ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ С ТЕПЛОВЫМ АККУМУЛЯТОРОМ И ФЛАНЕЦ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ С ТЕПЛОВЫМ АККУМУЛЯТОРОМ Российский патент 2010 года по МПК F24H9/20 

Настоящее изобретение относится к водонагревателю с электрическим или газовым аккумулятором и фланцу указанного водонагревателя.

Поскольку изобретение особо применимо в водонагревателях с электрическим аккумулятором, далее оно описано со ссылкой на них.

Водонагреватели с тепловым аккумулятором имеют резервуар, впускной патрубок для холодной воды, вставленный в нижнюю часть водонагревателя, и выпускной патрубок для горячей воды, выходящий из верхней части резервуара.

Часто водонагреватели и преимущественно все электрические водонагреватели имеют съемный фланец для проведения осмотра и обслуживания.

На указанном фланце электрического водонагревателя установлено одно или более электрических сопротивлений, термостат с одним или несколькими датчиками температуры и, возможно, антикоррозионное устройство, обычно в виде магниевого анода.

Наиболее распространенный фланец имеет круглую форму и расположен снаружи резервуара, тем не менее часто он также может иметь овальную форму и располагаться на наружном или промежуточном резервуаре.

Электрические сопротивления, установленные во фланце, служат для нагревания холодной воды по мере ее поступления и могут представлять собой змеевики или спиральные электрические сопротивления с целью достижения компромисса между потребностью в спирали соответствующей длины и возможностью введения и извлечения фланца, на котором установлено электрическое сопротивление.

Термостат имеет один или более датчиков температуры для измерения температуры воды в резервуаре как в процессе нормальной работы, так и для обеспечения безопасности в случае поломки.

В самом обобщенном виде термостат включает электрический контакт (размыкающий или переключающий), приводимый в действие при помощи термочувствительного элемента, и устройство для регулирования пороговой температуры.

В настоящее время в водонагревателях используются термостаты стержневого или капсульного типа либо электронного или "щелчкового" типа.

В основу работы стержневого термостата, который обычно состоит из латунного стержня и инварового сердечника, положено различие в коэффициенте теплового расширения двух материалов.

В основу работы капсульного термостата положен гидравлический принцип действия, поскольку в капсуле содержится жидкость, объем которой меняется в зависимости от изменений температуры.

В результате изменения объема расширяется резервуар сильфонного типа, который приводит в действие электрический контакт.

В электронном термостате датчик температуры (который может являться датчиком отрицательного температурного коэффициента или, реже, датчиком положительного температурного коэффициента) представляет собой проводник с электрическим сопротивлением, меняющимся в зависимости от температуры и электронной схемы, которая воздействует на коммутаторы тока в зависимости от обнаруженной температуры.

Наконец, в термостате "щелчкового" типа датчики/пускатели представляют собой так называемые "биметаллические" диски, изготовленные из листов, состоящих из двух слоев различных металлов с соответствующими различными коэффициентами теплового расширения.

На таких дисках предусмотрена выпуклость, которая при достижении определенной температуры неожиданно деформируется во впадину за счет различного теплового расширения обоих слоев.

У стержневых, капсульных или электронных термостатов датчики температуры могут помещаться в соответствующем кожухе, будучи непосредственно погружены в находящуюся в резервуаре воду, и обычно соединены с фланцем водонагревателя.

За счет погружения датчика в находящуюся в резервуаре воду обеспечивается точность и быстрота регулирования температуры.

Тем не менее такое решение создает несколько проблем.

Во-первых, наличие кожуха увеличивает затраты на производство.

Кроме того, кожух является дополнительным препятствие для установки фланца на резервуаре, на котором уже установлено одно или более электрических сопротивлений и, возможно, антикоррозионное устройство.

Наличие кожуха ограничивает возможность использования электрических сопротивлений различной формы и, более точно, из-за наличия кожуха, который препятствует введению фланца в резервуар, невозможно использовать изогнутые электрические сопротивления.

Данная задача в особенности усложняется в случае фланцев, устанавливаемых на промежуточном резервуаре, для установки которых требуется больше пространства для осуществления сложных перемещений.

В DE 10062936 описан фланец водонагревателя, изготовленный методом литья под давлением и имеющий выполненные преимущественно в едином изделии помещения для различных устройств, необходимых для нагрева воды, включая кожух для термостатного датчика. Кожух обычно выступает под прямым углом к поверхности фланца внутрь резервуара для воды. Кожух подобного рода, у которого изменена технология производства, но не его форма, не решает указанные выше недостатки, связанные с установкой всего фланца. Кроме того, как явствует из раскрытия настоящего изобретения, во многих случаях он может быть излишним.

Вместо кожуха в капсульных или электронных термостатах датчики могут помещаться в так называемом "натяжном элементе", расположенном вблизи наружной поверхности резервуара в положении, обычно недоступном после изготовления водонагревателя.

Тем не менее у такого решения также имеется несколько недостатков.

Увеличиваются издержки производства из-за необходимости включения дополнительного компонента, такого как "натяжной элемент".

Невозможно обеспечить тесный термический контакт закругленного участка датчика с плоской поверхностью резервуара.

Кроме того, при необходимости замены термостата сложно или невозможно разобрать помещающийся в "натяжном элементе" датчик.

В DE 1156518 описан электрический водонагреватель, в котором в качестве защитного термостата используется плавкий предохранитель. Чтобы исключить воздействие на защитный термостат температуры воды или воздуха, если в резервуаре отсутствует вода, предохранитель помещен в канавку на внутренней стенке резервуара для обеспечения контакта с электрическим элементом. Такая канавка, обеспечивающая близость датчика к электрическому элементу, является недостатком, если датчик должен контролировать температуру воды. Кроме того, установка датчика на стенке резервуара, а не на доступном фланце, в целом неудобна, поскольку при этом становится невозможным ремонт и/или замена компонентов.

Простейшим в обращении является термостат "щелчкового" типа, датчики которого могут располагаться непосредственно в контакте с плоской поверхностью фланца, являются легко доступными, а внутри резервуара не требуются кожухи.

К сожалению, данное решение не обеспечивает отвечающей требованиям точности регулирования температуры термостатом.

По существу, термостаты "щелчкового" типа являются довольно неточными в работе и отличаются значительной тепловой инерцией; в частности, невозможно обеспечить тесный термический контакт биметаллического диска, образующего датчик/пускатель, с фланцем, через который передается температура воды для регулирования.

В частности, датчик обнаруживает снижение температуры воды ниже температуры использования с задержкой, которая может составлять несколько минут, в результате чего увеличивается время восстановления желаемой температуры.

Об отсутствии горячей воды в течение указанного промежутка времени не поступает соответствующий предупредительный световой сигнал, из-за чего пользователь не в состоянии понять, является ли причиной этого необходимость нагрева воды или поломка водонагревателя.

Задачей настоящего изобретения является устранение по меньшей мере части недостатков, присущих известным в настоящее время водонагревателям с тепловым аккумулятором, и, в частности, описанных выше недостатков.

Данная задача решена при помощи водонагревателя и фланца согласно независимым пунктам формулы изобретения.

В первом независимом пункте предложен фланец водонагревателя, в частности электрического водонагревателя, включающий одно или более электрических сопротивлений, термостат по меньшей мере с одним датчиком температуры и перекрывающий отверстие в резервуаре указанного электрического водонагревателя, отличающийся тем, что фланец имеет углубление, обращенное в сторону наружной поверхности резервуара и расположенное преимущественно и/или в целом параллельно плоскости, образованной фланцем, а указанный по меньшей мере один датчик температуры термостата помещается в указанном углублении.

Дополнительные преимущества раскрыты в качестве дополнительных признаков, включенных в зависимые пункты формулы изобретения, и касаются того, что указанный по меньшей мере один датчик температуры имеет участок поверхности, сопряженный с поверхностью углубления, термостат является термостатом капсульного типа или электронным термостатом, фланец установлен на промежуточном резервуаре.

По второму независимому пункту предложен водонагреватель с тепловым аккумулятором, в частности электрический водонагреватель, отличающийся тем, что он снабжен фланцем по любому из пп.1-5.

Далее описан возможный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг.1 показан вид снизу водонагревателя,

на фиг.2 показан вид сбоку в поперечном разрезе водонагревателя,

на фиг.3 показана деталь вида на фиг.2.

Как показано на чертежах, позицией 1 обозначен водонагреватель в целом, включающий резервуар 2 с уплотнительным элементом 3, патрубком 6.1 для впуска холодной воды и патрубком 6.2 для выпуска горячей воды.

Уплотнительный элемент 3 электрических водонагревателей обычно представляет собой фланец 3, который перекрывает отверстие 10 в резервуаре 2, на котором установлены средства нагрева, обычно электрические сопротивления 7 и, возможно, антикоррозионное средство (не показано).

Фланец 3 дополнительно включает один или более термостатов 8 с одним или несколькими датчиками температуры.

Через патрубок 6.1, расположенный на нижней стороне резервуара 2, в него поступает холодная вода. В патрубок 6.2, который начинается на нижней стороне резервуара и заканчивается на его верхней стороне, поступает вода, нагретая до необходимой пользователю температуры.

Особенность настоящего изобретения заключается в том, что фланец 3 имеет углубление 11, обращенное в сторону наружной поверхности резервуара 2, для одного или нескольких датчиков температуры 12 одного или нескольких термостатов 8.

Углубление расположено преимущественно и/или в целом параллельно плоскости, образованной фланцем 3.

Термостаты 8 могут представлять собой капсульные или электронные термостаты.

Например, при наличии двух датчиков температуры первый датчик может выполнять функцию регулирования, а второй датчик - функцию обеспечения безопасности.

Углубление 11 предпочтительно выполнено методом выдавливания канавок в процессе штампования фланца 3 без необходимости осуществления какой-либо дополнительной операции.

Данное решение обеспечивает значительное сокращение издержек производства, поскольку не требуется каких-либо дополнительных операций для установки кожуха на фланец, как в случае, когда датчик помещается в кожухе, а также не требуются дополнительные элементы, как в случае, когда датчик помещается в натяжном элементе.

Кроме того, за счет выбора положения датчика 12 упрощена сборка или разборка в случае поломки.

Углубление 11 предпочтительно может иметь наиболее приемлемую геометрию для размещения датчиков различной формы.

В частности, углубление 11 может иметь преимущественно полукруглое сечение, обычно диаметром от 5 до 10 мм, а длина углубления может достигать 35-40 мм.

В частности, для обеспечения тесного контакта поверхности датчиков с поверхностью фланца 3 по меньшей мере участок поверхности датчиков 12 температуры сопряжен с поверхностью углубления 11.

Это позволяет размещать датчик на очень небольшом расстоянии от воды внутри резервуара 2.

За счет данного решения обеспечивается быстрое реагирование термостата на изменение температуры. Тем самым гарантируется высокая точность регулирования температуры воды в резервуаре 2.

Кроме того, в значительной мере решаются проблемы тепловой инерции, характерные для термостата щелчкового типа.

Снижение температуры воды ниже температуры использования регистрируется датчиком 12 в течение около 1 минуты и отображается при помощи соответствующего предупредительного светового индикатора 13, сигнализирующего о продолжении нагрева.

Если между датчиком и фланцем помещено проводящее соединение, время регистрации и пуска термостата дополнительно сокращается до 30/40 секунд.

Углубление 11 может использоваться в обычных фланцах 3 или фланцах, установленных на промежуточном резервуаре, с сохранением преимуществ, которые обеспечивает термостат 8 щелчкового типа, а именно удобства установки фланца и доступности термостата, но без описанных выше недостатков, связанных с оперативностью и точностью функции регулирования.

Реализованный таким образом фланец 3 предпочтительно может быть установлен на существующих и находящихся в эксплуатации электрических водонагревателях и исключает жалобы пользователей на водонагреватели, регулируемые термостатом щелчкового типа.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в электрических водонагревателях. Предложен фланец водонагревателя, включающий одно или более электрических сопротивлений, термостат по меньшей мере с одним датчиком температуры и перекрывающий отверстие в резервуаре указанного электрического водонагревателя, причем фланец имеет углубление, обращенное в сторону наружной поверхности резервуара и расположенное преимущественно и/или в целом параллельно плоскости, образованной фланцем, а указанный по меньшей мере один датчик температуры термостата помещается в указанном углублении. По меньшей мере один датчик температуры имеет участок поверхности, сопряженный с поверхностью углубления, термостат является термостатом капсульного типа, термостат является электронным термостатом, фланец установлен на промежуточном резервуаре. Предложен также водонагреватель с тепловым аккумулятором, в частности электрический водонагреватель, снабженный описываемым фланцем. При таком выполнении водонагревателя повышается удобство его обслуживания и точность измерения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фланец водонагревателя, в частности электрического водонагревателя, включающий одно или более электрических сопротивлений, термостат по меньшей мере с одним датчиком температуры и перекрывающий отверстие в резервуаре указанного электрического водонагревателя, отличающийся тем, что фланец имеет углубление, обращенное в сторону наружной поверхности резервуара и расположенное преимущественно и/или в целом параллельно плоскости, образованной фланцем, а указанный по меньшей мере один датчик температуры термостата помещается в указанном углублении.

2. Фланец по п.1, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один датчик температуры имеет участок поверхности, сопряженный с поверхностью углубления.

3. Фланец по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что термостат является термостатом капсульного типа.

4. Фланец по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что термостат является электронным термостатом.

5. Фланец по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он установлен на промежуточном резервуаре.

6. Водонагреватель с тепловым аккумулятором, в частности электрический водонагреватель, отличающийся тем, что он снабжен фланцем по любому из пп.1-5.