: ВПГ-8; ВПГ-18; ВПГ-20. В них вода нагревается при движении по змеевику-калориферу, обогреваемому горячими продуктами сгорания газа, идущими от горелки через калорифер в отводной канал (дымоход-газоход). Водонагреватели этого типа снабжены блок-краном, который не допускает поступления газа в горелку в случае прекращения подачи воды из водопровода в змеевик-калорифер.

Достоинство газовых проточных водонагревателей состоит в их быстродействии. Недостатками этих приборов является их экологическая вредность (выброс в окружающую среду продуктов сгорания газа, загазовывание помещения), эксплуатационное неудобство (прибор устанавливается за пределами ванной комнаты, что затрудняет регулирование температуры воды), небольшой срок службы и достаточно высокая сложность конструкции, вследствие чего выпуск этих нагревательных приборов может осуществляться только специализированными предприятиями, число которых мало.

При нагревании воды выше 40^оС начинается выпадение углекислых солей кальция и магния на внутренних стенках трубы калорифера, что уменьшает проходное сечение и снижает теплопередачу. К тому же высокая температура воды интенсифицирует агрессивное воздействие коррозии на стальные трубы.

В населенных пунктах, не снабжаемых природным газом, находят применение водонагреватели электрические для ванн. По своему быстродействию они значительно уступают газовым водонагревателям. Емкостный электрический водонагреватель вместимостью 80-120 л способен нагреть воду до 70-75^оС при затрате мощности 2,5-3 кВт лишь за 2 ч, а при затрате 1-1,5 кВт - за 6 ч. А проточном электроводонагревателе 100 л воды могут быть нагреты до = 35-40^оС за 12-15 мин, но затраты мощности при этом составят 14-15 кВт.

Электроводонагреватели имеют простое устройство. В металлическом корпусе с водой, на наружной стенке которого предусмотрена надежная теплоизоляция, укрепляется нагревательный трубчатый элемент. Внутри последнего находится никелевая спираль, запрессованная материалом, обладающим хорошей теплоотдачей.

Но даже при своей простоте по сравнению с газовыми электронагреватели для ванн не могут составить последним достойную конкуренцию.

Цель изобретения - создание проточного электрического водонагревателя для ванн, близкого по своим техническим и эксплуатационным характеристикам к газовым проточным водонагревателям, но экологически абсолютно чистого, в котором нагревательный эффект при быстродействии, близком к газовым водонагревателям, достигается при небольших затратах электрической энергии и который нашел бы широкое применение в районах страны, не снабжаемых природным газом.

Настенная водогрейная проточная электрическая колонка лабиринтного типа, являющаяся предметом изобретения, характеризуется следующими существенными и отличительными признаками: содержит цилиндрический бак со штуцерами для подвода воды из водопровода и выпуска подогретой воды, а также ушки для шарнирного присоединения к вильчатым болтам, заделанным в стену возле ванны. Полость бака герметично закрыта крышкой.

К внутренней части днища бака и крышки концентрично по отношению друг к другу присоединены обечайки, а по мере приближения к центру - трубы, расположенные таким образом, что каждая обечайка (труба) крышки помещена между смежными обечайками (трубами) бака с равномерными зазорами между ними.

Центральная труба выведена через днище бака наружу, и на ней выполнена резьба для присоединения разветвляющего тройника "водопроводная трасса - колонка - смеситель". В стенке бака выполнено отверстие для выпуска через штуцер, присоединенный снаружи, подогретой воды. На упомянутом штуцере установлена муфта для его присоединения подвода подогретой воды к смесителю.

На внутренних поверхностях бака и крышки нанесено трехслойное покрытие "стеклоткань - обогревающая краска с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления - стеклоткань", и слой краски может быть включен в электрическую сеть. Рецептура обогревающей краски разработана в проблемной лаборатории Московского НИИ пищевой и молочной промышленности под руководством профессора В. Е. Гуля. Краска приготовляется на полимерной основе с углеграфитовым наполнителем. Она обладает отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления. При прохождении электрического тока через слой краски в нем генерируется тепло. Обогревающая краска нашла применение для изготовления варочной и стерилизующей посуды, специальных греющих обоев для строительных бытовок и дачных домиков. Информация, касающаяся рецептуры приготовления обогревающей краски и накопленного опыта в ее использовании, содержится в журнале "Изобретатель и рационализатор", N 5, 1983.

Нагревательный эффект имеет место за счет теплообмена между разогретой поверхностью обечаек (труб), образующих лабиринт, и проточной водой, движущейся по упомянутому лабиринту.

Техническое решение, положенное в основу изобретения, соответствует критерию "новизна", так изложенные в п. п. 2 и 3 приведенного выше перечня отличительные признаки не обнаруживаются в прототипах.

На фиг. 1 - общий вид предложенной настенной проточной электрической колонки лабиринтного типа; на фиг. 2 - вид колонки в плане; на фиг. 3 - вид колонки сбоку; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 5 - узел 2 на фиг. 1.

Цилиндрический бак 1, полость которого герметично закрыта крышкой 2 и содержит электронагревательные элементы в виде концентрично установленных на днище бака и на крышке обечаек 3 и 4, а по мере приближения к центру - труб таким образом, что каждая обечайка (труба) 4 крышки помещена между смежными обечайками (трубами) 3, принадлежащими баку с равномерным по периметру зазором между ними.

Центральная труба 5 выведена через днище бака наружу, и на его конце выполнена резьба для присоединения разветвляющего тройника "водопроводная трасса - колонка - смеситель" 6. На наружной стенке бака 7 выполнено отверстие 8 для выпуска через патрубок 9, присоединенный снаружи, подогретой воды. На патрубке 9 установлена муфта 10 для ее присоединения к смесителю. Днище бака и крышка выполнены трехслойными, между слоями металла помещен слой электроизоляционного материала. Нагревательные элементы, каковыми являются обечайки 3 и 4, по крайней мере снаружи, склеены двумя слоями 11 и 13 стеклоткани, между которыми предусмотрен слой 12 термостойкой токопроводящей композиции с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления, который может быть подключен к электрической сети. Слой 11 стеклоткани изолирует токопроводящий красочный слой 12 от воды. Слой 13 стеклоткани изолирует слой 12 от металлических поверхностей водогрейной колонки. На днище бака предусмотрены ушки 14, а в верхней его части - ушко 16 с шарнирно присоединенной к нему тягой 18. К ушкам 14 и к свободному концу тяги 18 шарнирно присоединены вильчатые болты 15, которые при установке колонки могут быть заармированы в стенку.

Для подключения нагревательных элементов к электрической сети могут быть использованы внутренние металлические слои 19 днища бака и крышки, отделенные от наружных металлических слоев слоем 20 электроизоляционного материала. К поверхностям слоя 13, окрашенным слоем 12, приклеиваются токосъемные кольца 21, которые могут быть как замкнутые, так и незамкнутые по контуру, и через последние может проходить вода для движения по лабиринту.

Прототипом заявленного технического решения может служить настенная водогрейная проточная электрическая колонка лабиринтного типа, описанная в книге А. С. Варшавского "Бытовые нагревательные электроприборы", М. , "Энергоиздат", 1981, с. 248, рис. 15-5.

Перед подключением колонки к электрической сети необходимо открыть кран горячей воды смесителя. При включении колонки в электрическую сеть через слой 12 нагревательных элементов потечет электрический ток, генерирующий в красочной пленке тепло, которое через слой 11 стеклоткани будет передано воде, заполняющей зазор между обечайками 3 и 4. При оптимальной величине зазора и достаточно нагретых обечайках (трубах) вода при движении по лабиринту может быть нагрета до 60-80^оС. Регулирование температуры воды, поступающей в ванну, предусмотрено путем смешения горячей и холодной воды в смесителе. Кроме того, возможно регулирование температуры воды за счет измерения силы тока, протекающего через слой обогревающей краски.

Техническое решение, положенное в основу предлагаемого изобретения, позволяет сократить большой разрыв между рабочими характеристиками газово-проточного водонагревателя и электрического проточного водонагревателя, что особенно четко проявляется в сопоставлении таких составляющих, как быстродействие (продолжительность нагрева в минутах).

Быстродействие газового проточного водонагревателя определяется 1-2 мин. За это время воду можно довести до температуры 50-60^оС.

Быстродействие электрического проточного водонагревателя существующей конструкции определяется 12-15 мин. За это время температура воды доводится до 35-40^оС и достигается это при затрате мощности 14-15 кВт. Экспериментально установлено, что нагрев 1 м² поверхности, покрытой обогревающей краской, до температуры 200^оС возможен при затрате мощности 100 Вт, из чего нетрудно убедиться в экономической целесообразности широкого использования в быту водонагревательных колонок предложенной конструкции. Процесс подогрева воды в колонке предложенной конструкции, в отличие от подогрева в газовом проточном водонагревателе, экологически абсолютно чистый.

Использование: в проточных водонагревателях для ванн. Сушность изобретения: цилиндрический корпус, полость которого герметично закрыта крышкой и содержит электронагревательные элементы в виде концентрично установленных на днище бака и на крышке обечаек, причем каждая обечайка крышки помещена между смежными обечайками, принадлежащими корпусу с равномерным по периметру зазором между ними. Центральная обечайка выведена через днище корпуса наружу, и на ее конце выполнена резьба для присоединения разветвляющего тройника водопроводная трасса - колонка - смеситель. Нагревательные элементы, каковыми являются обечайки, по крайней мере снаружи оклеены двумя слоями стеклоткани, между которыми предусмотрен слой термостойкой токопроводящей композиции с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления, который может быть подключен к электрической сети. Слой стеклоткани изолирует токопроводящий красочный слой от воды. Слой стеклоткани изолирует слой от металлических поверхностей водогрейной колонки. На днище бака предусмотрены ушки, а в верхней его части - ушко с шарнирно присоединенной к нему тягой. К ушкам и к свободному концу тяги шарнирно присоединены вилчатые болты, которые при установке колонки могут быть заармированы в стену. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. НАСТЕННАЯ ВОДОГРЕЙНАЯ ПРОТОЧНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОЛОНКА, содержащая корпус с герметичной крышкой и днищем, в последнем выполнены отверствия для подключения штуцеров для подвода и отвода воды, причем днище и крышка снабжена перегородками, расположенными одна относительно другой и соответственно крышки и днища с зазорами, образующими лабиринтный канал, в котором размещен электронагреватель, отличающаяся тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат, она снабжена тройником, электронагреватель выполнен пленочного типа, нанесен на внутреннюю поверхность корпуса и поверхность перегородок, причем последние выполнены в виде концентричных обечаек, зазоры между которыми имеют одинаковый размер, а штуцер для подвода воды выполнен за одно с центральной обечайкой и с резьбой для присоединения указанного тройника. 2. Колонка по п. 1, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен из двух слоев стеклоткани, между которыми расположен слой термостойкой кромки с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления. 3. Колонка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство крепления в виде трех ушек и тяги, первые два из которых скреплены с нижней частью корпуса, третье - с верхней частью корпуса и соединено с указанной тягой.