ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F24H1/20 H05B3/60 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева воды в бытовых и производственных сетях теплоснабжения малой и средней емкости.

Наиболее распространенным из систем обогрева помещений является водяное отопление. Его основу составляет котел, нагревающий воду, и контур, обычно состоящий из теплопроводов (подающего и обратного), циркуляционного насоса, расширительного бачка, различных регуляторов и радиаторов.

Котлы в зависимости от способа нагревания делятся на газовые, жидкостно-топливные, твердотопливные и электрические. Последние не зависят от топливных ресурсов, но связаны с параметрами электросети, которая, как правило, должна быть трехфазной и относительно мощной.

Во всех известных проточных злектроводонагревателях вода нагревается от температуры 10-20^oC до температуры эксплуатации (70-90^oC) в одной полости, что приводит к большому потреблению тока.

Известен электроводонагреватель, содержащий корпус с напорным и сливным патрубками, установленные в корпусе пластинчатые электроды, между которыми расположены подвижные пластинчатые изоляционные экраны, снабженные приводом их перемещения, причем электроды поочередно соединены с противолежащими стенками корпуса с образованием змеевидного канала [Патент СССР N 1780578, кл. F 24 H 1/20, 1992 г.].

В указанном электроводонагревателе нагревательные электроды подключены к однофазной сети напряжением 220 В по схеме: два электрода к фазному проводу, а два к нулевому с обязательным наличием заземляющего провода, проходящего через внутренний объем электроводонагревателя. Предпочтительное применение - это системы с нагревом небольших количеств воды, то есть только для горячего водоснабжения и для отопления помещений такой электроводонагреватель применять нецелесообразно из-за малой производительности.

Известен электроводонагреватель, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, соединенные каналами, внутри которых размешены электроды, подключенные к источнику питания, причем каналы выполнены с возможностью нагрева воды электродами при ее движении вперед и назад на своем пути от входного патрубка к выходному [Заявка Великобритании N 2164732, кл. F 24 H 1/10, 1986 г.]
В этом электроводонагревателе подключение электродов выполнено на 220 В (однофазная электрическая сеть) и из-за их конструкции они не могут быть подключены к трехфазной электрической сети.

С точки зрения техники безопасности любой электродный электроводонагреватель, подключенный к однофазной электрической сети, является опасным прибором, при исчезновении нуля (например, при обрыве нулевого провода), а поскольку нагреваемая вода является проводником электрического тока она может стать причиной электротравмы, а также причиной появления шагового напряжения в месте заземления заземляющего провода.

Указанные выше недостатки отсутствуют в трехфазной системе электропитания электродных электроводонагревателей.

Известен проточный электроводонагреватель, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и размеoенную в его полости систему электродов, подключенных к трехфазной электрической сети /Электротехнический справочник, Т.3. Под обш. ред. П.Г.Грудинского и др. Изд. 5-е испр. М.: Энергия, 1975, с.215/. Нагрев воды в нем происходит за счет прохождения электрического тока на участке между фазовыми электродами и заземленным корпусом (нулевой точкой, связь с которым осуществляется через антиэлектрод).

Этот проточный электроводонагреватель для нагрева воды до температуры, удовлетворяющей требованиям эксплуатации, потребляет большой ток, что приводит к повышенному расходу электроэнергии и к использованию питающего кабеля увеличенного сечения.

Известен проточный электроводонагреватель, наиболее близкий к предлагаемому, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода нагреваемой волы, систему электродов, размещенных в его полости и подключенных к трехфазной электрической сети, причем корпус выполнен из трех нагревательных камер, сообщенных между собой, каждая из которых снабжена автономным моноэлектродом, размещенным по центру нагревательной камеры и подключенным к одной из фаз трехфазной электрической сети [авторское свидетельство СССР N 63891, кл. 21 h, 7; 1944 г.].

В этом проточном электроводонагревателе в каждой из нагревательных камер, соединенных между собой параллельно, вода нагревается с помощью автономных моноэлектродов сразу до температуры, требуемой из условий эксплуатации, (чаще до 90^oC), что требует большого расхода электроэнергии.

Изобретением решается задача такого усовершенствования проточного электроводонагревателя, которое направлено на снижение величины тока, потребляемого им, и повышение эксплуатационной надежности.

Для достижения этих технических результатов в проточном электроводонагревателе, содержащем корпус с патрубками для подвода и отвода нагреваемой воды, систему электродов, размещенных в его полости, причем корпус выполнен из трех нагревательных камер, сообщенных между собой, каждая из которых снабжена автономным моноэлектродом, размещенным по центру нагревательной камеры и подключенным к одной из фаз трехфазной электрической сети, корпус выполнен также с возможностью ступенчатого нагрева воды, при этом нагревательные камеры соединены последовательно по ходу движения нагреваемой воды относительно фазных электродов трехфазной электрической сети.

Автономный моноэлектрод может быть трубчатым или перфорированным.

Выполнение корпуса с возможностью ступенчатого нагрева воды обуславливает снижение величины тока, потребляемого автономным моноэлектродом, так как для нагрева воды на каждой из ступеней требуется меньший диапазон температур.

Соединение нагревательных камер последовательно по ходу движения нагреваемой воды относительно фазных электродов трехфазной электрической сети обеспечивает непрерывность движения воды из одной ступени нагрева в другую, при этом каждый из автономных моноэлектродов может быть выбран с мощностью, необходимой для обеспечения требуемого температурного режима нагрева в той или иной ступени.

Выполнение автономных моноэлектродов трубчатыми увеличивает поверхность нагрева, а выполнение стенок этих моноэлектродов перфорированными позволяет снизить их массу, а также величину силы тока в сети.

Предлагаемый проточный электроводонагреватель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг.1 показан общий вил проточного электроводонагревателя; на фиг. 2 - автономный моноэлектрод с узлом крепления его в днище нагревательной камеры, разрез, с перфорацией в виде круглых отверстий;
на фиг.3 - автономный моноэлектрод с перфорацией в виде вертикальных щелевых отверстий, вид сбоку;
на фиг. 4 - автономный моноэлектрод с перфорацией в виде горизонтальных щелевых отверстий, вид сбоку.

Проточный электроводонагреватель (фиг.1) содержит корпус 1, патрубок 2 подвода и патрубок 3 отвода нагреваемой воды, нагревательные камеры 4, сообщенные между собой проточными каналами 5, образованными вертикальными перегородками - нижними 6 и верхними 7.

Каждая из нагревательных камер 4 содержит в центре автономный моноэлектрод 8, снабженный шпилькой 9, проходным изолятором 10, а также прижимным фланцем 11 и резиновыми прокладками 12 и 13. В стенке автономного моноэлектрода может быть выполнена перфорация 14 в виде круглых отверстий (фиг.2), или в виде вертикальных щелевых отверстий (фиг. 3), или в виде горизонтальных щелевых отверстий (фиг.4).

С помощью патрубка 2 подвода и патрубка 3 отвода нагреваемой воды производится подключение корпуса 1 проточного электроводонагревателя в систему водяного отопления.

Работа проточного электроводонагревателя осуществляется следующим образом.

Вода по патрубку 2 поступает в первую нагревательную камеру 4a снизу, где омывает автономный моноэлектрод 8, нагревается последним до температуры 25-30^oC и поднимается вверх, где проходит в проточный канал 5a между вертикальными перегородками 6a и 7a, и снизу поступает во вторую нагревательную камеру 46, в которой цикл нагрева повторяется, но с нагревом воды до температуры 50-60^oС; далее вода поступает в третью нагревательную камеру 4в, где ее температура повышается до величины, задаваемой требованиями эксплуатации, т.е. до 70-90^oC.

Ступенчатый нагрев воды в каждой из последовательно соединенных камер в небольшом диапазоне температур позволяет резко уменьшить силу тока в электрической сети - в 2-3 раза по сравнению с известными.

Заявляемый проточный электроводонагреватель пожаро-, взрыво- и электробезопасен: при отсутствии воды в системе отопления или ее закипании электрическая цепь разрывается автоматически.

В результате того, что температура воды в первой ступени не превышает 30^oC, а второй - 60^oC, возможно применение менее термостойких и следовательно более дешевых уплотнительных материалов между изоляторами и корпусом и фланцами в нагревательных камерах первой и второй ступени.

Данный проточный электроводонагреватель был апробирован в промышленных условиях для обогрева помещения участка для изготовления паркета ККД АвтоВАЗ общей площадью 550 кв.м., а также на ряде коттеджей и дачных домиков.

Использование данных устройств в зимний сезон позволило сэкономить несколько миллионов рублей.

Изобретение предназначено для нагрева воды в бытовых и производственных сетях теплоснабжения малой и средней емкости. Корпус проточного электроводонагревателя выполнен с возможностью ступенчатого нагрева воды, при этом нагревательные камеры соединены последовательно по ходу движения нагреваемой воды относительно фазных электродов трехфазной электрической сети. Изобретение позволяет понизить величину тока, потребляемого электроводонагревателем, и повысить эксплуатационную надежность. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Проточный электроводонагреватель, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода нагреваемой воды, систему электродов, размещенных в его полости и подключенных к трехфазной электрической сети, причем корпус выполнен из трех нагревательных камер, сообщенных между собой, каждая из которых снабжена автономным моноэлектродом, размещенным по центру нагревательной камеры и подключенным к одной из фаз трехфазной электрической сети, отличающийся тем, что корпус выполнен с возможностью ступенчатого нагрева воды, при этом нагревательные камеры соединены последовательно по ходу движения нагреваемой воды относительно фазных электродов трехфазной электрической сети. 2. Проточный электроводонагреватель по п.1, отличающийся тем, что автономный моноэлектрод выполнен трубчатым. 3. Проточный электроводонагреватель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что автономный моноэлектрод выполнен перфорированным.