Енергозберігаючий електроводонагрівач

1. Енергозберігаючий електроводонагрівач, що включає розташовані паралельно усередині захисного корпусу, заповненого теплоізоляцією, два вертикальних з'єднаних між собою баки, в одному з яких встановлений нагрівальний елемент, змонтований на фланці, герметично встановленому в нижній торцевій частині бака, та обладнаний термостатом, вхідний патрубок подачі холодної води, розташований у нижній частині одного з ба 3 рона якого з'єднана з циліндричною частиною корпусу. Головним елементом конструкції такого теплогенератора є вихрова труба. Коли вихровий потік у трубці рухається до спрямовувача, у осьовій зоні трубки народжується протитечія. У ній вода, теж обертаючись, рухається до штуцера, який врізаний у плоску стінку завитка, з'єднаного з трубкою та призначеного для випуску "холодного потоку". Таким чином відбувається нагрів рідини. Недоліками вказаного теплогенератора є низька надійність із-за нарахування обертаючих частин, низька продуктивність, складність конструкції. Найбільш близьким за своєю конструкцією до корисної моделі, що заявляється, є електроводонагрівач за патентом України на корисну модель № 13092, опублікований 15.03.2006, обраний за найближчий аналог. Електроводонагрівач містить розташовані паралельно два вертикальні баки, з'єднані двома з'єднувальними патрубками, перший нагрівальний елемент, встановлений в одному з баків, вхідний патрубок подачі холодної води, розташований у нижній частині одного з баків, та вихідний патрубок випуску гарячої води, розташований у верхній частині іншого бака. Баки розташовані усередині захисного корпусу, заповненого теплоізоляцією, нагрівальний елемент змонтований на фланці, герметично встановленому в нижній торцевий частині одного з баків, та обладнаний термостатом, вхідний патрубок подачі холодної води обладнаний зворотним запобіжним клапаном, а з'єднувальні патрубки зв'язують суміжні стінки баків в їхній верхній та нижній частинах. Незважаючи на вдале конструктивне рішення, електроводонагрівач такої конструкції також має декілька недоліків. Основний з цих недоліків полягає в тому, що у такому електроводонагрівачі відбуваються значні втрати тепла, які виникають у результаті того, що з'єднувальні патрубки зв'язують суміжні стінки баків в їхній верхній та нижній частинах. Така конструкція створює протидію природній конвекції води, що ускладнює теплообмінні процеси водних мас. Крім цього, наявність додаткового з'єднувального патрубка веде до виникнення додаткового гідравлічного опору, що також призводить до затрат енергоспоживання, знижує технологічність конструкції та призводить до додаткових затрат при виготовленні електроводонагрівача. До того ж, використання у пристрої двох нагрівальних елементів призводить до підвищеної витрати електроенергії. Корисна модель, що заявляється, позбавлена зазначених вище недоліків. Задачею корисної моделі, що заявляється, є зменшення енергоспоживання, підвищення технологічності конструкції за рахунок зниження втрат тепла води, яку нагрівають. Для досягнення зазначеного технічного результату заявляється енергозберігаючий електроводонагрівач, який включає розташовані паралельно усередині захисного корпусу, заповненого теплоізоляцією, два вертикальних з'єднаних між собою баки, в одному з яких встановлений нагрівальний елемент, змонтований на фланці, герметично встановленому в нижній торцевій частині бака, та обладнаний термостатом, вхідний патру 67362 4 бок подачі холодної води, розташований у нижній частині одного з баків, обладнаний зворотним запобіжним клапаном, вихідний патрубок випуску гарячої води, розташований у нижній частині іншого бака. При цьому електроводонагрівач обладнано приладом електромагнітної обробки води, баки з'єднані одним з'єднувальним патрубком, який зв'язує суміжні об'єми баків в їхній верхній частині, гідродинамічним випромінювачем, змонтованим на одному з кінців з'єднувального патрубка, кожен бак обладнаний зливним патрубком. Основний енергозберігаючий ефект у корисній моделі, що заявляється, досягається завдяки вдалому використанню гідродинамічного випромінювача, який перетворює енергію турбулентного затопленого струменя рідини в теплову енергію, додатково нагріваючи рідину. При цьому використовується найбільш придатний для задачі, що вирішується, механізм гідродинамічного випромінювання за рахунок пульсації кавітаційної області, яка утворюється між соплом і перешкодою. Відомо, що відбиваючі поверхні можуть бути випуклими, плоскими та ввігнутими. Кращим в енергетичному відношенні являється ввігнутий відбивач у вигляді лунки. Гідродинамічний випромінювач має вхідний штуцер, в якому розташовано сопло та відбивач. За допомогою механізму регулювання можна змінювати величину зазору між соплом та відбивачем. Для підвищення турбулентності струменя сопло може мати два або більше заходів. Наявність такого гідравлічного елемента як зворотний клапан, забезпечує можливість роботи пристрою в автоматичному режимі, значно спрощуючи при цьому умови його експлуатації. Вдалим конструктивним рішенням корисної моделі, що заявляється, є також утворення так званого "сухого нагрівального елемента", який складається з термостату, об'єднаного з нагрівальним елементом в один блок, захищений від осідання накипу кожухом з нержавіючої сталі. Таке конструктивне рішення дозволяє: контролювати температуру нагріву води в баці, та дають можливість електронній системі вибирати оптимальний режим роботи нагрівального елемента, що зменшує енергоспоживання моделі; кожух захищає нагрівальні елементи та термостати від накипу та, утворюючи з фланцем одне ціле, дозволяє, при необхідності, здійснювати ремонт, не зливаючи води. Прилад електромагнітної обробки води являє собою ультразвуковий генератор малої потужності направленої дії, який вмикається при роботі нагрівальних елементів та не дає накипу осідати на стінках баків. Під час роботи прилад формує в котушці, яка є його складовою частиною, перемінний струм заданої форми та частотою, яка змінюється. Під впливом магнітного поля кристали карбонату кальцію, які знаходяться у воді, розпадаються та створюється нейтральна речовина - аргоніт, яка розчиняється у воді. Внаслідок цього вода стає м'якішою. Електроводонагрівач, який пропонується, забезпечує можливість швидкісного отримання гарячої води та комфортність та надійність при його користуванні. 5 Наведені нижче фігури креслення, як і опис прикладів конкретного використання енергозберігаючого електроводонагрівача, наведені лише для ілюстрації заявленої корисної моделі і не обмежують обсяг прав, визначений формулою корисної моделі: Фіг. 1 - загальний вигляд енергозберігаючого електроводонагрівача у розрізі; Фіг. 2 - загальний вигляд гідродинамічного випромінювача у розрізі. Енергозберігаючий електроводонагрівач (Фіг.1) складається з герметичного захисного корпусу 1, у середині якого змонтовані перший бак (праворуч) 2 та другий бак 3 (ліворуч). Для сполучення першого 2 та другого 3 баків вони з'єднані між собою патрубком 4, розташованим між суміжними об'ємами баків 2 та 3 в їхній верхній частині. Баки 2 та 3 переважно мають форму циліндрів, розташованих у вертикальному напрямку, але можливо використання баків й іншої форми, наприклад у вигляді вертикально орієнтованих еліпсоїдів тощо. У нижній частині першого бака 2 змонтовано вхідний патрубок 5 подачі холодної води, обладнаний зворотним клапаном 6, призначений для запобігання виходу з ладу електроводонагрівача у разі підвищення або падіння тиску у мережі водопостачання. У нижній частині другого бака 3 змонтовано магнієвий анод 9, який призначено для захисту сталевих елементів конструкції електроводонагрівача від корозії. У нижню частину другого бака 3 вмонтовано вихідний патрубок 7 з вихідним вентилем 8, який служить для випуску гарячої води. Захисний корпус 1 водонагрівача виконують зі спеціального конструкційного матеріалу (металу або пластику), баки виконують зі спеціальної легкої легованої сталі з мінімальною корозією. До одного кінця з'єднувального патрубка 4, який знаходиться у другому баці 3, підключений гідродинамічний випромінювач 21. Нижня частина корпусу герметизується кришкою 10. На нижньому торці першого бака 2 герметично кріпиться фланець 11, на якому розташовані нагрівальний елемент 13 з термостатом 14 та приладом обробки води 15. Об'єм між захисним корпусом 1 та баками 2, 3 заповнено поліуретаном 16. Гідродинамічний випромінювач 21 (Фіг.2) працює під тиском підігрітої нагрівальним елементом 13 води, що витискується. Гідродинамічний випромінювач 21 складається з корпусу 23, в якому розташоване сопло 24 та відбивач 25, регулювального пристрою 26 та завихрювача потоку рідини 27. Для підвода води до гідродинамічного випро 67362 6 мінювача 21 використовується вхідний штуцер 28, з'єднаний з кінцем з'єднувального патрубка 4. За допомогою механізму регулювання 26 можна змінювати величину зазору між соплом та відбивачем випромінювача. Випромінювач настроюється встановленням оптимального зазору між соплом та відбивачем випромінювача. Контроль режиму роботи випромінювача здійснюється за допомогою спеціального акустичного датчика (не показаний). Кожен бак обладнаний зливним патрубком 22. Енергозберігаючий електроводонагрівач працює у такий спосіб. Перед включенням в електричну мережу електроводонагрівач заповнюють холодною водою. Холодна вода через зворотний клапан 6 та вхідний патрубок 5 надходить у перший бак 2, при цьому холодна вода заповнює також другий бак 3, витісняючи повітря з бака через вихідний патрубок 7. Після досягнення води у баці 3 верхнього рівня вихідного патрубка 7 автоматично закривається вихідний вентиль 8 на вихідному патрубку 7 та електроводонагрівач підключається до мережі енергоспоживання. У міру нагрівання води у баці 2 вона по патрубку 4 потрапляє до бака 3, поступово нагріваючи та витискуючи у ньому холодну воду. Далі через патрубок 4 вода під тиском попадає в гідродинамічний випромінювач 21, який перетворює енергію турбулентного затопленого струменя рідини за рахунок пульсації кавітаційної області, яка утворюється між соплом і перешкодою. Витрата гарячої води здійснюється з верхньої частини бака 3, при цьому за рахунок максимального віддалення та максимальної ізольованості точки забору та точки надходження холодної води, а також малого перетину патрубка 4 гаряча вода має температуру, максимально наближену до тієї, на яку налаштований термостат. Панель керування 17 обладнано шкалою термометра 18, регулятором температури 19 та регулятором потужності 20. Для збереження заданого теплового режиму в водонагрівачі використовують термостат 14, автоматично зв'язаний з регуляторами потужності 20 та температури 19. При витраті гарячої води з бака 3 її об'єм постійно заміщується підігрітою водою з бака 2 за рахунок напору під тиском побутової мережі водопроводу. Таким чином, робота описаного пристрою здійснюється в автоматичному режимі. Таким чином, запропонований енергозберігаючий електроводонагрівач забезпечує економію електроенергії, надійність експлуатації та технологічність конструкції, а за рахунок цього зниження собівартості та більшу доступність для споживачів. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 67362 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601