УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ БОЙЛЕР ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ И НАГРЕВАНИЯ ЖИДКОСТИ И СИСТЕМУ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИДКОСТИ ПРИ БОЛЕЕ НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Российский патент 2014 года по МПК F24H9/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству, содержащему:

- бойлер для содержания и нагревания жидкости, такой как вода; и

- систему для холодной жидкости, которая находится в жидкостном сообщении с бойлером и которая предназначена для содержания жидкости, находящейся при более низкой температуре, чем горячая жидкость из бойлера.

Уровень техники

Устройство, упомянутое во вступительном абзаце, хорошо известно на практике. Например, устройство может представлять собой устройство для очистки воды. В большинстве случаев такое устройство представляет собой устройство, основанное на гравитации, в котором вода течет через устройство и фильтр, который является частью устройства, только под действием гравитации, без применения насоса или т.п. Поэтому в таком устройстве бойлер размещается на более низком уровне, чем система для холодной жидкости, которая в большинстве практических случаев содержит бак-накопитель. Кроме того, такое устройство снабжено трубопроводной системой для соединения бака-накопителя и бойлера. Функционирование различных элементов устройства происходит с учетом того факта, что в устройстве используются только очень низкие давления, например, может быть приложено только давление, обусловленное высотой водяного столба между баком-накопителем и бойлером.

Общеизвестные устройства для очистки воды, основанные на гравитации, связаны с проблемой, которая заключается в том, что когда бойлер приводится в действие для нагревания некоторого количества воды, находящаяся в баке-накопителе вода также нагревается. Бак-накопитель предназначен для содержания воды при температуре окружающей среды, однако когда бойлер приводится в действие, из-за присутствия соединения между баком-накопителем и бойлером температура воды в баке-накопителе повышается. В этой связи следует заметить, что между объемами воды с разными температурами всегда существует тепловой поток, не зависящий от формы или размера трубопроводов и других элементов, предназначенных для содержания и/или перемещения воды. Из-за того что в устройстве преобладают только низкие давления, для разъединения горячей воды в бойлере и намного более холодной воды в баке-накопителе невозможно применять сложные клапаны, например клапаны с пружинным возвратом или клапаны с движущимися частями.

Горячая вода в бойлере имеет более низкую плотность, чем вода в баке-накопителе и трубопроводной системе, связывающей между собой бак-накопитель и бойлер. Из-за разницы в плотности горячая вода имеет тенденцию подниматься до более высокого уровня в устройстве и двигаться в направлении бака-накопителя, в то время как холодная вода имеет тенденцию опускаться в устройство. В результате вода в баке-накопителе с течением времени становится теплее, в то время как бойлеру нужна энергия для нагревания холодной воды, которая опустилась вниз.

В патентной заявке WO 98/51970 предлагается отдельно стоящий, не находящийся под давлением кулер для горячей и холодной воды, содержащий резервуар для воды, способный пополняться водой из перевернутой съемной бутыли, устанавливаемой в верхней части кулера; бак для холодной воды, бак для горячей воды, обратный клапан, находящийся в трубке, подающей воду из резервуара с водой в бак для горячей воды, чтобы предотвратить возвращение нагретой воды в баке для горячей воды в резервуар с водой или в бак для холодной воды; и расширительную камеру, соединенную с баком для горячей воды, чтобы дать возможность расширяться нагретой воде и поддерживать воду в баке для горячей воды, по сути, при атмосферном давлении. Однако такой кулер не поддается теплоизоляции.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является решение вышеупомянутой проблемы нежелательного повышения температуры воды в баке-накопителе из-за перетекания в бак-накопитель относительно горячей воды из бойлера. Целью настоящего изобретения также является решение вышеупомянутой проблемы нежелательного увеличения энергии, которая требуется для нагревания воды в бойлере из-за перетекания в бойлер относительно холодной воды из бака-накопителя.

Согласно настоящему изобретению предлагается устройство, содержащее бойлер и систему для холодной жидкости, которое описано ранее, где устройство дополнительно оборудовано средством для предотвращения обратного перетекания жидкости из бойлера в систему для холодной жидкости и для осуществления теплоизоляции в месте, расположенном по потоку перед бойлером.

Следует заметить, что средство для предотвращения обратного перетекания жидкости из бойлера в систему для холодной жидкости и для осуществления теплоизоляции в месте, расположенном по потоку перед бойлером, имеет простую конструкцию, в которой объединены обе упомянутые функции. Например, с целью предотвращения обратного перетекания устройство согласно настоящему изобретению может содержать обратный клапан, позволяющий жидкости перетекать в направлении от системы для холодной жидкости к бойлеру и блокирующий перетекание в другом направлении. В устройстве, основанном на гравитации, клапан может представлять собой клапан, работающий при низком давлении, такой как зонтичный клапан или клапан "утиный нос". Однако обычно такой клапан является очень тонким, в результате чего через такой клапан наблюдается значительный теплоперенос. Поэтому в случае применения упомянутого тонкого клапана, несмотря на то, что с помощью такого клапана можно блокировать непосредственное перетекание жидкости, также должна применяться конструкция, осуществляющая теплоизолирующую функцию, для того, чтобы избежать охлаждения горячей жидкости под действием присутствия холодной жидкости, и нагревания холодной жидкости под действием присутствия горячей жидкости. Например, поблизости от клапана можно обеспечить пространство для удержания воздуха.

В любом случае, когда применяется настоящее изобретение, оно обеспечивает конструкцию, при которой не может происходить перетекания жидкости в направлении от бойлера к системе для холодной жидкости, и горячая жидкость изолирована от холодной жидкости. В качестве полезного следствия, больше не возникает неудобства для использующего устройство пользователя, который ожидает обнаружить в системе для холодной жидкости жидкость с температурой окружающей среды, но находит там некоторое количество теплой жидкости. Кроме того, уменьшается энергопотребление бойлера, поскольку температура со стороны бойлерной части устройства больше не понижается непрестанно под действием взаимодействия с жидкостью из системы для холодной жидкости. Другим полезным следствием улучшенного разделения горячей жидкости и холодной жидкости является то, что в системе для холодной жидкости, вероятно, не возникает явления, известного как образование накипи (биологическое обрастание), или, по меньшей мере, оно замедляется до такой степени, что не возникает ситуаций, угрожающих здоровью при обычном применении устройства согласно настоящему изобретению.

Что касается возможности присутствия в устройстве обратного клапана для предотвращения обратного перетекания, следует заметить, что такой клапан может представлять собой тип клапана, который выполнен с возможностью открываться под действием давления жидкости. Такая опция особенно полезна в том случае, когда требуется, чтобы конструкция устройства согласно настоящему изобретению была по возможности проще, когда нет необходимости в клапане с движущимися частями, которые обязательно должны активно переводиться в открытое положение или закрытое положение с помощью микроконтроллера или т.п.

Предпочтительно, чтобы устройство согласно настоящему изобретению содержало пространство для удержания воздуха, которое находится в месте, расположенном по потоку перед бойлером. С помощью такого способа создается воздушная пробка, которая может располагаться так, чтобы изолировать горячую жидкость в бойлере от холодной жидкости в системе для холодной жидкости. Предпочтительно конструкция пространства для удержания воздуха является такой, чтобы воздух захватывался автоматически, когда устройство наполняется жидкостью. В таком случае внутри устройства будет оставаться некоторое количество воздуха до тех пор, пока устройство наполняется жидкостью. Кроме того, воздушная пробка восстанавливается каждый раз, когда устройство, включая бойлер, опорожняется и вновь наполняется жидкостью.

В пределах объема настоящего изобретения система для холодной жидкости и бойлер могут быть напрямую соединены друг с другом, но также возможно, чтобы устройство согласно настоящему изобретению содержало трубопроводную систему, связывающую между собой систему для холодной жидкости и бойлер, которая содержит трубопровод, проходящий между системой для холодной жидкости и бойлером, в котором пространство для удержания воздуха находится на участке трубопровода, имеющем большую площадь поперечного сечения, чем близлежащие участки. При такой конфигурации можно предпринять практические меры различного вида, чтобы гарантировать, что воздух останется на определенном участке трубопровода, где можно воспользоваться тем фактом, что барьеры будут находиться в тех местах, где участок трубопровода с большей площадью поперечного сечения соединяется с участками с меньшими площадями поперечных сечений.

В практическом варианте осуществления изобретения устройство может содержать средство, предотвращающее заполнение пространства для удержания воздуха жидкостью со стороны системы для холодной жидкости в форме стенки, блокирующей доступ к пространству для удержания воздуха. Наличие в устройстве физического барьера, ограничивающего, по меньшей мере, часть пространства для удержания воздуха, представляет собой подходящий способ гарантировать, что воздух удержится в пространстве для удержания воздуха исходя из того факта, что жидкость не может достигнуть данного пространства.

Согласно первой возможности, в устройстве находится трубопроводная система, содержащая трубопровод, проходящий между системой для холодной жидкости и бойлером, где внутри трубопровода размещается трубный элемент, и где площадь поперечного сечения, по меньшей мере, концевого участка трубного элемента, в частности концевого участка, который находится со стороны бойлера, меньше, чем площадь поперечного сечения трубопровода в том месте, где находится концевой участок трубного элемента. В таком случае стенка концевого участка трубного элемента образует физический барьер между областью, где во время эксплуатации устройства находится поток жидкости, а именно внутри трубного элемента, и областью, которой жидкость достичь не может, включающей в себя пространство для удержания воздуха, которое находится между стенкой концевого участка трубного элемента и стенкой трубопровода.

Предпочтительно стенка трубного элемента представляет собой тонкую стенку и состоит из гибкого материала, так что концевой участок трубного элемент может применяться в качестве обратного клапана, который может открываться и закрываться под действием очень низких давлений, например давлений, преобладающих в устройстве, основанном на гравитации. Такой вариант осуществления изобретения, содержащий трубный элемент, проходящий внутри трубопровода, одновременно обладает преимуществом компактной и простой конструкции и полезной функцией клапана и функцией удержания воздуха, тем самым предотвращается обратное перетекание жидкости из бойлера в систему для холодной жидкости, и также предотвращается теплоперенос через клапан.

Согласно второй возможности, существующей в рамках концепции наличия стенки, блокирующей доступ в пространство для удержания воздуха, пространство для удержания воздуха определяется внутренним пространством пустотелого элемента, содержащего воздух. В данном случае стенка пустотелого элемента представляет собой стенку, которая предотвращает заполнение пространства для удержания воздуха жидкостью. Пустотелый элемент может свободно размещаться внутри участка трубопровода трубопроводной системы, имеющего большую площадь поперечного сечения, чем близлежащие участки, где площадь поперечного сечения пустотелого элемента больше, чем площадь поперечного сечения близлежащих участков трубопровода. Исходя из разницы размеров площадей поперечных сечений пустотелый элемент и содержащийся в нем воздух не могут выйти из определенного участка трубопровода. Кроме того, благодаря свободному расположению пустотелого элемента, пустотелый элемент может выполнять функцию клапана. В частности, когда пустотелый элемент блокирует отверстие, которое находится между участком трубопровода с большей площадью поперечного сечения и участком трубопровода с меньшей площадью поперечного сечения, предотвращается обратное перетекание жидкости из бойлера в систему для холодной жидкости, несмотря на то, что под действием давления потока жидкости из системы для холодной жидкости к бойлеру пустотелый элемент может плавать внутри участка трубопровода с большей площадью поперечного сечения так, что упомянутое отверстие больше не блокируется.

Пустотелый элемент может иметь любую форму, подходящую для удерживания некоторого количества воздуха. Например, пустотелый элемент может иметь шарообразную форму и быть полностью закрытым, или может иметь куполообразную форму, в которой одна сторона пустотелого элемента, в частности нижняя часть пустотелого элемента, открыта.

Согласно еще одной опции, которая применима, когда помимо пустотелого элемента устройство содержит отдельный клапан, пустотелый элемент может быть соединен с клапаном. При такой конфигурации теплоперенос через клапан сводится к минимуму, поскольку изолирующий эффект от присутствия воздуха возникает прямо в месте нахождения клапана.

Следует заметить, что когда применяется пустотелый элемент, может быть, что такой элемент заполняется другим подходящим теплоизолирующим материалом, отличающимся от воздуха, особенно в том случае, когда пустотелый элемент полностью закрыт.

Когда устройство содержит пространство для удержания воздуха, другой предпочтительной возможностью для создания функции обратного клапана и повышения теплоизолирующей функции пространства является средство, применяемое для превращения потока жидкости, перетекающей из системы для холодной жидкости в бойлер, в потоки мелких капель. В частности, с помощью упомянутого средства достигается то, что никогда не происходит физического контакта между жидкостью с одной стороны пространства для удержания воздуха и жидкостью с другой стороны пространства для удержания воздуха, при этом возникает максимальная степень теплоизоляции. Кроме того, не может происходить перетекания жидкости из бойлера в систему для холодной жидкости, поскольку воздух блокирует обратный путь для жидкости.

Применение средства для превращения потока жидкости в потоки мелких капель особенно полезно в конфигурации, при которой система для холодной жидкости размещается на более высоком уровне, чем бойлер, и при которой средство размещается выше пространства для удержания воздуха. Мелкие капли затем могут просто падать из такого средства в направлении трубопровода, ведущего в бойлер, пересекая пространство для удержания воздуха. В практическом варианте осуществления изобретения средство для превращения потока жидкости в потоки мелких капель содержит некоторое количество тонких пластинок, тонких трубочек, волокон или т.п., которые расположены близко друг от друга с небольшим пространством между ними. Преимущество от применения волокон состоит в том, что средство также может выполнять функцию очистки жидкости.

В устройстве согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, часть бойлера может быть расположена на более низком уровне, чем система для холодной жидкости. В связи с этим, следует заметить, что устройство может представлять собой устройство, основанное на гравитации, в котором подача жидкости происходит только под действием гравитации. Специфический аспект устройства, основанного на гравитации, заключается в том, что такое устройство может работать без насоса или т.п., так что можно экономить энергию и пространство, что может быть предпочтительно в различных предполагаемых областях применения устройства. В устройстве, основанном на гравитации, в том случае, когда обратный клапан находится в трубопроводе трубопроводной системы, предпочтительно, чтобы пространство для удержания воздуха находилось между клапаном и бойлером. Когда пространство для удержания воздуха находится с бойлерной стороны клапана, жидкость внутри бойлера поддерживается при максимально высокой возможной температуре, поскольку с учетом изолирующего эффекта пространства для удержания воздуха процесс теплопереноса к клапану и элементам устройства, размещенным за клапаном, затруднен.

Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и выявлены со ссылкой на следующее подробное описание ряда вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению, обращая особое внимание на тот участок устройства, где находится пространство для удержания воздуха.

Система нагревания и дозированной подачи воды описана в патентной заявке WO 98/51970. Система включает в себя кулер, содержащий резервуар для воды, который может пополняться водой из перевернутой бутыли. Бутыль устанавливается в верхней части кулера. Система дополнительно включает в себя бак для холодной воды, бак для горячей воды и обратный клапан, который находится в трубке. Трубка подает воду из резервуара с водой в бак для горячей воды и предотвращает возвращение нагретой воды в баке для горячей воды в бак для холодной воды. С баком для горячей воды соединена расширительная камера, чтобы дать возможность расширяться нагретой воде. Бак для холодной воды термоизолирован от расширительной камеры и бака для горячей воды.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение будет объяснено более детально со ссылкой на фигуры, на которых равнозначные или похожие части указаны с помощью одинаковых обозначений, и на которых:

на фиг.1 схематически показан ряд компонентов устройства согласно настоящему изобретению, включая бак-накопитель, бойлер и трубопровод, проходящий от бака-накопителя к бойлеру;

на фиг.2 схематически показан участок трубопровода, где находится пространство для удержания воздуха;

на фиг.3-9 проиллюстрирован ряд альтернативных опций, существующих в пределах объема настоящего изобретения, для конструкции участка трубопровода, на котором находится пространство для удержания воздуха;

на фиг.10 схематически показан ряд компонентов альтернативного варианта устройства согласно настоящему изобретению, включая трубопроводы для холодной воды и бойлер.

На фигурах направление течения воды указано с помощью стрелок.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 схематически показан ряд компонентов устройства 1 согласно настоящему изобретению. В данном примере устройство 1 представляет собой устройство для очистки воды, однако это не отменяет того факта, что настоящее изобретение также применимо в области других типов устройств.

Устройство 1 содержит бак-накопитель 2 для содержания воды и бойлер 3 для содержания и нагревания воды. На фиг.1 проиллюстрировано расположение бака-накопителя 2 и бойлера 3, которое относится к обычному расположению устройства 1, и показано, что бойлер 3 расположен на более низком уровне, чем бак-накопитель 2. Бак-накопитель 2 и бойлер 3 связаны между собой трубопроводом 4, который проходит от бака-накопителя 2 к бойлеру 3 и который в приведенном примере занимает, по сути, вертикальное положение. Кроме того, в приведенном примере между баком-накопителем 2 и бойлером 3 помещена трубка для удаления воздуха 5.

Процесс заполнения бойлера 3 происходит под действием гравитации, при которой вода течет из бака-накопителя 2 в бойлер 3 через трубопровод 4. Бойлер 3 содержит подходящее нагревающее средство для нагревания воды и/или кипячения воды.

Устройство 1 имеет два водопроводных крана 6, 7, а именно водопроводный кран 6, который соединен с баком-накопителем 2 и служит для подачи воды из бака-накопителя 2, и водопроводный кран 7, который соединен с бойлером 3 и служит для подачи воды из бойлера 3. Пользователь, использующий устройство 1, применяет первый водопроводный кран 6 в том случае, когда требуется получить из устройства 1 воду с температурой окружающей среды, в то же время, когда требуется получить из устройства 1 горячую воду, пользователь применяет второй водопроводный кран 7.

Настоящее изобретение относится к мерам, направленным на то, чтобы избежать нежелательной подачи горячей воды в бак-накопитель 2 и нежелательной подачи холодной воды в бойлер 3 через трубопровод 4, которая может происходить в любом случае, когда трубопровод 4 будет просто открыт. В частности, согласно настоящему изобретению меры предпринимаются для того, чтобы избежать обратного перетекания воды через трубопровод 4, то есть перетекания из бойлера 3 обратно в бак-накопитель 2, и для того, чтобы создать теплоизоляцию в месте, расположенном между баком-накопителем 2 и бойлером 3.

На фиг.2 показана детальное изображение из фиг.1, а именно участок 8 трубопровода 4, имеющий большую площадь поперечного сечения, чем близлежащие участки, и тем самым проиллюстрирован первый пример осуществления функций по устранению обратного перетекания воды и изоляции горячей воды от холодной (с температурой окружающей среды) воды, которые упомянуты в предыдущем абзаце. В приведенном примере тонкий, гибкий трубный элемент 9 размещен внутри участка 8 трубопровода 4, имеющего относительно большую площадь поперечного сечения, который в дальнейшем будет упоминаться как расширенный участок 8 трубопровода. Один конец трубного элемента 9 находится на расширенном участке 8 трубопровода со стороны бака-накопителя, а другой конец трубного элемента 9 находится на расширенном участке 8 трубопровода со стороны бойлера. Со стороны бойлера трубный элемент 9 имеет коническую форму, в которой конец 10 трубного элемента 9 обычно закрыт. Только под влиянием перепада давлений между одной стороной обычно закрытого конца 10 и другой стороной трубный элемент 9 открывается и дает воде возможность проходить через него.

В устройстве 1 для очистки воды со стороны бака-накопителя 2 под действием гравитации прилагается давление. Когда трубный элемент 9 открывается под действием такого давления, вода течет из бака-накопителя 2 в бойлер 3. Как только давление ослабевает, трубный элемент 9 снова закрывается из-за склонности материала трубного элемента 9 принимать первоначальное закрытое положение, и/или на конце 10 трубного элемента 9 прилагается давление с помощью некоторого объема воздуха, который выполняет функцию блокирования такого конца 10, как будет объяснено позже. В любом случае в закрытом состоянии трубного элемента 9 обратного перетекания воды из бойлера 3 в бак-накопитель 2 происходить не может. Следовательно, трубный элемент 9 действует подобно обратному клапану, который выполнен с возможностью перетекания воды только из бака-накопителя 2 в бойлер 3, в то же время блокируя проход в противоположном направлении. В частности, трубный элемент 9 действует подобно так называемому клапану "утиный нос".

Кроме того, благодаря конической форме трубного элемента 9 в расширенном участке трубопровода 8 получают пространство 11 для удержания воздуха, а именно в том месте, где находится пространство между наружной стенкой трубного элемента 9 и внутренней стенкой трубопровода 4. Пространство 11 для удержания воздуха не может заполняться водой, перетекающей из бака-накопителя 2 в бойлер 3, поскольку она направляется через расширенный участок трубопровода 8 трубным элементом 9, и воздух, который остается внутри расширенного участка трубопровода 8, как только устройство 1 заполняется, удерживается внутри пространства 11 для удержания воздуха, где он окружен стенкой трубопровода 4, стенкой трубного элемента 9 и водой со стороны бойлера, и не может выйти из такого пространства.

На основе воздуха, присутствующего в пространстве 11 для удержания воздуха, создается теплоизолирующий эффект, при котором изоляция осуществляется между относительно холодной водой со стороны бака-накопителя и относительно горячей водой со стороны бойлера. Таким образом, достигают того, что температура воды в баке-накопителе 2 практически не зависит от температуры воды в бойлере 3, и что температура воды в бойлере 3 практически не зависит от температуры воды в баке-накопителе 2.

В итоге устройство 1 согласно настоящему изобретению способно осуществлять такую же функцию по очистке воды и функцию по хранению воды, как и общеизвестное устройство для очистки воды. Поскольку трубный элемент 9 может открываться при низком давлении, влияния на перетекание воды из бака-накопителя 2 в бойлер 3 практически не оказывается. Полезные эффекты конструкции с трубным элементом 9 выполняют функцию клапана, который предотвращает обратное перетекание воды, и теплоизолирующую функцию, которая сводит к минимуму теплоперенос между водой со стороны бака-накопителя и водой со стороны бойлера.

В пределах объема настоящего изобретения существует много альтернативных вариантов осуществления функции клапана и теплоизолирующей функции, которые описаны выше. Фиг.3-9 служат для иллюстрации нескольких таких альтернативных вариантов.

На фиг.3 показан первый альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту трубный элемент 9 является жестким, не имеет конической формы и не способен выполнять функцию клапана. Поэтому трубный элемент 9 со стороны бака-накопителя снабжен отдельным клапаном 13, где клапан 13 может представлять собой относительно простой клапан, который может открываться под действием низких давлений, такой как зонтичный клапан. Как это имеет место в варианте осуществления изобретения, описанном на фиг.2, пространство 11 для удержания воздуха находится между наружной стенкой трубного элемента 9 и внутренней стенкой трубопровода 4 для осуществления теплоизолирующей функции в месте расширенного участка трубопровода 8.

На фиг.4 показан второй альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту трубный элемент 9 отсутствует, но пространство 11 для удержания воздуха просто образовано верхним участком расширенного участка трубопровода 8. В месте соединения расширенного участка трубопровода 8 с близлежащим участком трубопровода 12 со стороны бака-накопителя находится клапан 13, который способен обеспечить воде возможность проходить из бака-накопителя 2 в бойлер 3 через пространство 11 для удержания воздуха и который способен блокировать путь воды в противоположном направлении таким образом, что воздух не может выйти из пространства 11 для удержания воздуха. Например, клапан 13 представляет собой электромагнитный клапан, который открывается с помощью электричества. В таком случае функционирование клапана 13 не зависит напрямую от давлений, преобладающих с двух сторон клапана 13, и надлежащая работа клапана 13 также гарантируется в ситуациях, когда давления являются более высокими, чем в устройстве 1, основанном на гравитации.

На фиг.5 показан третий альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту зонтичный клапан 13 размещается в расширенном участке трубопровода 8 со стороны бака-накопителя, а пространство 11 для удержания воздуха находится прямо под нижней поверхностью клапана 13, действующего со стороны бака-накопителя в сторону бойлера.

На фиг.6 показан четвертый альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту используется зонтичный клапан 13, как в третьем альтернативном варианте. Однако пространство 11 для удержания воздуха обеспечивается в форме пустотелого элемента 14, содержащего воздух или другой теплоизолирующий материал, который соединен с клапаном 13.

На фиг.7 показан пятый альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту применяется устройство 15 для превращения потока воды в мелкие капли воды. В приведенном примере такое устройство 15 содержит множество тонких пластинок, тонких трубочек, волокон или т.п., которые находятся на относительно небольшом расстоянии относительно друг друга. Применение волокон в каплеобразующем устройстве 15 предпочтительно, поскольку, исходя из такого применения, каплеобразующее устройство 15 также может применяться для очистки воды.

Каплеобразующее устройство 15 размещается со стороны бака-накопителя близко от расширенного участка трубопровода 8, в котором пространство 11 для удержания воздуха находится в верхней части расширенного участка трубопровода 8. Под действием давления, которое прилагается со стороны бака-накопителя 2, поток воды подается в каплеобразующее устройство 15, и по мере прохождения воды через устройство 15 образуются мелкие капли воды, которые капают в направлении расширенного участка трубопровода 8 со стороны бойлера. Путем подачи в бойлер 3 воды в форме мелких капель достигают того, что не существует прямого контакта между водой со стороны бака-накопителя и водой со стороны бойлера, так что теплоизолирующая функция пространства 11 для удержания воздуха даже дополнительно повышается. Исходя из того факта, что каплеобразующее устройство 15 оказывает определенное сопротивление течению, каплеобразующее устройство 15 имеет функцию клапана. Однако, если требуется, можно применять дополнительный клапан 13, такой как зонтичный клапан, который показан на фиг.7.

На фиг.8 показан шестой альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту пустотелый элемент 14, содержащий воздух или другой теплоизолирующий материал, размещается внутри расширенного участка трубопровода 8, и такой пустотелый элемент 14 свободно плавает внутри расширенного участка трубопровода 8. В приведенном примере пустотелый элемент 14 имеет шарообразную форму, при этом площадь поперечного сечения пустотелого элемента 14 меньше, чем площадь поперечного сечения расширенного участка трубопровода 8, и больше, чем площадь поперечного сечения близлежащих участков трубопровода 12, 16. В таком случае гарантируется, что пустотелый элемент 14 не может выйти из расширенного участка трубопровода 8. У расширенного участка трубопровода 8 со стороны бака-накопителя трубопровод 4 суживается таким образом, что пустотелый элемент 14 плавно подталкивается к месту блокировки прохода из расширенного участка трубопровода 8 к близлежащему участку трубопровода 12 со стороны бака-накопителя, когда давление не прилагается. Однако, когда прилагается давление, пустотелый элемент 14 немного смещается так, что воде предоставляется возможность проходить между пустотелым элементом 14 и внутренней стенкой трубопровода 4. Из приведенного выше описания следует, что пустотелый элемент 14 имеет функцию клапана. Однако, если требуется, устройство может иметь дополнительный клапан 13, такой как зонтичный клапан, который показан на фиг.8.

На фиг.9 показан седьмой альтернативный вариант. Согласно такому альтернативному варианту применяется другой тип пустотелого элемента, а именно пустотелый элемент 17 куполообразной формы, который открыт снизу. Поскольку воздух поднимается в воде, риска, что воздух покинет пустотелый элемент 17, не существует, несмотря даже на присутствие открытой нижней части.

Хотя вышеописанные альтернативные варианты отличаются друг от друга, существует два важных факта, которые являются общими, а именно тот факт, что присутствует средство для предотвращения обратного перетекания воды, и тот факт, что присутствует средство для осуществления теплоизолирующей функции в месте, расположенном между баком-накопителем 2 и бойлером 3. Такие средства могут осуществляться на основе единой конструкции, такой как тонкий, гибкий трубный элемент 9, который размещен внутри участка трубопровода 4, как показано на фиг.2, или пустотелый элемент 14, 17, который показан на фиг.8 и 9. Также возможно, что применяется конструкция, содержащая несколько элементов, такая как комбинация жесткого трубного элемента 9 и зонтичного клапана 13, как показано на фиг.3. В любом случае предлагается очень практический способ осуществления теплоизолирующей функции, связанный с применением некоторого количества воздуха в месте отделения воды со стороны бака-накопителя от воды со стороны бойлера.

Только давая возможность воде перетекать из бака-накопителя 2 в бойлер 3 и предотвращая обратное перетекание, и обеспечивая теплоизолирующую функцию, достигается то, что вода, которая находится внутри бака-накопителя 2, останется при температуре окружающей среды, в то время как относительно высокая температура воды, которая находится внутри бойлера 3, практически не зависит от намного более низкой температуры воды, которая находится внутри бака-накопителя 2.

Специалисту в данной области будет ясно, что объем настоящего изобретения не ограничивается обсуждаемыми выше примерами, и что возможны некоторые их улучшения и модификации без отступления от объема настоящего изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение проиллюстрировано и подробно описано на фигурах и в описании, такие иллюстрации и описание следует считать только иллюстративными или типичными, а не ограничительными. Настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления изобретения.

Из изучения фигур, описания и прилагаемой формулы изобретения специалист в данной области при практическом осуществлении заявленного изобретения может понять и осуществить изменения к описанным вариантам осуществления изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие стадии или элементы, и единственное число существительных не исключает множественное число. Сам факт, что определенные меры перечисляются в обоюдно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация таких мер не может применяться для получения преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует интерпретировать как ограничивающие объем настоящего изобретения.

Нет надобности, чтобы устройство 1 согласно настоящему изобретению содержало бак-накопитель 2 для содержания холодной воды и подачи холодной воды по требованию пользователя. В общем случае устройство 1 согласно настоящему изобретению содержит систему для содержания жидкости снаружи от бойлера 3, где такая система также может иметь форму, подобную, например, трубопроводной системе. Для иллюстрации такого утверждения на фиг.10 схематически показан вариант осуществления устройства 1 согласно настоящему изобретению, которое не содержит бак-накопитель 2, а только содержит трубопроводы 18 холодной воды, которые сообщаются с бойлером 3 посредством жидкости.

Для полноты описания следует отметить, что настоящее изобретение применимо в любой ситуации, при которой имеется система 2, 18 для холодной жидкости и бойлер 3, где система 2, 18 для холодной жидкости и бойлер 3 сообщаются друг с другом посредством жидкости, и где требуется поддерживать нагревание со стороны бойлера, и поддерживать холод со стороны системы для холодной жидкости. Следовательно, устройство 1 согласно настоящему изобретению необязательно должно представлять собой устройство, основанное на гравитации, но также может содержать дополнительные компоненты для осуществления требуемой подачи жидкости с помощью устройства, в частности насоса. Кроме того, настоящее изобретение применимо в области любого типа жидкости, где вода является всего лишь одним из практических примеров. Что касается бойлера 3, следует заметить, что такой компонент устройства 1 согласно настоящему изобретению может представлять собой любой подходящий тип. Предполагается, что конструкция бойлера 3 с нагревательным средством для нагревания содержимого бойлера 3 хорошо известна и не нуждается здесь в каком-либо дополнительном пояснении.

Настоящее изобретение можно резюмировать следующим образом. Устройство 1 содержит бойлер 3 для содержания и нагревания жидкости, такой как вода, и систему 2, 18, для холодной жидкости, которая находится в жидкостном сообщении с бойлером 3, и которая предназначается для содержания жидкости при более низкой температуре, чем горячая жидкость из бойлера 3, то есть относительно холодной жидкости. Во время эксплуатации устройства 1 бойлер 3 приводится в действие таким образом, что нагревает некоторое количество жидкости, которое поступает из системы 2, 18 для холодной жидкости. Для того чтобы избежать подогрева жидкости, которая находится внутри системы 2, 18 для холодной жидкости, и охлаждения жидкости, которая находится внутри бойлера 3, под действием обычного перемещения относительно холодной жидкости и относительно горячей жидкости в устройстве 1, предпринимаются меры, предотвращающие обратное перетекание жидкости. Такие меры охватывают применение какого-либо компонента, расположенного перед бойлером 3, и чтобы избежать теплопереноса через такой компонент, предпринимаются дополнительные меры по осуществлению теплоизоляции в месте, расположенном перед бойлером 3, которое может представлять собой место вблизи упомянутого компонента. Практический способ осуществления теплоизоляции заключается в обеспечении в подходящем месте пространства 11 для удержания воздуха.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в котлах и водонагревателях, соединенных с баком-накопителем и работающих при низком давлении. Устройство содержит бойлер для содержания и нагревания жидкости и систему для холодной жидкости, которая сообщается с бойлером. Во время эксплуатации устройства бойлер приводится в действие для нагревания некоторого количества жидкости, которое поступает из системы для холодной жидкости. Для того чтобы избежать нагрева жидкости, которая находится внутри системы для холодной жидкости, и охлаждения жидкости, которая находится внутри бойлера, предпринимаются меры для того, чтобы предотвратить обратное перетекание жидкости. Такие меры включают в себя применение устройства, расположенного по потоку перед бойлером, позволяющего избежать теплоперенос, осуществить теплоизоляцию в месте, расположенном перед бойлером, и имеющего средство для удержания воздуха. 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство (1, 18, 20), содержащее:
- бойлер (3) для содержания и нагревания жидкости, такой как вода;
- систему (2, 19) для холодной жидкости, которая находится в жидкостном сообщении с бойлером (3) и которая предназначена для содержания жидкости, находящейся при более низкой температуре, чем горячая жидкость из бойлера (3); и
- средство, выполненное с возможностью предотвращать обратное перетекание из бойлера (3) в систему (2, 19) для холодной жидкости и осуществлять теплоизоляцию в месте, расположенном по потоку перед бойлером (3),
при этом средство содержит пространство (11) для удержания воздуха, в котором для осуществления теплоизоляции удерживается воздух.

2. Устройство (1, 18) по п.1, содержащее трубопроводную систему, связывающую между собой систему (2) для холодной жидкости и бойлер (3), которая содержит трубопровод (4), проходящий между системой (2) для холодной жидкости и бойлером (3), причем пространство (11) для удержания воздуха находится на участке (8) трубопровода (4) с большей площадью поперечного сечения, чем у близлежащих участков (12, 16).

3. Устройство (1, 18, 20) по п.1, содержащее средство для предотвращения заполнения пространства (11) для удержания воздуха жидкостью со стороны системы (2, 19) для холодной жидкости в виде стенки, блокирующей доступ к пространству (11) для удержания воздуха.

4. Устройство (1) по п.3, содержащее трубопроводную систему, связывающую между собой систему (2) для холодной жидкости и бойлер (3), которая содержит трубопровод (4), проходящий между системой (2) для холодной жидкости и бойлером (3), причем внутри трубопровода (4) размещен трубный элемент (9), при этом площадь поперечного сечения по меньшей мере концевого участка трубного элемента (9), в частности концевого участка, который находится со стороны бойлера (3), меньше, чем площадь поперечного сечения трубопровода (4) в том месте, где находится концевой участок трубного элемента (9).

5. Устройство (1) по п.4, в котором стенка трубного элемента (9) представляет собой тонкую стенку и содержит гибкий материал.

6. Устройство (1) по п.1, содержащее пустотелый элемент (14, 17) для содержания теплоизолирующего материала.

7. Устройство (1) по п.6, содержащее трубопроводную систему, связывающую между собой систему (2) для холодной жидкости и бойлер (3), которая содержит трубопровод (4), проходящий между системой (2) для холодной жидкости и бойлером (3), при этом пустотелый элемент (14, 17) свободно размещен внутри участка (8) трубопровода (4) с большей площадью поперечного сечения, чем у близлежащих участков (12, 16), причем площадь поперечного сечения пустотелого элемента (14, 17) больше, чем площадь поперечного сечения близлежащих участков (12, 16) трубопровода (4).

8. Устройство (1) по п.6, в котором пустотелый элемент (17) имеет куполообразную форму с открытой стороной.

9. Устройство (1) по п.6, содержащее клапан (13), позволяющий жидкости перетекать в направлении из системы (2, 19) для холодной жидкости в бойлер (3) и блокирующий перетекание в другом направлении, причем пустотелый элемент (14) соединен с клапаном (13).

10. Устройство (1) по п.1, содержащее средство (15) типа множества тонких пластинок, тонких трубочек или волокон, которые проходят рядом друг с другом с небольшим пространством между ними, для превращения потока жидкости из системы (2, 19) для холодной жидкости в бойлер (3) в потоки мелких капель.

11. Устройство (20) по п.1, содержащее трубопроводную систему, связывающую между собой систему (2) для холодной жидкости и бойлер (3), которая содержит трубопровод (4), проходящий между системой (2) для холодной жидкости и бойлером (3), и трубку (5) для удаления воздуха, имеющую относительно небольшой диаметр, которая расположена между системой (2) для холодной жидкости и бойлером (3), причем пространство (11) для удержания воздуха находится в системе (2) для холодной жидкости, при этом концевой участок трубки (5) для удаления воздуха проходит внутри пространства (11) для удержания воздуха.

12. Устройство (20) по п.11, содержащее два обратных клапана (13, 23), причем один обратный клапан (13) расположен внутри трубопровода (4) и служит для того, чтобы позволять жидкости перетекать через трубопровод (4) в направлении от системы (2) для холодной жидкости к бойлеру (3) и блокировать поток в другом направлении, а другой обратный клапан (23) расположен на конце трубки (5) для удаления воздуха, который находится внутри системы (2) для холодной жидкости, и служит для того, чтобы позволять жидкости перетекать через трубку (5) для удаления воздуха в направлении от бойлера (3) к системе (2) для холодной жидкости и блокировать поток в другом направлении.

13. Устройство (1, 18, 20) по п.12, представляющее собой устройство, основанное на гравитации, в котором перемещение жидкости происходит только под действием гравитации, при этом по меньшей мере часть бойлера (3) находится на более низком уровне, чем система (2, 19) для холодной жидкости.

14. Устройство (1) по п.13, содержащее клапан (13), позволяющий жидкости перетекать в направлении из системы (2) для холодной жидкости в бойлер (3) и блокирующий перетекание в другом направлении, и пространство (11) для удержания воздуха в устройстве (1), при этом пространство (11) для удержания воздуха находится в месте между клапаном (13) и бойлером (3).