ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
FLUID MEDIUM ELECTRIC HEATER

Изобретение относится к теплоэнергетике и теплообменной технике, в частности к электронагревателям текучих сред, и предназначено для проточного или циркуляционного подогрева воды и маловязких жидкостей.
Известен электронагреватель по патенту RU N 2065670 от 20.08.1996, кл. Н05В 1/02, кл. F24H 1/20, содержащий корпус с установленными в нем электронагревательными элементами, U-образный трубопровод подвода холодной воды с краном для регулирования расхода, трубопровод отвода воды с местным гидравлическим сопротивлением, датчик расхода, содержащий мембрану, кожух, ограничитель прогиба мембраны, имеющий сквозное отверстие, выключатель питания электронагревательных элементов со штоком, входящим в отверстие ограничителя с возможностью движения и упирающийся в мембрану. Трубопровод подвода холодной воды присоединен к нижней части корпуса. Трубопровод отвода воды присоединен к корпусу в верхней части и расположен вне его. Колено трубопровода подвода холодной воды с присоединенным к нему датчиком расхода установлены не ниже верхней части теплопередающей поверхности электронагревательных элементов.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность теплообмена, обусловленная возникновением застойных зон в корпусе и неполное обтекание нагревательных элементов.
Известен электронагреватель текучей среды по патенту RU N 2220381 от 27.12.2003, кл. F24H 1/20, содержащий два трубчатых теплообменника U-образной формы, внутри которых коаксиально размещен трубчатый электронагреватель (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.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции узла герметизации и коаксиальный способ размещения ТЭН, сильно затрудняющие монтаж и замену нагревательных элементов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является электроводонагреватель по патенту RU N 2119616 от 27.09.1998, кл. F24H 1/20, 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, датчик наличия жидкости в корпусе, выполненный в виде сигнализатора давления, чувствительный элемент которого связан гидравлическим каналом с внутренней полостью корпуса, термоограничитель и светоиндикатор работы ТЭНа.
Признаки данного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения:
- нагревательный модуль;
- трубчатый корпус;
- электронагревательные элементы, расположенные в корпусе;
- подводящий патрубок;
- отводящий патрубок.
Недостатками прототипа являются:
- низкая эксплуатационная надежность вследствие сквозного размещения нагревательного элемента в корпусе, что может привести к разгерметизации устройства при выходе из строя ТЭНа;
- низкая ремонтная технологичность, обусловленная конструкцией нагревателя, предполагающая полное удаление нагреваемой жидкости из устройства;
- сравнительно малый диапазон тепловой мощности, обусловленный нагревательной способностью ТЭНа и поверхностью теплообмена, что сильно ограничивает область применения каждого отдельного модуля.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности, ремонтопригодности и эффективности устройства, при увеличении диапазона нагревательной способности отдельного модуля и одновременном упрощении и оптимизации конструкции электронагревателя текучей среды, за счет выполнения корпуса U-образной формы, увеличения количества ТЭНов и выполнения в верхней части корпуса съемных фланцевых крышек, с установленными в них нагревательными элементами и узлами герметизации.
Поставленная задача достигается тем, что электронагреватель текучей среды, выполненный в виде нагревательного модуля, в состав которого входят трубчатый корпус с подводящим и отводящим патрубками, трубчатый электронагревательный элемент с узлами герметизации, датчик температуры и сигнализатор наличия жидкости, согласно изобретению содержит дополнительные трубчатые электронагревательные элементы, а трубчатый корпус выполнен U-образной формы, в верхней части которого расположены фланцевые крышки, в которых вертикально установлены трубчатые электронагревательные элементы с токопроводящими выводами, параллельно связанными в единую цепь питания, замыкающуюся на устройстве управления нагревательного модуля.
Существенными признаками заявленного устройства, отличительными от прототипа, являются:
- корпус выполнен в виде трубы U-образной формы;
- увеличено количество нагревательных элементов, имеющих независимое управление;
- токопроводящие выводы и узлы герметизации расположены в верхней части корпуса на фланцевой крышке.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен электронагреватель текучей среды, вид сбоку; на фиг.2 - электронагреватель текучей среды, вид сверху; на фиг.3 - электрическая схема.
Электронагреватель текучей среды выполнен в виде нагревательного модуля, в состав которого входят трубчатый корпус U-образной формы 1 с подводящим и отводящим патрубками 2, 3, верхние фланцевые крышки 4, в которых установлены трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы) - 5 с токопроводящими выводами 6, расположенными в верхней части корпуса и узлами герметизации, сигнализатор наличия жидкости 7 и датчики температуры 8. Необходимая мощность нагревательного устройства достигается за счет дополнительного присоединения отдельных модулей, либо отключением (включением) необходимого количества нагревательных элементов.
Токопроводящие выводы 6 ТЭНов 5 параллельно связаны в единую цепь питания, замыкающуюся на устройстве управления нагревательного модуля 9. Устройство управления нагревательного модуля 9 (например по патенту RU N 2105433 от 20.02.1996 Н05В 1/02, F24H 1/20, F24H 9/20) имеет кнопочную панель 10, позволяющую включать (выключать) ТЭНы независимо друг от друга, в любой последовательности.
Устройство работает следующим образом. Нагреваемая жидкость насосом подается в подводящий патрубок 2, при ее поступлении в устройство срабатывает сигнализатор наличия жидкости 7, тем самым автоматически включается электропитание трубчатых электронагревательных элементов 5. ТЭНы 5 нагреваются и передают свое тепло жидкости, протекающей внутри трубчатого корпуса 1. Из отводящего патрубка 3 выходит нагретая жидкость, которая используется по назначению. При достижении заданной температуры в системе циркуляции происходит автоматическое отключение ТЭНов, далее регулирование и поддерживание заданной температуры производится периодическим включением (выключением) необходимого количества трубчатых электронагревательных элементов 5. В случае прекращения поступления жидкости или недостаточного ее давления срабатывает сигнализатор наличия жидкости 7, который автоматически отключает электропитание трубчатых электронагревательных элементов 5. В случае перегрева жидкости выше допустимой температуры срабатывают датчики температуры 8, которые размыкают цепь электропитания.
Необходимо отметить, что предложенные нагревательные модули могут быть собраны в блоки, в зависимости от заданного режима нагрева жидкости. Так же нагревательные модули могут использоваться в разомкнутой системе циркуляции жидкости.
В настоящее время проводятся испытания образца на «Опытном заводе смазок и оборудования» г.Уфа. Образец состоит из 6 нагревательных модулей, установленных в гидравлической системе замкнутого цикла, предназначенной для подогрева реакционной смеси в емкостном аппарате с рубашкой.
Итак, заявленное изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность, ремонтопригодность и эффективность устройства, при увеличении диапазона нагревательной способности отдельного модуля и одновременном упрощении и оптимизации конструкции теплообменника.