Електродно-вихровий індукційний котел

Реферат: Електродно-вихровий індукційний котел складається з корпусу з водяною сорочкою, яка заповнена рідким теплоносієм, вхідним і вихідним патрубками та кришкою, всередині корпусу розташований металічний стакан, заповнений трансформаторним маслом, в який встановлена індукційна котушка, яка з'єднана з коробкою з клемами для підключення до електричної мережі та зовні котла встановлена електронна схема управління котлом, містить встановлений в центрі водяної сорочки електророзрядний іонізаційний електрод, який встановлений в фторопластовій втулці співвісно до котушки та електрично з'єднаний з електронною схемою управління котлом. На вхідному патрубку додатково встановлено допоміжну систему, яка електрично зв'язана з електронною схемою управління котлом, та містить дві котушки з електророзрядними іонізаційними електродами, які встановлені в фторопластових втулках. Кришка котла має контрольну лампу роботи котла. UA 77342 U (12) UA 77342 U UA 77342 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплотехніки, а саме до пристроїв контактного нагрівання рідин (теплоносіїв), і може бути використана в системах опалення та гарячого водопостачання в сільськогосподарських і комунально-побутових об'єктах, а також в інших технологічних процесах. Відомий електроіндукційний котел (Патент України № 20163, МПК F24H 1/20, опубл. 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 p.), який містить корпус з паралельно встановленими металевими короткозамкненими трубами нагрівання, що упираються торцями в протилежні стінки корпусу і герметично з'єднані з ними, теплоізоляцію, встановлену на внутрішній поверхні труб, магнітопровід з сердечником у вигляді замкнених стрижнів з обмотками, встановленими усередині труб із зазором відносно теплоізоляції з утворенням повітряних каналів, в якому короткозамкнена труба нагрівання виконана з двох шарів, внутрішній з яких виконаний з механічно міцного неферомагнітного металу, а зовнішній - з неферомагнітного металу з високою електропровідністю. Зовнішній шар котла виконаний у вигляді короткозамкнених витків, намотаних на поверхню внутрішнього шару. Однак, відомий індукційний котел має низьку продуктивність. Відомий електроіндукційний котел (Патент України №27932, МПК F24H1/20, опубл. 16.10.2000, Бюл. №5), що містить корпус з паралельно встановленими металевими трубами нагріву, торці яких упираються в протилежні стінки корпусу і герметично сполучені з ними, і теплоізоляцію, при цьому в корпусі встановлений магнітопровід, сердечник якого виконаний у вигляді замкнутих стрижнів з обмотками, труби нагріву короткозамкнуті, а теплоізоляція розташована на їх внутрішній поверхні, при цьому стрижні з обмотками встановлені усередині труб із зазором відносно до теплоізоляції з утворенням повітряних каналів. Металева труба нагріву є замкнутим витком вторинної обмотки трансформатора з розосередженням уздовж витка резистивним опором, а процес нагріву здійснюється струмом замикання. Цей котел має наступні недоліки - низький коефіцієнт потужності, складний у виготовленні та експлуатації. Відомий пристрій для опалювання з індукційним нагріванням та акумуляцією теплової енергії (Патент України № 50057. МПК F24H 1/00 F23B 10/00, опубл. 25.05.2010, Бюл. № 10, 2010 p.), що містить електроіндукційний котел з розташованими в ньому нагрівальними елементами, в якому корпус електроіндукційного котла виконаний у вигляді ємності для 3 накопичення рідкого теплоносія, об'ємом не менше ніж 10 м , всередині якої, перпендикулярно її підставі, розміщені нагрівальні елементи, при цьому ємність містить теплоізолювальні шари, а електроіндукційний котел виконаний одноконтурним і додатково містить підривний клапан, датчики трьох рівнів рідкого теплоносія, температури, тиску і автоматичну дистанційну систему керування, що розташована зовні електроіндукційного котла. Даний пристрій призначений для опалювання приміщень малої площі. Відомий вихровий індукційний нагрівач рідких середовищ (Патент РФ № 100194, МПК F24H1/20, опубл. 10.12.2010 p.), який вибрано за прототип, що складається з корпусу з вхідним і вихідним патрубками, верхньої і нижньої кришок, індукційної котушки, стакана з подвійними стінками і кільцевих дном, в якому вихровий індукційний нагрівач рідких середовищ забезпечений повітровідвідником та магнітною шайбою, при цьому повітровідвідник встановлено на верхній кришці за допомогою кріпильного елемента, що з'єднує верхню кришку з магнітною шайбою, причому в кріпильному елементі виконано наскрізний вертикальний отвір. Недоліком даного нагрівача є низькі коефіцієнти потужності та корисної дії. В основу корисної моделі поставлено задачу створення електродно-вихрового індукційного котла, в якому шляхом введення в конструкцію корпуса котла електророзрядного іонізаційного електрода та встановлення на одному з патрубків допоміжної системи, яка містить дві котушки з електророзрядними іонізаційними електродами, досягається забезпечення підвищення коефіцієнта потужності до оптимально високого значення та зниження втрат енергії в електричних мережах, які є електропостачальними для запропонованих котлів. Поставлена задача вирішується тим, що запропоновано електродно-вихровий індукційний котел, що складається з корпусу з водяною сорочкою, яка заповнена рідким теплоносієм, вхідним і вихідним патрубками та кришкою, всередині корпусу розташований металічний стакан, заповнений трансформаторним маслом, в який встановлена індукційна котушка, яка з'єднана з коробкою з клемами для підключення до електричної мережі та зовні котла встановлена електронна схема управління котлом, який, згідно з корисною моделлю, додатково містить встановлений в центрі водяної сорочки електророзрядний іонізаційний електрод, який встановлений в фторопластовій втулці співвісно до котушки та електрично з'єднаний з електронною схемою управління котлом, а на одному з патрубків додатково встановлено допоміжну систему, яка електрично зв'язана з електронною схемою управління котлом та містить дві котушки з електророзрядними іонізаційними електродами, які встановлені в 1 UA 77342 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фторопластових втулках, а кришка котла додатково забезпечена контрольною лампою роботи котла. Додатково забезпечення котла встановленим в центрі водяної сорочки електророзрядним іонізаційним електродом дає змогу збільшити швидкість нагрівання теплоносія і, відповідно, коефіцієнта потужності роботи запропонованого котла. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на кресленні схематично зображено електродно-вихровий індукційний котел. Електродно-вихровий індукційний котел складається з корпусу 1 з водяною сорочкою 2, яка заповнена рідким теплоносієм, взаємно замінними вхідним і вихідним патрубками 3 та кришкою 4. Всередині корпусу 1 розташований металічний стакан (на кресленні не показаний), заповнений трансформаторним маслом, в який встановлена індукційна котушка 5, яка з'єднана з коробкою з клемами 6 для підключення до електричної мережі. Зовні котла встановлена електронна схема управління котлом 7. В центрі водяної сорочки 2 встановлений електророзрядний іонізаційний електрод 8, який встановлений в фторопластовій втулці 9 співвісно до котушки 5 та електрично з'єднаний з електронною схемою управління котлом 7. На вхідному патрубку 3 додатково встановлено допоміжну систему, яка електрично зв'язана з електронною схемою управління котлом 7 та містить дві котушки 10 з електророзрядними іонізаційними електродами 8, які встановлені у фторопластових втулках 9, а кришка 4 котла додатково забезпечена контрольною лампою 11 роботи котла. Електродно-вихровий індукційний котел підключають до системи опалювання відповідно технічним рекомендаціям, які надані в інструкції по монтажу та експлуатації. При подачі змінного струму на котушку 5, навколо неї створюється змінне магнітне поле, яке індукує електрорушійну силу та відповідно струм на стінках стакана, в якому розміщена котушка 5. Під дією струму стінки стакана нагріваються і з їх зовнішньої поверхні проходить теплопередача рідкому теплоносію (воді), яка знаходиться в водяній сорочці 2 і корпусі 1 котла. Додаткове нагрівання теплоносія забезпечує електророзрядний іонізаційний електрод 8, встановлений в центрі водяної сорочки 2. Допоміжна система встановлена на вхідному патрубку 3, що містить дві котушки 10 з електророзрядними іонізаційними електродами 8, які встановлені а фторопластових втулках 9 створює електричні магнітні обертальні поля, які загальмовують катіони та аніони водню теплоносія і при цьому виділяється велика кількість тепла. Управління роботою котла (підтримання заданої температури теплоносія, захист від екстремальних режимів роботи) здійснюється електронною схемою управління котлом 7. Контрольна лампа 11, яка встановлена на кришці 4 котла, сигналізує у випадках, коли відбувся перегрів теплоносія в котлі. Запропонований електродно-вихровий індукційний котел встановлюють в замкнутих або відкритих системах теплозабезпечення з примусовою циркуляцією насосом (для опалення, гарячого водопостачання в технологічних процесах як в нових, так і існуючих системах). Для нормальної роботи запропонованого котла необхідні наступні умови: - температура приміщення від +5 до +20 °С; - відносна вологість повітря при 20 °С - не більше 75 %; - використання тільки промислової частоти струму 50 Гц. Допускається 60 Гц; - обов'язкова примусова циркуляція за допомогою циркуляційного насоса, мінімальна продуктивність насоса від 700 л/год.; - температура теплоносія для опалення максимум 90 °С; - використовувати рідкий теплоносій, а саме воду без всякої підготовки. Запропонований електродно-вихровий індукційний котел використовують в будь-яких системах опалення без обмеження по площі, системах нагріву води різних обсягів та призначений для опалення житлових будинків, в тому числі вілл, котеджів, багатоповерхових багатоквартирних будинків, гаражів, бань, приміщень та будівель комунально-побутового, торговельного, громадського, промислового і сільськогосподарського призначення, а також інших споруд в відсутності або неефективності централізованого опалення. Використання даного котла дає змогу економити електроенергію на 25 % більше, ніж при використанні відомого прототипу. З 1 кВт електричної енергії, яка живить котел одержують 2,5 кВт теплової енергії. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Електродно-вихровий індукційний котел, що складається з корпусу з водяною сорочкою, яка заповнена рідким теплоносієм, вхідним і вихідним патрубками та кришкою, всередині корпусу 2 UA 77342 U 5 10 розташований металічний стакан, заповнений трансформаторним маслом, в який встановлена індукційна котушка, яка з'єднана з коробкою з клемами для підключення до електричної мережі, та зовні котла встановлена електронна схема управління котлом, який відрізняється тим, що додатково містить встановлений в центрі водяної сорочки електророзрядний іонізаційний електрод, який встановлений в фторопластовій втулці співвісно до котушки та електрично з'єднаний з електронною схемою управління котлом, а на вхідному патрубку додатково встановлено допоміжну систему, яка електрично зв'язана з електронною схемою управління котлом та містить дві котушки з електророзрядними іонізаційними електродами, які встановлені в фторопластових втулках, а кришка котла додатково забезпечена контрольною лампою роботи котла. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 3