ПЛОСКИЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ С ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ БАКАМИ

Настоящая полезная модель относится к электрическому накопительному водонагревателю, содержащему по меньшей мере два резервуара (бака) уменьшенного диаметра или размера, соединенных параллельно друг с другом и имеющих улучшенные средства защиты от коррозии металлической поверхности баков. Кроме того, полезная модель относится к области накопительных водонагревателей так называемого "плоского" типа, в которой два или более резервуара (бака) имеют уменьшенный диаметр или размер по сравнению с диаметром или размером стандартного водонагревателя эквивалентного объема.
Для исчерпывающего описания характеристик и преимуществ предложенного плоского водонагревателя далее сделана ссылка на документ предшествующего уровня техники ЕР 2529159, принадлежащий тому же заявителю по данной заявке на полезную модель, в котором описан водонагреватель, содержащий два резервуара, находящиеся в общем или одном корпусе и соединенных последовательно перепускной трубой на их нижних крышках, для передачи воды из купола верхнего резервуара на дно нижнего резервуара, который в конечном итоге подает горячую воду пользователю, забирая ее из купола.
В более раннем документе DE 2548011 показан в качестве варианта водонагреватель с двумя резервуарами, соединенными параллельно, т.е. в котором вода для хранения заполняет эти резервуары параллельно посредством специальных перепускных труб, соединяющих смежные корпуса (оболочки) указанных резервуаров.
В вышеупомянутом патенте DE 2548011 два резервуара соединены друг с другом двумя перепускными каналами, один из которых расположен в нижней части корпусов, а другой - в верхней части. Такая конфигурация обеспечивает быструю подачу определенного количества горячей воды пользователю и уменьшает количество компонентов, необходимых для работы водонагревателя, при этом наличие электрического сопротивления может быть обеспечено только в верхнем резервуаре, мощность нагрева которого зависит от массы воды, поступающей в соседний резервуар ниже по потоку через нижний перепускной канал.
Однако решение, раскрытое в документе DE 2548011, предусматривает перепускные (by-pass - англ.) каналы, состоящие в основном из длинных прямых участков труб, которые приводят к значительному увеличению общей ширины всего плоского водонагревателя, что нежелательно.
Также известен документ предшествующего уровня техники RU 170579 (патент на полезную модель), в котором описывается плоский водонагреватель с двумя резервуарами, соединенными параллельно посредством двух прямых участков трубы меньшей выраженной длины, чем указано в документе DE 2548011.
В этом патенте RU 170579 предусмотрено, что группа сопротивления присутствует только в верхнем резервуаре, дополнительно оборудованном магниевым анодом для обеспечения защиты от коррозии двух металлических резервуаров водонагревателя.
По сравнению с решениями известного уровня техники, водонагреватель, описанный в указанном патенте RU 170579, имеет преимущество, заключающееся в том, что он позволяет устанавливать его как вертикально, так и горизонтально, без существенной потери способности забирать объем горячей воды, благодаря тому, что вход трубки для холодной воды и выход трубки для горячей воды расположены в существенной близости к боковым краям нижней части водонагревателя.
С другой стороны, использование магниевого анода может привести к проблемам с безопасностью, так как существует риск образования водорода в резервуарах с водой из-за гальванических токов, вызванных высокой разностью электрохимических потенциалов между металлическими компонентами из разных материалов, что является существенным недостатком конструкции водонагревателя. Такой нежелательный эффект может произойти из-за того, что стенки двух резервуаров изготовлены из металла, такого как нержавеющая сталь, который имеет электрохимический потенциал, значительно превышающий электрохимический потенциал магниевого анода, что приводит к генерации вышеупомянутых гальванических токов, циркулирующих через воду от одного материала к другому. В частности, эти низковольтные токи вызывают образование кислорода на магниевом аноде (который расходуется с течением времени, действуя как отрицательный полюс) и образование газообразного водорода на катоде (представленном стенками резервуара и группой сопротивления). Этот негативный фактор особенно усиливается в резервуарах, таких как закрытые водонагреватели, где водород, образующийся в результате электролиза воды, накапливается в верхней части резервуара со всеми вытекающими отсюда потенциальными рисками для безопасности.
Задачей настоящей полезной модели является устранение такого рода недостатков путем создания плоского водонагревателя, имеющего два или более параллельно соединенных бака для воды, и имеющего средства защиты от коррозии, которые обеспечивают максимальную безопасность для пользователя за счет снижения риска образования водорода внутри баков с водой, что является техническим результатом.
Настоящая полезная модель предусматривает создание плоского водонагревателя с двумя или более баками, соединенными параллельно, который имеет размеры, полностью сопоставимые с размерами аналогичного плоского водонагревателя с двумя или более баками, соединенными последовательно, чтобы избежать чрезмерных и нежелательных изменений конструкции в процессе производства и чтобы обеспечить возможность замены установки и конструкции при модернизации между двумя моделями плоских водонагревателей.
Также настоящая полезная модель предусматривает создание плоского водонагревателя с двумя или более параллельно соединенными баками, который может быть установлен как в вертикальном, так и в горизонтальном режимах работы без существенного снижения энергетических показателей с точки зрения количества горячей воды, подаваемой пользователю при температуре использования, что является немаловажным для удобства монтажа и использования в помещении.
Эти и другие возможности, которые пояснены ниже, решаются с помощью плоского водонагревателя с двумя или более баками, соединенными параллельно в соответствии с пунктом 1 формулы полезной модели. Дополнительные возможности могут быть обеспечены признаками зависимых пунктов формулы полезной модели.
Характеристики и признаки настоящей полезной модели должны быть лучше понятны в далее следующем описании предпочтительного варианта осуществления в соответствии с формулой полезной модели и проиллюстрированы исключительно в качестве неограничивающего примера на прилагаемых чертежах, на которых:
На фиг. 1 показан вид спереди плоского водонагревателя в соответствии с полезной моделью;
На фиг. 2 показан по существу фронтальный вид поперечного сечения плоского водонагревателя согласно фиг. 1;
На фиг. 3 показан вид спереди плоского водонагревателя согласно фиг. 1 в соответствии с его вертикальной установкой;
На фиг. 4 показан вид спереди плоского водонагревателя согласно фиг. 1 в соответствии с его горизонтальной установкой.
Особенности предпочтительного варианта плоского водонагревателя далее описаны с использованием ссылок на чертежи. Следует отметить, что приведенные чертежи, хотя и схематично, воспроизводят элементы полезной модели в соответствии с примерными пропорциями между их пространственными размерами и ориентациями, которые соответствуют возможному варианту осуществления полезной модели.
Также следует отметить, что любой размерный и пространственный термин (такой как "нижний", "верхний", "внутренний", "внешний", "передний", "задний" и т.п.) относится к положениям элементов, как показано на чертежах, без каких-либо ограничений относительно возможных условий эксплуатации.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2, позицией 1 обозначен плоский водонагреватель (в дальнейшем указанный как "водонагреватель 1") в целом, содержащий внешний корпус 1.1, внутри которого, окруженные теплоизоляционным материалом 1.2 (например, пенополиуретаном), расположены два бака для воды 2.D и 2.S, соединенные параллельно друг с другом посредством двух секций труб 6, действующих как перепускные каналы, расположенные соответственно в нижней и верхней зонах смежных корпусов указанных баков 2.D/2.S.
В варианте, показанном на прилагаемых чертежах, таких баков для воды 2.D/2.S два, но идея настоящей полезной модели также применима к водонагревателям 1, содержащим большее количество баков, каждый из которых соединен параллельно с соседним посредством аналогичных секций труб б. Однако для облегчения понимания описания решения в дальнейшем будет сделана исключительно ссылка на водонагреватель 1, имеющий стандартно или минимум два бака 2.D/2.S, соответственно идентифицируемых как верхний бак 2.D выше по течению (то есть тот, в который поступает холодная вода из водопровода) и нижний бак 2.S ниже по течению (то есть тот, из которого поступает горячая вода, направляемая пользователю).
Вышеупомянутые секции труб 6, соединенные по окружности (сваркой или другими возможными способами) с соответствующими кольцами 6.D/6.S (collars - англ.), выполненными на корпусах смежных баков 2.D/2.S, являются предпочтительно как можно более короткими (т.е. около 1-2 см, что обычно является минимальным пространством, необходимым для таких операций соединения), чтобы минимизировать расстояние между баками и, следовательно, размер по ширине водонагревателя 1.
В соответствии с известным уровнем техники корпус 1.1 указанного водонагревателя 1 также содержит верхнюю крышку 1.3 и нижнюю крышку 1.4, к которым имеется доступ:
- вход 3.1 трубки 3 для подачи холодной воды (в дальнейшем сокращенно "трубка 3 для холодной воды"), соединяющийся с верхним баком 2.D для подачи холодной воды, по существу, на нижний уровень такого бака 2.D;
- выпускное отверстие 4.1 выпускной трубки 4 для горячей воды (в дальнейшем сокращенно "трубка 4 для горячей воды"), выходящее из нижнего бака 2.S и имеющее продольное развитие, такое, чтобы по существу достигать купола такого бака 2.S, из которого отбирается горячая вода.
Подобно плоским водонагревателям с последовательно соединенными баками, а также аналогичным плоским водонагревателям известного уровня техники, имеющим баки, соединенные параллельно подходящими перепускными каналами, указанный вход 3.1 трубки 3 для холодной воды и выход 4.1 трубки 4 для горячей воды расположены в значительной близости к боковым краям указанной нижней крышки 1.4, так что такие трубки 3 для холодной воды и 4 для горячей воды, входят в контакт вблизи внешних корпусов (оболочек) соответствующих баков для воды 2.D/2.S.
Известно, что такая конфигурация является предпочтительной для обеспечения наилучшей энергоэффективности водонагревателя 1, как при вертикальной установке (см. фиг. 3), так и при установке горизонтально (см. фиг. 4), избегая риска смешивания поступающей воды из трубки 3 для холодной воды и позволяя забирать максимальный объем горячей воды с верхнего конца 4.2 трубки 4 для горячей воды.
Кроме того, эта конфигурация имеет преимущество, заключающееся в том, что она позволяет полностью опорожнять водонагреватель 1 даже при горизонтальной установке, выпуская содержащуюся в нем воду с помощью указанной трубки 3 для холодной воды. Это представляет собой значительное преимущество с точки зрения ремонтопригодности изделия, в случае, если требуется техническое обслуживание на фланце 7 и на поддерживаемых им функциональных элементах.
Согласно уровню техники, предпочтительно верхний конец 3.2 упомянутой трубки 3 для холодной воды снабжен перегородкой 5, приспособленной для направления потока входной воды в по существу ортогональном положении, т.е. параллельно дну верхнего бака 2.D, в который вставлена упомянутая трубка 3 для холодной воды, чтобы максимально свести к минимуму отрицательные эффекты смешивания.
Такая перегородка 5, предпочтительно выполненная из пластика, может быть изготовлена в соответствии с любым известным типом перегородки, например, как те, которые описаны в документах ЕР 2909543 и RU 179197, принадлежащих тому же заявителю настоящей заявки на полезную модель.
В варианте, показанном на чертежах, указанная перегородка 5 состоит из втулки, установленной на выходе 3.2 трубки 3 для холодной воды, снабженной поперечными прорезями для направления потока воды в перпендикулярном направлении, т.е. параллельно малой оси верхнего бака 2.D.
Ссылка 7 указывает на фланец, приспособленный для закрытия отверстия, выполненного внизу верхнего бака 2.D, доступного путем снятия нижней крышки 1.4 водонагревателя 1 для сборки и обслуживания функциональных элементов, закрепленных на указанном фланце 7.
Согласно предпочтительному варианту полезной модели, верхний бак 2.D снабжен фланцем 7, приспособленным для размещения:
- по меньшей мере одного электрического сопротивления 9,
- по меньшей мере одной оболочки 8 терморегулирующего и/или термозащитного термостата,
- по меньшей мере одного антикоррозионного анода 10 расходуемого типа, изготовленного из алюминия или его сплавов.
Указанное, по меньшей мере, одно электрическое сопротивление 9 (любой мощности, например, с одинарной или двойной мощностью, также модулируемое) может в равной степени состоять из электрического (иммерсионного) сопротивления погружения (electric immersion resistance - англ.) или электрического сопротивления так называемого "сухого" типа, т.е. способного косвенно нагревать воду для хранения, не вступая с ней в прямой контакт. Последний тип электрического сопротивления 9 (любой, например, картридж или свеча зажигания, типа нити накала, керамического, стеатитового или другого типа) содержится в оболочке, герметично закрепленной на фланце 7, так что его можно вставить (и удалить или заменить при необходимости), вставив его в эту оболочку, работающую из-под фланца 7 без предварительного опорожнения бака 2.D, в случае технического обслуживания.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели, два электрических сопротивления 9 расположены на вышеупомянутом фланце 7, предпочтительно каждое электрическое сопротивление 9 имеет мощность 1 кВт или 1,5 кВт. Также возможно обеспечить вариант с одним электрическим сопротивлением 9, имеющим общую мощность 2 кВт или 2,4 кВт.
Указанные баки 2.D/2.S, фланец 7, по меньшей мере одна оболочка 8 термостата и одно или несколько электрических сопротивлений 9 изготовлены из антикоррозионного материала и/или подвергнуты соответствующей антикоррозионной обработке.
В соответствии с предпочтительным вариантом полезной модели баки 2.D/2.S изготовлены из нержавеющей стали, фланец 7 изготовлен из оцинкованной стали, оболочка термостата 8 и один или несколько нагревательных элементов 9 изготовлены из меди.
Как указано выше, в соответствии с настоящей полезной моделью по меньшей мере один антикоррозионный анод 10 изготовлен из алюминия или алюминиевого сплава (где под "алюминиевым сплавом" понимается металлический сплав с минимальным процентным содержанием других металлов в количестве, которое существенно не изменяет электрохимические свойства анода).
По сравнению с известными до сих пор решениями использование указанного, по меньшей мере, одного антикоррозионного анода 10, изготовленного из алюминия, т.е. алюминиевого анода, обеспечивает значительные преимущества с точки зрения безопасности эксплуатации водонагревателя 1, снижая риски образования газообразного водорода внутри баков 2.D/2.S, что произошло бы, если анод изготовлен из магния или его сплавов, т.е. если использовать магниевый анод.
Фактически, разница в электрохимическом потенциале между алюминиевым анодом и стальными стенками баков 2.D/2.S значительно меньше, чем разница в электрохимическом потенциале между этими стенками и магниевым анодом - это значительно снижает развитие гальванических токов и сводит к минимуму последующее образование газообразного водорода при электролизе воды для хранения.
В дополнение к только что упомянутому преимуществу, которое представляет собой значительное улучшение с точки зрения безопасности по сравнению с известными в настоящее время решениями, настоящая полезная модель сохраняет другие преимущества, обычно доступные в плоских водонагревателях с баками, соединенными параллельно с помощью секций труб, действующих как перепускные каналы, т.е. возможность обеспечения наличия по меньшей мере одного электрического сопротивления 9 только в одном из баков и возможность одинаковой установки либо в вертикальном, либо в горизонтальном режиме, обеспечивая в обоих случаях максимальное количество горячей воды, которое может быть извлечено из верхнего конца 4.2 трубки 4 для горячей воды, присутствующей в нижнем баке 2.S, расположенном ниже по потоку.
Дополнительным преимуществом является то, что водонагреватель 1 может быть полностью опорожнен, даже когда он установлен в горизонтальном положении, через трубку 3 для холодной воды, которая расположена очень близко к боковому краю нижней крышки 1.4. В случае необходимости проведения операций по техническому обслуживанию изделия, водонагреватель 1 может быть предварительно освобожден от содержащейся в нем воды, чтобы техническая помощь могла легко снять фланец 7 для выполнения таких операций.
Другие преимущества связаны с возможностью модернизации водонагревателя 1 настоящей полезной модели вместо плоских водонагревателей с последовательно соединенными баками благодаря существенной идентичности размеров между двумя типами изделий, допускаемой уменьшенной длиной секций труб 6, которые соединяют смежные баки 2.D/2.S параллельно.
Ясно, что для специалиста в данной области техники возможны несколько вариантов описанного выше водонагревателя 1, не выходящих за рамки новизны предложенного технического решения, а также ясно, что в практическом воплощении полезной модели различные компоненты, описанные выше, могут быть заменены технически эквивалентными.
Например, на прилагаемых чертежах показан водонагреватель 1, содержащий два бака 2.D/2.S цилиндрической формы. Очевидно, что могут быть предусмотрены водонагреватели 1 с большим количеством баков, не обязательно цилиндрической формы, но также эллипсоидной формы с уменьшенной глубиной, каждый из которых соединен параллельно с соседним посредством секций труб 6, описанных выше. Аналогично, указанные секции труб 6 также могут иметь другую форму, отличную от цилиндрической формы, показанной на прилагаемых чертежах.
Объем правовой охраны испрашивается для устройства электрического накопительного водонагревателя плоского типа (1), содержащего:
верхний и нижний баки (2.D, 2.S), соединенные параллельно друг с другом посредством секций труб (6), соединенных посредством колец (6.D, 6.С), предусмотренных на прилегающих оболочках баков (2.D, 2.S), внешний корпус (1.1) баков (2.D, 2.S), имеющий верхнюю крышку (1.3) и нижнюю крышку (1.4), трубку (3) холодной воды в верхней части верхнего бака (2.D), приспособленную для введения холодной воды на нижнем уровне указанного верхнего бака (2.D), расположенного выше по течению и, вход (3.1) в непосредственной близости от боковой кромки указанной нижней крышки (1.4), трубку (4) горячей воды в нижнем баке (2.S), приспособленную для пуска горячей воды с купола указанного нижнего бака (2.S) и, выход (4.1) в непосредственной близости от боковой кромки указанной нижней крышки (1.4); при этом верхний бак (2.D) содержит фланец (7) с электрическим сопротивлением (9), оболочкой (8) термостата, антикоррозионным алюминиевым анодом (10) расходуемого типа.
Дополнительные предпочтительные исполнения устройства раскрыты в зависимых пунктах формулы. Предпочтительно, чтобы трубка (3) холодной воды была снабжена перегородкой (5), приспособленной для ортогонального направления потока поступающей воды. Также предпочтительно, чтобы перегородка (5) содержала втулку, установленную на выходе (3.2) трубки (3) холодной воды, а указанная втулка была снабжена поперечными прорезями для направления потока воды в перпендикулярном направлении. Перегородка (5) может быть выполнена из пластика. Предпочтительно, чтобы баки (2.D, 2.S), фланец (7), электрическое сопротивление (9) и оболочка (8) термостата были выполнены из антикоррозийного материала. Также баки (2.D, 2.S), фланец (7), электрическое сопротивление (9) и оболочка (8) термостата могут быть подвергнуты антикоррозийнной обработке. В частности, баки (2.D, 2.S) изготовлены из нержавеющей стали, фланец (7) изготовлен из оцинкованной стали, электрическое сопротивление (9) и оболочка (8) выполнены из меди. Электрическое сопротивление (9) может представлять собой погружное электрическое сопротивление. Также электрическое сопротивление (9) может представлять собой электрическое сопротивление сухого типа. Электрическое сопротивление (9) может содержать два сопротивления (9) с равной мощностью. Также электрическое сопротивление (9) может содержать два сопротивления (9) с разной мощностью. Предпочтительно участки трубы (6) имеют короткую длину порядка 1, 2 см.