ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для проточного нагревания воды в бытовых целях.

Известен оребренный модуль для теплонесущей трубы, выполненной в виде съемной панели с закрепленными на ее поверхности ребрами, расположенными в разные стороны относительно продольной оси трубы (Патент России по заявке N 94022637/06 от 10.06.94, кл. F 24 H 1/06, F 28 F 1/24).

Известны также нагреватели жидкости, содержащие резервуар для воды с закрепленным на боковой стенке трубчатым электроводонагревателем (ТЭН), термоограничители нагрева воды и ТЭНа, поплавковый датчик наличия воды в резервуаре, трубу перелива и светосигнальный индикатор работы ТЭНа (Электроводонагреватель марки ЭВАО-10/1,6 "Гейзер". Руководство по эксплуатации ПО "Гродторгмаш", г. Гродно, 1994 г.), и аналогичные по устройству нагреватели жидкости (Авторское свидетельство СССР по заявке N 3967181/29-06 от 21.10.85, кл. F 24 H 1/20).

Кроме того, известен принятый за прототип быстродействующий электроводонагреватель, обеспечивающий только нагрев воды, протекающей чрез нагреватель во время пользования. Этот нагреватель содержит не менее 2-х горизонтальных теплообменников, каждый из которых состоит из внешней и внутренней труб, установленных одна в другую с зазором для прохождения воды и соединенных между собой перепускными трубами, причем во внутренней трубе размещен источник лучистой энергии и установлены керамические заглушки для предотвращения утечки энергии, а нагреватель соединен с подводящим и отводящим патрубками воды (Патент России по заявке N 93035600/06 от 18.07.93, кл. F 24 H 1/10).

Недостатком вышеперечисленных аналогов является сложность конструкции, значительная металлоемкость, большое время нагрева воды (до 30-40 мин в устройстве "Гейзер") и повышенный расход электроэнергии.

Прототип в большей части свободен от недостатков аналогов, однако он сложен в конструктивном исполнении и не обеспечивает оптимального для нагрева протекающей воды расхода электроэнергии.

Целью изобретения является дальнейшее снижение расхода электроэнергии для нагрева протекающей воды при одновременном упрощении конструкции теплообменника.

Поставленная цель достигается тем, что электронагреватель, содержащий трубчатый корпус теплообменника с подводящим и отводящим патрубками, ТЭН, с узлами герметизации, термоограничитель, светосигнальный индикатор работы ТЭНа и датчик наличия воды, выполнен в виде нагревательного модуля, в корпусе которого по всей длине коаксиально, с зазором 1,0 - 2,5 мм, размещен ТЭН, а датчик наличия воды выполнен в виде сигнализатора давления, чувствительный элемент которого связан гидравлическим каналом с внутренней полостью корпуса.

Кроме того, на отводящем патрубке корпуса установлена дроссельная шайба.

Сравнительный анализ прототипа и предложения позволяет выявить следующие отличия:
1. В конструктивном исполнении: корпус выполнен в виде трубы и имеет гидравлический канал для связи с датчиком наличия воды; в корпус введена дроссельная шайба; датчик наличия воды выполнен в виде сигнализатора давления.

2. В связях и взаимном расположении элементов конструкции ТЭН размещен внутри корпуса коаксиально, по всей длине; чувствительный элемент датчика связан с внутренней полостью корпуса; дроссельная шайба установлена на отводящем патрубке корпуса.

3. В размерах при взаимном размещении элементов конструкции зазор между ТЭН, коаксиально размещенном в корпусе, и внутренней поверхностью корпуса равен 1,0 - 2,5 мм.

Указанные отличия позволяют получить положительный эффект, заключающийся в упрощении конструкции, снижении ее металлоемкости, в экономном расходовании электрической энергии, поскольку ТЭН работает только при наличии проточной под давлением воды, и в быстром нагреве проточной воды за счет конвективного нагрева тонкого слоя, заключенного между ТЭН и внутренней поверхностью корпуса.

Таким образом, имеющиеся отличия можно квалифицировать как существенные отличия.

На фиг. 1 изображен электроводонагреватель, общий вид; на фиг. 2 - электрическая схема.

В корпусе 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками, изготовленном в виде трубы, из нержавеющей стали, коаксиально с зазором 1,0 - 2,2 мм размещен ТЭН 4.

Концы 5 корпуса 1, через которые ТЭН 4 выходит из корпуса, герметизированы при помощи прокладок 6 из мягкого материала, например меди, поджатых упором 7. В зоне отводящего патрубка 3 в корпусе 1 выполнен гидравлический канал 8, связывающий чувствительный элемент датчика - сигнализатора давления 9 с полостью 10 корпуса 1. На кронштейне 11, прикрепленном к корпусу 1, установлен термоограничитель 12.

Контактные штыри 13, 14 ТЭНа 4, контакты 15, 16 датчика 9 и контакты 17, 18 термоограничителя 12 через плавкий предохранитель 19 связаны в единую цепь питания ТЭНа 4. Параллельно этой цепи подключен светосигнальный индикатор 20 работы ТЭНа 4, состоящий из сопротивления 21, светодиода 22 и диода 23. На отводящем патрубке 3 корпуса 1 установлена дроссельная шайба 24.

Работает электронагреватель следующим образом. Вилка 24 электроводонагревателя включается в сеть питания напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Из водопроводной сети, подключенной через вентиль к подводящему патрубку 2, в полость 10 корпуса 1 подается вода под давлением, воздействуя на чувствительный элемент датчика 9, воды включает контакты 15 и 16 цепи питания ТЭНа 4, одновременно включается светосигнальный индикатор 20, ТЭН 4 нагревается и передает тепло воде, протекающей во внутренней полости 10 корпуса 1. Из отводящего патрубка 3 выходит нагретая вода, которая используется по назначению.

Питание ТЭНа 4 отключается автоматически, если температура корпуса 1 превысит температуру настройки терморегулятора 12; перегорит предохранитель 17; прекратится подача воды в корпус 1 электроводонагревателя (при закрытии вентиля водопроводной сети).

Необходимо отметить, что из предложенных нагревательных модулей могут быть набраны приборы, рассчитанные на различные расходы воды и ее температуры, при этом в корпусе 1 могут размещаться, как одноконцевые, так и двухконцевые ТЭНы.

В настоящее время на предприятиях разработаны чертежи предложенного электроводонагревателя для бытовых целей в двух вариантах с одноконцевым и двухконцевым ТЭНом. Испытания опытных образцов дали положительные результаты: при мощности ТЭНа 3,2 - 3,6 кВт и расходе воды 1,5 - 2,0 л/мин вода нагревается до температуры 45 - 60^oC за 15 - 20 с.

Вес опытных образцов не превышает 0,8 - 1,2 кг.

Серийный выпуск приборов, в основу которых заложены предложенные электроводонагреватели, предполагается начать в 1997 г.

Изобретение предназначено для нагрева проточной воды для бытовых нужд. Электроводонагреватель выполнен в виде нагревательного модуля, а состав которого входят корпус трубчатой формы с подводящим и отводящим патрубками, ТЭН с узлами герметизации, установленный внутри корпуса коаксиально по всей длине корпуса с зазором 1,0-2,5 мм, датчик наличия воды в корпусе, выполненный в виде сигнализатора давления, чувствительный элемент которого связан гидравлическим каналом с внутренней полостью корпуса, термоограничитель и светоиндикатор работы ТЭНа. Изобретение позволяет снизить расход электроэнергии для нагрева протекающей воды при одновременном упрощении конструкции теплообменника. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электроводонагреватель, содержащий трубчатый корпус теплообменника с подводящим и отводящим патрубками, ТЭН с узлами герметизации, термоограничитель, светосигнальный индикатор работы ТЭНа и датчик наличия воды, отличающийся тем, что он выполнен в виде нагревательного модуля, в корпусе которого по всей длине коаксиально, с зазором 1,0 - 2,5 мм, размещен ТЭН, а датчик наличия воды выполнен в виде сигнализатора давления, чувствительный элемент которого связан гидравлическим каналом с внутренней полостью корпуса. 2. Электроводонагреватель по п.1, отличающийся тем, что на отводящем патрубке корпуса установлена дроссельная шайба.