НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ БЛОК ПРОТОЧНОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, более конкретно к водонагревательным блокам с нагревательным элементом открытого типа, применяемым в составе проточных водонагревателей для производственных и бытовых нужд.
Данная полезная модель может быть использована в химической, легкой промышленности, сельском, коммунальном хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.
Известны нагревательные блоки проточных водонагревателей с использованием в качестве нагревательных элементов металлические трубчатые электронагреватели - ТЭНы (см., например: авторское свидетельство СССР №937910 кл. F24H 1/20 1982 г.; патент № RU 2220381 С1 кл. F24H 1/20 2004 г.)
В данных нагревательных блоках технический результат, достигаемый предложенной полезной моделью, не обеспечивается, так как металлический нагревательный элемент имеет большое время нагрева и не обеспечивает требуемый ресурс.
Известен также нагревательный блок, содержащий спиральный нагревательный элемент открытого типа (см., например патент RU 2133924 С1 F24H 1/20 1999 г.).
В данном случае нагревательный элемент выполнен в виде спирали из проволоки (Ni-Сr), имеющей непосредственный контакт с водой. Данный нагревательный блок выбран нами за прототип. Однако, и в этом
нагревательном блоке технический результат, достигаемый предложенной полезной моделью, не обеспечивается, так как проволочная спираль критична к неоднородностям водяного потока (воздушным пузырям), что сокращает ее ресурс.
Задача полезной модели - создание недорогого, простого по конструкции и надежного в эксплуатации нагревательного блока для проточного водонагревателя, обеспечивающего эффективный нагрев воды.
Технический результат, достигаемый предложенной полезной модель - увеличение скорости нагрева проточной воды до номинального значения, уменьшение весогабаритных характеристик, повышение ресурса нагревательного элемента.
Технический результат достигается тем, что нагревательный блок для проточного водонагревателя содержит корпус, выполненный из диэлектрического материала, имеющий внутри ребра, образующие канал для протока воды, размещенный в нем нагревательный элемент из углеродного волокнистого материала в виде ленты, омываемой потоком воды, с токовыводами на концах, выполненными в виде металлических замков-зажимов выведенных наружу корпуса, причем места соединения корпуса и токовыводов герметичны.
На концах канала для протока воды размещены входной и выходной металлические штуцеры, выведенные наружу корпуса и герметично соединенные с корпусом.
В частных случаях данный результат достигается тем, что в нагревательном блоке, характеризуемом вышеописанными признаками нагревательный элемент в поперечном сечении имеет форму прямоугольника; отношение площади сечения нагревательного элемента к площади сечения канала протока воды находится в пределах 0,1-0,2; отношение ширины нагревательного элемента к ширине канала для протока воды составляет 0,7-0,9;
На фиг.1 схематически изображен нагревательный блок проточного водонагревателя с нагревательным элементом, выполненным из углеродного волокнистого материала в виде тканой ленты.
Нагревательный блок содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, имеющий внутри ребра 2, образующие канал для протока воды, размещенный в нем нагревательный элемент 3 с токовыводами 5 на концах, выполненными в виде металлических замков-зажимов и выведенных наружу корпуса стержней 6, жестко скрепленных с замками-зажимами, причем места соединения корпуса и токовыводов герметичны. На концах канала для протока воды размещены входной и выходной металлические штуцеры 4, 7, выведенные наружу корпуса и герметично соединенные с корпусом.
Нагревательный элемент, размещенный в канале протока воды выполнен в виде ленты из углеродного волокнистого материала, который имеет развитую площадь поверхности значительно большую, по сравнению с существующими нагревательными элементами, и определяющую площадь теплообмена с водой. В общем случае, нагревательный элемент может быть выполнен из углеродного волокнистого материала различной модификации, например («Карбопон», «УВИС-АК-В», «УТВМ-В» и т.д.). В настоящее время такие материалы используются в качестве объемно-пористых электродов, фильтров, тел накала и т.д., и применяются в гальваническом производстве, гидрометаллургии и т.д. Соотношение площади поперечного сечения нагревательного элемента к площади сечения канала протока воды составляет 0,1÷0,2., а отношение ширины нагревательного элемента к ширине канала для протока воды составляет 0,7÷0,9. Токовыводы на концах нагревательного элемента выполнены в виде замков-зажимов, что позволяет обеспечить надежный электрический контакт и повышенный ресурс благодаря отсутствию жесткого соединения (путем вальцовки, пайки и т.п.), влияющего на структуру
углеродного материала. Корпус нагревательного блока с ребрами, образующими каналы для протока воды, выполнен из диэлектрического материала (термостойкая пластмасса). Металлические штуцеры (входной и выходной), а так же токовыводы герметично соединены с корпусом. Конструкция корпуса обеспечивает надежную герметичность.
Работает нагревательный блок в составе водонагревателя. При полном заполнении блока проточной водой, от сети переменного тока напряжением 220/380 вольт подается питание к токовыводам нагревательного элемента. Нагревательный элемент, выполненный из углеродного волокнистого материала, мгновенно нагревается и передает тепло проточной воде, причем, использование указанного материала, имеющего развитую поверхность, уменьшает время нагрева воды до номинального значения на 20%÷30% по сравнению с традиционными нагревательными элементами. Углеродный материал химически нейтрален, не окисляется в водной среде, не критичен к химическому составу нагреваемой жидкости, что способствует увеличению его ресурса. Используя углеродный материал с различными параметрами и геометрическими размерами, можно изготовить водонагреватели различной мощности без значительных конструктивных изменений. Применение указанного материала позволяет уменьшить весогабаритные характеристики нагревательного блока.
В настоящее время разработаны опытные образцы описанных нагревательных блоков мощностью 3 кВт и 9 кВт. Проведенные испытания подтвердили выполнение задачи полезной модели и достижение технического результата.