УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к отопительным системам и предназначена для обогрева помещений различного типа, автономных полевых стоянок, кабин и салонов транспортных и передвижных средств.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для отопления помещений (патент РФ №48032 на полезную модель, МПК F24D 3/08, F24D 13/04), содержащее корпус нагревательного элемента с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент, имеющий три электрода по числу фаз питающего напряжения, и блок управления режимом нагрева, принятое в качестве прототипа. Каждый из электродов нагревательного элемента закреплен через диэлектрическую вставку изолированно в одной точке к корпусу так, что каждый электрод непосредственно соединен с соответствующей фазой переменного тока, а корпус имеет электрический контакт с теплообменной камерой. При этом теплоноситель перемещается в магистрали под воздействием давления, создаваемого, например, насосом.
Недостатком устройства-прототипа является малый срок его эксплуатации из-за растворения в теплоносителе (воде) электродов нагревательного элемента в результате электролиза из-за наличия линейных токов между электродами, возникающими в результате неравномерной нагрузки фаз А (В или С) трехфазной сети переменного тока, а также электрической изоляции электродов нагревательного элемента ионами железа, выпадающих в осадок из воды.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение срока его эксплуатации за счет устранения линейных токов между электродами нагревательного элемента, а также возможности очистки воды от ионов железа, выпадающих в осадок.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Заявляемое устройство для отопления помещений содержит так же, как и прототип, корпус нагревательного элемента с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент, имеющий три электрода по числу фаз питающего напряжения, каждый из которых закреплен через диэлектрическую вставку изолированно в одной точке к корпусу так, что каждый электрод непосредственно соединен с соответствующей фазой переменного тока, и блок управления режимом нагрева, при этом теплоноситель перемещается в магистрали под воздействием давления, создаваемого, например, насосом. В отличие от прототипа корпус нагревательного элемента выполнен в виде трех цилиндров, входы которых объединены первым коллектором и подключены к насосу, а выходы - объединены вторым коллектором и подключены к магнитному фильтру. При этом каждый из цилиндров корпуса нагревательного элемента имеет электрод и устройство закручивания потока теплоносителя, выполненное в виде улитки с наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями. Внутренняя поверхность улитки является наружной поверхностью трубы, установленной коаксиально с электродом, а торцы трубы расположены относительно корпуса на одинаковом расстоянии, равном зазору между электродом и трубой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
на фиг.1 - показано устройство для отопления помещений в составе отопительной системы, где
1 - корпус нагревательного элемента,
2 - первый коллектор,
3 - второй коллектор,
4 - блок управления режимом нагрева,
5 - датчик температуры,
6 - магистраль с теплоносителем (вода),
7 - насос,
8 - магнитный фильтр,
9 - теплообменная камера (радиатор), заполненная теплоносителем (вода);
на фиг.2 - показана конструкция нагревательного элемента 1, где
10 - теплоноситель (вода),
11 - электрод нагревательного элемента,
12 - диэлектрическая вставка,
13 - труба;
на фиг.3 - показано устройство закручивания потока теплоносителя (вода), выполненное в виде улитки, где
14 - наружная цилиндрическая поверхность,
15 - внутренняя цилиндрическая поверхность.
Устройство для отопления помещений (фиг.1 и фиг.2) содержит корпус 1 нагревательного элемента с теплообменной камерой 9, заполненной теплоносителем 10, нагревательный элемент, имеющий три электрода 11 по числу фаз питающего напряжения, каждый из которых закреплен через диэлектрическую вставку 12 изолированно в одной точке к корпусу так, что электрод 11 непосредственно соединен с фазой переменного тока А (В или С), и блок 4 управления режимом нагрева. Теплоноситель 10 перемещается в магистрали 6 под воздействием давления, создаваемого, например, насосом 7.
Корпус 1 нагревательного элемента (фиг.1) выполнен в виде трех цилиндров, входы которых объединены первым коллектором 2 и подключены к насосу 7, а выходы - объединены вторым коллектором 3 и подключены к магнитному фильтру 8. Каждый из цилиндров корпуса 1 нагревательного элемента имеет электрод 11, подключенный каждый к соответствующей фазе А, В и С сети переменного тока, и устройство закручивания потока теплоносителя (фиг.3), выполненное в виде улитки с наружной 14 и внутренней 15 цилиндрическими поверхностями.
Внутренняя поверхность 14 улитки является наружной поверхностью трубы 13, установленной коаксиально с электродом 11, а торцы трубы 13 расположены относительно корпуса 1 нагревательного элемента на одинаковом расстоянии, равном зазору между электродом 11 и трубой 13.
Выполнение корпуса нагревательного элемента в виде трех цилиндров обеспечивает исключение линейных токов между электродами 11, возникающими за счет неравномерности нагрузки фаз А, В и С сети переменного тока в том случае, когда электроды находятся в едином корпусе нагревательного элемента, как в прототипе.
В качестве датчика температуры 5 и блока 4 управления режимом нагрева используются серийно выпускаемые изделия, имеющие регистрацию как средства измерения. Например, датчик температуры - ТС015-50М. В3 20/0,5 или ТС045-50М. В3.120; блок управления - ТРМ101 или 2ТРМО (см. каталог фирмы Российской производственной компании ОВЕН «Контрольно-измерительные приборы», Москва).
В качестве магнитного фильтра 8 может быть использован серийно выпускаемый фильтр магнитный сетчатый, например ФСМ 25М (см. проспект Саратовского ЗАО «Ремонтный завод энергетического оборудования»).
Устройство для отопления помещений работает следующим образом.
При включении насоса 7 циркуляционного типа теплоноситель (вода) 10 под давлением начинает перемещаться по магистрали 6. После этого включается электропитание переменным напряжением (220 В, 50 Гц) на блок 4 управления режимом нагрева, на лицевой панели которого устанавливается температура воды на выходе нагревательного элемента, при которой автоматически произойдет отключение электропитания с электродов 11.
Информация о температуре воды с датчика 5 поступает в блок 4 управления режимом нагрева, где она сравнивается с температурой, установленной на лицевой панели блока 4 управления режима нагрева.
При достижении температуры до установленной, например 80°С, произойдет отключение электропитания с электродов 11. Насос 7 продолжает работать. Когда температура воды станет на 10°С меньше установленной, например 70°С, датчик 5 даст команду в блок 4 управления режимом нагрева на подключение электропитания к электродам 11.
Далее процесс повторяется.
Поток воды, проходящий через устройство закручивания в корпусе 1 нагревательного элемента, имеет кинетическую энергию, полученную от насоса 7. В процессе работы устройства железо, входящее в состав материала, из которого изготовлены электроды 11, окисляется в воде и в зоне между электродом и внутренней поверхностью трубы 13 выпадает в осадок в виде изолирующего порошка, имеющего свойства магнитомягких материалов. Попадая во вращающийся поток воды 10, ионы железа вымываются из нижней части корпуса 1 нагревательного элемента и потоком выносятся наружу из нагревательного элемента. Нагретая вода попадает в магнитный фильтр 8, затем проходит через магнитное поле постоянных магнитов. Ферромагнитные частицы осадка намагничиваются и остаются на внутренней поверхности корпуса фильтра 8. В период технического обслуживания устройства магниты с корпуса фильтра 8 извлекаются, открывается заглушка (кран) и порошок ионов железа вместе с водой сливается в канализацию.
В самом нагревательном элементе 1 происходит следующее.
Как известно, ионы водорода Н+, находящиеся в воде, перемещаются к отрицательному электроду, а ионы гидроксильной группы ОН перемещаются к положительному электроду.
Электроды 11 и корпус 1 нагревательного элемента в результате переменного электрического поля постоянно меняют полярность с частотой 50 Гц, т.е., если на электроде 11 «+», то на корпусе 1 «-», а если на электроде 11 «-», то на корпусе 1 «+».
Если в результате постоянно меняющегося направления движения ионов водорода Н+ и гидроксильных групп ОН с частотой 50 Гц, гидроксильная группа ОН столкнется с молекулой водорода, то она присоединяет к себе один атом водорода и образует стабильную молекулу водяного пара. Благодаря этим столкновениям, уменьшается содержание в воде водорода и кислорода, но одновременно образуется водяной пар (Соснин Ю.П., Бухаров Е.Н. Отопление и горячее водоснабжение. М., Стройиздат, 1991, с 145).
Дополнительная энергия из внутренней энергии воды накапливается в микропузырях, при этом температура паровоздушной смеси в микропузырях может достигать 600°С (Проспект фирмы «Инновационная Компания «Фисоник-Фисенко», 190068, г.Санкт-Петербург, наб. канала Грибоедова, д.82, офис 18).
Пар, находящийся в микропузырях, формируется между электродом 11 и корпусом 1 нагревательного элемента. Попадая в турбулентный поток воды, где температура воды ниже точки кипения, микропузыри охлопываются (конденсируются), в результате чего и высвобождается основная энергия для мгновенного нагревания воды.
Таким образом, технический результат от использования предлагаемой полезной модели в отличие от прототипа заключается в повышении срока эксплуатации устройства для отопления помещений за счет устранения линейных токов между электродами нагревательного элемента, а также за счет удаления ионов железа, выпадающих в осадок в магнитном фильтре.