УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в биту, сфере обслуживания , промышленности, на транспорте и т.д., в частности для нагрева воды.
Известны устройства для нагрева воды с помощью резистивных трубчатых электронагревателей (ТЭНов), подключаемых непосредственно к сети 1.
Однако при их использовании затруднены теплопередача к нагреваемой воде от раскаленного резистора через теплоизоляцию и наружную оболочку ТЭНа и теплообмен между нагреваемой водой и нагревательными элементами из-за относительно малой поверхности последних, что приводит к повешению тепловой инерционности этих устройств.
Кроме того , такие электронагреватели имеют низкую электробезопасность из-за вероятности непосредственного контакта нагреваемой воды с греющим резистором, находящимся под напряжением сети, в случае появления трещин в наружной оболочке ТЭНов либо при аварийных режимах, возникающих при работе подобных устройств без воды.
Более безопасны в применении нагреватели с тепловыделяющими резисторами,размещенными на поверхности полого диэлектрического нагревостойкого элемента, по которому циркулирует нагреваемая вода 2. Однако и в таких устройствах не исключаются аварийные режимы и появление напряжения сети при повреждении полых элементов или работе нагревателей без воды.
Известны электронагреватели с индуктором, размещенным внутри нагреваемой стальной оболочки. Функцию индуктора в этих устройствах выполняет тороидальная многовитковая катушка, подключаемая к сети переменного тока, которая помещается внутри аналогичной по форме герметичной ферромагнитной стальной оболочки, нагреваемой вихревыми токами при прохождении по ней переменного во времени магнитного потока, создаваемого первичной катушкой. Эти индукционные электронагреватели обладают повышенной электро- и пожаробезопасностыо, так как их нагревательный элемент погружают в нагреваемую воду {стальная оболочка во-первых, не имеет электрической связи с сетью питания и, во-вторых, в рабочем состоянии имеет температуру ниже температуры возгорания большинства окружающих предметов ).
Однако, эти электронагреватели имеют низкий коэффициент мощности, занимают сравнительно большой объем в резервуаре с нагреваемой водой при малой интенсивности ее циркуляции и при их использовании не исключена возможность проникновения воды в герметичную стальную оболочку в месте сочленения катушки индуктора с проводниками питания, что снижает электробезопасность.
Известен также электроводонагреватель 3, предназначенный для нагрева жидкостей, представляющий собой систему индукционного типа, состоящую из корпуса и теплообменника с входным и выходным патрубками, причем теплообменник выполнен в виде вторичной обмотки трансформатора. При этом связь между первичной и вторичной катушками обеспечиватся через замкнутый шихтованный магнитный сердечник. Нагрев жидкости происходит при подаче тока в первичную катушку, наведении индукционного тока во вторичной катушке.
.w/w
- 2
Наиболее близкий по технической сущности к заявляемой полезной иодели является электронагреватель 4,содержащий корпус и теплообменник с по меньшей мере одним входным и выходным патрубками, выполненный в виде вторичой обмотки трансформатора, на сердечнике которого установлена электрически изолированная от него первичная обмотка, подключаемая к источнику питания, при этом вторичная обмотка выполнена в виде замкнутого трубчатого витка из электропроводящего материала и погружена в нагреваемую среду.
Анализ приведенного уровня техники в области электронагревателей свидетельствует о целесообразности создания устройств с высоким уровнем электробезопасности, более высокой надежностью, меньшей материалоемкостью и высококй интенсивностью нагрева.
Это достигается в предложенном электронагревателе, содержащем преобразователь частоты и теплообменник, выполненный в виде вторичной обмотки трансформатора, на сердечнике которого установлена электрически изолированная от него первичная обмотка, подключаемая к сети, при этом вторичная обмотка выполнена в виде замкнутого трубчатого витка, выполненного из электропроводящего материала, и погружена в нагреваемую среду.
На чертеже представлена схема предложенного электронагревателя, где 1 - преобразователь частоты, 2 - первичная обмотка трансформатора, 3 - сердечник, 4 - вторичная обмотка трансформатора.
Предлагаемый электронагреватель функционирует следующим образом. Электропитание от источника питания подается на преобразователь частоты 1, на выходе которого частота переменного тока может достигать величин от 10до 150 кГц. С выхода преобразователя напряжение подается на первичную обмотку 2 трансформатора, при этом в высокочастотном ферромагнитном сердечнике 3 возникает переменный во времени магнитный поток, создающий в замкнутом трубчатом электропроводящем витке теплообменника 4 сравнительно большой ток (измеряемый сотнями ампер и более). Под действием этого тока в теплообменнике выделяется тепловая энергия и происходит интенсивный нагрев среды.
Технический эффект предлагаемого электронагревателя состоит в следующем. За счет применения преобразователя частоты удается значительно уменьшить габариты и массу устройства, а значит и его материалоемкость при высокой электробезопасности, надежности и высокой интенсивности нагрева среды.
5 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Квятковский С.Ф. и др. Битовые нагревательные приборы. М.Энергоатомиздат, 1987,с.72 - 74.
2.Заявка ФРГ N 3810736, КЛ. Н 058 3/78, 1989
3.Заявка Великобритании N2105159, кл. Н 018 6/10, 1983
4.Пат.РФ N 2035843, БИ N 14