ПЛОСКИЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ С ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ БАКАМИ
FLAT WATER HEATER WITH PARALLEL CONNECTED TANKS

Настоящее изобретение относится к электрическому водонагревателю, содержащему, по меньшей мере, два водяных бака уменьшенной толщины, установленных параллельно друг другу и напрямую соединенных друг с другом средствами, взаимно выполненными на оболочках таких баков.
Таким образом, изобретение относится к водонагревателям так называемого "плоского" типа, у которых два или более водяных бака имеют уменьшенный диаметр по сравнению с диаметром бака стандартного водонагревателя эквивалентного объема.
Характеристики и преимущества плоского водонагревателя такого типа исчерпывающее раскрыты в патентах ЕР 2529159 и ES 1236754 на имя заявителя настоящей заявки, в которых описан водонагреватель, содержащий два бака, помещающихся в одном кожухе и последовательно соединенных перепускной трубкой, установленной на нижних крышках указанных баков и приспособленной для переноса воды из верхней части верхнего по потоку бака на дно нижнего по потоку бака, в результате чего вода подается пользователю горячей путем ее отбора из верхней части.
В отличие от этого, в DE 2548011 описан водонагреватель с двумя соединенными параллельно баками, которые параллельно наполняются водой посредством особых перепускных трубок, соединяющих оболочки соседних баков.
В упомянутом патенте DE 2548011 два бака соединены друг с другом двумя перепускными трубками, одна из которых расположена в нижней области оболочек, а другая в верхней области; такая конфигурация имеет существенные преимущества, связанные со скоростью обеспечения определенного количества доступной пользователю горячей воды и экономичностью за счет уменьшения количества компонентов, необходимых для работы водонагревателя, наличия электрического сопротивления, которое может использоваться только в верхнем по потоку баке, и мощность нагрева которого также влияет на массу воды, поступающей в соседний нижний по потоку бак через нижнюю перепускную трубку.
В решении, которое проиллюстрировано в DE 2548011 и также используется в существующих плоских водонагревателях с двумя или более параллельными баками, обязательно требуются перепускные трубки для соединения таких баков и их сообщения друг с другом, для чего необходимы дополнительные компоненты и технология.
Перепускные трубки фактически обычно представляют собой прямые трубчатые каналы, сообщающиеся с особыми отверстиями в оболочках соседних баков для параллельной установки; поэтому такие отверстия должны ограничивать оба конца таких трубчатых каналов обычно посредством кольцевого сварного шва.
Во избежание увеличения общей ширины всего плоского водонагревателя необходимо уменьшить длину трубчатых каналов, чтобы свести к минимуму расстояние между водяными баками; однако маловероятно, чтобы такое требование к размерам, которое является принципиальным для водонагревателя плоского типа, было совместимо с требованием к необходимому для кольцевой сварки минимальному расстоянию между такими баками, которое должно составлять порядка нескольких сантиметров.
Следовательно, размеры плоского водонагревателя с параллельно соединенными баками фактически невозможно сохранить такими же, как общие стандартные размеры существующего плоского водонагревателя с последовательно соединенными баками, такого как, например, описанного в патенте ЕР 2529159 водонагревателя с зазором между двумя баками всего 8 мм.
Описанные выше перепускные трубки, применение которых преимущественно является единым стандартом в плоских водонагревателях с параллельно соединенными баками, создают недостатки другого рода, связанные со сложностями защиты от коррозии их стенок (и зон сварки с отверстиями в баках) путем электростатического напыления эмали, которое обычно используется для всего бака; фактически, из-за хорошо известных эффектов "клетки Фарадея" и "обратной ионизации" частицы порошка не могут равномерно наноситься путем электростатического напыления на такие периферийные зоны сварки и внутри перепускных трубок, что делает обязательным их эмалирование так называемым "мокрым способом".
В основу настоящего изобретения положена задача преодоления недостатков такого рода путем создания плоского водонагревателя с двумя или более параллельно соединенными баками без использования перепускных трубок, как это было известно до настоящего времени.
Другой задачей настоящего изобретения является создание плоского водонагревателя с двумя или более параллельно соединенными баками, общие размеры которого сравнимы с размерами аналогичного плоского водонагревателя с двумя или более последовательно соединенными баками, во избежание чрезмерных изменений в технологии изготовления, чтобы обеспечить возможность модернизации путем замены одной модели плоского водонагревателя на другую.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание плоского водонагревателя с двумя или более параллельно соединенными баками, который может устанавливаться как вертикально, так и горизонтально без существенных потерь в производительности с точки зрения количества подаваемой пользователю горячей воды с рабочей температурой.
Решение этих и других задач, которые станут ясны далее, достигается за счет плоского водонагревателя с двумя или более параллельно соединенными баками по п. 1. Решение других задач также может достигаться посредством дополнительных признаков зависимых пунктов формулы изобретения.
Дополнительные признаки настоящего изобретения раскрыты в описании одного из предпочтительных вариантов осуществления в соответствии с формулой изобретения и проиллюстрированы лишь в качестве неограничивающего примера на прилагаемых чертежах, на которых:
на фиг. 1.А показан вид в разрезе плоского водонагревателя согласно изобретению при вертикальной установке;
на фиг. 1.В показан вид в разрезе проиллюстрированного на фиг. 1.А плоского водонагревателя при горизонтальной установке;
на фиг. 2.А и 2.В показаны, соответственно, вид в разрезе и аксонометрическая проекция двух баков плоского водонагревателя согласно изобретению до их параллельного соединения;
на фиг. 3.А и 3.В показаны, соответственно, вид в разрезе и аксонометрическая проекция проиллюстрированных на фиг. 2.А и 2.В двух параллельно соединенных баков согласно изобретению;
на фиг. 4 показан вид сверху двух проиллюстрированных на фиг. 3.А и 3.В двух параллельно соединенных баков согласно изобретению;
на фиг. 5 показан вид в разрезе средства параллельного соединения баков плоского водонагревателя согласно изобретению;
на фиг. 6 показан вид в перспективе проиллюстрированного на фиг. 5 средства.
Далее со ссылкой на чертежи описаны признаки плоского водонагревателя согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления. Следует отметить, что на чертежах, несмотря на их схематичность, элементы изобретения представлены с сохранением пропорций их пространственных размеров и ориентации, которые совместимы с возможным вариантом осуществления.
Также следует отметить, что любой размерный и пространственный термин (например, "нижний", "верхний", "внутренний", "наружный", "передний", "задний" и т.п.) относится к положениям элементов, показанных на прилагаемых чертежах, без какого-либо ограничения относительно возможных условий эксплуатации; однако для ясности описания в дальнейшем такие размерные и пространственные термины будут относиться к плоскому водонагревателю, предназначенному для вертикальной установки, т.е. баки которого имеют вертикально ориентированную большую ось.
Позицией 1 на фиг. 1.А в целом обозначен плоский водонагреватель (далее - водонагреватель 1), содержащий наружный кожух 1.1, в котором установлены два водяных бака 2.D и 2.S, окруженных теплоизоляционным материалом 1.2 (например, пенополиуретаном) и параллельно соединенных друг с другом средством 6 прямого взаимного соединения, которое будет подробно описано далее.
В варианте, показанном на прилагаемых чертежах, предусмотрено два таких водяных бака 2.D/2.S, но принципы настоящего изобретения также применимы к водонагревателям 1, содержащим большее число баков, каждый из которых параллельно соединен с соседним баком аналогичными средством 6 прямого взаимного соединения; однако также с целью облегчения понимания описания здесь и далее рассматривается исключительно водонагреватель 1, имеющий два бака 2.D/2.S, соответственно обозначенных как верхний по потоку бак 2.D (т.е. бак, в который поступает холодная водопроводная вода) и нижний по потоку бак 2.S (т.е. бак, из которого отбирается горячая вода, подаваемая пользователю).
Как известно из техники, кожух 1.1 водонагревателя 1 содержит верхнюю крышку 1.3 и нижнюю крышку 1.4 с доступом к:
- впускному отверстию 3.1 трубы 3 для подачи холодной воды (далее - труба 3 для холодной воды), которая входит в верхний по потоку бак 2.D преимущественно на уровне его дна;
- выпускному отверстию 4.1 трубы 4 для выпуска горячей воды (далее - труба 4 для горячей воды), которая входит в нижний по потоку бак 2.S и преимущественно достигает его верхней части, откуда отбирается горячая вода.
Как и у плоских водонагревателей с последовательно соединенными баками и известных из уровня техники плоских водонагревателей с баками, соединенными соответствующими перепускными трубками, впускное отверстие 3.1 трубы 3 для холодной воды и выпускное отверстие 4.1 трубы 4 для горячей воды расположены преимущественно вблизи боковых краев нижней крышки 1.4, за счет чего труба 3 для холодной воды и труба 4 для горячей воды находятся близи наружных оболочек соответствующих водяных баков 2.D/2.S.
Известно, что такая конфигурация является предпочтительной для обеспечения максимальной энергоэффективности водонагревателя 1 при установке как в вертикальном положении (смотри фиг. 1.А), так и в горизонтальном положении (смотри фиг. 1.В), предотвращая перемешивание воды, поступающей из трубы 3 для холодной воды, и обеспечивая максимальный объем горячей воды, отбираемой из верхнего конца 4.2 трубы 4 для горячей воды.
Однако в качестве альтернативы проиллюстрированной конфигурации, впускное отверстие 3.1 трубы 3 для холодной воды и выпускное отверстие 4.1 трубы 4 для горячей воды могут находиться в более внутреннем положении относительно боковых краев крышки 1.4, а также только выпускное отверстие 4.1 трубы 4 для горячей воды может находиться в самом внутреннем положении, а не рядом с боковым краем крышки 1.4, чтобы труба 4 входила в нижний по потоку бак. 2.S не вблизи его наружной оболочки; в таком случае труба 4 для горячей воды может проходить преимущественно под наклоном к наружной оболочке бака 2.S, при этом ее верхний конец 4.2 в любом случае находится в непосредственной близости от такой наружной оболочки и в верхней области верхней части, откуда может отбираться наибольший объем горячей воды при обоих вариантах установки водонагревателя 1.
Как известно из уровня техники, верхний конец трубы 3 для холодной воды предпочтительно снабжен перегородкой 5, приспособленной направлять поток входящей воды преимущественно ортогонально, то есть параллельно дну бака 2.D, внутрь которого вставлена труба 3 для холодной воды, чтобы в наибольшей возможной степени свести к минимуму отрицательные последствия перемешивания.
Такой перегородкой 5 может являться перегородка любого известного типа, например, такая как описана в ЕР 2909543 и RU 179197, которые принадлежат заявителю настоящей заявки.
Позицией 7 обозначен фланец, приспособленный закрывать отверстие в дне, по крайней мере, одного бака 2.D/2.S, доступ к которому возможен при удалении нижней крышки 1.4 водонагревателя 1 в целях сборки и технического обслуживания функциональных компонентов, установленных на фланце 7.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения верхний по потоку бак 2.D снабжен фланцем 7, приспособленным для размещения:
- по меньшей мере, одного электрического сопротивления 9,
- оболочки 8 терморегулирующего и/или термозащитного термореле,
- по меньшей мере, одного антикоррозионного протекторного анода 10, обычно изготовленного из магния или его сплавов.
Упомянутое, по меньшей мере, одно электрическое сопротивление 9 (любой мощности, например, одинарной или двойной мощности, также модулируемое) также может состоять из электрического погружного сопротивления или электрического сопротивления так называемого "сухого" типа, то есть способного косвенно нагревать воду, не вступая с ней в прямой контакт; электрическое сопротивление 9 этого типа (без различия, патронного типа или типа свечи зажигания, нитевидного типа, из керамики, стеатита или другого типа) содержится в водонепроницаемой оболочке фланца 7.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения нижний по потока бак 2.S снабжен фланцем 7, приспособленным для размещения:
- оболочки 8 терморегулирующего и/или термозащитного термореле,
- по меньшей мере, одного антикоррозионного протекторного анода 10, обычно изготовленного из магния или его сплавов.
В одном из вариантов осуществления изобретения (не показанном на прилагаемых чертежах) фланцы 7 также могут не иметь оболочек 8 термореле, например, в вариантах водонагревателя 1 с датчиками температуры термореле, непосредственно установленными на баках 2.D/2.S или под такими фланцами 7.
Также может быть предусмотрен вариант, в котором оболочка 8 термореле находится в одном из баков 2.D/2.S, а, по меньшей мере, одно электрическое сопротивление 9 находится в другом из баков 2.D/2.S.
Согласно одному из дополнительных вариантов осуществления изобретения (не показанному на чертежах) антикоррозионный протекторный анод 10 предусмотрен только в нижнем по потоку баке 2.S, а защита верхнего по потоку бака 2.D от гальванического и электролитического воздействия обеспечивается, по меньшей мере, одним анодом с подаваемым током, который установлен на фланце 7 или в любом случае внутри такого верхнего по потоку бака 2.D.
Согласно другому варианту осуществления изобретения вместо, по меньшей мере, одного антикоррозионного протекторного анода 10 оба бака 2.D/2.S снабжены, по меньшей мере, одним анодом с подаваемым током.
Упомянутые баки 2.D/2.S, фланцы 7, любые оболочки 8 термостата и любая одна или несколько оболочек сухих сопротивлений 9 изготовлены из антикоррозионного материала и/или подвергнуты соответствующей антикоррозийной обработке.
В одном из вариантов осуществления изобретения баки 2.D/2.S и вышеупомянутые функциональные элементы изготовлены из нержавеющей стали.
Выше описаны в основном общие характеристики плоских водонагревателей с последовательно соединенными баками или плоских водонагревателей с баками, параллельно соединенными особыми перепускными трубками, приваренными к отверстиям в соседних оболочках таких баков.
Новизна настоящего изобретения заключается в отсутствии таких перепускных трубок, поскольку вместо этого параллельное соединение баков 2.D/2.S осуществляется средством 6 прямого взаимного соединения, как показано на прилагаемых чертежах (в частности, на подробных видах на фиг. 5 и 6) и как описано далее.
Такое средство прямого взаимного соединения, представляющее собой, по меньшей мере, две противоположные пары плоских выступов 6.D/6.S круглого сечения, сформированных литьем на соседних оболочках двух баков 2.D/2.S, обозначено позицией 6 на фиг. 2.А, 2.В, 3.А и 3.В.
Упомянутые плоские выступы 6.D/6.S выполнены в одинаковых положениях на обоих баках 2.D/2.S, т.е. на одинаковом расстоянии по продольной оси оболочек, чтобы находиться на одной оси при их последующем соединении.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено две противоположных пары таких плоских выступов 6.D/6.S на оболочках, одна из которых находится преимущественно вблизи дна баков 2.D/2.S, а другая вблизи их верхней части, чтобы после их соединения образовались два канала сообщения между такими соседними баки 2.D/2.S для их параллельного соединения.
Также может быть предусмотрено большее число противоположных пар плоских выступов 6.D/6.S, например, третья пара может находиться преимущественно в центральной области продольной оси оболочек таких баков 2.D/2.C.
Как показано на фиг. 2.В и на подробном виде на фиг. 5 и 6, каждый из таких плоских выступов 6.D/6.S содержит круглое отверстие 6.DA/6.SA, ограниченное кольцевой манжетой 6.DB/6.SB, которая слегка выступает из криволинейной поверхности оболочки и соединена с ней участками, 6.DR/6.SR.
Упомянутая кольцевая манжета 6.DB/6.SB служит плоскостью для непосредственного соединения с ответной кольцевой манжетой 6.SB/6.DB противоположного плоского выступа 6.S/6.D соседнего бака.
Соединение кольцевых манжет 6.DB/6.SB предпочтительно осуществляется методом индукционной пайки, которая также может применяться в случаях очень малого расстояния между двумя баками 2.D/2S.
Однако могут использоваться другие способы соединения, аналогичные индукционной пайке и способные обеспечить аналогичные результаты и преимущества.
Как показано на фиг. 3.А, 3.В и 4, на которых проиллюстрированы такие баки 2.D/2.S после соединения плоских выступов 6.D/6.S, описанное параллельное соединение позволяет удерживать баки очень близко друг другу с зазором порядка 4-8 мм, что намного меньше расстояния, необходимого для плоских водонагревателей с баками, параллельно соединенными посредством перепускных трубок.
Такое преимущественное примыкание двух баков 2.D/2.S позволяет предотвратить увеличение общих размеров по ширине, что произошло бы при использовании перепускных трубок, с сохранением конечных размеров водонагревателя в пределах, аналогичных размерам плоского водонагревателя, у которого баки соединены последовательно (например, такого как описан в патенте ЕР 2529159, где зазор между двумя баки составляет всего около 8 мм).
С вышеупомянутым преимуществом (которое также обеспечивает возможность модернизации путем установки водонагревателя 1 согласно настоящему изобретению вместо водонагревателя с последовательно соединенными баки) связана возможность применять процесс электростатического напыления эмали с целью защиты от коррозии средства 6 прямого взаимного соединения аналогично остальным частям баков 2.D/2.S без необходимости прибегать к эмалированию "мокрым способом", которое обычно используется в плоских водонагревателях с параллельно соединенными баками.
Параллельное соединение смежных баков, реализуемое за счет средства 6 прямого взаимного соединения, позволяет избегать использования классических перепускных трубок, что приводит к экономии затрат на сырье и переработку с учетом того, что оба конца каждой перепускной трубки должны привариваться к двум отверстиям в таких баках, а для соединения пары плоских выступов 6.D/6.S достаточно одной операции индукционной пайки на плоскости, которую образует соединение их кольцевых манжет 6.DB/6.SB.
В настоящем изобретении сохранены другие преимущества, обычно доступные для плоских водонагревателей с баками, параллельно соединенными посредством перепускных трубок, а именно, возможность использования, по меньшей мере, одного электрического сопротивления 9 только в одном из баков 2.D/2.S (обычно в верхнем по потоку баке 2.D, хотя может быть предусмотрен более энергетически эффективный вариант, в котором нижний по потоку бак 2.S также содержит, по меньшей мере, одно электрическое сопротивление 9) и возможность установки в вертикальном или горизонтальном положении, что в обоих случаях обеспечивает максимальное количество горячей воды, которая может обираться из верхнего конца 4.2 трубы 4 для горячей воды в нижнем по потоку баке 2.S.
Специалисту в данной области техники ясно, что возможны несколько вариантов осуществления описанного выше водонагревателя 1, не выходящих за пределы изобретательского замысла, а также ясно, что при осуществлении изобретения на практике различные описанные выше компоненты могут быть заменены технически эквивалентными.
Например, хотя на прилагаемых чертежах показан водонагреватель 1, содержащий два бака 2.D/2.S цилиндрической формы, как указано выше, очевидно, что также могут использоваться водонагреватели 1 с большим числом баков необязательно цилиндрической, а также эллипсоидальной формы с уменьшенной глубиной, каждый из которых параллельно соединен с соседними баками средством 6 прямого взаимного соединения, которые описаны выше.
Аналогичным образом, пары плоских выступов 6.D/6.S могут также иметь форму, отличную от формы, описанной выше применительно к предпочтительному варианту осуществления изобретения, при этом каждая из них может, например, содержать отверстие 6.DA/6.SA необязательно круглой формы, ограниченное манжетой 6.DB/6.SB аналогичной формы, выполняющий функцию плоской области для прямого соединения (посредством индукционной пайки или аналогичным по эффективности методом) с ответной манжетой 6.SB/6.DB противоположного плоского выступа 6.S/6.D соседнего бака.