ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ БАНИ

Полезная модель относится к теплотехническому оборудованию бани или сауны и предназначена для получения пара при проведении банных процедур. Расширяющиеся  потребность в доступных системах для эффективного приема банных процедур, и объем производства соответствующего оборудования  требует   расширения арсенала и усовершенствования технических средств, предназначенных для реализации данного назначения.
Известен  электрический пароперегреватель, включающий плоский ферромагнитный сердечник со стержнями, предназначенными для создания замкнутого магнитного поля в них, первичные обмотки в виде катушек, расположенные на стержнях и электрически изолированные от них, трубчатую вторичную обмотку, имеющую подводящий и отводящий патрубки, расположенную в магнитном поле изолированно и охватывающую все стержни ферромагнитного сердечника так, что вокруг каждого стержня образует один или несколько замкнутых витков, расположенных в межкатушечном пространстве и соединенных электрически параллельно неразъемно наружно шунтом, параллельным вектору магнитной индукции стержней, а на периферии между витками установлены один или несколько дистанционных цилиндрических элементов, наружно неразъемно соединенных с витками шунтом, параллельным вектору магнитной индукции стержней, при этом трубчатая вторичная обмотка состоит из внутренней рабочей трубы и выполнена многослойной из металлов так, что начиная с внутренней рабочей трубы каждый последующий слой полностью охватывает предыдущий, а по поверхности соприкосновения металлов внутренней рабочей трубы и каждого слоя обеспечено частичное взаимное растворение пограничных металлов. (RU №2736270, RU № 200076).
Недостатком данного устройства является сложность эксплуатации и  изготовления,  а также недостаточные безопасность и надежность, связанная, в частности,  с прочностными характеристиками материалов, и низкий КПД.
Известен пароперегреватель для бани, содержащий внутреннюю цилиндрическую оболочку, отличающийся тем, что содержит установленную соосно с внутренней наружную цилиндрическую оболочку большего диаметра, с выполненным в нижней ее части отверстием для поступления пара, а также спирально изогнутую ленту, жестко установленную в зазоре между оболочками с примыканием одной своей боковой кромкой к внутренней поверхности наружной оболочки, а второй боковой кромкой - к наружной поверхности внутренней оболочки. Нижние торцы оболочек соединены между собой с образованием дна пароперегревателя (RU 161772).
Известен наиболее близкий к заявляемому по большинству конструктивных признаков  пароперегреватель для бани, содержащий внутреннюю цилиндрическую оболочку и наружную цилиндрическую оболочку большего диаметра, в котором  внутренняя цилиндрическая оболочка выполнена с возможностью установки на печь в качестве стартового элемента дымохода, при этом наружная цилиндрическая оболочка установлена соосно с внутренней цилиндрической оболочкой с образованием в нижней ее части полости закипания, выполненной с отсечными гильзами для исключения смешивания пара с водой и с патрубком для заполнения водой, а в верхней ее части – с выходным патрубком и расположенными под ним камерами перегрева, разделенными параллельными отсечными пластинами, установленными без зазора между внутренней и наружной цилиндрическими оболочками, каждая из отсечных пластин выполнена с отверстием для прохода пара в камеру перегрева, расположенную выше, при этом отсечные пластины установлены так, что отверстия соседних пластин расположены диаметрально противоположно.   Отсечные пластины выполнены кольцевыми.  (RU 188335, прототип).
https://new.fips.ru/registers-doc-view/ClEndhttps://new.fips.ru/registers-doc-view/DrStart Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, обусловленная необходимостью отвода продуктов горения (горячих газов),  увеличенный срок нагрева банного помещения из-за  использования  конвективного  нагрева, недостаточная универсальность конструкции, усложняющая для    пользователя  получение  перегретого «легкого» пара.  Затруднено получение прием банных процедур с «легким» паром, возможны ситуации, при которых образуется пар, насыщенный крупными водяными каплями, которые  вызывают неприятные ощущения во время пребывания в бане.
В связи с этим, технической проблемой, на разрешение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание эффективного пароперегревателя  и расширение арсенала пароперегревателей для бани.
Технический результат, обеспечивающий разрешение указанной проблемы  заключается в  создания альтернативной конструкции  пароперегревателя, реализующего  назначение осуществления банных процедур с «легким» паром. Пароперегреватель позволяет получать водяной пар без применения горючих материалов для нагрева воды, следовательно, не требуется специального отвода продуктов горения - газы, образующихся при горении. При этом упрощается прием банных процедур с «легким» паром с одновременным сокращением времени  нагрева банного/саунного помещения (без пересушки воздуха), обеспечение универсальности для  получения перегретого «легкого» пара.
Сущность полезной модели заключается в том, что пароперегреватель содержит наружную оболочку, имеющую снизу патрубок заполнения водой и  патрубок  выхода перегретого пара сверху, а также внутреннюю оболочку,  которая  выполнена с возможностью  теплопередачи  из  своего объема  в объем   наружной оболочки  и установлена  с образованием в нижней части наружной оболочки полости закипания,  соединенной с   патрубком  заполнения водой,  а в  верхней части наружной оболочки − группы  камер  перегрева, последовательно соединенных между собой и с патрубком выхода перегретого пара, при этом полость закипания снабжена  отсечными гильзами для исключения смешивания  пара с водой, а камеры перегрева  разделены между собой  отсечными  пластинами, герметично соединенными  каждая по своему внутреннему и наружному периметру со стенками  внутренней и наружной оболочек, соответственно,  причем  каждая из отсечных пластин выполнена с отверстием для прохода пара  в камеру перегрева, расположенную выше  при   этом  он  снабжен  электронагревателем,  выполненным в виде блока ТЭН,  установленного  в объеме  внутренней оболочки  между   ее  дополнительно   установленными верхней  и нижней заглушками с возможностью  теплопередачи в объем   наружной оболочки  тепловой энергии нагретого ТЭН.
Предпочтительно, наружная и внутренняя оболочки выполнены цилиндрическими, а отсечные пластины – кольцевыми.
Предпочтительно, наружная и внутренняя оболочки  установлены концентрично друг другу, а отсечные пластины  – параллельно друг другу.
В частных случаях реализации  отсечные пластины установлены таким образом, что отверстия соседних пластин расположены диаметрально противоположно, или   их отверстия  расположены  в шахматном порядке.
Предпочтительно,  отверстия в отсечных пластинах  выполнены с диаметром 22 мм.
Предпочтительно, полость закипания выполнена с объемом, составляющим 1/3 или 1/2 (в зависимости от исполнения) часть объема пароперегревателя.
На чертеже фиг.1 изображен пароперегреватель «ППШ-М Электро»  для бани/сауны, на фиг.2 – конструктивная схема пароперегревателя  с траекторией  движения пара внутри пароперегревателя, на фиг.3- пакет отсечных пластин,  на фиг.4 - отсечная пластина (диафрагма).
. «Пароперегреватель ППШ-М Электро» представляет собой вертикальный пластинчатый теплообменик, выполненный, например, с высотой 500 мм и с  наружным диаметром Ø195 мм (размеры могут варьироваться).
Пароперегреватель содержит наружную оболочку 2, имеющую снизу патрубок 5  заполнения водой и  патрубок 6 выхода перегретого пара сверху, а также внутреннюю оболочку 1,  которая  выполнена с возможностью  теплопередачи  из  своего объема  в объем   наружной оболочки 2  и установлена  с образованием в нижней части наружной  оболочки 2 полости 3 закипания,  соединенной с   патрубком 5  заполнения водой.
В  верхней части наружной оболочки 2 образованы  группа  камер  перегрева (не обозначены), последовательно соединенных между собой и с патрубком 6 выхода  перегретого пара.
Полость 3 закипания снабжена  отсечными гильзами 4 для исключения смешивания  пара с водой, а камеры перегрева  разделены между собой  отсечными  пластинами (диафрагмами) 7, герметично соединенными  каждая  (т.е. плотно, без образования  зазора посаженными) по своему внутреннему и наружному периметру со стенками  внутренней и наружной оболочек  1,2, соответственно.
Каждая из отсечных пластин 7 выполнена с отверстием 8 для прохода пара  в камеру перегрева, расположенную выше. Количество пластин 7 может варьироваться  в зависимости от исполнения пароперегревателя.
Пароперегреватель  снабжен  внутренним источником тепла - электронагревателем 10,  выполненным в виде блока  ТЭН,  установленного (встроенного) в объеме  внутренней оболочки 1  между   ее  дополнительно   установленными верхней  и нижней заглушками 11,12 с возможностью  теплопередачи  тепловой энергии нагретого ТЭН электронагревателем 10  из объема  внутренней оболочки 1 в объем   наружной   оболочки 2.
Наружная и внутренняя оболочки 1,2  выполнены цилиндрическими (большего и меньшего диаметров, соответственно), а отсечные пластины 7 – кольцевыми с наружным диаметром 195 мм (в зависимости от исполнения диаметр может изменяться).
Наружная и внутренняя оболочки 1,2  установлены концентрично (соосно) друг другу, а отсечные пластины 7  – параллельно друг другу.
Отсечные пластины 7 установлены таким образом, что отверстия 8 соседних пластин 7 расположены диаметрально противоположно или  в шахматном порядке.
Отверстия 8 в отсечных пластинах 7  выполнены с диаметром 22 мм, а полость 3 закипания выполнена (образована) с объемом, составляющим 1/3 или 1/2 (в зависимости от исполнения) часть объема пароперегревателя, т.е. объема наружной оболочки 2.
В верхней части пароперегревателя установлен предохранительный (аварийный) спускник  9  давления (предохранительный пневмоклапан).
Электронагреватель 10, выполнен встроенным, с трубчатым электронагревателем  в виде блока ТЭН.
Цилиндрическая внутренняя оболочка (внутренняя труба) 1  выполнена с возможностью установки с зазором  непосредственно на электронагреватель 10   в виде блока  ТЭН, который входит в комплект поставки. Для предохранения от попадания влаги из окружающей среды контакты блока  ТЭН герметизированы в заглушке 12.
Блок ТЭН представляет собой  электронагревательный прибор в виде металлической трубки (оболочка блока  ТЭН), заполненной теплопроводящим электрическим изолятором. Точно по центру изолятора проходит токопроводящая нить (как правило,  нихромовая или фехралевая)  для передачи  мощности на поверхность ТЭН.
Пароперегреватель ППШ-М Электро для бани/сауны работает следующим образом.
Встроенный блок   ТЭН служит в качестве источника тепла.  Нагрев воды происходит от внутренней оболочки 1 (внутренняя труба) ППШ-М Электро с помощью тепловой энергии нагретого ТЭНа, Использование электронагревателя 10 в виде блока  ТЭН в пароперегревателе позволяет получать водяной пар без применения горючих материалов для нагрева воды, следовательно не требуется специального отвода продуктов горения - газы, образующихся при горении.
Трубчатый электронагреватель  (ТЭН) реализует  нагрев воды  путем конвекции, теплопроводности и излучения,  посредством преобразования электрической энергии в тепловую. Перед началом работы полость 3 закипания, составляющая 1/3 или 1/2 (в зависимости от исполнения) часть (нижняя) данного аппарата заполняется водой через нижний патрубок 5, где происходит активный процесс кипения и испарения за счет съема тепла с внутренней трубы, нагреваемой посредством работы блока 10 ТЭН 1. С целью исключения смешивания воды, в данной зоне установлены отсечные гильзы 4 на протяжении всего нижнего участка парообразования.
Образующийся в полости 3 закипания пар попадает в пространство между первой и второй отсечными пластинами 7 (камеру перегрева), где перегревается и под действием парового давления через отверстие 8 в пластине 7, попадает в следующую аналогичную камеру перегрева, расположенную выше. Процесс  повторяется несколько раз (в зависимости от количества отсечных пластин 7 (камер перегрева).
Использование отсечных гильз 4 в полости 3 закипания  воды позволяет отсечь общий объем воды от  нагревающего элемента (внутренней оболочки 1, т.е. дымоходной печной трубы) и нагревать до кипения лишь отдельный небольшой её объем  между оболочкой 1 и первой отсечной гильзой 4. В связи с этим, нет необходимости нагревать весь  объем жидкости до температуры кипения и испарения.  Соответственно, интенсивный процесс паровыделения начинает происходить уже через 10–15  минут после подачи напряжения на блок ТЭН.
При этом существует отдельная зона для конденсирования не перегретого пара (между стартовой пластиной (не имеет нумерации) и первой отсечной пластиной 7 - диафрагмой).
Так как каждая пластина 7 плотно посажена между внутренней трубой (внутренней оболочкой) 1 дымохода и обечайкой (наружной оболочкой 2, являющейся наружным корпусом ППШ), две соседние пластины 7 создают отдельную камеру перегрева пара. В связи с этим перегреваемый пар может попасть в следующую камеру перегрева, расположенную выше, только через единичное отверстие 8  в самой отсечной пластине 7. Поскольку пластины 7 установлены таким образом, что бы единичные отверстия 8 в них располагались в шахматном порядке, с  разных сторон  от  внутренней оболочки 1,  в каждой камере перегрева траектория движения пара вынужденно охватывает внутреннюю трубу 1, как  наиболее нагретый элемент системы, что  существенно  увеличивает  съем  тепловой энергии от электронагревателя  10  в виде блока  ТЭН и, следовательно, степень перегрева пара.  На фиг.2 стрелками нанесена траектория (схема) движения пара в пароперегревателе.
Пройдя все отверстия 8 и камеры перегрева, пар повышенной температуры (до 400 °С) под значительным давлением выходит наружу из верхнего патрубка. 6 в помещение бани/сауны.
При этом легким паром считается такой пар, который  находится в воздухе исключительно в газообразном состоянии и практически полностью исключается наличие в воздухе капельно-жидкой фракции воды, т.е. содержащий пары воды  в концентрации меньшей плотности насыщения воздуха парами при данной температуре.
Пароперегреватель позволяет получать водяной пар без применения горючих материалов для нагрева воды, следовательно, не требуется специального отвода продуктов горения - газы, образующихся при горении. При этом упрощается прием банных процедур с «легким» паром с одновременным сокращением времени  нагрева банного/саунного помещения (без пересушки воздуха), обеспечение универсальности для  получения перегретого «легкого» пара.
Заявляемый пароперегреватель для бани/сауны прост и технологичен в изготовлении, пригоден для того, чтобы устанавливать его в помещения  как в лишенные дровяного печного оборудования, так и в качестве дополнения к нему, и позволяет получать перегретый пар требуемых параметров.
Таким образом, в результате реализации заявляемой полезной модели осуществляется создание альтернативного оригинального пароперегревателя, возможность эффективной реализации его назначения (функции) и недорогого мелкосерийного производства.