ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА Российский патент 2003 года по МПК H05B6/10 

Изобретение относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, небольших промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Уровень заявляемого объекта известен из прибора, содержащего трансформатор с пространственным магнитопроводом и трехфазную первичную обмотку, стержни которой расположены в одной плоскости под углом 120^o относительно друг друга, и вторичную обмотку, выполненную из прямых трубок разного диаметра, которые расположены одна внутри другой и накоротко замкнуты на нижних концах дисками, и расположены между стержнями магнитопровода, при этом вся конструкция охвачена герметичной корпусной оболочкой (пат. 2153779, Н 05 В 6/10, F 24 H 1/10, опубл. 27.07.2000).

Недостатком данного устройства является малая площадь поверхности теплоотдачи, а также большая плотность теплового потока с поверхности трубок, что ограничивает мощность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является индукционный нагреватель жидкости, содержащий корпус, размещенный в нем трансформатор с многостержневым ферромагнитным сердечником, с расположенной на стержнях многофазной первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся теплообменником. Теплообменник выполнен в виде пустотелой камеры с нижним входным и верхним выходными патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные вертикальные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень сердечника трансформатора (пат. 2074529, Н 05 В 6/10, F 24 H 1/22, опубл. 27.02.97).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и неудовлетворительные массогабаритные показатели. Также недостатком данного нагревателя является то, что он отдает тепло не только в нагреваемую жидкость, но и рассеивает его в окружающую среду, что приводит к снижению коэффициента полезного действия устройства. Помимо этого данное устройство нагревает жидкость только в режиме протока за счет мощности, выделяемой во вторичной обмотке, что ухудшает его универсальность. Недостаточная площадь поверхности теплоотдачи, а также большая плотность теплового потока с этой поверхности являются также недостатками этого электроводонагревателя.

Заявляемое изобретение направлено на улучшение эксплуатационных и массогабаритных показателей. Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности нагрева.

Требуемый технический результат достигается за счет увеличения площади теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах.

Это достигается выполнением вторичной обмотки в виде короткозамкнутой, пустотелой камеры, внутри которой расположен индуктор (магнитопровод с первичной обмоткой). Заявляемая конструкция вторичной обмотки увеличивает площадь теплоотдачи нагревательного элемента, делает его более компактным, универсальным и удобным в эксплуатации.

Электроводонагреватель трансформаторного типа имеет плоский, шихтованный магнитопровод с расположенной на стержнях магнитопровода трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную в виде пустотелой камеры. Для создания короткозамкнутых витков камера снабжена двумя электропроводящими перемычками, привариваемыми к стенкам камеры и служащими для замыкания фазных токов вторичной обмотки. Эти перемычки проходят через окна магнитопровода. Перемычки водой не омываются, поэтому выполнены из более толстого листа, чем вторичная обмотка. Камера снабжена дном и крышкой, которые совместно создают герметичную корпусную оболочку, закрывающую индуктор от попадания воды. Дно и крышка имеют сварное соединение с корпусом камеры.

Существенные признаки, характеризующие заявляемое устройство:
ограничительные - электроводонагреватель трансформаторного типа, содержащий плоский шихтованный магнитопровод, трехфазную первичную обмотку, подключенную к сети переменного тока, и вторичную обмотку, которая выполняет роль теплообменника;
отличительные - вторичная короткозамкнутая обмотка, выполнена в виде короткозамкнутой пустотелой камеры, образующей совместно с дном и крышкой герметичную корпусную оболочку, внутри которой расположен магнитопровод с первичной обмоткой, между стержнями магнитопровода установлены электропроводящие перемычки, торцы которых приварены к стенкам камеры.

На чертеже показана конструкция электроводонагревателя трансформаторного типа с плоским шихтованным магнитопроводом, стержни 1 которого расположены в одной плоскости относительно друг друга и соединены между собой ярмом 2. На стержнях 1 размещена трехфазная первичная обмотка 3. Вторичная короткозамкнутая обмотка выполнена в виде пустотелой камеры 4. Короткозамкнутые перемычки 5, расположенные между стержнями магнитопровода, привариваются вдоль шва 6 к корпусу камеры 4. Вторичная обмотка вместе с крышкой 7 и дном 8 создают герметичную корпусную оболочку, внутри которой размещен индуктор (магнитопровод с первичной обмоткой). Стрелками 9 показан один из вариантов протекания нагреваемой жидкости, которая омывает поверхность устройства. Внутренняя полость камеры, где расположен индуктор, заполняется пропиточным компаундом.

Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотки к трехфазной сети по ней протекает переменный ток, создающий изменяющийся во времени магнитный поток магнитной системы устройства. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу, под действием которой в короткозамкнутой камере протекает трехфазный переменный ток. При протекании тока во вторичной обмотке выделяется тепло, передаваемое нагреваемой жидкости.

Вследствие того что площадь теплоотдачи значительно увеличена за счет заявляемой конструкции вторичной обмотки, выполненной в виде камеры, увеличивается теплоотдающая поверхность электроводонагревателя, а следовательно, уменьшается удельная поверхностная мощность, что приводит к ухудшению условий образования накипи при нагреве жидкости, а значит, обеспечивает и более длительный срок службы электроводонагревателя без обслуживания. Кроме того, благодаря тому что конструкция электроводонагревателя герметична, он может быть целиком помещен в нагреваемую жидкость, то есть работать как в проточном режиме, так и аккумуляционном, поэтому вся тепловая мощность, выделяемая в нем, полностью передается в нагреваемую жидкость, что обеспечивает максимальный коэффициент полезного действия устройства.

Предложен электроводонагреватель, представляющий собой трехфазный трансформатор с плоским шихтованным магнитопроводом, на стержнях которого размещена первичная обмотка, подключенная к сети переменного тока, а вторичная обмотка выполнена в виде короткозамкнутой пустотелой камеры. Особенностью конструкции является то, что короткозамкнутая камера полая, внутри которой размещен магнитопровод с первичной обмоткой. Для создания короткозамкнутых витков камера снабжена двумя электропроводящими перемычками, проходящими через окна магнитопровода и приваренными к стенкам камеры. Конструкция вторичной обмотки совместно с короткозамыкающими перемычками, дном и крышкой создают герметичную оболочку, которая заполняется пропиточным компаундом. Вода нагревается как в режиме протока, так и аккумуляционном режиме за счет мощности, выделяемой во вторичной обмотке при протекании по ней тока, а также за счет выделяемой мощности в первичной обмотке, в магнитопроводе и короткозамкнутых перемычках, что увеличивает площадь теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах. 1 ил.

Электронагреватель трансформаторного типа, содержащий плоский шихтованный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к сети переменного тока и вторичную обмотку, которая выполняет роль теплообменника, отличающийся тем, что вторичная короткозамкнутая обмотка выполнена в виде пустотелой камеры, образующей совместно с дном и крышкой герметичную корпусную оболочку, внутри которой расположен магнитопровод с первичной обмоткой, между стержнями магнитопровода установлены электропроводящие перемычки, торцы которых приварены к стенкам камеры.