Устройство для нагрева проточной жидкости Российский патент 2003 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к области электронагрева воды и других негорючих жидкостей, преимущественно к устройствам, предназначенным для нагрева жидкости при ее протекании через водонагреватель, и может быть использовано в районах, где отсутствует централизованное снабжение горячей водой, или при профилактических отключениях горячей воды в районах, где централизованное снабжение существует.

Известен теплообменник водонагревателя проточного, содержащий цилиндрический корпус с подводящим и отводящим патрубками, оси которых перпендикулярны оси корпуса, крышки со смонтированным на одной из них трубчатым электронагревателем (ТЭН), герметично установленные на корпусе, сливную медную трубку, расположенную внутри корпуса и проходящую вне зоны размещения ТЭН, жестко закрепленную в сливном патрубке, применяемый, например, в водонагревателях фирмы ATMOR (Израиль). Такой теплообменник имеет две крышки, герметично установленные на корпусе. На одной из крышек закреплены трубчатый электронагреватель и дискретный регулятор нагрева, содержащий биметаллический элемент. Сливная трубка проходит через внутреннюю полость корпуса и упирается в его верхнюю часть. Наличие сливной трубки предложенной конструкции препятствует сокращению габаритов теплообменника, что создает объемы жидкости, не подвергаемые нагреву. Течение струи жидкости происходит, в основном, вдоль нагревателя. Вследствие этих условий теплообменник имеет недостаточную эффективность и значительное время выхода на режим. Кроме того, недостатком указанного теплообменника является сравнительно грубое отслеживание заданной температуры на выходе из теплообменника из-за тепловой инерции биметаллического элемента, отсутствует возможность плавного регулирования температуры нагрева жидкости при заданном ее расходе. Частые включения и отключения нагревателей в процессе регулирования температуры приводят к снижению срока их службы, ухудшают качество питающего напряжения и влияют на работу других потребителей.

Известен также водонагреватель, содержащий теплообменник с подводящим и отводящим патрубками, в полости которого смонтирован электронагреватель, регулятор нагрева с ключевым элементом, например симистром, размещенные в едином корпусе. Недостатком такого водонагревателя является необходимость установки симистора на охладитель (радиатор), имеющий значительные габариты (см. свидетельство на полезную модель № 2020 с приоритетом от 31 января 1995 года, а также кн. Евсеева Ю.А., Крылова С.С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. - М.: Электроатомиздат, 1990, с.70, 92).

Известен электроводонагреватель, выполненный в виде нагревательного модуля, в 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, датчик наличия воды, выполненный в виде сигнализатора давления, чувствительный элемент которого связан гидравлическим каналом с внутренней полостью корпуса, термоограничитель и светоиндикатор работы ТЭНа (см. патент РФ № 2119616 с приоритетом от 6 февраля 1997 г.). Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются сравнительно малый диапазон изменения мощности без изменения габаритов и компоновки устройства по требованию потребителя, наличие гидравлического канала, требующего дополнительных мест герметизации, снижающих надежность работы устройства.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение мощности, надежности и долговечности работы устройства для нагрева проточной жидкости.

Согласно изобретению в устройсте для нагрева проточной жидкости, содержащем трубчатый теплообменник, внутри которого коаксиально размещен ТЭН с узлами герметизации и клеммами электропитания и который имеет подводящий и отводящий патрубки и снабжен термоограничителем и сигнализаторами работы устройства и наличия воды, поставленная задача решается тем, что использовано два одинаковых по размерам теплообменника U-образной формы, установленных параллельно друг к другу и соединенных последовательно, для чего два близлежащих конца теплообменников соединены узлом герметизации между собой, а два других конца соединены через второй узел герметизации с подводящим и отводящим патрубками. Путем подбора мощности теплообменников можно обеспечить требуемую мощность устройства для нагрева жидкости. Сигнализатор наличия воды жестко закреплен на корпусе второго узла герметизации и гидравлически соединен без дополнительных трубопроводов с подводящим патрубком, что повышает надежность устройства - если нет давления жидкости на входе, устройство не включится. Кроме того, термоограничители установлены на каждом теплообменнике, что также повышает надежность работы устройства.

В предложенном устройстве для нагрева жидкости регулирование температуры осуществляется изменением расхода жидкости, поэтому отпадает необходимость применения всевозможных (в том числе электронных) регуляторов температуры, следовательно, нет частых включений и отключений и соответственно помех в питающей сети и работе других потребителей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для нагрева проточной жидкости со снятой крышкой, на фиг.2 - ниша для размещения клемм электропитания, на фиг.3 - расположение в корпусе нагревательных элементов.

Устройство для нагрева проточной жидкости содержит корпус 1, установленные в нем параллельно два трубчатых теплообменника 2, выполненных U-образной формы, два близлежащих конца теплообменников соединены между собой узлом герметизации 3, а два других конца – через узел герметизации 4 соединены с подводящим 5 и отводящим 6 патрубками. Сигнализатор наличия воды 7 закреплен на корпусе узла герметизации 4 и гидравлически соединен с подводящим патрубком 5. На каждом теплообменнике 2 установлен термоограничитель 8, срабатывающий при повышении температуры выше допустимой. Клеммы электропитания 9 установлены в нише 10 задней стенки корпуса 1 и закрыты крышкой 11, что позволяет подключать электропроводку к устройству для нагрева проточной жидкости и производить ее проверку без раскрытия корпуса 1.

Устройство для нагрева проточной жидкости работает следующим образом. Питание устройства осуществляется путем подключения к электросети напряжением 220 В. Устройство через подводящий патрубок 5 соединяется с системой водоснабжения. При поступлении жидкости на устройство срабатывает сигнализатор наличия воды 7, тем самым включается электропитание и светосигнальный индикатор (на чертеже не показан) работы нагревательных элементов 2. Температура нагрева определяется расходом протекающей в теплообменниках жидкости. В случае прекращения поступления жидкости или недостаточного ее давления срабатывает сигнализатор наличия воды 7, который автоматически отключает электропитание нагревательных элементов 2. В случае перегрева жидкости выше допустимой температуры срабатывают термоограничители 8, установленные на каждом нагревательном элементе, которые размыкают цепь электропитания.

Устройство для нагрева проточной жидкости предложенной конструкции с использованием двух нагревательных элементов дает возможность выпускать изделия различной мощности без изменения габаритов и компоновки устройства. Жесткое крепление сигнализатора наличия воды непосредственно на узле герметизации без дополнительного гидравлического канала обеспечивает повышение надежности устройства за счет уменьшения количества мест герметизации. Расположение клемм электропитания с наружной стороны корпуса позволяет производить подключение и проверку электропитания без раскрытия корпуса устройства.

Изобретение относится к энергетике, преимущественно к устройствам, предназначенным для нагрева жидкости при ее протекании через водонагреватель. Устройство содержит два трубчатых теплообменника U-образной формы, внутри которых коаксиально размещен ТЭН с узлами герметизации и клеммами электропитания, при этом теплообменники установлены параллельно друг к другу, два близлежащих конца теплообменников соединены узлом герметизации, а два других конца соединены через второй узел герметизации с подводящим и отводящим патрубками. Сигнализатор наличия воды жестко закреплен на корпусе второго узла герметизации и гидравлически соединен с подводящим патрубком. Такое выполнение позволяет выпускать водонагреватели различной мощности без изменения габаритов и компоновки устройства. Жесткое крепление сигнализатора наличия воды непосредственно на узле герметизации без дополнительного гидравлического канала обеспечивает повышение надежности устройства. Расположение клемм электропитания с наружной стороны корпуса позволяет производить подключение и проверку электропитания без раскрытия корпуса устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для нагрева проточной жидкости, содержащее трубчатый теплообменник, внутри которого коаксиально размещен ТЭН с узлами герметизации и клеммами электропитания, теплообменник имеет подводящий и отводящий патрубки и снабжен термоограничителем и сигнализаторами работы устройства и наличия воды, отличающееся тем, что в устройстве использовано два одинаковых по размерам теплообменника U-образной формы, установленные параллельно друг другу, при этом два близлежащих конца теплообменников соединены узлом герметизации, а два других конца соединены через второй узел герметизации с подводящим и отводящим патрубками, сигнализатор наличия воды жестко закреплен на корпусе второго узла герметизации и гидравлически соединен с подводящим патрубком.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термоограничитель установлен на каждом теплообменнике.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клеммы электропитания установлены на стенке корпуса устройства в нише, закрытой крышкой.