УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ

Устройство для нагрева жидкости
Заявляемая полезная модель относится к жидкостным нагревателям, в частности, для воды.
В настоящее время в промышленности и в быту широко используются различные автономные электрические водонагреватели, включающие смонтированные на трубопроводе электрические нагревательные элементы (1).
Недостатками их являются сложность конструкции, значительные габариты, трудоемкость монтажа и демонтажа, а также ремонта, невысокая пожаробезопасность, сравнительно невысокий коэффициент полезного действия.
Целью полезной модели является упрощение конструкции, повышение пожаробезопасности, увеличение коэффициента полезного действия, упрощение монтажа и демонтажа, а также ремонта, предотвращение возникновения кавитации в текущей жидкости при ее нагреве.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нагрева жидкости в трубопроводе, включающем смонтированный на трубопроводе нагревательный элемент, согласно полезной модели, нагревательный элемент содержит корпус в виде отрезка трубы из электропроводного материала со сквозным отверстием в стенке, с возможностью последовательного подключения к трубопроводу вместе с отверстием на одном конце отрезка трубы, и смонтированную на другом конце отрезка трубы съемную заглушку с укрепленным на ней, по меньшей мере, одним электродом в форме стержня из электропроводного материала, электрически изолированньш от корпуса и подключенным к входу источника электрического тока, другой вход которого соединен с корпусом.
Применительно к этому устройству, мы считаем необходимым выделить следующие развития и/или уточнения совокупности его существенных признаков, относящиеся к частным случаям выполнения или использования,
В качестве источника тока могут быть использованы как источники постоянного, так и переменного тока. При этом одним из целесообразных вариантов является заземление корпуса нагревательного элемента, что упрощает электрическую схему.
выполнение заглушки в виде охватьгеающего, по меньшей мере, один электрод цилиндра из диэлектрического материала с замкнутым козырьком на одном торце и винтовой резьбой на боковой поверхности, причем на внутренней поверхности одного конца отрезка трубы корпуса также вьшолнена винтовая резьба.
Количество электродов в форме стержня может быть различно и определяется расчетом. Очевидно, что с увеличением количества стержней растет тепловая моидность нагревателя.
Также предпочтительно выполнение электродов в форме стержня со спиральной проточкой. В результате применения спиральной проточки обеспечивается дополнительное закручивание текущей жидкости, следствием чего является уменьшение возможности возникновения кавитации и дополнительный нагрев за счет увеличения трения жидкости о внутренние стенки корпуса.
Одним из целесообразных модификаций заявляемой полезной модели является оснащение корпуса штуцером, герметично охватывающим одним концом сквозное отверстие отрезка трубы с образованием общей полости. Такое техническое решение упрощает монтаж и демонтаж устройства, повышая удобство его эксплуатации.
гидравлических потерь наиболее целесообразно такое расположение, при котором штуцер размешен под острым углом к центральной продольной оси отрезка трубы.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображено заявленное устройство для нагрева жидкости в трубопроводе (вариант со штуцером), продольный разрез;
На фиг. 2 изображен корпус заявляемого устройства для нагрева жидкости в трубопроводе, продольный разрез (вариант со штуцером);
На фиг. 3 изображена заглушка с электродом, продольный разрез;
На фиг. 4 изображен вырыв А на фиг. 3 (увеличено).
Согласно фиг. 1 устройство для нагрева жидкости в трубопроводе содержит корпус I в виде отрезка трубы из электропроводного материача с отверстиями 2 и 3 по концам. В качестве электропроводного материала может быть использован любой подходящий материал, например, медь, алюминий, сталь и т.д. В стенке отрезка трубы корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 4. Посредством данного сквозного отверстия 4, а также отверстия 2 на конце отрезка трубы корпус 1 может быть последовательно подключен («врезан) в трубопровод с проточной жидкостью.
например, водой, котор то необходимо нагревать. Конкретные приемы подключения различны. Например, оно может быть осуществлено при помощи разъемного фланцевого соединения, или при помощи неразъемного сварного соединения. Эти приемы широко известны, не являются предметом заявляемой полезной модели и поэтому не рассматриваются. В частности, трубопровод с проточной жидкостью может быть непосредственно подключен к корпусу 1, охватывая отверстие 4, например, при помощи сварного соединения. Однако для упрощения монтажа значительно удобнее оснастить устройство штуцером 5, одним концом герметично охватывающим сквозное отверстие 4 отрезка трубы корпуса 1 с образованием общей полости. Герметичность соединения может бьггь также обеспечена в результате приварки штуцера к отрезку трубы или выполнением их цельно в результате литья в общей форме. Оставщийся свободным конец 3 отрезка трубы корпуса 1 предназначен для монтажа съемной заглушки 6 с электродом 7 в форме стержня. Этот монтаж также может бьггь осуществлен с использованием различных конструктивных технических рещений. В качестве примера заявитель приводит резьбовое соединения. Для его создания на внутренней поверхности конца отрезка трубы корпуса 1 вьшолнена винтовая резьба 8. Заглушка 6 может представлять собой цилиндр 9 из диэлектрического материала
(например, пластмассы, резины и т.п.) с замкнутым по периметру козырьком 10 на одном торце. Внутри цилиндра 9 жестко закреплен, например, запрессовкой, электрод 7 в форме стержня из электропроводного материала (медь, алюминий, железо, сталь и т.п.), который может быть оснащен спиральной проточкой 11. На боковой поверхности цилиндра 9 выполнена винтовая резьба 12 для крепления внутри корпуса 1 на винтовой резьбе 8. Конец 13 электрода 7 выходит наружу из козырька 10 цилиндра 9 заглушки 6 и соединен с клеммой 14 для подключения к вьгходу источника электрического тока. Сам корпус 1 при помощи клеммы 15 подключен к другому выходу источника электрического тока или заземляется.
Для сборки устройства заглущка 6 при помощи винтовой резьбы 12 ввинчивается в винтовую резьбу 8 корпуса 1. При этом для повьппения герметичности соединения желательно использовать эластичную кольцевую шайбу 16, которая в результате ввинчивания надежно прижимается замкн тым по периметру козырьком 10 к торцу корпуса 1. Сам же корпус I при помощи отверстий 2 на его конце и сквозного отверстия 5 последовательно включается в трубопровод с жидкостью, например, водой. В результате образуется следующая электрическая цепь: один из выходов источника электрического тока, клемма 14, электрод 7, заполненный
жидкостью или воздухом зазор между электродом 7 и поверхностью полости корпуса 1, корпус 1, клемма 15, другой выход источника электрического тока (или заземление).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Если в полости корпуса 1 устройства находится вода, например, в текущем состоянии, то при замыкании цепи электрического тока через нее начинает проходить электрический ток. Поскольку вода обладает электрическим сопротивлением, то при этом выделяется тепло, в результате чего происходит ее нагрев. Таким образом, в заявленном устройстве тепловыделяющим элементом является сама жидкость. Если подача воды прекращается, то электрическая цепь разрывается. Вследствие этого прекращается движение электрического тока и нагрев воды.
Работа заявленного технического решения в предыдущем абзаце была показана на примере его использования для прямоточного трубопровода с текущей по нему водой. Однако устройство может бьггь использовано и для нагрева непроточной воды. Принцип его работы от этого не меняется. Только в этом случае необходимо предварительно заглушить другой заглущкой второе отверстие корпуса 1 заполнить устройство водой и подключить его к источнику электрического тока, как описано выше.
Как отмечалось выше, электрод 7 в форме стержня может бьггь выполнен со спиральной проточкой 11,
Отдельные потоки жидкости, двигаясь по этим спиральным проточкам 11, не только нагреваются, но одновременно приобретают спиралеобразнзто траекторию движения, что, с одной стороны, способствует более интенсивному перемешиванию жидкости и снижению, вследствие этого, возможности возникновения кавитации, а с дрзтой стороны, з еличивает трение жидкости о внутренние стенки корпуса 1, что ведет к ее дополнительному нагреву.
В качестве источника электрического тока могут быть использованы как источники постоянного электрического тока с переменной полярностью, так и источники переменного электрического тока.
При использовании постоянного тока важно обеспечить подключение корпуса и электродов к разным электрическим полюсам. При использовании переменного тока наиболее удобно заземлить корпус. С увеличением частоты переменного тока увеличивается степень нагрева воды при прочих равных условиях, а также повьппается электробезопасность.
Дополнительный положительный эффект заявленного технического решения заключается также в том, что при его работе помимо нагрева обеспечивается обработка воды магнитным полем, что способствует ее дополнительному нагреву, уменьшает возможность возникновений кавитации, а также обеспечивает приобретение ею дополнительных полезных качеств.
Значительным преимуш;еством заявленного устройства являются простота конструкции. Корпус устройства с заглушкой технологичны в изготовлении, компактны, легко упаковываются и транспортируются. По существу заявленное техническое решение представляет собой малогабаритное переносное устройство для нагрева воды, которое сравнительно легко может быть смонтировано на любом трубопроводе, особенно если последний содержит прорезиненные р}тсава, концы которых легко могут быть надеты с натягом на концы штуцера и свободньш от заглушки конец корпуса 1 с последуюшей дополнительной их фиксацией, например, при помоши хомутов. При необходимости ремонта заглушка с электродом может быть легко извлечена из корпуса для осмотра и принятия необходимых мер, а затем возвращена на место. Устройство обладает повьиденной пожаробезопасностью, так как при прекрашении подачи воды оно по существу отключается, прекращая нагрев. Заявленный нагреватель чрезвычайно полезен в
самых различных отраслях промышленности, быту, сельской местности, в частности, на дачных участках. Для внедрения нолезной модели не требуется специального оборудования и оснастки, что является еще одним преимутцеством заявляемого технического решения задачи.
Помимо приведенных вариантов полезной модели возможны и многочисленные другие его модификации, которые охватываются приведенной далее заявителем формулой полезной модели. 1. Источники информагщи, принятые во внимание: Авторское свидетельство СССР № 273171, ют. В 01 J 1/00, опублик. 1970 (прототип).