ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ САМОРЕГУЛИРУЕМЫЙ Российский патент 1998 года по МПК F22B1/30 F24H1/20 H05B3/60 

Изобретение относится к устройствам используемым для автономного парового отопления жилых, дачных, служебных и производственных помещений и других нужд.

Известны электродные нагреватели, регулирование мощности которых обычно осуществляется электронно-электромеханическими, механическими и т.п. устройствами. Общими их недостатками являются повышенная сложность конструкции, низкая технологичность и ремонтопригодность, повышенные габариты, сложность в монтаже, регулировке, необходимость в метрологическом обеспечении некоторых элементов (обычно датчиков), пониженная надежность из-за сложности устройства и наличия подвижных частей.

Известен электронагреватель Бубнова Л.А. и др., использующий простой и эффективный способ регулирования, заключающийся в автоматическом изменении площади погружения электродов в токопроводящую жидкость в зависимости от давления пара в нагревательной камере [2].

Нагреватель Бубнова Л. А. содержит частично заполненную промежуточным теплоносителем нагревательную камеру с расположенными в ней электродами и теплообменник, расположенный в газовом объеме нагревательной камеры, которая сообщена с компенсационной емкостью через нормально открытый клапан с приводом от сильфона, установленного между полостью нагревательной камеры и атмосферой.

Этот нагреватель имеет следующие недостатки:
- сложная конструкция нагревателя, вызванная применением промежуточного теплоносителя и, следовательно, необходимостью использования теплообменника в нагревателе;
- необходимость применения подкачивающих устройств для циркуляции основного теплоносителя, проходящего по трубопроводам теплообменника, так как возможная естественная циркуляция основного теплоносителя, как правило, не обеспечивает равномерности прогрева отопительных приборов в обогреваемых системах и ограничивает подводимую к отопительным приборам мощность;
- невозможность использования избыточного давления пара в нагревательной камере для создания принудительной циркуляции теплоносителя в подогреваемой системе.

Наиболее близким к предлагаемому является электронагреватель Казакова Н. И., использующий тот же самый способ регулирования [1].

Котельная установка содержит нагревательную камеру, соединенную вверху через кран с подогреваемой системой, а снизу через кран с компенсационной емкостью, которая поднята на высоту по отношению к камере и соединена с обратным трубопроводом подогреваемой системы. Предусмотрен насос со сбросным клапаном для возможности создания давления пара, значительно превышающего атмосферное давление. Предусмотрено пусковое устройство в виде трубы с кранами.

В отличие от нагревателя Бубнова Л.А. котельная установка позволяет использовать избыточное давление в нагревательной камере для подачи теплоносителя в подогреваемую систему.

Однако котельная установка имеет следующие недостатки:
- применение нормально открытых кранов или вентилей, требующих обслуживания и являющихся устройствами низкой надежности при высоких рабочих температурах;
- необходимость в ручных операциях при запуске нагревателя и выводе его на режим работы, что составляет неудобства, особенно при использовании пара в технологических целях, когда необходимы частые выключения нагревателя, например по окончании работы;
- жесткая обратная связь между давлением в подогреваемой системе и высотой гидростатического столба воды, требующая для изменения давления (температуры) теплоносителя перемещать вертикально компенсационную емкость - в варианте установки низкого давления (для создания, например, давления пара 5 атм требуется поднять емкость на 50 м);
- необходимость в подкачивающем устройстве со сбросным клапаном для создания повышенного по сравнению с атмосферным давления теплоносителя, что значительно усложняет устройство нагревателя и его эксплуатацию, а главное, снижает надежность нагревателя из-за постоянно работающего насоса при весьма высокой температуре и давлении - это должен быть насос, изготовленный по специальной технологии, стоимость которого может преобладать над стоимостью остальных частей нагревателя вместе взятых.

В основу изобретения поставлена задача создания простого по устройству и технологичного электронагревателя с бесступенчатым саморегулированием по давлению (температуре) теплоносителя в широком диапазоне давления и температуры, обладающего высокими эксплуатационными качествами (надежность, безопасность, удобство наладки и управления, гибкость в установке режимов работы).

Поставленная задача решена за счет того, что подогреваемая система и нагревательная камера нагревателя соединены через управляемый от давления или температуры теплоносителя нормально открытый клапан.

На чертеже изображен электронагреватель, разрез.

Нагреватель содержит герметичный корпус 1 с размещенными в его полости электродами 2, входной патрубок 3, выходной патрубок 4, нормально открытый клапан 5 с сильфонным или мембранным либо термочувствительным приводом 6, содержащим пружину 7 и регулировочный винт 8. В состав нагревателя входит компенсационная емкость 9, совмещенная с резервной емкостью, содержащая патрубок 10 приема конденсата из подогреваемой системы и соединенная с патрубком 3, причем она поднята на высоту H по отношению к уровню расположения электродов. К входному патрубку 3 подсоединен предохранительный клапан 11.

Электронагреватель работает следующим образом.

При подаче электропитания на электроды 2 вода, заполняющая полость корпуса 1 нагревается до кипения и образующийся пар вытесняет не испарившуюся воду по двум направлениям:
- в компенсационную емкость 9 через патрубок 3;
- в подогреваемую систему через клапан 5 и патрубок 4.

За счет значительного гидравлического сопротивления перетеканию воды клапан 5 закрывается, не пропуская воду в подогреваемую систему и заставляя ее течь в емкость 9. Незначительная часть воды, попавшая в подогреваемую систему, сливается по обратному трубопроводу в ту же емкость 9. В результате возникнет разность уровней воды в полости корпуса 1 и емкости 9, которая определит напор подачи пара в систему. Нагреватель через открывшийся к этому моменту клапан 5 (под действием пружины 7), развивая максимально возможную мощность, прогревает подогреваемую систему и после ее прогрева избыточная мощность нагревателя приводит к повышению температуры и давления пара. При достижении паром расчетного давления сильфон сожмет пружину 7 и прикроет клапан 5, в результате чего повышающееся давление пара в полости корпуса 1 дополнительно вытеснит часть воды, уменьшив площадь погружения электродов 2 в воду - мощность нагревателя уменьшится.

При недостатке мощности давление в подогреваемой системе понизится, пружина 7 расправит сильфон, приоткрывая клапан 5, что приведет к наполнению полости корпуса водой из емкости 9 - мощность нагревателя повысится. При установившемся режиме клапан 5 займет положение, соответствующее равенству подводимой и потребляемой мощности. При полностью закрытом клапане 5 нагреватель переходит в режим холостого хода. Конденсат по обратным трубопроводам самотеком сливается через патрубок 10 в емкость 9, перемешивается с водой и поступает во входной патрубок 3.

Регулировочный винт 8 позволяет установить необходимую температуру (давление) теплоносителя в широком диапазоне - от низкого до высокого. Это можно при необходимости организовать дистанционно и автоматически по программе.

При отказе привода клапана 5 (что маловероятно из-за его конструктивного совершенства) увеличивающееся давление пара в системе приведет к открытию предохранительного клапана 11, который сбросит воду из нагревателя и тем самым отключит подвод электроэнергии до вмешательства наладчика.

Таким образом, предложенный нагреватель прост по устройству, технологии, обладает высокой надежностью и безопасностью, удобен в монтаже и эксплуатации, гибок в настройке и управлении, что позволяет широко использовать его для отопления помещений и технологических нужд.

Изобретение относится к электронагревателям, используемым для автономного парового отопления. Электронагреватель содержит герметичный корпус 1 с входным 10 и выходным 4 патрубками и размещенными в его полости электродами 2, клапан 5 регулятора мощности с приводом 6, компенсационную емкость 9, обеспечивающую резерв рабочей жидкости, используемой при автоматическом регулировании мощности без специальных, например электромеханических, регуляторов, а также для обеспечения напора теплоносителя при подаче его в подогреваемую систему без каких-либо подкачивающих устройств. 1 ил.

Электронагреватель саморегулируемый, содержащий герметичный корпус с нижним входным и верхним выходным патрубками и установленными в его полости электродами, образующими совместно с корпусом нагревательную камеру, компенсационную емкость, расположенную выше электродов и соединенную с входным патрубком корпуса и обратным трубопроводом подогреваемой системы, нормально открытый клапан с приводом, отличающийся тем, что нагревательная камера и подогреваемая система соединены через клапан с приводом.