УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДНОГО НАГРЕВА ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к электротеплоснабжению, а именно к устройствам для электродного нагрева жидкости и может быть использовано для нагревания воды в условиях отсутствия централизованного теплоснабжения или временного выхода его из строя.
Известен электронагреватель, описанный в патенте RU №2042081. Электроводонагреватель включает герметичный корпус, в котором размещены электроды в виде многопластинчатого пакета. Многопластинчатый пакет подключен к источнику однофазного напряжения и выполнен из чередующихся нулевых и фазовых электродов-пластин, при этом число фазовых электродов-пластин четно и они охвачены нечетным числом нулевых электродов, число которых на одну больше. Нулевые и фазовые электроды выполнены в виде плоских пластин с одинаковой площадью поверхности, кроме среднего нулевого электрода, площадь которого в два раза меньше площади остальных пластин.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования объема электронагревателя, так как из-за пластинчатой формы электродов невозможно использовать весь проходящий через электронагреватель поток жидкости.
Из патента RU №2071638 известен также нагреватель, который содержит цилиндрический корпус. В цилиндрическом корпусе установлена диэлектрическая опора с отверстиями. На диэлектрической опоре закреплен стержневой электрод. Между цилиндрическим электропроводящим корпусом и стержневым электродом имеется зазор для прохода нагреваемой жидкости, торцевые отверстия трубы служат патрубками входа и выхода.
Недостатком предложенного нагревателя является использование в качестве нулевого электрода внутреннюю поверхность корпуса, что может привести к поражению потребителя током. Кроме того использование металлического корпуса приводит к снижению эффективности работы нагревателя, так как часть тепловой энергии уходит во внешнюю среду.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является электродный нагреватель, описанный в патенте RU№ 2059166. Заявленный электродный нагреватель, содержит корпус с патрубками подвода и отвода нагреваемой жидкости и размещенную в нем нагревательную камеру. Нагревательная камера образована двумя установленными друг к другу с зазором коаксиальными полыми цилиндрическими электродами и герметизирующим зазор изолятором. Герметизирующий изолятор установлен в обоих концах зазора, а полость внутреннего электрода выполнена проточной и в его стенке на длине между изоляторами выполнены сквозные отверстия.
Недостаток предложенного электродного нагревателя заключается в его относительно сложном устройстве, а также в неэффективности использования внутреннего пространства корпуса нагревателя. Нагреватель, выполненный по предложенной конструкции, имеет относительно большие продольные размеры. Это связанно с необходимостью обеспечения большой площади взаимодействия коаксиальных полых цилиндрических электродов, которых в предложенном изобретении только два. Также не решается вопрос поддержания температуры на выходе электродного нагревателя.
Техническим результатом, который достигается в заявленном техническом решении, является уменьшение габаритных размеров. Кроме того, устройство позволяет регулировать температуру нагрева жидкости, что приводит к снижению электропотребления. Кроме того в предлагаемом техническом решении повышена защита от поражения электрическим током. Предлагаемое техническое решение удобно в обслуживании и позволяет быстро производить профилактические действия, что соответственно повышает надежность и эффективность работы электродного нагревателя в целом.
Технический результат достигается тем, что устройство для электродного нагрева жидкости, содержит вертикально расположенный корпус и электронагреватель с головкой. Внутренняя поверхность корпуса выполнена цилиндрической, корпус имеет, по меньшей мере, два отверстия для входа/выхода жидкости. Электронагреватель выполнен в виде набора полых цилиндрических электродов, установленных коаксиально. Центральный электрод выполнен в виде цилиндрического стержня. Все электроды жестко закреплены в головке электронагревателя. Нечетные электроды, начиная с центрального, имеют один общий разъем, подключаемый к нулевому проводу, а четные электроды имеют второй общий разъем, подключаемый к фазовому проводу. Головка электронагревателя установлена в верхней торцевой части корпуса устройства таким образом, что электроды расположены в зоне между отверстиями для входа/выхода жидкости. Корпус устройства изготовлен из изоляционного материала. В стенке корпуса установлена металлическая трубка, имеющая возможность соприкосновения с жидкостью через глухое отверстие, выполненное на внутренней поверхности корпуса. Внутри металлической трубки установлен датчик температуры, который связан с терморегулятором для управления включением и выключением устройства.
Также технический результат достигается тем, что корпус устройства в зоне установки электродов между отверстиями для входа/выхода жидкости имеет утолщение внутрь в форме ребра. К утолщению прилегает внешний электрод электронагревателя.
Также технический результат достигается тем, что корпус устройства в нижней торцевой части снабжен крышкой, которая выполнена съемной для удаления частиц, оседающих из жидкости.
В последующем заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 - схематично изображено устройство;
фиг.2 - изображен вариант выполнения электронагревателя;
фиг.3 - изображен вариант выполнения устройства с крышкой.
Устройство для электродного нагрева жидкости, вариант выполнения которого приведен на фиг.1, содержит вертикально расположенный корпус 1 и электронагреватель 2. Внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена цилиндрической. Корпус устройства, приведенного в качестве примера, имеет два отверстия с расположенными в них патрубками 3 для входа жидкости и два отверстия с расположенными в них патрубками 4 для выхода жидкости. Электронагреватель 2, пример выполнения которого приведен на фиг.2, представляет собой набор полых цилиндрических электродов 5 и 6, установленных коаксиально. Центральный электрод 7 выполнен в виде цилиндрического стержня. Все электроды 5, 6 и 7 жестко закреплены в головке 8 электронагревателя 2. Нечетные электроды 5 и 7, начиная с центрального электрода 7, имеют один общий разъем 9, подключаемый к нулевому проводу, а четные электроды 6 имеют второй общий разъем 10, подключаемый к фазовому проводу. Головка 8 электронагревателя 2 установлена в верхней торцевой части корпуса 1 устройства таким образом, что электроды 5, 6 и 7 расположены в зоне между патрубками 3 для входа жидкости и патрубками 4 для выхода жидкости. Корпус 1 устройства изготовлен из изоляционного материала, например, полимерного материала.
В стенке корпуса 1 установлена металлическая трубка 11, имеющая возможность соприкосновения с жидкостью через глухое отверстие 12, выполненное на внутренней поверхности корпуса. Внутри металлической трубки 11 может быть установлен датчик температуры (на чертежах не показан), который связан с регулятором для управления включением и выключением устройства. В качестве регулятора может быть использована, например, электрическая схема с обратной связью, управляющая параметрами тока, подающегося на разъемы 9 и 10. Другим вариантом регулирования температуры нагреваемой жидкости может быть устройство, регулирующее объем и скорость прохождения нагреваемой жидкости. В простейшем варианте таким устройством может быть вентиль.
Корпус 1 устройства в зоне установки электродов 5,6 и 7 между патрубками 3 для входа жидкости и патрубками 4 для выхода жидкости имеет утолщение внутрь в форме ребра 13. К ребру 13 прилегает внешний электрод 5 электронагревателя 2.
В варианте, изображенном на фиг.3 корпус 1 устройства в нижней торцевой части снабжен крышкой 14. Крышка 14 выполнена съемной с целью возможности проведения профилактических действий, например для удаления частиц, оседающих из жидкости.
Далее приведен пример работы устройства при использовании его в системе отопления.
Перед включением устройства в работу производят его монтаж, например, в существующую систему отопления и горячего водоразбора, обеспечивая герметичность подсоединения патрубков 3 и патрубков 4. Разъем 9 соединяют с нулевым проводом, а разъем 10 соединяют с фазовым проводом.
Всю систему отопления и корпус 1 устройства заполняют жидкостью. В качестве жидкости можно использовать воду, тосол или другую не замерзающую жидкость. В дальнейшем рассмотрим пример, когда в качестве жидкости используется вода. Затем на разъемы 9 и 10 подают напряжение, например, 220 В. Вода в зазорах между нулевыми электродами 5 и 7 и фазовыми электродами 6 быстро нагревается путем преобразования электрической энергии в тепловую и перемещается в верхнюю часть корпуса 1. Затем через выходные патрубки 4 поступает потребителям, например в батареи отопления или в емкость для водоразбора горячей воды. Вода, прошедшая через потребителя и охлажденная, поступает через входные патрубки 3 внутрь корпуса 1 устройства. В результате устройство работает в режиме насоса, выталкивая горячую воду через выходные патрубки 4 и забирая охлажденную воду от потребителей через входные патрубки 3. Так как электрическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно в воде, являющейся теплоносителем, то эффективность такого устройства повышается.
Потребитель, ориентируясь на показания датчика температуры, установленного в трубке 11, может регулировать скорость прохождения воды через устройство, используя, например, стандартный вентиль, устанавливаемый перед входными патрубками 3 устройства.
Для очистки устройства от выпадающих из воды осадков используется нижняя съемная крышка 14.
Заявляемое устройство имеет малые габариты. Встроенный термодатчик нагреваемой жидкости на выходе устройства позволяет вовремя регулировать температуру нагрева жидкости, что снижает энергопотребление устройства. В заявляемом устройстве повышена защита от поражения электрическим током. Заявляемое устройство позволяет быстро производить профилактические действия, что соответственно повышает надежность и эффективность работы в целом.
Устройство может быть использовано как для бытовых нужд, где требуется нагревание жидкости в условиях отсутствия централизованного теплоснабжения или временного выхода его из строя, так и в различных отраслях народного хозяйства, например в сфере ЖКХ.