Номер патенту: 109880

Опубліковано: 12.09.2016

Автор: Оліфіренко Костянтин Миколайович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Інфрачервоний нагрівач води, який відрізняється тим, що містить щонайменше два нагрівальних елементи, підключених до джерела живлення і розміщених в корпусі, при цьому простір між нагрівальними елементами і стінкою корпуса заповнений вакуумом, крім того, всі стінки всередині нагрівача покриті сажою, крім того, всередині корпуса проходить тепловивідний канал у формі конуса, призначений для проходження води, причому вздовж одної із стінок корпуса є отвори, а нагрівальні елементи, які розміщені по обидва боки тепловивідного каналу являють собою скляну або керамічну колбу, в якій розміщена вуглеводна нить у формі спіралі, яка сплетена косичкою, яка знаходиться в вакуумі, які піддано термічній обробці та герметизовані від впливу зовнішнього середовища.

Текст

Реферат: UA 109880 U UA 109880 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплообмінної техніки, зокрема до пристроїв для нагрівання рідкого середовища, та може бути застосована в електричних обігрівальних котлах, бойлерах, а також комбінованих системах нагрівання води та опалення приміщень. Використання електричної енергії в системах життєзабезпечення є не тільки доцільним, але й часто і єдиним можливим. В свою чергу, нагрівачі води потребують значних витрат електроенергії. Надійність та ефективність роботи нагрівачів води на базі споживання електричної енергії визначаються конструктивними особливостями самих приладів та особливо їх нагрівальних елементів. Під час тривалої експлуатації характеристики нагрівачів води в системах погіршуються, що призводить, наприклад, до зміни мікроклімату в приміщенні або до необхідності більш значних витрат електроенергії, до скорочення терміну їх служби і т. д. У зв'язку із вказаними вище особливостями постійно проводяться відповідні технічні розробки, які дозволяють шляхом конструктивних вдосконалень нагрівачів води досягти покращання їх споживчих властивостей, в тому числі енергозбереження. Відомо багато різноманітних електротеплових нагрівачів води, які відрізняються як своїм призначенням, так і принципом їх роботи. Найбільш розповсюдженим аналогом - електротепловим нагрівачем води, наприклад, для проточного водонагрівача або для проточно-накопичувальних водонагрівачів є такі, в яких нагрівальний елемент, так званий ТЕН, являє собою мідну трубку з запресованою в ній ніхромовою нагрівальною спіраллю. Принцип роботи відомого нагрівача полягає в тому, що електричний струм, проходячи по нагрівальній спіралі, нагріває трубку, при цьому тепло передається воді (ГОСТ 13268-88 на стандартний ніхромовий ТЭН). Переваги вказаних вище ТЕНів визначені, в основному, ніхромовою спіраллю. Ніхромові спіралі мають гарні механічні властивості за низьких та високих температур, гарні технологічні властивості - пластичність та зварюваність, не старіють та немагнітні. Недоліком вказаних пристроїв-аналогів з використанням ніхромової спіралі є нерівномірне розподілення теплової енергії, високе енергоспоживання, виділення шкідливих мікрочасток металів, а також утворення шкідливих електромагнітних полів. Відома ще одна група винаходів-аналогів, призначених для перетворення електричної енергії в теплову, а саме електродні нагрівачі рідини (Патенти № 2151967, № 2156410). Відомим аналогом є пристрій трифазного нагрівача із співвісно встановленими та електрично-ізольованими фазними та пасивними електродами описаний в патенті РФ № 2156410, що утворюють кільцеві камери, які сполучені з нижньою частиною порожнини корпусу, також введені пристрої, які гідравлічно з'єднують кільцеві камери з відвідним патрубком в кришці, патрубки у верхній частині пасивних електродів, ізолюючі втулки, що з'єднують кільцеві камери через патрубки э камерою в кришці, і трубопровід, що з'єднує камеру в кришці 3 відвідним патрубком через регулюючий клапан. Заявлений пристрій має ряд переваг, зокрема дозволяє достатньо точно регулювати потужність в залежності від заданої температури, збільшувати номінальну потужність електричного нагрівача, не змінюючи його габаритів, тобто розширювати область робочих параметрів. Недоліком аналога є його конструктивна складність, не введені елементи пристрою, які дозволили б знизити електровитрати. Відомий аналог (Патент № 2151967), особливий акцент робиться на вирішенні проблеми попередньої водопідготовки в залежності від провідності води, що значно відрізняється залежно від регіону землі. Додатково введено електроізолюючий матеріал у вигляді пружини. В результаті вдосконалення відомого пристрою розширено функціональні можливості нагрівача за рахунок нагрівання рідини з різною електричною провідністю. Недоліком аналога є те, що в ньому не вжиті заходи до зниження енерговитрат, що є дуже актуальним. В цей час замість стандартних ТЕНів, що використовуються як нагрівальні елементи для бойлерів, водонагрівальних котлів та ін. активно входять на ринок нагрівачі нового покоління, принцип дії яких полягає у використанні теплового потоку, який складається з двох складових: 01 - теплопередача, 02 - теплове інфрачервоне випромінювання. Саме таке поєднання дозволяє знизити до мінімуму використання електроенергії. Відомим аналогом є пристрій, (Патент № 18157), суть якого полягає в наступному: на діелектричну підкладку зі скла або кераміки, або кварцу, фарфору, фаянсу наносять резистивний шар, виконаний з пасти для товстоплівкових резисторів, що містять провідну фазу на основі боридів, оксидів металів та склозв'язуючого, захисний шар-пасту на основі кварцового піску, керамічного наповнювача та скла, що кристалізується. 1 UA 109880 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Відомим аналогом є нагрівач води, в основі якого лежить принцип генерування інфрачервоного випромінювання, яке у вигляді тепла передається до води, що нагрівається, (Патент № 2455579). Пристрій містить, щонайменше один резистивний електронагрівальний елемент, підключений до джерела живлення, термоакумулюючу речовину - керамічний матеріал, споживає в 5,5 разу менше електроенергії, ніж пристрої з ніхромовими спіралями. Незважаючи на досягнуту в результаті застосування інфрачервоного випромінювання нагрівального елемента економію електроенергії, аналог має деякі недоліки. Ці недоліки визначені, в першу чергу, недосконалістю конструктивних елементів нагрівача, що не дозволило досягти більш високих значень енергозбереження. Крім того, практичне використання даного приладу ускладнено у зв'язку з відсутністю доступних технологій його виготовлення. До недоліків відомого нагрівача належить низька експлуатаційна небезпека. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення інфрачервоного нагрівача для води шляхом використання такої сукупності конструкційних елементів та матеріалів, з яких вони виконані, в результаті чого досягається максимально високий ступінь енергозбереження в поєднанні з високими споживчими властивостями. Поставлена задача вирішується тим, що інфрачервоний нагрівач води згідно з корисною моделлю містить щонайменше два нагрівальних елементи, підключених до джерела живлення і розміщених в корпусі, при цьому простір між нагрівальними елементами і стінкою корпуса заповнений вакуумом, крім того, стінки всередині нагрівача покриті сажою, крім того, всередині корпуса проходить тепловивідний канал у формі конуса, призначений для проходження води, причому вздовж одної із стінок корпуса є отвори, а нагрівальні елементи, які розміщені по обидва боки тепловивідного каналу, являють собою високотемпературну скляну або високотемпературну керамічну колбу, в якій розміщена вуглеводна нить у формі спіралі яка сплетена косичкою, яка знаходиться в вакуумі, які піддано термічній обробці та герметизовані від впливу зовнішнього середовища. Сукупність конструктивних особливостей інфрачервоного нагрівача води, що заявляється, і вибір матеріалів для його виготовлення дозволяють досягти технічного результату, вираженого в економії електричної енергії на 35-90 % порівняно із відомими. В основі корисної моделі, лежать процеси, які обумовлені дією ІЧ-складової, спеціальною конструкцією корпусу і матеріалом наповнювача, що заповнює вільний простір між нагрівальними елементами, стінкою корпуса та спеціальним матеріалом яким покриті стінки з середині. ІЧ-складова теплопередача, являє собою вуглеводу нить сплетену косичкою в формі спіралі, які герметично захищають її від впливу зовнішньої середи, закритим чохлом який виконаний з високотемпературної кераміки або високотемпературного скла. Доказано, що саме така конструкція ІЧ-випромінювача забезпечує максимальний внесок у тепловіддачу та відповідний нагрів води, наприклад, в бойлері, бойлері-акумуляторі або в котлі. Суттєвим внеском в досягнення технічного рішення, що заявляється, є спеціальна конструкція корпусу інфрачервоного нагрівача води. Особливістю конструкції корпусу є наявність в ньому каналу в формі конуса для проходження води, призначеного для більш повного нагнітання циркуляції та знімання теплової енергії інфрачервоного випромінювання від поверхні нагрівача до води. Вказана 750 °C, що, в свою чергу, збільшує тепловий потік інфрачервоним випромінюванням до 2,5-3 рази. Додатковому збільшенню теплового потоку сприяє розміщення всередині корпусу спеціального покриття або наповнювача з високим коефіцієнтом чорноти, за який запропоновано сажу або крупнодисперсний кварцовий пісок (0,8-1,2 мм). В процесі теплової обробки інфрачервоного нагрівального елемента, складеного з наведених вище нагрівачів, що мають певне функціональне призначення, виникає витискання повітря з утворенням в тепловій системі вакууму до 1 атм. В процесі вказаних дій відбувається фіксація параметрів нагрівача, яка необхідна для збільшення надійності нагрівальних елементів і збільшення робочої температури. Потім виконують герметизацію корпуса за температури в межах 350-380 °C, після чого інфрачервоний нагрівач води придатний до роботи. Його занурюють у водне середовище і закріплюють на фланці, який підходить до відповідного бойлера або котла. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де Фіг. 1 схематичне зображення інфрачервоного нагрівача води з розрізом, що заявляється на яких: 2 UA 109880 U 5 10 15 1 - корпус нагрівача, 2 - простір між нагрівальними елементами і стінкою корпусу, 3 нагрівальні елементи з інфрачервоним випромінювачем в колбі, 4 - підключення нагрівальних елементів до джерела живлення, 5 - заповнення спеціальною сумішшю або вакуумом, 6 тепловивідний конусний канал, 7 - внутрішня стінка вкрита сажою, 8 - шар сажі, 9 - отвори. Фіг. 2 - зображення нагрівача води вигляд знизу, що заявляється. Приклад При порівнянні економічних показників стандартного спірального ТЕНа з потужністю 4 кВт з пристроєм, що заявляється, такого ж призначення і такою ж потужністю (наприклад, нагріву води в бойлері), виявилось, що витрати енергії за добу роботи бойлера із стандартним ТЕНом склав 96 кВт, а для пристрою, що заявляється з ІЧ нагрівачами - 44 кВт. Економія склала 50 %. Таким чином, спеціальна конструкція інфрачервоного нагрівача, що заявляється, дозволяє досягати економії електричної енергії до 90 %, а стійка економія складає 50 %. Пристрій, що заявляється, має високу надійність, не має магнітних наводок, компактність, зручність виконання, тривалий термін служби та експлуатаційну безпеку. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Інфрачервоний нагрівач води, який відрізняється тим, що містить щонайменше два нагрівальних елементи, підключених до джерела живлення і розміщених в корпусі, при цьому простір між нагрівальними елементами і стінкою корпуса заповнений вакуумом, крім того, всі стінки всередині нагрівача покриті сажою, крім того, всередині корпуса проходить тепловивідний канал у формі конуса, призначений для проходження води, причому вздовж одної із стінок корпуса є отвори, а нагрівальні елементи, які розміщені по обидва боки тепловивідного каналу являють собою скляну або керамічну колбу, в якій розміщена вуглеводна нить у формі спіралі, яка сплетена косичкою, яка знаходиться в вакуумі, які піддано термічній обробці та герметизовані від впливу зовнішнього середовища. 3 UA 109880 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: F24H 1/00

Мітки: нагрівач, інфрачервоний, води

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-109880-infrachervonijj-nagrivach-vodi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Інфрачервоний нагрівач води</a>

Подібні патенти