ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
ELECTRIC WATER HEATER

Изобретение относится к электробытовым нагревательным приборам и может быть использовано для нагрева воды в бытовых условиях.
Известен водонагреватель электрический накопительного типа (патент №49197, опубл. 2005.11.10), содержащий внутренний бак с расположенным в нем электронагревателем и наружный корпус с торцевыми крышками, теплоизолированными друг от друга, при этом внутренний бак выполнен из нержавеющей стали, а соединение торцевых крышек с корпусом выполнено в виде замкового соединения.
Недостатком известной конструкции является то, что нагревательный элемент (ТЭН) расположен внутри бака и находится во взаимодействии с водой, в результате образования зон высокотемпературного нагрева происходит образование накипи на электронагревательном элементе от выпадения солей жесткости, что приводит к выходу из строя ТЭНа и его замене. Кроме того, известная конструкция электроводонагревателя не позволяет производить замену электронагревательного элемента без слива воды и съема всей конструкции с места крепления, что усложняет процесс проведения ремонтных работ.
К недостаткам известного устройства также относится наличие сварных швов при изготовлении бака из нержавеющей стали. На поверхности сварного соединения со временем образуется пористый оксидный слой, который в значительной степени ослабляет стойкость соединения к коррозии, что является основной причиной разрушения сварных швов и протечек воды, а это приводит к сокращению сроков службы бака.
Недостатком является также размещение трубки отвода горячей воды непосредственно в полости бака, что замедляет процесс получения горячей воды, так как трубка с горячей водой охлаждается объемом холодной воды, вновь поступающей в бак через нижний патрубок.
Известен водонагреватель (патент №55102, опубл. 2006.07.27), взятый в качестве прототипа, который содержит рабочий бак, наружный корпус, выполненный из металла, и расположенную между ними теплоизоляцию, патрубок подвода холодной воды, патрубок выпуска горячей воды и размещенный внутри рабочего бака электронагревательный элемент, при этом рабочий бак выполнен двухслойным: внутренний слой выполнен из полимерных материалов, а внешний слой - из стали.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции внутреннего бака за счет выполнения его многослойным, что не позволяет обеспечить высокий уровень антикоррозионного покрытия, кроме того, нагревательный элемент (ТЭН) расположен внутри бака и находится во взаимодействии с водой, в результате образования зон высокотемпературного нагрева происходит образование накипи на электронагревательном элементе от выпадения солей жесткости, что приводит к выходу из строя ТЭНа и его замене.
Известная конструкция электроводонагревателя не позволяет производить замену электронагревательного элемента без слива воды и съема всей конструкции с места крепления, что усложняет процесс проведения ремонтных работ. Расположение трубки отвода горячей воды непосредственно в полости бака замедляет процесс получения горячей воды после включения водонагревателя, так как трубка с горячей водой охлаждается объемом вновь поступающей холодной воды.
Задача изобретения - создание электрического аккумуляционного водонагревателя с электронагревательным элементом, не контактирующим с водой, с внутренним баком, не имеющим сварных соединений, обладающего высокими потребительскими свойствами.
Технический результат, получаемый в результате реализации предложенной конструкции, состоит в уменьшении энергопотребления электроводонагревателя за счет снижения потерь тепла нагретой воды, повышении его надежности, ремонтопригодности, электробезопасности и пожаробезопасности, увеличении срока службы электроводонагревателя.
Технический результат достигается тем, что в электрическом водонагревателе, содержащем вертикально расположенный внутренний бак, наружный кожух и расположенную между ними теплоизоляцию, патрубок подвода холодной воды, патрубок отвода горячей воды и электрический нагревательный элемент, нагревательный элемент установлен с возможностью его замены на наружной стенке внутреннего бака, при этом внутренний бак выполнен цельнометаллическим, бесшовным с нижней и верхней горловинами, в которых установлены патрубки подвода холодной и отвода горячей воды соответственно.
Технический результат достигается также тем, что нагревательный элемент выполнен в виде одного или более кольцеобразных элементов разной потребляемой мощности, подключенных параллельно, что позволяет удовлетворить любые запросы потребителя в части нагрева воды и сэкономить электроэнергию.
Технический результат достигается также тем, что на наружной поверхности внутреннего бака методом пластического деформирования выполнены кольцевые канавки для установки в них кольцеобразных нагревательных элементов, что увеличивает площадь контакта нагревательных элементов с внутренним баком, повышает эффективность теплопередачи и экономит потребляемую электроэнергию.
Технический результат достигается также тем, что нагревательные элементы закреплены (плотно прижаты) на баке с помощью пружины, например витой, что обеспечивает необходимый тепловой контакт и улучшает надежность крепления нагревательных элементов на баке.
Технический результат достигается также тем, что в водонагревателе цельнометаллический внутренний бак выполнен из алюминиевого сплава, отвечающего требованиям санитарно-эпидемиологических норм, без сварных швов методом закатки горловин, что обеспечивает высокую технологичность изготовления, полную герметичность бака, равнопрочность и отсутствие мест концентрации коррозионных процессов, которыми являются сварные швы.
Технический результат достигается также тем, что в водонагревателе в качестве теплоизоляции использовано пожаробезопасное супертонкое экологически чистое базальтовое волокно.
Наличие совокупности указанных признаков в заявленном техническом решении позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию изобретения «новизна».
При сравнении заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не выявлена совокупность признаков, отличающих заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».
Таким образом, заявленное решение является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид электрического водонагревателя, на фиг.2 - вид А устройства.
Электрический водонагреватель содержит вертикально расположенный цельнометаллический внутренний бесшовный бак 1, изготовленный из бесшовной прессованной трубы из алюминиевого сплава методом закатки горловин, наружный кожух 2, выполненный из листовой стали, теплоизоляционный слой 3, размещенный между внутренним баком 1 и кожухом 2, кольцеобразные электронагревательные элементы (ТЭНы) 4 (фиг.2) с оболочкой из нержавеющей стали (ТЭН может быть один или несколько, в данном случае таких элементов два), плотно прижатые к нижней наружной поверхности бака 1 пружиной 5. ТЭНы 4 помещены в кольцевые канавки 6, выполненные в нижней части наружной поверхности бака 1 методом пластического деформирования (раскатка). Надежная термоизоляция между электронагревательными элементами и наружным кожухом 2 обеспечивается теплозащитным экраном 7 из термостойкого материала, а также теплоизоляционным слоем 3 из экологически чистого базальтового волокна, например прошитого легкого базальтового полотна, закрепленного на наружной поверхности бака 1 стяжными кольцами (не показаны).
Внутренний бак 1 содержит нижнюю и верхнюю горловины 8 и 9, в которых установлены патрубки 10 и 11 подвода холодной и отвода горячей воды соответственно.
На лицевой панели водонагревателя расположены терморегулятор 12, имеющий тепловой контакт с наружной стенкой бака 1 и позволяющий поддерживать в автоматическом режиме заданную температуру воды, сетевой выключатель 13, переключатель 14, например сдвоенный, режимов работы водонагревателя.
Сетевой выключатель 13 со встроенной индикацией включения питания включает напряжение питания электрического устройства водонагревателя.
Сдвоенный переключатель режимов 14 со встроенной индикацией включения каждого из переключателей обеспечивает включение электронагревательных элементов 4 и работу водонагревателя в трех режимах:
- включение только первого электронагревателя;
- включение только второго электронагревателя;
- включение первого и второго электронагревателей одновременно.
Один из электронагревателей может иметь меньшую мощность потребления электроэнергии, чем другой электронагреватель, что позволит удовлетворить любые запросы потребителя в части нагрева воды и сэкономить электроэнергию.
На наружном кожухе 2 установлен термометр 15 для визуального контроля нагрева воды в баке 1. При снижении температуры воды в баке водонагреватель автоматически включается.
Для поддержания давления воды в пределах нормы в водонагревателе предусмотрен предохранительный клапан 16. Водонагреватель снабжен крышкой 17 для обеспечения сервисного обслуживания водонагревателя.
Устройство работает следующим образом.
Во время работы внутренний бак 1 электрического водонагревателя постоянно находится под давлением магистрали холодной воды. Воду нагревает находящийся на наружной стенке бака 1 нагревательный элемент 4. При потреблении горячей воды холодная вода, поступающая в нижнюю часть бака 1 через патрубок 10, вытесняет нагретую воду через патрубок 11 отвода горячей воды в верхней части бака 1 в магистраль горячего водоснабжения.
Во время нагрева воды горит индикаторная лампочка, встроенная в переключатель 14. При достижении заданной температуры терморегулятор 12 автоматически отключает нагревательные элементы 4. Термометр 15 показывает температуру воды в баке. При снижении температуры воды в баке 1 водонагреватель автоматически включается.
Терморегулятор 12 позволяет поддерживать в автоматическом режиме заданную температуру воды в пределах от 20°С до 75°С, обеспечивает аварийное отключение электропитания прежде, чем температура чувствительного элемента достигнет 110°С, и служит для защиты нагревательных элементов 4 от перегрева.
При достижении заданной температуры терморегулятор 12 автоматически отключает нагревательные элементы 4.
При длительном использовании водонагревателя на внутренней поверхности бака 1 могут образовываться осадок и накипь, для удаления которых нет необходимости демонтировать водонагреватель, достаточно просто заполнить бак моющим средством и слить содержимое через нижнюю горловину 8 бака 1.
Использование электрического водонагревателя предложенной конструкции обеспечивает повышение надежности, ремонтопригодности, электробезопасности и пожаробезопасности, увеличение срока службы электрического водонагревателя.