Патент на изобретение №2315246

(54) ЭЛЕКТРОДНЫЙ ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к средствам подогрева теплоносителя с применением электродов, и может найти применение в различных системах отопления и подогрева технологических жидкостей. Электродный водоподогреватель содержит герметичный корпус, в полости которого смонтирована, по крайней мере, одна электродная пара – фазный и трубный электроды с изолятором и клеммой, патрубки подвода и отвода теплоносителя, при этом на поверхности фазного электрода смонтирован активатор теплоносителя, который может быть выполнен из эластичного материала, например из резины, в виде эластичного кольца, установленного на фазном электроде по всей длине рабочей зоны электродов и закреплен с нижней стороны фазного электрода в пазу изолятора, а с верхней стороны в пазу, выполненном в верхней части фазного электрода, образуя две ветви, расположенные по спирали по наружной поверхности фазного электрода, при этом диаметр сечения ветви активатора теплоносителя выполнен равным величине зазора между трубным и фазным электродами и смонтирован активатор на фазном электроде в зоне прохождения теплоносителя от нижней до верхней точки корпуса водоподогревателя как левого, так и правого прохождения теплоносителя относительно поверхности фазного электрода. Водоподогреватели с активатором показали при испытаниях хорошие результаты в направлении повышения эффективности работы. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к средствам подогрева теплоносителя с применением электродов, и может найти применение в различных системах отопления и подогрева технологических жидкостей.

Известен электродный подогреватель (см. свидетельство на полезную модель №3074 “Электродный водоподогреватель” М. кл. F24Н 1/20), содержащий герметичный корпус, фазный электрод, размещенный в среде теплоносителя, патрубки подвода и отвода теплоносителя.

К недостаткам известного водоподогревателя можно отнести неравномерный износ фазного электрода в зоне отвода теплоносителя. Это объясняется локальным перегревом теплоносителя в этой зоне, повышенной проводимостью теплоносителя и как следствие происходит быстрый износ фазного электрода водоподогревателя.

Известно более совершенное устройство (см. свидетельство на полезную модель №8784 “Электродное нагревательное устройство” М. кл. F24Н 1/20), в котором для теплоносителя выполнен дополнительный обводной канал, а корпус снабжен ребрами жесткости.

Указанное устройство имеет сложную и малоэффективную конструкцию. Известен электродный водоподогреватель – прототип (см. свидетельство на полезную модель №14645 от 08.02.2000 года, М. кл. 7 F24Н 1/20), содержащий герметичный корпус, фазный электрод, размещенный в трубном электроде, связанным с патрубком подвода и отвода теплоносителя, при этом трубный электрод выполнен проточным, его стенка снабжена сквозными отверстиями, соединяющими внутреннее пространство трубного электрода с коллектором подвода теплоносителя, а оси отверстий трубного электрода направлены нормально продольной оси электрода. Отверстия в стенке трубного электрода выполнены разного диаметра.

К недостаткам известной конструкции можно отнести быстрый износ фазного электрода и вследствие этого сниженная эффективность работы водоподогревателя.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности повышение эффективности использования электрической энергии в электродном водоподогревателе и повышение надежности работы и срока его службы.

Поставленная изобретением задача достигается тем, что в электродном водоподогревателе, содержащем герметичный корпус, в полости которого смонтирована, по крайней мере, одна электродная пара – фазный и трубный электроды с изолятором и клеммой, патрубки подвода и отвода теплоносителя, на поверхности фазного электрода смонтирован активатор теплоносителя.

Активатор теплоносителя выполнен из эластичного материала, например из резины.

Активатор теплоносителя выполнен в виде эластичного кольца, установленного на фазном электроде по всей длине рабочей зоны электродов и закреплен с нижней стороны фазного электрода в пазу изолятора, а с верхней стороны в пазу, выполненном в верхней части фазного электрода, образуя две ветви, расположенные по спирали по наружной поверхности фазного электрода.

Диаметр сечения ветви активатора теплоносителя выполнен равным величине зазора между трубным и фазным электродами.

Активатор теплоносителя смонтирован на фазном электроде в зоне прохождения теплоносителя от нижней до верхней точки корпуса водоподогревателя.

Активатор теплоносителя на фазном электроде может быть смонтирован с возможностью как левого, так и правого прохождения теплоносителя относительно поверхности фазного электрода.

Признаки того, что на поверхности фазного электрода смонтирован активатор теплоносителя, являются признаками существенными, неочевидными, промышленно выполнимыми и направлены на достижение поставленной изобретением задачи повышения эффективности нагрева теплоносителя и повышение надежности, срока службы и эффективности использования электрической энергии в электродном водоподогревателе.

Выполнение активатора теплоносителя из эластичного материала, например из резины, является признаком дополнительным, раскрывающим конкретное выполнение основного признака и позволяет удлинить (увеличить) путь прохождения теплоносителя в рабочей зоне между электродами.

Признаки выполнения активатора теплоносителя в виде эластичного кольца, установленного с натягом на фазном электроде по всей длине рабочей зоны электродов и закрепления с нижней стороны в пазу изолятора, а с верхней в пазу, выполненном в верхней части фазного электрода, образуя две ветви, расположенные по спирали по наружной поверхности фазного электрода, а также выполнение диаметра сечения ветви активатора теплоносителя, равным величине зазора между трубным и фазным электродами, и его монтаж в зоне прохождения теплоносителя от нижней до верхней точки корпуса водоподогревателя, а также монтаж активатора теплоносителя на фазном электроде с возможностью как левого, так и правого прохождения теплоносителя относительно поверхности фазного электрода уточняют конкретное выполнение дополнительных конструктивных признаков, направленных на достижение поставленной изобретением технической задачи. Выполнение активатора теплоносителя в виде кольца позволяет быстро и без помех устанавливать его с натяжением в пазы изолятора и в пазы верхней части фазного электрода, а выполнение активатора по диаметру позволяет предотвратить перетекание теплоносителя из одного спиралеобразного канала, образованного активатором и электродами, в другой.

На чертеже схематично представлен предлагаемый водоподогреватель.

Водоподогреватель состоит из корпуса 1, выполненного преимущественно цилиндрическим с трубным электродом 2 и фазным электродом 3 с изолятором 4 и уплотнительными кольцами 5. Перфорационные отверстия 6 выполнены на цилиндрической поверхности по высоте трубного электрода 2, причем отверстия в нижней части рабочей зоны трубного электрода по диаметру меньше, чем в верхней части рабочей зоны трубного электрода и по диаметру выполнены от 1 до 15 мм. Диаметр, и/или количество нижних и верхних перфорационных отверстий 6 выбирается в зависимости от мощности и производительности водоподогревателя. На наружной поверхности фазного электрода смонтирован активатор 7, выполненный из эластичного материала, например из резины. Диаметр поперечного сечения ветви активатора 7 равен величине зазора между фазным 3 и трубным 2 электродами. С нижней стороны активатор 7 установлен в пазу 8 изолятора 4, а с другой стороны – в верхней части – в пазу 9 фазного электрода 3. Нагрев теплоносителя происходит в рабочей зоне трубного 2 и фазного 3 электродов. Патрубок 10 подвода теплоносителя смонтирован на боковой цилиндрической поверхности корпуса 1 водоподогревателя, преимущественно в нижней части корпуса 1 напротив окон 11 трубного 2 электрода и связан с его полостью.

Патрубок 12 отвода теплоносителя смонтирован в верхней части корпуса 1 и связан с полостью трубного электрода. Фазный электрод 3 снабжен клеммой 13, корпус снабжен клеммой 14 рабочего нуля. Изолятор 4 между трубным 2 электродом и фазным 3 электродом в верхней части размещен напротив первого нижнего перфорационного отверстия 6.

Предлагаемый электродный водоподогреватель работает следующим образом.

Исходное положение. Корпус водоподогревателя соединен с рабочим нулем, а фазный электрод подсоединен к фазе питания.

При включении питания электрический ток начинает проходить через теплоноситель, расположенный в рабочей зоне между трубным 2 и фазным 3 электродами. При прохождении электрического тока между электродами происходит нагревание теплоносителя. Теплоноситель, по мере прохождения, по высоте, в кольцевой зазор между электродами 2, 3, встречает на своем пути активатор 7, ветви которого расположены на фазном электроде спиралеобразно. Проходя по двум образованным активатором 7 спиралеобразным каналам, удлиняется путь прохождения теплоносителя между электродами и обеспечивается тем самым более эффективный его нагрев. Так, если теплоноситель через патрубок 7 подвода теплоносителя поступает с температурой, например в 45 градусов, то по мере подъема теплоносителя вверх, например на 30-40 мм, его температура поднимается на 4-12 градусов в зависимости от температуры теплоносителя, поступающего в водоподогреватель, и заданной конечной температуры теплоносителя. Далее при подъеме еще на 30-40 мм температура поднимается еще на 4-12 градусов и т.д. Для того чтобы не было перегрева теплоносителя в рабочей зоне электродов и интенсивного износа фазного электрода, в перфорационные отверстия 6 трубного электрода 2 из полости корпуса водоподогревателя, по всей его высоте, поступает теплоноситель с меньшей температурой, чем теплоноситель, находящийся в полости цилиндрического зазора между трубным 2 и фазным 3 электродами. При этом по мере подъема подогретого теплоносителя через перфорационные отверстия 6 трубного 2 электрода (поскольку диаметр или количество перфорационных отверстий по высоте трубного 2 электрода увеличивается) добавляется возрастающее количество свежего с более низкой температурой теплоносителя. Это приводит к снижению температуры теплоносителя и сохранению прежней проводимости теплоносителя без ее повышения. При очередном техническом обслуживании с целью повышения срока службы фазного 3 электрода направление установки активатора на фазном электроде меняют на противоположное. Для этого активатором теплоносителя после его установки в паз 8 изолятора 4 обвивают фазный электрод в другом направлении и в верхней части устанавливают в паз 9 фазного электрода 3. Если первоначально поток теплоносителя, поднимаясь вверх, проходил, например, по часовой стрелке, то после изменения направления, поток теплоносителя будет проходить против часовой стрелки. Уплотнительное кольцо 5 на изоляторе 4 обеспечивает герметичность водоподогревателя. Проходные сечения патрубков подвода 7 и отвода 9 теплоносителя водоподогревателя выполнены с соотношением от 1,0:1,0 до 1:0,3, что позволяет получить в полости водоподогревателя необходимый напор теплоносителя, который зависит, в том числе и от расположения приборов отопления в отопительной системе. Предлагаемый водоподогреватель по отношению к отопительным приборам одной системы размещают, преимущественно, ниже отопительных приборов, т.к. при этом возрастает циркуляционный напор теплоносителя (для отопительных систем с естественной циркуляцией). Для отопительных систем с принудительной циркуляцией установка водоподогревателя может осуществляться на любом уровне по отношению к приборам отопительной системы.

В настоящее время автором изготовлена опытная партия предлагаемых водоподогревателей. Несколько водоподогревателей было передано для проведения комплексных испытаний в производственных и жилых помещениях. Предварительные данные испытаний показали хорошие стабильные результаты.

Автором принято решение по организации производства предлагаемых водоподогревателей.

Формула изобретения

1. Электродный водоподогреватель, содержащий герметичный корпус, в полости которого смонтирована, по крайней мере, одна электродная пара – фазный и трубный электроды с изолятором и клеммой, патрубки подвода и отвода теплоносителя, отличающийся тем, что на поверхности фазного электрода смонтирован активатор теплоносителя.

2. Водоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что активатор теплоносителя выполнен из эластичного материала, например, из резины.

3. Водоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что активатор теплоносителя выполнен в виде эластичного кольца, установленного на фазном электроде по всей длине рабочей зоны электродов, и закреплен с нижней стороны фазного электрода в пазу изолятора, а с верхней стороны в пазу, выполненном в верхней части фазного электрода, образуя две ветви, расположенные по спирали по наружной поверхности фазного электрода.

4. Водоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что диаметр сечения ветви активатора теплоносителя выполнен равным величине зазора между трубным и фазным электродами.

5. Водоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что активатор теплоносителя смонтирован на фазном электроде в зоне прохождения теплоносителя от нижней до верхней точки корпуса водоподогревателя.

6. Водоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что активатор теплоносителя на фазном электроде может быть смонтирован с возможностью как левого, так и правого прохождения теплоносителя относительно поверхности фазного электрода.

РИСУНКИ