ПРОТОЧНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для нагрева текущих жидкостей и может быть использована в бытовых и промышленных целях для их нагрева. В частности, данная полезная модель может быть использована для предварительного нагрева жидкого топлива для дальнейшего его распыления и высокоэффективного сжигания с использованием горелочных устройств.
Описание уровня техники
Из уровня техники известно множество различных устройств для нагрева текущих жидкостей, в том числе для предварительного подогрева топлива. Например, известен проточный нагреватель жидкости по патенту РФ на полезную модель №184160 от 17.10.2018, который включает в себя стальной трубчатый корпус, нагреватель, установленный внутри корпуса и пульт управления. Опора нагревателя выполнена в виде двух диаметрально расположенных стержней, приваренных к стенкам корпуса. Пространство между стенками нагревателя, в котором размещена катушка индуктивности, заполнено сухим кварцевым песком. Проточный нагреватель снабжен терморегулятором в виде термореле, встроенного в электрическую схему пульта управления.
Из патента РФ на изобретение №2499369 от 20.11.2013 известен электронагреватель для проточных текущих сред с гибким нагревательным элементом, который содержит жесткий корпус, преимущественно цилиндрической формы, внутри которого установлен плоский фольгированный резистивный элемент под углом к направлению движения среды. Корпус резистивного элемента выполнен изогнутым по форме корпуса и расположен витками по всей его площади поперечного сечения с гарантированным зазором между смежными витками. Поверхность фольгированного резистивного элемента расположена параллельно внутренней стенке жесткого корпуса.
Из патента РФ на изобретение №2011318 от 31.05.1991 известен проточный электронагреватель жидкости, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и установленный на разъемном кольцевом выступе между ними электронагревательный элемент, патрубки отвода и подвода жидкости. С целью повышения электробезопасности и компактности электронагревателя, на внутренней стенке корпуса расположены по спирали два трубчатых элемента из изоляционного материала для перемещения жидкости, один из которых соединен с патрубком отвода, а другой - с патрубком подвода жидкости, при этом витки спиралей чередуются.
Из патента США на изобретение № US 7920779 от 05.04.2011 известно нагревательное устройство для нагрева текущих жидкостей, которое может использоваться в моющих системах. Нагревательное устройство выполнено в виде нагревательного стержня с внешней резьбой, который вставляется в цилиндрический корпус с образованием между стенками резьбы и корпуса спиралевидного канала для протекания нагреваемой жидкости. В корпусе имеются входное и выходное отверстия для подачи и вывода нагреваемой жидкости из канала. Нагревательный стержень имеет электрические выводы на противоположных его концах, которые также размещены на противоположных концах цилиндрического корпуса. Такое исполнение нагревательного стержня затрудняет его обслуживание (чистку от накипи или нагара), а также монтаж или демонтаж.
Из патента США на изобретение №US2576558 от 24.11.1948, которое было выбрано за прототип, известен проточный нагреватель жидкости (в частности, лакокрасочных материалов), который содержит корпус в форме полого цилиндра с входом и выходом для нагреваемой жидкости, оба размещенные на боковой поверхности корпуса. Внутри корпуса размещена винтовая трубка, образующая нагревательный элемент и которая соединена с входом и выходом для нагреваемой жидкости и образует змеевик, по которому движется разогреваемая жидкость. Внутри корпуса размещен трубчатый электронагреватель с электроконтактами, размещенными с одного его торца. В прототипе трубчатый электронагреватель не имеет возможности крепления в корпусе, а придерживается крышкой, завинчиваемой сверху корпуса.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции, затрудняющие замену трубчатого электронагревателя, а также обслуживание (например, чистку от накипи или нагара) нагревательного элемента, выполненного в виде винтовой трубки (змеевика), что также приводит к пониженному сроку службы.
Сущность полезной модели
Настоящая полезная модель направлена на решение задачи по устранению недостатков прототипа и иных известных аналогов, а именно направлена на решение технической задачи по упрощению конструкции и повышению эффективности работы, обслуживания и срока службы проточного нагревателя жидкости.
Задача полезной модели решается путем создания проточного нагревателя жидкости, который содержит корпус, имеющий цилиндрический внутренний объем, а также входное и выходное отверстие для протока нагреваемой жидкости, а также нагревательный элемент в виде вставки, предназначенной для закрепления во внутреннем объеме корпуса. Полезная модель отличается от прототипа и иных аналогов тем, что вставка имеет трубчатый электронагреватель патронного типа (далее по тексту - «ТЭНП») с контактными выводами, размещенными на одном торце вставки, причем вставка также снабжена винтовым каналом с заданным шагом вдоль ее внешней поверхности, который совместно с внутренней поверхностью корпуса образует теплообменный элемент в виде змеевика, обеспечивающий возможность протекания по нему жидкости от входного отверстия корпуса к выходному отверстию корпуса и теплообмена с ТЭНП. Внутренняя поверхность корпуса может иметь внутреннюю резьбу, а вставка может иметь наружную резьбу для закрепления вставки в корпусе винтовым способом.
Все вышеперечисленные и иные элементы полезной модели конструктивно объединены в одно устройство, соединены между собой сборочными операциями и находятся в функционально-конструктивном единстве друг с другом.
Технический результат
Технический результат, обеспечиваемый существенными признаками полезной модели, заключается в повышении эффективности работы и срока службы проточного нагревателя жидкости, а также упрощении его обслуживания, в частности, за счет упрощения и видоизменения конструкции проточного нагревателя жидкости по сравнению с известными аналогами и прототипом. Кроме того, настоящая полезная модель также позволяет достичь дополнительные технические результаты, включая, например, обеспечение компактности и простота производства.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели далее поясняется чертежами, на которых представлено:
Фиг. 1 - схематичное изображение проточного нагревателя жидкости согласно одному варианту осуществления, вид спереди в сборке; и
Фиг. 2 - схематичное изображение проточного нагревателя жидкости согласно одному варианту осуществления, продольное сечение А-А, обозначенное на Фиг. 1, вид в сборке.
Обозначение позиций на чертежах
1 – корпус,
2 - выходное отверстие для протока нагреваемой жидкости,
3 - входное отверстие для протока нагреваемой жидкости,
4 -отверстие для датчика температуры,
5 – вставка,
6 - внутренняя резьба,
7 - трубчатый электронагреватель патронного типа,
8 - электроконтактные выводы,
9 – канал.
Варианты осуществления полезной модели
Как показано на фигурах, в состав проточного нагревателя жидкости входит корпус 1, который может быть выполнен из любого приемлемого металла или сплава металлов, например, стали. Корпус 1 имеет цилиндрический внутренний объем. Внешняя форма корпуса 1 может быть любая приемлемая, и иметь квадратное или круглое поперечное сечение. Например, корпус 1 может иметь трубчатую форму. В корпусе 1 имеется входное отверстие 3 и выходное отверстие 2 для протока нагреваемой жидкости. Входное отверстие 3 размещено на боковой поверхности корпуса 1, а выходное отверстие 2 выполнено на торце корпуса 1, с противоположной стороны от входного отверстия 3. Выходное отверстие 2 может соответствовать выходному отверстию цилиндрического внутреннего объема корпуса 1 как показано на чертежах. Выходное отверстие 2 может также иметь внутреннюю резьбу для удобства крепления патрубков, устройств сжигания топлива или иных механизмов. Входное отверстие 3 и выходное отверстие 2 для протока нагреваемой жидкости могут быть снабжены патрубками (на фигурах не показаны) для удобства эксплуатации в некоторых вариантах реализации. В корпусе 1 имеется отверстие 4 для размещения температурного датчика (сенсора) или его составной части.
В состав проточного нагревателя жидкости также входит нагревательный элемент в виде вставки 5. Вставка 5 предназначена для закрепления во внутреннем объеме корпуса 1 и может быть выполнена из любого приемлемого металла или сплава металлов. Для закрепления вставки 5 во внутреннем объеме корпуса 1 может использоваться ряд методик, например, винтовое соединение. Так, внутренняя поверхность корпуса 1 может иметь внутреннюю резьбу 6, а вставка 5 имеет наружную резьбу для закрепления вставки в корпусе 1 винтовым способом.
Вставка 5 имеет трубчатый электронагреватель 7 патронного типа, ТЭНП, с контактными выводами 8, размещенными на одном торце вставки 5. ТЭНП 7, при подаче на него электропитания, позволяет осуществить нагрев проточной жидкости. Такое размещение ТЭНП 7 и его выводов 8 позволяет упростить его замену или обслуживание.
Вставка 5, в целом, имеет цилиндрическую форму с размерами, позволяющими вплотную разместить вставку в цилиндрическом внутреннем объеме корпусе 1 так, что внешняя боковая поверхность вставки 5 оказывается в соприкосновении с внутренней поверхностью корпуса 1. Однако внешняя поверхность вставки 5 имеет особую форму. Так, вставка 5 снабжена винтовым каналом 9, образованным на ее боковой внешней поверхности в виде винтовой выемки (канавки). Поперечное сечение канала 9 может иметь прямоугольную, треугольную, полукруглую или иную форму. Канал 9 совместно с внутренней поверхностью корпуса 1 образует теплообменный элемент в виде «змеевика», который обеспечивает возможность протекания по нему нагреваемой жидкости от входного отверстия 3 к выходному отверстию 2. ТЭНП 7 посредством теплопроводности передает стенкам вставки 5 и канала 9 тепло, которое позволяет нагреть проточную жидкость. Шаг, глубина, форма канала и мощность ТЭНП 7 рассчитывается исходя из необходимой площади теплопередачи и свойств нагреваемой жидкости. На корпусе 1 может также располагаться накладной термостат для контроля температуры жидкости.
В иных вариантах осуществления корпус 1 может состоять из двух частей, которые соединяются болтовым соединением с прокладкой, внутри которого образован винтовой канал для увеличения контакта нагреваемой жидкости с ТЭНП 7.
Работа проточного нагревателя жидкости заключается в следующем. Вставка 5 соединяется с корпусом 1 путем ее ввинчивания. ТЭНП 7 размещается во вставке 5, а его электроконтактные выводы 8 подключаются к источнику электрического питания. Проточная жидкость, подлежащая нагреву, подается под давлением через входное отверстие 3 корпуса 1 в канал 9 (змеевик), по которому она движется и осуществляет нагрев за счет теплообмена с ТЭНП 7. Нагретая жидкость из канала 9 попадает в выходное отверстие 2 и осуществляет выход из корпуса 1 устройства.
В качестве нагреваемой жидкости может использоваться любая жидкость, включая, жидкое топливо (например, дизельное топливо, отработанное масло, пиролизное топливо и др. виды топлива, которым требуется предварительный нагрев топлива для сжигания.). Так, описываемый проточный нагреватель жидкости может использоваться в области сжигания топлива в горелочных устройствах, где требуется предварительный нагрев топлива для дальнейшего его распыления и высокоэффективного сжигания. В качестве нагреваемой жидкости может также использоваться и иная жидкость, например, вода.
По сравнению с известными аналогами, винтовой канал 9 создает большую площадь теплообмена, которая превышает площадь теплообмена ТЭНП в несколько раз, тем самым создавая более благоприятные условия для более эффективного (быстрого) нагрева различных жидкостей с уменьшенным образованием нагара, накипи или налета. Кроме того, винтовой канал 9 заставляет двигаться жидкость по спирали, тем самыми увеличивая время контакта и эффективность передачи тепла от ТЭНП 7 к жидкости без образования застойных зон и локальных участков перегрева жидкости. Описываемая конструкция проточного нагревателя жидкости также обеспечивает простоту его обслуживания, разборки и чистки.