ЭЛЕКТРОДНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к отопительным системам с электронагревом теплосносящей жидкости и может быть использована в системах циркуляционного водяного отопления, преимущественно объектов, не имеющих централизованного теплоснабжения, например частных домов, производственных и служебных помещений, теплиц и т.п.
Известно устройство для нагрева проточной жидкости, встроенное непосредственно в трубопровод системы циркуляционного водяного отопления, содержащее цилиндрический корпус с разъемными входными и выходными патрубками и расположенными в нем нулевым и фазными электродами, выполненными в виде двух самостоятельных блоков, подсоединенных к внешней электрической цепи (см. Авт. св. на изобретение СССР №639158, опубл. 25.12.78., F24D 3/08).
Недостатком известного устройства является его высокая сложность и низкая эффективность.
Этот недостаток обусловлен однофазным питанием устройства, вызывающий ограниченность по мощности, а также выполнением нулевого и фазных электродов в виде двух самостоятельных блоков, подсоединенных к внешней электрической цепи и сложностью монтажа электродов.
Известен электродный водонагреватель (см. патент на полезную модель РФ №45015, МПК F24D 3/08, опубл. 10.04.2005), содержащий вертикальный корпус с входным и выходным патрубками, защитным кожухом и двумя тоководами, съемное днище и закрепленный на днище и электрически изолированный от корпуса центральный фазный стержневой электрод с фазовым тоководом. В этом водонагревателе тоководы вертикального корпуса жестко соединены с наружной стенкой корпуса один над другим перпендикулярно его боковой стенке, а днище выполнено с возможностью резьбового соединения с нижней частью корпуса. При этом нижняя часть корпуса выполнена с наружной резьбой, днище выполнено с резьбовым кольцевым элементом, диаметр которого равен диаметру нижней части корпуса, а резьбовое соединение днища с нижней частью корпуса осуществлено посредством муфты, внутренняя резьба которой соответствует резьбе кольцевого элемента и нижней части корпуса.
Недостатком известного электродного водонагревателя являются низкие надежность, эксплуатационные и технические качества.
Данный недостаток обусловлен тем, что из-за наличия двух резьбовых соединений (между днищем, являющимся по существу резьбовой заглушкой с внешней резьбой, и муфтой, а также между муфтой и нижней частью корпуса), которые герметизируются традиционным способом - лентой ФУМ или сантехническим льном, часто возникает нарушение герметичности резьбовых соединений. Кроме того, такое соединение корпуса с днищем может привести к отсутствию соосности электрода и корпуса водонагревателя.
Наиболее близким к заявляемому устройству является, выбранный за прототип электродный водонагреватель (См. Патент РФ на полезную модель №95075, МПК F24D 13/04, опубл. 10.06.2010), с входным и выходным патрубками, расположенный на корпусе защитный кожух, тоководы заземления и зануления, жестко соединенные с наружной стенкой корпуса, резьбовую заглушку, связанную с наружной резьбой корпуса, и закрепленный на заглушке и электрически изолированный от корпуса центральный фазный стержневой электрод с фазным тоководом, причем заглушка выполнена с внутренней резьбой, непосредственно взаимодействующей с наружной резьбой корпуса, при этом на корпусе имеется кольцевой выступ, а между торцом заглушки и этим кольцевым выступом установлено уплотнительное кольцо,
кольцевой выступ на корпусе образован защитным кожухом при этом, заглушка выполнена из электроизоляционного материала, ось входного патрубка расположена перпендикулярно оси корпуса, а выходной патрубок образован резьбовым концом корпуса, противоположным концу корпуса, на котором установлена заглушка, оси тоководов заземления и зануления параллельны и расположены в плоскости, проходящей через ось корпуса, при этом тоководы заземления и зануления закрыты кожухом из электроизоляционного материала, закрепленным на защитном кожухе, фазный токовод закрыт кожухом из электроизоляционного материала, закрепленным на заглушке устройство.
Недостатком известного устройства являются низкая эффективность и надежность, низкие эксплуатационные и технические качества.
Данный недостаток обусловлен тем, что такое устройство электронного водонагревателя не позволяет регулировать его мощность, поскольку электрод не позволяет максимально увеличивать нагрев. Кроме того, металлический корпус не дает абсолютной безопасности и долговечного ресурса известного электронного нагревателя.
Задачей заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель» является повышение эксплуатационных и технических качеств.
Техническим результатом предлагаемого изобретения «Электродный водонагреватель» является его упрощение, повышения безопасности и увеличение скорости нагрева.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном электродном водонагревателе, содержащем цилиндрический трубчатый корпус, с электродными нагревательными элементами, а также и нулевыми и фазовыми электрическими проводниками, согласно полезной модели, трубчатый корпус, являющийся одновременно теплообменной рабочей камерой, выполнен из толстостенной неметаллической трубы, оснащенной электродными нагревательными элементами, в количестве от 1 до 12, изолированными между собой и установленными внутри трубчатого корпуса, снабженными клеммами для подключения нулевых и фазовых электрических проводников, каждая из которых защищена снаружи изолирующим пластиковым кожухом, а нагревательные элементы жестко связаны со стенкой диэлектрического цилиндрического корпуса с помощью крепежно-изолирующих и, одновременно, токопроводящих удлиненных резьбовых шпилек, являющихся проводниковыми клеммами для подключения электрических проводников, причем, электродные нагревательные элементы соединяются, непосредственно, с одной фазой переменного тока, причем, электродные нагревательные элементы, установленные внутри трубчатого корпуса, изолированы между собой посредством полипропиленовых колец.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от объектов-аналогов и объекта-прототипа выполнение в предлагаемой полезной модели «Электродный водонагреватель» с трубчатым корпусом, являющимся, одновременно, теплообменной рабочей камерой, заполненной теплоносителем, выполненной из толстостенной неметаллической трубы, оснащенной установленными внутри трубчатого корпуса электродами с клеммами для подключения фазовых нулевых и заземляющих электрических проводников, повышает безопасность электродного водонагревателя и, одновременно, обеспечивает, в совокупности признаков, упрощенную безопасную конструкцию электродного водонагревателя, позволяющую использовать ее в автономной циркуляционной системе отопления вдали от тепловых и газовых коммуникаций. Кроме того, безопасность и, одновременно, простота конструкция, достигаются за счет того, что упомянутый трубчатый корпус, являющийся одновременно заполненной теплоносителем теплообменной рабочей камерой, выполнен, как упоминалось выше, из толстостенной неметаллической трубы, оснащенной электродными нагревательными элементами в количестве от 1 до 12, установленными внутри трубчатого корпуса, снабженными клеммами для подключения нулевых и фазовых электрических проводников, и, с учетом того, что каждая из упомянутых клемм защищена снаружи изолирующим пластиковым кожухом, обеспечивающим безопасность, а установленные внутри трубчатого корпуса электродные нагревательные элементы, изолированы между собой и жестко связаны со стенкой диэлектрического цилиндрического корпуса с помощью крепежно-изолирующего и, одновременно, токопроводящего соединения (узла) в виде удлиненной резьбовой шпильки, являющейся проводниковой клеммой для подключения электрического проводника, а также, повышающей не только безопасность, но и скорость нагрева. С учетом того, как упоминалось выше, что одновременно, фазовый и нулевой электрические проводники, обеспечивающие безопасность, дают возможность заявляемому электродному водонагревателю быть не только нагревательным, простым и безопасным прибором, но и, в какой-то мере, циркуляционным насосом, и обеспечивать естественную циркуляцию в системе отопления объектов, поскольку процесс нагрева теплоносителя в теплообменной рабочей камере происходит за счет ионизации, т.е. расщепления молекул теплоносителя, а теплообменная рабочая камера, (цилиндрический трубчатый корпус), где происходит процесс ионизации теплоносителя, имеет небольшой размер, поэтому происходит резкий разогрев теплоносителя и повышение его давления за счет разности температур между входом и выходом теплообменной рабочей камеры, что приводит к увеличению скорости нагрева, поэтому заявляемый электродный водонагреватель является одновременно циркуляционным насосом и водонагревательным прибором, что также способствует повышению его технических и эксплуатационных качеств, т.е. решает поставленную задачу. Установка внутри трубчатого корпуса изолированных между собой, посредством полипропиленовых колец, электродов, являющихся нагревательными элементами, которые жестко связаны со стенкой диэлектрического цилиндрического корпуса с помощью крепежно-изолирующего и, одновременно, токопроводящего соединения в виде удлиненной резьбовой шпильки, являющейся, одновременно, проводниковой клеммой для подключения электрического проводника, также значительно упрощает конструкцию, и при этом, одновременно повышается скорость нагрева теплоносителя, поскольку используется не один электрод, а подключение их определенного (до 12) количества к электрическому проводнику может регулировать процесс нагрева теплоносителя, что также повышает безопасность заявленной конструкции электродного водонагревателя, т.е. повышаются и улучшаются его, технические и эксплуатационные качества, поскольку появляется возможность использовать заявленный электродный водонагреватель большой и маленькой мощности (в зависимости от подключения количества нагревательных элементов - электродов). С учетом того, что для нагрева используются лишь часть электродов, а остальные электроды являются резервными, то при выходе из строя какого-либо электрода, его заменяют резервным, простым выключением одного и включением другого нагревательного элемента, что также повышает простоту и безопасность заявленного электродного водонагревателя и его эксплуатационные качества, т.е. достигается несколько взаимосвязанных технических результатов, связанных между собой причинно-следственной связью и решается поставленная заявителем задача.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели «Электродный водонагреватель», позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения. По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель» критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель», изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель «Электродный водонагреватель» соответствует критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель» критерию «новизна» заявитель провел также дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить совокупность признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель». Результаты поиска показали, что заявляемая полезная модель «Электродный водонагреватель» не известна в известном уровне техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых признаков заявленной полезной модели «Электродный водонагреватель» преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель «Электродный водонагреватель» соответствует критерию "новизна".
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании в заявленной полезной модели «Электродный водонагреватель» совокупности признаков в том виде, как заявляемая полезная модель «Электродный водонагреватель» охарактеризована в формуле полезной модели «Электродный водонагреватель». При осуществлении полезной модели обеспечивается достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно упрощение, повышения безопасности. Кроме того, использование предлагаемого электродного водонагревателя обеспечивает возможность быстрого нагрева теплоносителя (воды), а также быстрое изготовление электродного водонагревателя за счет его простоты, а также простого монтажа или демонтажа электродного водонагревателя. Таким образом, обеспечивается повышение эксплуатационных и технических качеств с учетом простоты конструкции и безопасной работы электродного водонагревателя, а также дополнительных технических результатов, следовательно, заявленная полезная модель «Электродный водонагреватель» соответствует критерию "промышленная применимость".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели «Электродный водонагреватель» может быть многократно использована в технологичном и одновременно нетрудоемком и точном процессе нагрева теплоносителя (воды) с получением технического результата, заключающегося в упрощении конструкции при одновременном повышении безопасности и увеличение скорости нагрева, т.е. нескольких взаимосвязанных технических результатов, связанных между собой причинно-следственной связью и решаемых поставленную заявителем задачу.
Сущность заявляемой полезной модели «Электродный водонагреватель» поясняется примером конкретного выполнения, схемами, где:
- на фиг. 1 изображен электродный водонагреватель в разрезе;
- на фиг. 2 изображен электродный водонагреватель в разрезе по А-А;
- на фиг. 3 изображена принципиальная электрическая схема электродного водонагревателя.
Электродный водонагреватель представляет собой диэлектрический цилиндрический корпус 1, выполненный из толстостенной неметаллической трубы, являющейся, одновременно, теплообменной рабочей камерой 2, заполненной теплоносителем 3. Цилиндрический корпус 1 оснащен клеммами 4 - «Фаза», «Ноль» для подключения Фазовых и Нулевых электрических проводников, обеспечивающих безопасность и дающих возможность заявляемому электродному водонагревателю быть простым и безопасным нагревательным прибором. Внутри диэлектрического цилиндрического трубчатого корпуса 1, являющегося, одновременно, теплообменной рабочей камерой 2, непосредственно, к стенке трубчатого корпуса 1, жестко прикреплены электродные нагревательные элементы 5. Каждая из клемм 4 защищена изолирующим пластиковым кожухом 6, обеспечивающим их безопасность. Электродные нагревательные элементы 5, установленные внутри трубчатого корпуса 1 изолированы между собой полипропиленовыми кольцами 7. Токопроводящее соединение (узел) 8 выполнено в виде связанной с электродным нагревательным элементом 5 удлиненной резьбовой шпильки 9, которая одновременно выполняет функцию проводниковой клеммы для подключения электрического проводника, повышающей безопасность и скорость нагрева теплоносителя 3. Диэлектрический цилиндрический корпус 1, является, одновременно, теплообменной рабочей камерой 2, которая заполняется теплоносителем 3, в частности водой. Электродные нагревательные элементы 5 соединяются, непосредственно, с одной фазой переменного тока. Отвод и подвод теплоносителя 3 осуществляется трубопроводами 10, связанными с диэлектрическим цилиндрическим трубчатым корпусом 1 посредством муфт 11. Корпус 1 оснащен клеммами 4 - «Фаза», «Ноль» для подключения фазовых и нулевых электрических проводников. Нагревательные элементы жестко связаны со стенкой диэлектрического цилиндрического корпуса с помощью крепежно-изолирующих и, одновременно, токопроводящих удлиненных резьбовых шпилек, являющихся проводниковыми клеммами для подключения электрических проводников, причем, электродные нагревательные элементы 5 соединяются, непосредственно, с одной фазой переменного тока.
Электродный водонагреватель работает следующим образом.
Для обогрева коттеджа площадью 180 кв.м в диэлектрический цилиндрический корпус 1, выполненный из толстостенной трубы, неметаллической трубы, являющейся, одновременно, теплообменной рабочей камерой 2, насосом (на чертеже не показан) нагнетали теплоноситель 3, в частности воду, и подключали три (нужное количество, в зависимости от нужной температуры нагрева и объема воды) электродных нагревательных элемента 5. Включение электродного водонагревателя обусловливает процесс нагрева теплоносителя 3, в частности воды, поскольку между парой электродных нагревательных элементов 5 возникает электромагнитное поле, в котором дипольные молекулы воды начинают движение, в процессе чего возникает тепловая энергия, нагревающая теплоноситель 3, направляемый в отопительный или водонагревательный контур. При начальной температуре воды 18°С в течение 30 минут температура воды контуре достигает 46°С. Далее отключали два электродных нагревательных элемента 5 и продолжали поддерживать температуру нагретой в контуре воды одним электродным нагревательным элементом 5.
При выходе из строя двух или трех электродных нагревательных элементов 5 их быстро и просто заменяют на резервные электродные нагревательные элементы 5, что обеспечивает простоту и безопасность работы электродного водонагревателя, причем температура теплоносителя 3 практически не изменяется за счет мгновенного, повышения скорости нагрева теплоносителя, которую создают резервные электродные нагревательные элементы 5, обеспечивающие безопасность работы электродного водонагревателя. Замену вышедших из строя, электродных нагревательных элементов 5 производят в удобное для ремонта время, что подтверждает простоту электродного водонагревателя и его высокие эксплуатационные возможности.
Предложенный электродный водонагреватель характеризуется простотой конструкции, повышенной безопасностью и высокой скоростью нагрева теплоносителя, способствующими повышению эксплуатационных и технических качеств.