ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОТЕЛ Российский патент 1997 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к области электротермии и предназначено для нагрева жидких сред в различных теплотехнических процессах и может быть использовано для отопления жилых и производственных помещений горячей водой или паром высокого давления.

Известны водогрейные котлы, использующие энергию природного топлива: угля, газа, мазута, керосина или дров. Известно также устройство для нагрева текучей среды по авт. св. N 9555524, в котором электрическая энергия посредством магнитного поля передается жидкой среде.

Устройство содержит трансформатор с первичной обмоткой, вторичную обмотку в виде змеевика, трубопроводы, коллекторы, соединенные с этими трубопроводами и связанные с технологическими трубопроводами, шунтирующие перемычками и шунтирующая шина соединяют трубопроводы и коллекторы.

Данное устройство имеет ряд существенных недостатков:
большое индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, выполненной в виде змеевика, и, как следствие, высокое потребление реактивной мощности, т.к. индуктивность рассеяния обмоток трансформатора пропорциональна W² (W количество витков змеевика), и площадь, охватываемой вторичной обмоткой трансформатора,
повышенный износ изоляции первичной обмотки трансформатора, поскольку змеевик (вторичная обмотка) намотан на первичную обмотку, последняя дополнительно нагревается за счет нагретой жидкости в змеевике, т.е. передача тепла от змеевика к первичной обмотке осуществляется конвекцией и радиацией,
сложность конструкции, которая заключается в закреплении эмеевика поскольку на последний действуют значительные динамические силы, вызванные протеканием большого тока по змеевику с магнитным полем первичной обмотки,
высокое отложение солей (накипи) на внутренней стороне змеевика при нагреве природной воды, в которой высокое содержание солей кальция и магния, что приводит к снижению теплоотдачи и перегреву змеевика и первичной обмотки трансформатора.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена из электропроводных стержней и U образного коллектора, на котором выполнены проточки, а перемычка между трубопроводами выполнена полой.

Выполнение вторичной обмотки трансформатора из стержней и U образного коллектора позволит значительно снизить индуктивность последней за счет резкого снижения числа витков и площади, занимаемой контуром вторичной обмотки, кроме того, упрощается крепление вторичной обмотки, т.к. нет необходимости крепить вторичную обмотку относительно первичной, ее можно крепить к корпусу котла. Поскольку в предлагаемом устройстве вторичная обмотка вынесена из зоны первичной обмотки, т. е. основная мощность выделяется в проточках U образного коллектора, а в стержнях она минимальна, то резко сокращается тепловое воздействие на первичную обмотку трансформатора. Установление полой высокоэлектропроводной перемычки между трубопроводами подвода и отвода нагреваемой жидкости позволяет на ряду с защитой от такой утечки защитить U образный коллектор от отложения солей при работе в качестве водогрейного котла, т. к. U образный коллектор в процессе работы пропускает через себя только количество воды, образующееся в пар.

Предлагаемый электрический котел представлен на чертеже. Он содержит трехфазный трансформатор 1 с тремя магнитными стержнями 2, на которых установлены первичные обмотки 3, в зазорах между первичными обмотками 3 и магнитными стержнями 2 установлены электропроводные стержни 4, которые приварены своими концами к U образному коллектору 5. На концах U образного коллектора установлены два трубопровода 6 и 7 для отвода и подвода нагреваемой жидкости, которые соединены между собой полой высокоэлектропроводной перемычкой 8. На верхнем участке U образного коллектора выполнены проточки 9.

Устройство работает следующим образом. Теплоноситель (например, природная вода) через трубопровод 7 заполняет U образный коллектор 5, трубопровод 7 и перемычку 8. После заполнения электрического котла первичные обмотки 3 трансформатора 1 подключают к питающей сети трехфазного тока.

Электрический ток, протекающий по первичным обмоткам 3, наводит в стержнях 2 трансформатора 1 магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует электрический ток во вторичной обмотке трансформатора 1, образованной стержнями 4 и коллектором 5, который вызывает их нагрев. Для исключения перегрева обмоток 3 коллектор 5 в своей верхней части имеет проточки 9, которые обладают омическим сопротивлением, намного большим сопротивлений стержней 4 и непроточного участка коллектора 5, на участках 9 происходит выделение всей электрической мощности трансформатора 1. Нагрев воды на участках 9 коллектора 5 происходит до образования пара, который с большой скоростью поступает в трубопровод 6, где происходит эжекция воды из перемычки 8. Пар, смешиваясь с эжектируемой водой, нагревает ее. Известно, что 1 моль (18 г) воды, испаряясь, занимает объем 22,4 л, таким образом через котел в единицу времени проходит в 1000 раз меньше природной воды, чем через трубопровод 7, перемычку 8 и трубопровод 6. Незначительный объем воды, проходящий через котел, уменьшает на его внутренней поверхности солеотложение, а это позволяет с высокой эффективностью передавать энергию жидкой среде и не повышать температуру стержней 4, коллектора 5 и исключить перегрев первичных обмоток 3.

Использование: для нагрева жидких сред, в частности для отопления коммунально-бытовых и производственных помещений. Сущность изобретения: в электрическом котле, содержащем трансформатор 1, трубопроводы 6, 7, коллектор 5, первичные 3 и вторичные обмотки, перемычку 8, вторичная обмотка выполнена из электропроводных стержней 4 и U-образного коллектора 5, который имеет проточки 9, а перемычка 8 между трубопроводами 6, 7 выполнена полой. Незначительный объем воды, проходящий через котел, уменьшает солеотложение на его внутренней поверхности, что позволяет с высокой эффективностью передавать энергию жидкой среде и не повышает температуру стержней 4 и коллектора 5 и исключить перегрев обмоток 3. 1 ил.

Электрический котел для нагрева жидких сред, содержащий трансформатор, первичные и вторичные обмотки, коллекторы и трубопроводы для подвода и отвода жидкой среды и перемычку, отличающийся тем, что вторичная обмотка выполнена из электропроводных стержней и U-образного коллектора, на котором выполнены проточки, а перемычка между трубопроводами выполнена полой.