ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к нагревателям текучей среды, а именно, к устройствам для нагрева воды для бытовых и технических нужд, нагреватель которых погружен в воду и работает за счет подвода электрической энергии.
Известен электроводонагреватель, содержащий корпус с теплоизоляцией, внутри которого один над другим закреплены два горизонтально вытянутых бака - верхний и нижний, причем днище верхнего бака слева и справа соединено с верхней стенкой нижнего двумя патрубками, в нижнем баке расположены нагреватель и входной патрубок подачи холодной воды с обратным клапаном и рассекателем, а в верхнем баке расположен заборный патрубок трубки отвода горячей воды (см. патент RU 43952, кл. F24H 1/20, опубл. 10.02.2005). Недостатком известного устройства является то, что нагреватель расположен в центре нижней части нижнего бака, а соединительные патрубки - по краям емкости, в результате при нагреве воды затруднена конвекция водных масс, т.к. не обеспечена циркуляция потоков. Кроме того, из-за особенностей крепления нагревательного элемента крайне затруднен допуск к внутренней части бака для чистки и замены нагревательного элемента при его поломке, а при выходе из строя штатного регулятора температуры высока вероятность разрушения прибора вследствие избыточного давления в баке.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в уменьшении времени нагрева воды. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что электроводонагреватель содержит корпус с теплоизоляцией, внутри которого один над другим закреплены два горизонтально вытянутых бака - верхний и нижний, причем днище верхнего бака слева и справа соединено с верхней стенкой нижнего двумя патрубками, в нижнем баке расположены нагреватель и входной патрубок подачи холодной воды с обратным клапаном и рассекателем, а в верхнем баке расположен заборный патрубок трубки отвода горячей воды, причем нагреватель прикреплен к боковой стенке нижнего бака на уровне его центральной горизонтальной оси под одним из патрубков, соединяющих баки. Теплоизоляция может быть выполнена снаружи одновременно обоих баков, а между ней и баками предпочтительно выполнен воздушный зазор. Корпус, теплоизоляцию и узел крепления нагревателя целесообразно выполнить таким образом, чтобы обеспечить возможность замены нагревателя, а также доступ к внутренней части нижнего бака. В нижнем баке предпочтительно установлен магниевый анод и сливной патрубок. Электроводонагреватель целесообразно снабдить основным термостатом, содержащим датчик температуры нагрева, соединенный с устройством включения/выключения нагревателя, а также дополнительным термостатом, обеспечивающим защиту электроводонагревателя от перегрева при выходе из строя основного термостата. Кроме того, трубку отвода горячей воды целесообразно пропустить через один из соединительных патрубков; на наружной поверхности корпуса одного из баков может быть установлено термозащитное реле, обеспечивающее отключение электроводонагревателя от электрической сети при перегреве: электронагреватель может быть снабжен дополнительным нагревательным элементом, обеспечивающим увеличение мощности, а так же органами управления для переключения мощности и системой измерения температуры воды в приборе и индикации измеренной температуры при помощи внешнего индикатора- электрического или механического.
На чертеже представлен предлагаемый электроводонагреватель в разрезе.
Электроводонагреватель состоит из общего корпуса 1, внутри которого закреплены один над другим верхний 2 и нижний 3 горизонтально вытянутые цилиндрические баки. Верхний 2 и нижний 3 баки сообщаются посредством соединительных патрубков 4 и 5, соединяющих днище верхнего 2 бака слева и справа с верхней стенкой нижнего 3. В нижнем баке 3 смонтирован входной патрубок 6 подачи холодной воды с обратным клапаном 7 и рассекателем 8 струи, обеспечивающим равномерное распределение поступающей холодной воды и представляющим собой пластину с отверстиями. Кроме того, в нижнем баке 3 расположен сливной патрубок 9 для промывки баков и магниевый анод 10 для защиты стальных элементов конструкции от электрохимической коррозии. В верхней части верхнего бака 2 расположен заборный патрубок трубки 11 отвода горячей воды, выходной патрубок этой трубки расположен в нижней части нижнего бака 3.
Внешний корпус 1 электроводонагревателя может быть выполнен из специального пластика или из стали. Баки 2 и 3 изготавливаются из эффективно противостоящей коррозии нержавеющей стали. Все патрубки электроводонагревателя - соединительные 4 и 5, входной патрубок 6 подачи холодной воды, сливной патрубок 9 и патрубки трубки 11 отвода горячей воды выполнены из нержавеющей стали. Анод 10 изготовлен из магниевого сплава.
Во внутренней полости нижнего бака 3 к его боковой стенке на уровне центральной горизонтальной оси смонтированы основной (рабочий) термостат 12, нагреватель 13 и дополнительный (защитный) термостат 14. Нагреватель 13 располагают под одним из соединительных патрубков (на чертеже под патрубком 5), что обеспечивает постоянную конвекцию водных масс и, следовательно, более быстрый нагрев воды. Дело в том, что вблизи нагревателя 13 температура воды и скорость движения воды значительно выше, следовательно, приближение нагревательного элемента к соединительному патрубку 5 обеспечивает ускоренное наполнение верхнего бака 2 горячей водой и создает общее ускоренное движение потока, что сокращает время нагрева воды в водонагревателе. Расположение нагревателя на центральной горизонтальной оси бака 3 позволяет избежать неравномерного нагрева толщи воды, который мог бы привести к ухудшению циркуляции.
Электроводонагреватель может быть снабжен вторым нагревательным элементом, обеспечивающим увеличение мощности, а так же органами управления для переключения мощности. На наружной поверхности корпуса дного из баков установлено термозащитное реле, обеспечивающее отключение электроводонагревателя от электрической сети при перегреве (на чертеже не показаны). Электроводонагреватель имеет систему измерения температуры воды в приборе и индикации измеренной температуры при помощи внешнего индикатора - электрического или механического
Узел крепления нагревателя 13 к нижнему баку 3 выполнен в виде фланцевого соединения. Размер фланца составляет не менее 10 см, что обеспечивает свободный доступ к внутренней поверхности бака 3 для обеспечения его чистки при эксплуатации и замене нагревателя 13 в случае неисправности.
Объем между общим корпусом 1 и баками 2, 3 заполнен теплоизоляцией 15. Между баками 2, 3 и слоем теплоизоляции 15 выполнена воздушная прослойка 16 с низкой теплопроводностью, которая обеспечивает снижение среднесуточных тепло - и энергопотерь до 1.5 раз. Корпус 1 и теплоизоляция 15 выполнены таким образом, чтобы обеспечить доступ к фланцу нагревателя 13.
Регулировка подачи горячей воды потребителю осуществляется с помощью вентиля 17, расположенного на трубке 11, которая может проходит через один из соединительных патрубков.
Предлагаемый электроводонагреватель работает следующим образом.
Перед включением в электрическую сеть электроводонагреватель заполняют холодной водой. Холодная вода через обратный клапан 7, входной патрубок 6 и рассекатель 8 струи поступает в нижний бак 3, при этом, холодная вода заполняет сначала нижний бак 3, а затем верхний 2, вытесняя воздух из верхнего бака 2 через трубку 11. Как только вода в верхнем баке 2 достигнет верхнего уровня заборного патрубка трубки 11, она через трубку 11 начнет выливаться наружу, что является признаком полного заполнения электроводонагревателя. После этого закрывается выходной вентиль 17 на выходном патрубке 11, и электроводонагреватель подключается к электрической сети.
По мере нагрева воды в нижнем баке 3 она за счет конвекции поднимается в верхнюю часть нижнего бака 3 и по патрубку 4 попадает в верхний бак 2, вытесняя при этом более холодную воду через патрубок 5 в нижний бак 3 в сторону нагревательного элемента. Расход горячей воды происходит из верхней части верхнего бака 2, при этом за счет максимальной удаленности точки забора горячей воды от точки поступления холодной и минимальном перемешивании за счет разделения баков, а также малого сечения соединяющих патрубков 4 и 5 из электроводонагревателя отбирается вода максимальной температуры, на которую настроен термостат.
Нагрев воды в баке 3 осуществляется электронагревателем элементом 13. В случае достижения установленной температуры нагрева, термостат 12 автоматически отключает питание устройства. При выходе термостата 12 из строя срабатывает дополнительный термостат 14, защищая электроводонагреватель от перегрева и обеспечивая тем самым безопасную эксплуатацию прибора. При снижении температуры воды термостат 12 автоматически подключает питание, поддерживая таким образом установленную температуру. При расходе горячей воды из верхнего бака 2 ее объем непрерывно замещается равным количеством подогретой воды из бака 3 за счет подпора давлением водопровода. Работа устройства осуществляется в автоматическом режиме. Переключатель подачи мощности может обеспечивать как одну, так и несколько ступеней нагрева.
Таким образом, предлагаемый электроводонагреватель за счет своей конструкции обеспечивает повышение эффективности нагрева посредством формирования организованного конвективного циркуляционного потока. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет снизить теплопотери, уменьшить энергопотребление, повысить удобство эксплуатации устройства и снизить связанные с этим затраты, повысить безопасность и надежность прибора, а также увеличить скорость нагрева воды.