Электродный водонагреватель

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в устройствах для нагревания воды в открытых емкостях и для отопления помещений. Технический результат - расширение функциональных возможностей, а также отсутствие опасности поражения электрическим током при нагреве воды. Для этого предложен электродный водонагреватель, содержащий основание из термостойкого диэлектрического материала, в гнезда которого соосно в одной плоскости неподвижно вставлены два кольцевых электрода разного диаметра нулевой и фазовый, образующие между собой ограниченное тороидальное пространство. Для регулировки электрического тока введена втулка-экран, имеющая форму ограниченного тороидального пространства, прилегающая к токопроводящим поверхностям кольцевых электродов, являющаяся изолятором, скользящая вверх-вниз в пределах высоты кольцевых электродов за счет механической тяги, закрывая-изолируя или открывая-оголяя токопроводящие поверхности, оставляя любому фиксированному положению втулки-экрана определенную открытую токопроводящую поверхность, обеспечивая широкий температурный диапазон нагрева воды, кроме того, цилиндрический экран-колпак закрывает/экранирует ограниченное тороидальное пространство вместе с кольцевыми электродами. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в устройствах для нагревания воды как в открытых емкостях, так и для отопления жилых помещений, железнодорожных вагонов, торговых павильонов.

Известен электрический водонагреватель по а.с. СССР № 1601470, F24Н 1/20, в котором мощность обеспечивается положением электроизоляционного экрана с возможностью его перемещения по резьбовому соединению, что обеспечивает диапазон выбора горячей воды при разных расходах проточной воды, недостатком которого является ограничение функциональных возможностей устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нагревательное устройство по а.с. СССР № 502182, F24Н 1/20, принятое за прототип.

В устройстве-прототипе регулирование электрической мощности осуществляется за счет закрытия или открытия поверхности фазового электрода экранирующей трубкой из диэлектрика, которое ограничено отбором тепла от теплообменника. Для этого требуется излишний расход электричества на получение пара.

Кроме того, электрический ток идет между фазовым электродом и металлическим сосудом, т.е. корпусом, который используется как нулевой электрод, так в случае обрыва нулевого провода, при отсутствии заземления, вся система окажется под напряжением, что опасно для жизни.

В прототипе электроды крепятся в изоляторах и уплотняются за счет затяжки резьбовых соединений, контактирующих с водой и паром, со временем приходят к разгерметизации и утечки воды в соединениях, что отрицательно сказывается на эксплуатации и дополнительном ремонте. Замена электродов и ремонт требует разборки водонагревателя со сливом воды из системы, что создает неудобства и потерю времени.

Недостатками устройства-прототипа является ограничение функциональных возможностей, а также опасность поражения электрическим током при нагреве воды.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, в том числе получение любой фиксированной электрической мощности от нуля до 4 кВт и, следовательно, получение широкого температурного диапазона отбора тепловой мощности с обеспечением безопасности от поражения электрическим током при нагреве воды в открытых емкостях и как альтернатива нагреву воды температурными электронагревателями (ТЭН).

Для устранения указанных недостатков в устройство, содержащее основание из термостойкого диэлектрического материала, в гнезда которого соосно в одной плоскости неподвижно вставлены два кольцевых электрода разного диаметра нулевой и фазовый, образующие между собой ограниченное тороидальное пространство, в котором происходит процесс нагрева воды за счет прохождения тока между кольцевыми электродами, согласно изобретению для регулировки электрического тока введена втулка-экран, имеющая форму ограниченного тороидального пространства, прилегающая к токопроводящим поверхностям кольцевых электродов, являющаяся изолятором, скользящая вверх-вниз в пределах высоты кольцевых электродов за счет механической тяги, закрывая-изолируя или открывая-оголяя токопроводящие поверхности, оставляя любому фиксированному положению втулки-экрана определенную открытую токопроводящую поверхность, обеспечивая широкий температурный диапазон нагрева воды, кроме того, цилиндрический экран-колпак закрывает/экранирует ограниченное тороидальное пространство вместе с кольцевыми электродами. Кроме того, электродный водонагреватель содержит реле с кнопкой запуска, по контактам которого проходит силовой ток. а скольжением втулки-экрана вверх-вниз счищают коллоидную накипь с токопроводящих поверхностей кольцевых электродов.

На фиг.1 изображен предлагаемый электродный водонагреватель в продольном разрезе; на фиг.2 и фиг.3 - вид А; на фиг.4 - сечение А-А; на фиг.5 - выноска А; на фиг.6 - электрическая схема защиты от обрыва нулевого провода; на фиг.7 - нагрев воды во фляге; на фиг.8 - нагрев воды в отопительной системе; на фиг.9 - конструктивная схема нагрева воды для теплоплиты.

На фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4 и фиг.5 введены следующие обозначения:

1 - основание; 2 - нулевой электрод; 3 - фазовый электрод; 4 - втулка-экран; 5 - тяга; 6, 9 - нижняя и верхняя ось; 7 - шайбы; 8 - шплинт; 10 - ручка-клювик; 11 - стойка; 12 - корпус; 13 - цилиндрический колпак-экран; 14 - нулевой провод; 15 - фазовый провод; 16 - переходной контакт; 17 - фазовый провод; 18 - веер лепестков; 19 - резиновая пробка; 20 - втулка; 21 - кожух; 22 - реле; 23 - кнопка запуска;

на фиг.6 - 24 - катушка; 25, 26 - контакты;

на фиг.7 - 27- фляга;

на фиг.8 - 28 - труба; 29 - патрубок; 30 - теплообменник; 31 - патрубок; 32 - пробка 33 - тележка,

на фиг.9-34 - теплоплита; 35 - резиновые шланги; 36 - тренога.

Электродный водонагреватель содержит основание 1 из термостойкого диэлектрического материала, в гнезда которого вставляются неподвижно два кольцевых электрода нулевой 2 и фазовый 3 разных диаметров, образующих между собой ограниченное тороидальное пространство. Втулка-экран 4 из термостойкого диэлектрического материала, имеющая форму ограниченного тороидального пространства, выполнена с возможностью скольжения вверх-вниз за счет механической тяги 5 из стального стержня, открывая или закрывая токопроводящие поверхности кольцевых электродов 2 и 3. Механическая тяга 5 на нижнем конце имеет ось 6 из термоизоляционного материала, на которой крепится двумя шайбами 7 и шплинтом 8 втулка-экран 4, а на верхнем конце - ось 9, на которой крепится и свободно вращается вокруг оси ручка-клювик 10. Основание 1 крепится к нижней части стойки 11, представляющей собой трубу из дюраля. К верхней части стойки крепится корпус 12 из термостойкого материала, который имеет два скоса, на которые опирается своими концами ручка-клювик 10, при вращении которой тянет за собой тягу 5, а она перемещает вверх-вниз втулку-экран 4.

Тороидальное пространство между кольцевыми электродами 2, 3, где происходит нагрев воды, с основанием 1 и втулкой-экраном 4 закрывается цилиндрическим колпаком-экраном 13 из тонкой листовой нержавеющей стали, к которому крепится пайкой или сваркой нулевой провод 14. Электрический контакт между кольцевым электродом 2 и колпаком-экраном 13 осуществляется проводом 15.

Подвод тока к фазовому кольцевому электроду 3 осуществляется через переходной контакт 16, изготовленный из тонкой листовой нержавеющей стали или бериллиевой бронзы, к которому крепится фазовый провод 17 с покрытой оболочкой из термостойкого диэлектрического материала. Переходной контакт 16 имеет веер лепестков 18, которые сжимаются при надевании кольцевого фазового электрода 3 и соединяются с его внутренней поверхностью. На фиг.5 показан момент надевания фазового электрода 3 в корпус основания 1. Резиновая пробка 19 служит для уплотнения и изоляции переходного контакта 16. Фазовый кольцевой электрод 3 съемный, что позволяет в случае выработки своего ресурса быстро его заменить, а также в порядке эксперимента испытать другие материалы для изготовления кольцевого электрода 3.

Втулка 20 служит для направления тяги 5. Кожух 21 предназначен для закрытия скосов корпуса 12 и разметки на нем цифровых указателей электрической мощности.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Специальное реле 22 с кнопкой запуска 23 предназначено для блокировки в случае обрыва нулевого провода 14. Ток, проходящий через катушку 24 и реле 22, замыкает свои контакты 25, 26, обеспечивая через них прохождение силового тока. В случае обрыва нулевого провода 14 катушка 24 обесточивается, размыкая контакты 25, 26, кольцевой электрод 3 отключается от фазового провода 17, что обеспечивает защиту от поражения током, при этом контакты 25, 26 реле 22 не могут подгореть, так как разрыв контактов происходит при обесточенной сети. Для включения электродного водонагревателя в работу необходимо нажать и отпустить кнопку запуска 23.

В случае применения "жесткой воды" коллоидная накипь снимается с поверхностей кольцевых электродов движением вверх-вниз до упора втулки-экрана 4 за счет механической тяги 5, повторяя это движение несколько раз в горячей воде, при отключенной электросети.

На фиг.7 показан нагрев воды в открытой емкости, например фляге, где изображен электродный водонагреватель с ручкой-клювиком 10 для регулировки мощности и фляга 27.

На фиг.8 показана конструктивная схема нагрева воды в отопительной системе, где в стальную трубу 28 свободно вставляется электродный водонагреватель. Горячая вода через патрубок 29 поступает в теплообменник 30, откуда, отдавая тепло, через патрубок 31 поступает охлажденной в трубу 28. Пробка 32 служит для слива воды. Тележка 33 служит для перемещения системы. Электродный водонагреватель с ручкой-клювиком 10 может свободно выниматься для ремонта или профилактики, при этом не требуется сливать воду из системы, а также использования резьбовых соединений и уплотнений для герметизации. На фиг.9 показана конструктивная схема работы теплоплиты 34, где вода горячая от электродного водонагревателя поступает к теплоплите 34 и от нее к электродному водонагревателю через резиновые шланги 35. Стрелками указано движение воды, которое может регулироваться клювиком-ручкой 10 от 0°С до 100°С. Теплоплита 34 может быть использована для производства настоек из лекарственных трав, в подготовке теста для хлебопекарного производства, подготовки брожения, и т.д. Тренога 36 служит для крепления в ней стальной трубы 28.

Электродный водонагреватель по сравнению с прототипом, имеет ряд преимуществ:

- выделяет любую мощность в диапазоне от нуля до 4 кВт, что позволяет подобрать оптимальный режим нагрева воды,

- поддерживает необходимую температуру воды длительное время,

- воду нагревает с самого дна емкости,

- не перегорает в случае отсутствия воды,

- имеет более длительный срок службы,

- его конструкция удобна для ремонта.

1. Электродный водонагреватель, содержащий основание из термостойкого диэлектрического материала, в гнезда которого соосно в одной плоскости неподвижно вставлены два кольцевых электрода разного диаметра, нулевой и фазовый, образующие между собой ограниченное тороидальное пространство, в котором происходит процесс нагрева воды за счет прохождения тока между кольцевыми электродами, отличающийся тем, что для регулировки электрического тока введена втулка-экран, имеющая форму ограниченного тороидального пространства, прилегающая к токопроводящим поверхностям кольцевых электродов, являющаяся изолятором, скользящая вверх-вниз в пределах высоты кольцевых электродов за счет механической тяги, закрывая-изолируя или открывая-оголяя токопроводящие поверхности, оставляя любому фиксированному положению втулки-экрана определенную открытую токопроводящую поверхность, обеспечивая широкий температурный диапазон нагрева воды, кроме того, цилиндрический экран-колпак закрывает/экранирует ограниченное тороидальное пространство вместе с кольцевыми электродами.

2. Электродный водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что содержит реле с кнопкой запуска, по контактам которого проходит силовой ток.

3. Электродный водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что скольжением втулки-экрана вверх-вниз счищают коллоидную накипь с токопроводящих поверхностей кольцевых электродов.