ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ Российский патент 1995 года по МПК F22B1/30 F24H1/20 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в нагревателях жидкости электродного типа для прямого нагрева токопроводящих жидкостей путем пропускания через них электрического тока.

Известны электродные нагреватели для систем отопления и горячего водоснабжения [1] имеющие частично заполненный жидкостью герметичный корпус, охваченный рубашкой для прохода нагреваемой среды и сообщенный нижней частью с емкостью, установленной с возможностью вертикального перемещения относительно мерной планки, а также размещенные в корпусе и частично погруженные в жидкость вертикальные фазовый и нулевой электроды, при этом электроды выполнены в виде полых перфорированных цилиндров, соосно установленных в корпусе по всей его высоте, причем фазовый электрод установлен внутри нулевого, а емкость выполнена герметичной относительно атмосферы.

Сложность конструктивного исполнения является основным недостатком такого электродного нагревателя. Другой недостаток в снижении эффективности устройства из-за потери тепла на стенках корпуса и охватывающей его рубашки, которые интенсивно отдают тепло окружающей среде. Повышенное отложение накипи на электродах из-за закипания жидкости между электродами снижает эффективность и надежность работы такого устройства.

Более близким по технической сущности к заявляемому устройству является, выбранный в качестве прототипа, электроводонагреватель для систем отопления и горячего водоснабжения [2] в корпусе которого размещены электроды в виде многопластинчатого пакета, подключенного к источнику трехфазного напряжения 380 В, причем между электродами установлены диэлектрические пластины, собранные также в виде пакета со штоком, предназначенным для их перемещения в зазорах электродов.

Недостаточная электробезопасность известного электронагревателя основной его недостаток, так как одним из электродов является корпус и в случае обрыва нулевого провода корпус попадает под напряжение. Другой недостаток нагревателя в том, что при прохождении воды через многопластинчатый пакет, подключенный к трехфазному напряжению 380 Вольт, в межэлектродном пространстве температура нагреваемой воды приближается к кипению, а это увеличивает интенсивность отложения накипи на электродах, снижает эффективность и надежность работы нагревателя. Невозможность использования в личных домах, на дачах и в фермерских хозяйствах из-за отсутствия там трехфазного напряжения ограничивает возможность использования такого нагревателя.

Предлагаемый электроводонагреватель позволяет увеличить электробезопасность, повысить эффективность и надежность работы.

Достигается это тем, что в электроводонагревателе, включающем герметичный корпус, в котором размещены электроды в виде многопластинчатого пакета, согласно изобретению многопластинчатый пакет подключен к источнику однофазного напряжения и выполнен из чередующихся нулевых и фазовых электродов-пластин, при этом число фазовых электродов-пластин четно и они охвачены нечетным числом нулевых электродов, число которых на одну больше. Нулевые и фазовые электроды выполнены в виде плоских пластин с одинаковой площадью поверхности, кроме среднего нулевого электроды, площадь которого в два раза меньше площади остальных пластин. Расстояние между поверхностями пластин электродов не менее 18 мм.

На фиг. 1 схематично изображен электроводонагреватель с электрической схемой подключения электродов; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Электроводонагреватель малой мощности включает герметичный корпус 1, в котором вертикально и с чередованием размещены нулевые электроды-пластины 2 и фазовые электроды-пластины 3. Электроды 2 и 3 выполнены в виде плоских прямоугольных пластин, кроме среднего нулевого электрода, размеры и площадь которого в два раза меньше остальных электродов, и закреплены внутри корпуса 1 при помощи диэлектриков, например, из стеклотекстолита (не показаны), причем расстояние между поверхностями пластин не менее 18 мм. Такое расстояние между фазовыми и нулевыми электродами-пластинами обеспечивает нагрев движущегося между пластинами потоков воды не более 75^о при номинальном режиме, что снижает отложение накипи на электродах, а это повышает эффективность преобразования электрической энергии в тепловую и повышает надежность и срок службы нагревателя.

Многопластинчатый пакет симметричен относительно среднего уменьшенного нулевого электрода, причем число фазовых электродов-пластин 3 четное, а число нулевых электродов-пластин 2 нечетное и на одну больше. При этом крайними электродами многопластинчатого пакета являются нулевые электроды, которые изолируют фазовые электроды от корпуса 1, обеспечивая тем самым увеличение электробезопасности нагревателя. Уменьшение площади среднего нулевого электрода-пластины 2 в два раза связано с обеспечением равенства поверхностей взаимодействия нулевых и фазовых электродов, так как крайние нулевые электроды имеют только одну рабочую поверхность, обращенную к сопрягаемым фазовым электродам.

В нижней части корпуса 1 расположено входное отверстие 4, а в верхнем противоположном конце корпуса 1 расположено входное отверстие 5, причем отверстия 4 и 5 распложены в плоскости среднего нулевого электрода 2, что обеспечивает наименьшее сопротивление движущемуся потоку нагреваемой воды и предотвращает турбулентность внутри корпуса 1 и между электродами 2 и 3.

Электроводонагреватель малой мощности работает следующим образом.

Перед включением нагревателя в работу производятся его монтаж в существующую систему отопления и горячего водоразбора, обеспечивая герметичность подсоединения и заземление. Вся система отопления и корпус 1 электроводонагревателя заполняются водой и затем на электроды 2 и 3 подается напряжение 220 В. Вода в зазорах между нулевыми 2 и фазовыми 3 электродами-пластинами быстро нагревается путем преобразования электрической энергии в тепловую при прохождении через воду, заполняющую межэлектродные пространства, и перемещается в верхнюю часть корпуса 1 и через выходное отверстие 5 поступает потребителям, например в батареи отопления или в емкость для водоразбора горячей воды, а вода, прошедшая через потребителя и охлажденная, поступает через входное отверстие 4 внутрь корпуса 1 нагревателя. В результате электроводонагреватель работает в режиме насоса, выталкивая горячую воду через верхнее отверстие 5 и забирая охлажденную воду от потребителей через нижнее отверстие 4. Так как электрическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно в воде, являющейся ее носителем, то эффективность такого устройства повышается.

Таким образом, подключение многопластинчатого пакета, имеющего крайние нулевые электроды, к источнику однофазного напряжения, например, 220 В обеспечивает увеличение электробезопасности нагревателя. Компактность пакета пластин-электродов, возможность использования любого числа нулевых и фазовых электродов при условии, что число нулевых электродов нечетно и больше на одну, позволяет изменять мощность нагревателя в широком диапазоне, а однофазное напряжение, используемое для питания нагревателя, позволяет использовать его в личных домах, на дачах и в фермерских хозяйствах, где нет трехфазного источника энергии. Кроме того, устройство снижает образование накипи на электродах, что повышает эффективность и надежность его работы.

Использование: для прямого нагрева токопроводящих жидкостей путем пропускания через них электрического тока. Сущность изобретения: в электроводонагревателе, включающем герметичный корпс, в котором размещены электроды в виде многопластинчатого пакета, подключенного к источнику однофазного напряжения и выполненного из чередующихся нулевых и фазовых электродов. Число фазовых электродов четное, и они охвачены нечетным числом нулевых электродов, число которых на один больше. Площадь среднего нулевого электрода в два раза меньше остальных, а расстояние между электродами не менее 18 мм. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ для систем отопления и горячего водоснабжения, включающий герметичный корпус, в котором размещены электроды в виде многопластинчатого пакета, отличающийся тем, что многопластинчатый пакет подключен к источнику однофазного напряжения и выполнен из чередующихся нулевых и фазовых электродов, при этом количество фазовых электродов является четным, а количество нулевых электродов больше на один электрод, причем один нулевой электрод расположен в центре корпуса. 2. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что все электроды, кроме среднего нулевого, расположенного в центре корпуса, имеют одинаковую площадь поверхности, а площадь поверхности среднего электрода составляет половину площади поверхности смежного электрода. 3. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между электродами составляет не менее 18 мм.