ИМПУЛЬСНЫЙ ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F24H1/20 H05B3/68 

Изобретение относится к проточным электронагревателям, применяемым для обогрева промышленных и сельскохозяйственных предприятий, бытовых зданий и частных домов, теплиц, для создания комфортных условий для работы и отдыха в любое время года, для организации горячего водоснабжения и отопления.

Известен проточный электронагреватель (см. авторское свидетельство СССР N 937910, кл. F 24 H 1/20, 1982, содержащий корпус с погруженным в его водяной объем электронагревателем в виде цилиндрической спирали, а также входной и выходной патрубки, причем входной патрубок снабжен дросселем для интенсификации потока воды, омывающей рабочую часть электронагревателя.

Недостатком известного устройства является низкая надежность дросселя, приводящая к уменьшению времени безаварийной работы, а также большая тепловая инерционность, связанная с тем, что нагревательная спираль расположена внутри трубы (так называемого теплового нагревательного элемента - ТЭНа).

Известен также проточный электронагреватель (см. А.С. Варшавский и др. "Бытовые нагревательные приборы", М., "Энергоиздат", 1981, стр. 248 - 248, рис. 15 - 5), содержащий корпус с патрубками, размещенными в нем открытыми электрическими спиралями. Электронагреватель, как правило, выполняется в виде самостоятельного узла, что облегчает монтаж и замену его при ремонте. Материалом корпуса обычно служит керамика.

Недостатком этого нагревателя является большое время нагрева при большом потреблении тепла.

С целью уменьшения времени нагрева при большом потреблении тепла в проточном электронагревателе используют дополнительную электроспираль, подключаемую через дополнительную систему автоматики (см. авторское свидетельство СССР, N 372843, кл. F 24 H 1/20, 1973).

Однако недостатком такого проточного электроподогревателя является низкая надежность, связанная с усложнением установки дополнительных спиралей и системы автоматики.

Целью настоящего изобретения (достигаемым результатом) является повышение надежности, уменьшение инерционности (времени нагрева и охлаждения), а также повышение технологичности изготовления электронагревателя.

Технический результат достигается тем, что проточный электронагреватель, содержащий выполненный из изоляционного материала корпус с входным и выходным патрубками и расположенную внутри электрическую спираль, дополнительно содержит стержень из изоляционного материала, расположенный внутри корпуса, и импульсный блок управления, а электрическая спираль намотана на стержень и состоит из двух частей различного диаметра, причем соотношение диаметров частей составляет не менее одного к двум.

Технический результат в частном случае достигается также тем, что соотношение внутреннего диаметра корпуса к высоте намотки электрической спирали на стержень составляет не менее одной трети.

Технический результат в частном случае достигается также тем, что стержень нагревателя выполнен прямоугольным.

На чертеже изображена принципиальная схема импульсного проточного электронагревателя.

Импульсный проточный электронагреватель содержит корпус 1, выполненный из изоляционного материала, например из керамики, с входным и выходным патрубками 2 и расположенную внутри электрическую спираль, намотанную на стержень 3 из изоляционного материала. Электрическая спираль намотана на стержень и состоит из двух частей 4 и 5 различного диаметра, причем соотношение диаметров частей составляет не менее одной к двум. Электрическая спираль подключена через импульсный (тиристорный) блок управления (не показан) к электрической сети.

Соотношение внутреннего диаметра корпуса 5 к высоте намотки электрической спирали на стержне 7 составляет не менее одной трети.

Стержень 3 из изоляционного материала может быть выполнен прямоугольным.

Импульсный проточный электронагреватель работает следующим образом.

Вода поступает во входной патрубок и перед тем, как выйти из выходного патрубка электронагревателя, попадает в камеру нагрева, которая образована между корпусом 1 проточного электронагревателя и стержнем 3, выполненными из изоляционного материала. При включении импульсного (тиристорного) блока управления ток поступает импульсами на электрическую спираль, имеющую части различного диаметра.

Передача тепла от электрической спирали к воде, текущей по камере, происходит в основном путем конвекции. Из-за того, что электрический ток поступает на спираль импульсами, а спираль выполнена из двух частей различного диаметра 5 и 4 с соотношением диаметров частей не менее одного к двум, интенсивность теплопередачи различных участков камеры имеет различные значения, в результате возникают условия для дополнительного перемешивания слоев воды, имеющих различную температуру и, таким образом, происходит интенсификация передачи тепла от нагретой электрической спирали к протекающей воде.

Таким образом, описанное выше выполнение импульсного проточного электронагревателя позволяет уменьшить инерционность (время нагрева и охлаждения потока воды) и, таким образом, уменьшить потребление электроэнергии.

Сокращение потребляемой электроэнергии обеспечивается также выбором соотношения внутреннего диаметра корпуса к высоте намотки электрической спирали на стержне не менее одной трети при изготовлении электронагревателя. Указанное соотношение фактически определяет оптимальные размеры камеры нагревания и определено опытным путем. Выполнение стержня, на который наматывается злектрическая спираль, прямоугольным предназначено с одной стороны для повышения технологичности изготовления электронагревателя за счет исключения токарных работ, с другой стороны для дополнительной интенсификации теплопередачи за счет турбулизации потока протекающей по камере нагрева воды.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 937910, кл. F 24 H 1/20, 1982.

2. А.С. Варшавский и др. "Бытовые нагревательные приборы", М., "Энергоиздат", 1981, с. 247 - 248, рис. 15 - 5.

3. Авторское свидетельство СССР N 272843, кл. F 24 H 1/20, 1973.

Импульсный проточный электронагреватель предназначен для обогрева промышленных, сельскохозяйственных предприятий, бытовых зданий и частных домов, теплиц для создания комфортных условий для работы и отдыха, в любое время года, для организации горячего водоснабжения и отопления. Импульсный проточный электронагреватель содержит выполненный из изоляционного материала корпус, импульсный блок управления и расположенную внутри электрическую спираль, намотанную на стержень, причем спираль состоит из двух частей с соотношением диаметров не менее одного к двум. В частных случаях соотношение внутреннего диаметра корпуса к высоте намотки электрической спирали на стержне составляет не менее одной трети и стержень выполнен прямоугольным. Указанное выполнение позволяет повысить надежность, уменьшить инерционность и сократить потребление электроэнергии, а также повысить технологичность изготовления электронагревателя. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Импульсный проточный электронагреватель, содержащий выполненный из изоляционного материала корпус с входным и выходным патрубками и расположенную внутри электрическую спираль, отличающийся тем, что содержит стержень из изоляционного материала, расположенный внутри корпуса, и импульсный блок управления, а электрическая спираль, намотанная на стержень, состоит из двух частей различного диаметра, причем соотношение диаметров частей составляет не менее одной к двум. 2. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что соотношение внутреннего диаметра корпуса к высоте намотки электрической спирали на стержне составляет не менее одной трети. 3. Электронагреватель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что стержень нагревателя выполнен прямоугольным.