ТЕПЛОВАЯ ЯЧЕЙКА ОТОПИТЕЛЬНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2012 года по МПК C25B1/04 

Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения тепла.

Известны способы электрического нагрева (см. Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А. Электрический нагрев и электротехнологиям. «Колос», 1975 г.). Они формируют группы электронагревательных установок: сопротивления; электродугового нагрева; индукционного нагрева; диэлектрического нагрева; электронного нагрева, лазерного нагрева и смешанного нагрева. Известны технические решения для реализации перечисленных способов нагрева различных тел, жидкостей и газов.

Например, известно техническое решение (см. патент США №969214, C25B 1/02, 1976), содержащее корпус, патрубок ввода рабочего раствора, межэлектродную камеру, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, катод, соединенный с отрицательным источником питания, постоянный магнит.

Также известно техническое решение (см. патент Англии №1139614, кл. C01B 13/06, 08.01. 1969), содержащее корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным источником питания, и катод, соединенный с отрицательным полюсом источника питания.

Известен обогреватель, состоящий из батареи, в которой циркулирует масло, нагреваемое с помощью электричества. Например, нагреватель фирмы «Шиваки», модель 209, состоящий из 9 секций и преобразующий 2 кВт электрической мощности в тепловую мощность с показателем энергетической эффективности, значительно меньше единицы.

Также известно техническое решение (см. патент России №2258097, кл. C25B 1/04, 2005 г. - прототип), состоящее из диэлектрического цилиндрического корпуса с верхней и нижней крышками, введенными в корпус посредством резьбы, анода, расположенного на цилиндрическом диэлектрическом стержне, имеющего нижний прилив, осевое отверстие и вставленного посредством резьбы в осевое отверстие крышки, которая вместе с анодом и цилиндрическим диэлектрическим стержнем вкручена посредством резьбы в корпус, цилиндрического катода с осевым отверстием посредством резьбы вставленного в крышку, зазора между торцевыми поверхностями цилиндрического диэлектрического стержня и катода, патрубков для входа и выхода кислорода, источника питания, соединенного с анодом и катодом. В известном устройстве раствор подается в анодную полость и, пройдя диэлектрический зазор, попадает к катоду, нагревается в нем и через его осевое отверстие выходит вниз.

Недостатками перечисленных технических устройств для нагрева жидкостей являются высокая энергоемкость процесса нагрева и низкая производительность нагревательных элементов.

Техническим результатом является снижение энергоемкости процесса нагрева и повышения производительности нагревательных элементов

Технический результат достигается тем, что в тепловой ячейке отопительной батарее, состоящей из диэлектрического цилиндрического корпуса с верхней и нижней крышками, введенными в корпус посредством резьбы, анода, расположенного на цилиндрическом диэлектрическом стержне, имеющего нижний прилив, осевое отверстие и вставленного посредством резьбы в осевое отверстие крышки, которая вместе с анодом и цилиндрическим диэлектрическим стержнем вкручена посредством резьбы в корпус, цилиндрического катода с осевым отверстием, посредством резьбы вставленного в крышку, зазора между торцевыми поверхностями цилиндрического диэлектрического стержня и катода, патрубков для входа и выхода раствора, источника питания, соединенного с анодом и катодом, согласно изобретению анод выполнен в виде спирали с шагом витков, равным, примерно, диаметру провода, обвитого вокруг цилиндрического диэлектрического стержня, который имеет верхний прилив для фиксации анода, сквозные радиальные отверстия, соединенные с его осевым отверстием, выполненным несквозным в нижней части стержня и вставленного в нижнюю крышку, в которой расположен патрубок для входа раствора, а катод вставлен в осевое отверстие нижней части верхней крышки, снабженной патрубком для выхода раствора, при этом в качестве источника питания использован электронный генератор электрических импульсов с регулируемой частотой и скважностью импульсов 70-120, причем для регулирования зазора между торцевыми поверхностями цилиндрического диэлектрического стержня и катода использованы прокладки, расположенные в месте стыковки верхней и нижней крышек с корпусом.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что в тепловой ячейке нагревание молекул воды и ее ионов осуществляется не синусоидальным или постоянным током, а импульсами напряжения, которые синхронно генерируют аналогичные импульсы тока. При этом электродинамическое воздействие на молекулы и ионы воды осуществляется в специальном электролитическом зазоре, где они поляризуются. Кроме того, за счет того, что входной и выходной патрубки тепловой ячейки расположены соосно, а катод, имеющий осевое отверстие, расположен в зоне верхнего выходного патрубка, по которому выходит нагретый раствор, уменьшаются потери тепла и увеличивается энергетическая эффективность устройства. Новизна заявляемой тепловой ячейки усматривается еще в том, что в качестве источника питания использован электронный генератор электрических импульсов с регулируемой частотой и скважностью импульсов. Электронный генератор электрических импульсов включается в обычную электрическую сеть со счетчиком электроэнергии, учитывающим ее импульсный расход.

При такой схеме электрического питания тепловой ячейки можно подобрать резонансную частоту воздействия на молекулы воды и ее ионы и, таким образом, резко уменьшить затраты энергии на их разрушение. При последующем синтезе молекул воды и ее ионов, разрушенных импульсным резонансным электромагнитным полем спирального анода, выделяется дополнительная тепловая энергия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид тепловой ячейки; на фиг.2 изображена батарея отопления, состоящая из тепловых ячеек.

Тепловая ячейка отопительной батареи (фиг.1) содержит полый диэлектрический цилиндрический корпус 1 с внутренней резьбой на концах и с нижней крышкой 2 с диэлектрическим цилиндрическим стержнем 3, имеющим осевое несквозное отверстие 4 и радиальные отверстия 5. Верхняя 6 и нижняя 2 крышки имеют патрубки 7 и 8 для входа и выхода рабочего раствора с осевыми отверстиями 9 и 10 соответственно. Внутренний диэлектрический стержень 3 имеет верхний цилиндрический прилив 11 и введен посредством резьбы 12 в нижнюю часть корпуса 1 ячейки.

Анод 13 выполнен в виде спирали с шагом витков, равным, примерно, диаметру провода, которая зафиксирована на стержне 3 посредством верхнего цилиндрического прилива 11.

Цилиндрический катод 15 с осевым отверстием 16 введен посредством резьбы в осевое отверстие 17 нижней части верхней крышки 6. Зазор 18 между нижней торцевой плоскостью верхней крышки 6 и торцевой поверхностью цилиндрического прилива 11 внутреннего диэлектрического стержня 3 регулируется прокладками 19, расположенными в месте стыковки верхней 6 и нижней 2 крышек с корпусом 1.

Отопительная батарея 20 (фиг.2) состоит из 3-х последовательно соединенных тепловых ячеек 21. К батарее 20 подключены насос 22 для прокачки раствора и заливной патрубок 23 с фильтром поглотителем. Тепловая ячейка отопительной батареи работает следующим образом.

Отопительная батарея 20 (фиг.2) заполняется слабым электролитическим раствором через заливной патрубок 23 с фильтром поглотителем. Электрические цепи ячеек соединяются параллельно и подключаются к электронному источнику питания, включенному в сеть. Насос 3 для прокачки раствора (фиг.2) также включается в электрическую сеть.

Электронный генератор электрических импульсов начинает подавать импульсы заданной частоты в блок тепловых ячеек 21 (фиг.2). Насос 22 обеспечивает циркуляцию раствора, проходящего из батареи через блок 2 ячеек. Раствор, проходящий через каждую ячейку (фиг.1), попадается в полость корпуса 1 ячейки, проходит через отверстие 9 входного патрубка 7 и отверстие 4 внутреннего диэлектрического стержня 3, затем через радиальные отверстия 5 в анодную полость 14 и далее через электролитический зазор 18 в осевое отверстие 16 катода 15 в выходной патрубок 8. При прохождении раствор подвергается воздействию электрических импульсов, возникающих между анодом и катодом в диэлектрическом зазоре 18, и таким образом нагревается. Экспериментально установлено, что если электронный генератор импульсов подает в блок тепловых ячеек импульсы напряжения с амплитудой в 1000 В и импульсы тока с амплитудой 150 А, то затраты энергии на нагрев раствора, циркулирующего в отопительной батарее, уменьшаются в несколько раз, по сравнению с широко распространенными нагревательными элементами.

Изобретение относится к тепловой ячейке отопительной батареи и может быть использовано в технике для нагрева воды. Нагревание воды от источника электропитания в импульсном электромагнитном поле спирального анода позволяет заявителю снизить затраты энергии на нагрев раствора, циркулирующего в отопительной батарее. Указанный заявителем технический результат обеспечивается за счет выполнения анода тепловой ячейки, расположенного на цилиндрическом диэлектрическом стержне, в виде спирали с шагом витков, равным, примерно, диаметру провода, обвитого вокруг цилиндрического диэлектрического стержня (3), который имеет верхний прилив (11) для фиксации анода, который позволяет использовать в качестве источника питания электронный генератор импульсов с регулируемой частотой и скважностью импульсов 70-120, причем для регулирования зазора между торцевыми поверхностями цилиндрического диэлектрического стержня и катода использованы прокладки, расположенные в месте стыковки верхней и нижней крышек с корпусом. При прохождении раствора через тепловую ячейку в отопительную батарею, он подвергается воздействию электрических импульсов, возникающих между анодом и катодом в диэлектрическом зазоре (18) при выборе отношения длительности импульса к межимпульсному интервалу 70-120, что обеспечивает повышение эффективности нагрева. 2 ил.

Тепловая ячейка отопительной батареи, состоящая из диэлектрического цилиндрического корпуса с верхней и нижней крышками, введенными в корпус посредством резьбы, анода, расположенного на цилиндрическом диэлектрическом стержне, имеющего нижний прилив, осевое отверстие и вставленного посредством резьбы в осевое отверстие крышки, которая вместе с анодом и цилиндрическим диэлектрическим стержнем вкручена посредством резьбы в корпус, цилиндрического катода с осевым отверстием, посредством резьбы вставленного в крышку, зазора между торцевыми поверхностями цилиндрического диэлектрического стержня и катода, патрубков для входа и выхода кислорода, источника питания, соединенного с анодом и катодом, отличающаяся тем, что анод выполнен в виде спирали с шагом витков, примерно, равным диаметру провода, обвитого вокруг цилиндрического диэлектрического стержня, который имеет верхний прилив для фиксации анода, сквозные радиальные отверстия, соединенные с его осевым отверстием, выполненным несквозным в нижней части стержня, и вставленного в нижнюю крышку, в которой расположен патрубок для входа раствора, а катод вставлен в осевое отверстие нижней части верхней крышки, снабженной патрубком для выхода раствора, при этом в качестве источника питания использован электронный генератор электрических импульсов с регулируемой частотой и скважностью импульсов 70-120, причем для регулирования зазора между торцевыми поверхностями цилиндрического диэлектрического стержня и катода использованы прокладки, расположенные в месте стыковки верхней и нижней крышек с корпусом.