Електродний нагрівач рідини

1. Електродний нагрівач рідини, що містить циліндричний корпус, який має впускний та випускний патрубки, нульовий та фазний електроди, і виконаний з можливістю під'єднання до нагрівального пристрою з робочою рідиною, який відрізняється тим, що циліндричний корпус містить частину, розміщену ближче до середини, яка утворює нагрівальну камеру, в якій майже паралельно один до одного встановлені щонайменше два електроди: нульовий і фазний, причому електроди встановлені майже перпендикулярно до напрямку руху рідини та виконані з можливістю пропускання крізь них останньої, при цьому випускний патрубок через з'єднувальний механізм з'єднаний з нагрівальною камерою, яка з'єднана іншим боком з впускним патрубком. 2. Електродний нагрівник рідини за п. 1, який відрізняється тим, що з'єднувальний механізм виконаний у вигляді з'єднаної із випускним патрубком перехідної муфти, що сполучена з відрізком труби, фланцем з накидною гайкою, та муфти із зовнішньою різзю, яка протилежним до різі боком з'єднана з нагрівальною камерою. 3. Електродний нагрівник рідини за п. 2, який відрізняється тим, що між фланцем з накидною гайкою та муфтою із зовнішньою різзю встановлена прокладка, наприклад гумова. 4. Електродний нагрівник рідини за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що випускний та впускний патрубки на виході та вході відповідно містять різь, наприклад трапецеїдальну, для кріплення до нагрівального пристрою. 5. Електродний нагрівник рідини за п. 1, який відрізняється тим, що нульовий та фазний електроди виконані у вигляді кільця, закріпленого механіч U 2 (19) 1 3 Відомий електронагрівач проточний, який виконаний у вигляді насадки, що призначена для з'єднання з кінцем водопровідного крана (змішувача). Цей пристрій описаний у заявці Російської Федерації № 96101588, F24H1/10. У діелектричному корпусі електронагрівача розташована нагрівальна спіраль, яка нагрівається електричним струмом і передає тепло рідини. Даний принцип передачі тепла від нагрівального елемента, який виконаний у вигляді спіралі, обумовлює недостатню інтенсивність її нагрівання і знижує надійність нагрівача через випадки перегорання спіралі. Крім того, він має обмежену ділянку використання, оскільки конструктивно виконаний для з'єднання з водопровідним краном. Електродний нагрівач рідини, що має циліндричний корпус з впускним та випускним патрубками, усередині якого встановлені фазний та нульовий електроди. Електродний нагрівач рідини оснащений додатковим циліндром з торцевими стінками, розміщеним усередині вищезазначеного циліндричного корпусу протилежно електродам. У торцевих стінках виконані щілинні отвори: у ближній до електродів - на верхній частині, а більш віддаленій від електродів - у нижній її частині. Впускний патрубок сполучений з випускним і розташований асиметрично по відношенню до циліндричного корпусу. На зовнішній поверхні додаткового циліндра виконаний повздовжній паз, який з внутрішньою поверхнею циліндричного корпусу утворює дренажний канал [Деклараційний патент на корисну модель № 3598, МПК 7 Н05В3/60, F24H1/10, дата публікації - 15.12.2004 Бюл. № 12/2004]. До недоліків можна віднести: - відсутнє запобіжне занулення; - утворюється у приміщенні пар через дренажний отвір (обмежене використання); - відсутня можливість регулювати потужність. Електродний нагрівач рідини, що містить циліндричний корпус з конічною нижньою частиною, у корпусі коаксіальне встановлений на діелектричній перегородці конічний фазний електрод з гвинтовою частиною, що проходить через діелектричну перегородку і різьбову втулку. Конічна форма фазного електроду і нижньої частини корпусу дозволяють плавно регулювати потужність водонагрівача без коригування токопровідності рідини, яку нагрівають [Патент РФ на винахід № 2189542, МПК 7 F24H1/20, опубл. 2002.09.20]. До недоліків можна віднести: - присутнє механічне регулювання потужності не тільки ускладнює конструкцію, а робить її «уязвимою», як до внутрішніх факторів (наприклад герметичність), так і до зовнішніх - використання дітьми; - відсутнє запобіжне занулення (поз. 17,18); - конструктивно неефективне і не зовсім просте підключення до, зокрема стандартних радіаторів. Відомий електродний нагрівач рідини [UA 9862 U, 17.10.2005, Бюл. № 10], який включає циліндричний діелектричний корпус, фазний електрод, який співвісно проходить через торцеву поверхню кор 48458 4 пусу. Циліндричний нульовий електрод встановлений у корпусі. До недоліків можна віднести: - неефективний із-за неможливості регулювання потужності, встановлення у нижню частину, наприклад отвору радіатора, а значить неможливо, зокрема ступіньчато змінювати температуру (сказано, що у верхній отвір установлюють систему автоматичну для регулювання потужності, але не описано, як саме вона буде регулювати); - відсутність додаткового занулення. Найближчим до заявленого технічного рішення є електродний нагрівник рідини [патент UA 3598 від 15.12.2004 р.] що містить циліндричний корпус, що має вхідний та вихідний патрубки, нульовий електрод, фазні електроди до яких під'єднаний фазний провід з можливістю почергового або одночасного під'єднання фазного проводу до першого та другого фазних електродів, причому фазні електроди встановлені в корпусі. - небезпечність при використанні (відсутність додаткового занулення), так як циліндричний корпус, який виступає в ролі нульового електрода; - Вимагають кваліфікованого обслуговування. - В умовах обмеження по електричних навантаженнях робота на номінальній (максимальної потужності) неможлива, оскільки при потеплінні на вулиці температура зворотної води зростає і робочий струм теж, це може привести до спрацьовування теплового захисту автоматичного вимикача. - Потрібна водопідготовка теплоносія по електропровідності. - Є струми витоку, які, залежно від конструкції, можуть досягати 25 номінального струму. Недоліком цього пристрою є те, що внаслідок незмінної довжини фазного електроду, регулювання споживаної потужності опалювального котла можливе лише шляхом підключення фазного електроду до мережі змінної напруги протягом частини періоду, що призводить до появи значних імпульсних завад. У відповідності з вищевикладеною, задачею даної корисної моделі є створення високоефективного компактного, простого по конструкції, технології виготовлення, ремонту та установки, надійного і довговічного в експлуатації нагрівального пристрою. Який забезпечує значне зниження витрат на нагрівання рідини шляхом переміщення рідини без використання насоса. Зазначена задача досягається тим, що удосконалюють електродний нагрівник рідини, що містить циліндричний корпус, що має вхідний та вихідний патрубки, нульовий та фазний електроди, згідно з корисною моделлю, циліндричний корпус має частину, що утворює нагрівальну камеру в якій майже паралельно один до одного у переважному варіанті виконання встановленні три електроди: нульовий, фазний, нульовий. В одному із прикладів виконання випускний патрубок через з'єднувальний механізм з'єднано з нагрівальною камерою, яка з'єднана з впускним патрубком. Між впускним патрубком та нагрівальною камерою, а також між випускним патрубком та з'єднувальним механізмом встановлено запобіжний нуль. 5 Задача також вирішується завдяки тому, що: - З'єднувальний механізм виконано у вигляді з'єднаної із випускним патрубком перехідної муфти, що сполучена з відрізком труби, фланця з накидної гайки та фланця з різзю що протилежним до різзі боком з'єднано з нагрівною камерою. - Між фланцем з накидною гайкою та фланцем із різзю встановлена прокладка. Вихідний та вхідний патрубки на виході та вході містять трапецеїдальну різзь. - Нульовий та фазний електрод виконаний у вигляді кільця, закріпленого механічно, наприклад, шпилькою до раніш зазначеної частини циліндричного корпусу. - Циліндричний корпус, впускний та випускний патрубки, а також з'єднувальний механізм виготовлений із з діелектричного матеріалу, наприклад, поліпропілену (труби Ekoplastik (Чехія)). - Циліндричний корпус має частину, що утворює нагрівальну камеру утворює нижня частина циліндричного корпусу, що з'єднано з впускним патрубком. - Запобіжний нуль виконано у вигляді кільця закріпленого механічно, наприклад, шпилькою до вхідного та вихідного патрубків. - Примусове переміщення рідини у тепловій системі (нагрівач теплоносій), відбувається за рахунок «ефекту» переміщення мас нагрітої робочої рідини. - Використання іншого конструктивного варіанту виконання що забезпечує досягнення також технічного результату. Більш докладне пояснення корисної моделі дається далі на прикладі креслень, на якому: Фіг.1 - схематично зображено електродний нагрівач рідини; Фіг.2 - нагрівальна камера; Фіг.3 - загальний вигляд готового виробу. Електродний нагрівач рідини містить циліндричний корпус 1 (Фіг.1) з впускним 2 та випускним 3 патрубками, усередині якого розташовані нульові 4 і фазний 5 електроди. Відміною заявленої корисної моделі являється те, що нагрівальна камера 6 електродного нагрівача виконана в ближній до середньої частини корпуса та виконана у вигляді майже паралельно розміщених електродів, щонайменш двох але в переважному варіанті виконання трьох: нульового 4, фазного 5, нульового 4, які виконанні у вигляді кільця з спільною віссю. Товщина кожного із електродів 4, 5 буде залежати від терміну використання, зокрема ресурсу фазного електрода десь до семи років (відомо що фазний електрод, як такий що в першу чергу виходить із ладу), повинна ефективно віддавати тепло при нагріванні з мінімальними втратами електроенергії. Тоді як діаметр прохідного отвору кільця (електродів 4, 5) буде визначатися із оптимального співвідношення між: А. Більшою площею нагріву (мінімальним отвором), але з врахуванням матеріалу з якого виготовлена нагрівальна камера, таким чином щоб уникнути деформацію (пошкодження) останньої; Б. Меншою площею нагріву (максимальним отвором), враховуючи те, що при зменшенні площі 48458 6 нагріву, зменшиться, як ефективність нагрівання так і час, тобто зростають енергозатрати; В. Кількістю робочої рідини, що піддається нагріванню. Так в одному із кращих варіантів виконання циліндричний корпус 1, впускний 2 та впускний 3 патрубки, а також з'єднувальний механізм виготовлений із з діелектричного матеріалу, наприклад, поліпропілену (труби Ekoplastik (Чехія)). Зазначені раніш електроди 4, 5 прикріплюються до внутрішньої поверхні корпуса, наприклад, шпильками з гумовим ущільненням. Необхідно відмітити, що впускний патрубок 2 через з'єднувальний механізм 7 приєднано до нагрівальної камери 6. Для спрощення монтажа та можливості під'єднувати до нагрівального пристрою, наприклад, радіаторів різної конструкції патрубки 2, 3 на вході та відповідно на виході містять трапецеїдальну різь 8, а з'єднувальний механізм 7 виконано у вигляді, по суті, циліндричної конструкції: з'єднаної із випускним патрубком перехідної муфти 9, що сполучена з відрізком труби 10, фланця з накидною гайкою 11 та муфти з зовнішньою різзю 12, що протилежним до різзі боком з'єднано з нагрівальною камерою 6. Між фланцем з накидною гайкою 11 та муфтою із зовнішньою різзю встановлена прокладка 13, наприклад гумова. Для усунення струмів витоку випускний 3 та впускний 2 патрубки згідно з одного із варіантів реалізації, з протилежної сторони від різзі, містять запобіжний нуль 14, наприклад у вигляді кільця (в інших варіантах виконання останній встановлено між випускним 3 патрубком та з'єднувальним механізмом 11, а також між впускним 2 патрубком та нагрівальною камерою 6.) Другий варіант виконання електродного нагрівача рідини містить нагрівальну камеру 6 (Фіг.1, 2) включає вплавлені у її внутрішній поверхні електроди та ближче до кінців нагрівальної камери, з обох боків (не показано), запобіжні електроди у вигляді кілець з виведеними клемами. З нижнього боку нагрівальної камери вплавлена кутова муфта, один із кінців якої має зовнішню різь (не показано). З іншого боку нагрівальної камери вплавлена перехідна муфта з вплавленою трубою і муфтою з зовнішньою різзю до якої приєднують вихідний патрубок у вигляді поєднаних між собою: крана шарового з перехідником «американка» та кутника комбінованого з зовнішньою різзю. Регулювання режимами роботи, як у першому варіанті виконання так і у другому здійснює електронний пристрій (не показано), що управляє температурним режимом нагрівального пристрою, зокрема ступеневим зменшенням потужності, яке відбувається при наявності трьох електродів, підключенням: фазного та нульового (одна потужність), а коли всі три то вдвічі більша. Опис процесу здійснення: Нагрів води відбувається в результаті пропускання через неї змінного електричного струму підведеного до відповідних електродів (4, 5). Напруга, прикладена до розміщених у воді електродів 4, 5, іонізує її, проте явища електролізу 7 не спостерігається, оскільки катод (нульовий електрод) і анод (фазовий електрод) постійно міняються місцями з частотою електричної мережі. Кількість що виділяється при цьому тепла можна визначити в результаті простого розрахунку, згідно закону Джоуля-Ленца. Вода в електродному нагрівачеві одночасно є і теплоносієм, і елементом електричної мережі, тому повинна володіти як певною провідністю (щоб існував електричний струм), так і певним опором (щоб уникнути короткого замикання). Скажімо, дистилюючу воду в електродному нагрівачеві використовувати не можна, внаслідок її малої провідності. В даному технічному рішення викори 48458 8 стовується спеціальний склад робоча рідина (електроліт). Ще однією особливістю даного технічного рішення є його здатність самонастроюватися залежно від заданої споживачем температури теплоносія і кількості в опалювальному контурі, виходячи на рівноважний режим з деякою затримкою. Це зв'язано з тим, що у міру розігрівання теплоносія зменшується його опір. Електродний нагрівач сам відключаються від електромережі при короткому замиканні, витоку теплоносія і перевищенні заданої температури. Головною особливістю електродного нагрівача є високий, близько 96-98 , коефіцієнт корисної дії. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 48458 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601