Електродний нагрівач рідин peiaсo полякова-корчевного

1. Електродний нагрівач рідини, який містить корпус, патрубки підведення і відводу рідини, нульовий і фазний електроди, який відрізняється тим, що містить розташовані вертикально, герметично з'єднані між собою, утворюючи корпус нагрівача, і виконані з можливістю проходу рідини вхідну і вихідну камери, розміщені на кінцях корпусу нагрівача, нижню і верхню електродні камери нагріву, оснащені струмопідводами і з'єднані між собою проміжною діелектричною муфтою, дві проміжні камери і автоматичний повітряний клапан, установлений на вихідній камері, причому вхідна, вихідна і проміжна камери оснащені патрубками, розташованими перпендикулярно поздовжній осі камер, вхідна камера споряджена постійним магнітом, а кожна електродна камера нагріву містить нульовий електрод, виконаний у вигляді трубчастого корпусу, що утворює камеру нагріву, верхній і нижній кінці якого нерухомо вставлені в проміжні муфти, і фазний електрод у вигляді зрізаного конуса, споряджений чотирма наскрізними отворами в нижній його частині, виконаними перпендикулярно поздовжній осі електродів, і одним отвором, виконаним у нижній частині електрода уздовж поздовжньої осі, причому поздовжній отвір фазного електрода, встановленого у верхній ка U 2 (11) 1 3 безпечно при його використанні, крім того, ускладнене і не завжди можливе його підключення. Відомий електродний нагрівач рідини, який складається із циліндричного корпусу, що служить нульовим електродом, і розташованих у ньому співвісно, ізольованих від корпусу, фазних електродів циліндричної форми, вхідного і вихідного патрубків (Патент RU «Электродный водонагреватель» №2309338, МПК F 24 Н 1/20. (2006.1) Публ. 2007.10.27). Відомий електродний нагрівач має габаритні розміри по вертикалі майже вдвічі перевищуючі висоту стандартного радіатора опалення, що розташовується, як правило, під підвіконням; застосування відомого нагрівача в стандартних квартирах не завжди можливе і доцільне, тому що для його розміщення необхідно підбирати окрему ділянку приміщення. Найбільш близьким до нагрівача, що заявляється, по технічній суті і призначенню, є електродний нагрівач рідини, який містить діелектричний корпус, патрубки підведення і відводу теплоносія, споряджені нарізкою, нульовий і два паралельних між собою фазних електрода, розташованих на торцевих стінках нагрівана; відомий нагрівач установлюється горизонтально за допомогою укручування його по нарізці в нижній отвір радіатора опалення (Деклараційний патент на корисну модель «Електродний нагрівач рідини» МПК (2006) F 24 Н 1/20; Н 05 В 3/60. Бюл. №6, 2006р.) прийнятий за прототип. До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні електродного нагрівача рідини, прийнятого за прототип є те, що при нагріванні до температури 50-55°С рідина починає пульсувати, тобто відбувається частковий викид нагрітої рідини в систему опалення і тільки після цього на її місце надходить нова порція, тому що камера нагріву має тільки один отвір для введення і відводу рідини. Одночасно із циклічністю нагріву рідини спостерігається хвилеподібна зміна сили струму. Крім того, нагрівач розташований горизонтально, і бульки повітря, що утворюються, збираються «під стелею» нагрівача, укрупнюються й попадають у радіатор, з характерним звуком булькання. Використання у відомому нагріванні електродів з «чорного» металу, які покриваються шаром іржі, і відсутність очищення теплоносія призводить до швидкого зношування електродів, а також до насичення рідини іржею, її скупчення в камері нагріву, і підвищеного утворення газових бульок і ефекту «прострілу», який підсилюється при збільшенні кількості секцій у батареї. Завдання - створення компактного, простого по конструкції, технології виготовлення і обслуговування, надійного електродного нагрівача рідини, сумісного з однією або двома батареями опалення. Технічний результат стосовно обраного прототипу полягає в зміні системи підведення-відводу рідини, у вертикальному розташуванні нагрівачів, у зменшенні камери нагріву і міжелектродного простору, і, як наслідок, зменшенні гідравлічного опору й поліпшенні циркуляції рідини, економії електроенергії, збільшенні терміну служби елект 41775 4 родів, усуненні шумових ефектів у радіаторах системи опалення. В основу роботи електродного нагрівача рідини покладений процес перетворення електричної енергії в теплову і прямої її передачі безпосередньо в рідину, яка використовується як теплоносій. Електродний нагрівач рідини РЕІАСО Полякова - Корчевного, містить у собі корпус, патрубки підведення і відводу рідини, нульовий і фазний електроди, а особливість полягає в тому, що нагрівач містить розташовані вертикально, герметично з'єднані між собою з можливістю проходу рідини, утворюючи корпус нагрівача, вхідну і вихідну камери, розміщені на кінцях корпусу нагрівача, нижню й верхню електродні камери нагріву, споряджені струмопідводами і з'єднані між собою проміжною діелектричною муфтою, дві проміжні камери, автоматичний повітряний клапан, установлений на вихідній камері, при цьому вхідна, вихідна і проміжна камери обладнані патрубками, розташованими перпендикулярно поздовжній осі камер, вхідна камера оснащена постійним магнітом, а кожна електродна камера нагріву містить нульовий електрод, виконаний у вигляді трубчастого корпусу, що утворює камеру нагріву, верхній і нижній кінці якого жорстко вставлені в проміжні муфти, причому, поздовжня вісь електродів розташована вертикально. Фазні електроди, встановлені в камерах нагріву, виконані у вигляді усіченого конусу для забезпечення більш рівномірного нагріву рідини і зниження зношування електроду. Фазні електроди нижньої і верхньої камер нагріву споряджені отворами для проходу рідини, розташованими перпендикулярно поздовжній осі камер в нижній їхній частині, а фазний електрод верхньої камери нагріву додатково споряджений наскрізним дренажним отвором, співвісним поздовжній осі камери, призначеним для проходу бульок повітря, що утворилися в нижній камері. У нижній камері нагріву співвісний поздовжній осі отвір не наскрізний. Конструкція фазних електродів з висвердленими перпендикулярно і уздовж поздовжній осі отворами забезпечує вільну протоку рідини в міжелектродний простір камер нагріву і дозволяє одержати постійне, а не імпульсно-циклічне, проходження її через весь корпус нагрівача, знижуючи його гідравлічний опір. При цьому характеристики по струму виходять більш «згладженими». Крім того, верхні крайки фазних електродів виступають над верхніми крайками нульових електродів на висоту 3-4мм, для забезпечення рівномірного розподілу струму, що споживається, по всій висоті електрода поступовим зменшенням його споживання у верхній частині електродів, де відбувається різке падіння потужності, що зменшує ступінь руйнування верхньої крайки електродів. При використанні електродів з нержавіючої сталі не відбувається відкладення продуктів окислювання на корпусі електродів, отже, діаметр електродів у процесі експлуатації не збільшується. Це практично виключає можливість замикання і дозволяє зменшити камеру нагріву до мінімальних розмірів, а самі електроди максимально наблизити один до іншого і тим самим збільшити питомий 5 електричний опір рідини з одночасним істотним зниженням її агресивності стосовно металевих деталей системи опалення; також значно збільшується термін служби електродів. Патрубки підведення і відводу рідини, якими обладнані вхідна і вихідна камери, споряджені накидними гайками для кріплення нагрівача безпосередньо до батареї опалення. При подачі електричної напруги на електроди в міжелектродному просторі відбувається розщеплення молекул рідини на позитивно і негативно заряджені іони, які під дією електричного струму переміщуються до протилежних полюсів, міняючи свій напрямок 50 разів у секунду і змушуючи коливатися іони солей, що входять до складу рідини. Це приводить до різкого нагріву рідини в малому обсязі міжелектродного простору з виділенням деякої кількості бульок газу, що утворюються при проходженні електричного струму. На вході і виході камери нагріву утворюється істотний перепад температур, внаслідок чого нагріта рідина піднімається по каналах електродного нагрівача, розташованого вертикально, без використання циркуляційного насоса (принцип конвекції). В електродному нагріванні рідини, що заявляється, розташованому вертикально, ефект утворення бульок поліпшує циркуляцію, прискорюючи її завдяки такому відомому явищу, як аерліфт, коли булька, що піднімається по вертикалі в обмеженому обсязі рідини, захоплює за собою деяку її частину. Використання в нагріванні, що заявляється, одночасно двох електродних камер нагріву, дає можливість вибору трьох режимів нагріву з різними характеристиками струму при співвідношенні робочих поверхонь нульового і фазного електродів нижньої камери нагріву до робочої поверхні нульового і фазного електродів верхньої камери нагріву 4:3 і, відповідно, потужності, причому, залежно від напруги в мережі потужність буде змінюватися лінійно. Як варіант можливе підключення нагрівача, що заявляється, як на один, так і на два радіатори за допомогою додаткових патрубків введення й відводу рідини, розташованих на вхідній і вихідній камерах. При подачі рідини на два радіатори споживана потужність збільшується не у два рази, а на 30-40%, що приводить до економії електроенергії і витрат на виготовлення нагрівача. Вхідна камера із встановленим у ній постійним магнітом одночасно виконує функцію магнітного фільтра-відстійника, який використовується у корисній моделі, що заявляється, виключаючи можливість влучення разом з рідиною дрібних часток металу з корпусу радіатора на електроди і у комплексі з вертикальним розташуванням електродної камери нагріву усуває ефект «стрілянини» у радіаторах системи опалення. Проміжні камери призначені для установки в них термозапобіжника і термоманометра. Герметичність пристрою забезпечують тим, що вхідна камера з'єднана з камерою нагріву, камера нагріву з'єднана із проміжною камерою, проміжні камери з'єднані між собою і автоматичним повітряним клапаном нарізними з'єднаннями за 41775 6 допомогою пластмасових проміжних втулок і паянням. На кресленні представлено: на Фіг.1, 2, 3 зображена схема електродного нагрівача рідини. Відомості, що підтверджують можливість здійснення корисної моделі, полягають у наступному. Електродний нагрівач рідини містіть патрубок введення рідини 1, розташований перпендикулярно вхідній камері 2 і споряджений накидною гайкою 3. У випадку приєднання нагрівача до двох батарей встановлюють вхідну камеру 2 із двома патрубками введення рідини (на кресленні не показано). Вхідна камера обладнана постійним магнітом 4 і виконує функцію фільтра-відстійника. Нижня камера нагріву 5 і верхня 6 обладнані струмопідводами 7 і містять нульові електроди 8, виконані у вигляді трубчастого корпусу, усередині якого встановлені співвісно фазні електроди 9 з утворенням міжелектродного простору. Фазні електроди 9 виконані у вигляді усіченого конусу і споряджені перпендикулярними поздовжній осі отворами 10 для проходу рідини, і паралельними поздовжній осі отворами 11, причому, отвір 11 у фазному електроді верхньої камери нагріву 6 виконано наскрізним. Верхній і нижній кінці нульового електрода 8 упаяні в діелектричні муфти 12 і 13. Камери нагріву 5 і 6 з'єднані між собою діелектричною муфтою 13, а із вхідною камерою 2 і із проміжною камерою 14 - нарізними з'єднаннями і паянням. Як варіант, електродний нагрівам рідини може бути виконаний з використанням тільки однієї камери нагріву (одноступінчастий нагрів). У цьому випадку зміна потужності нагрівача не передбачена і регулювання роботи електродного нагрівача рідини здійснюється за допомогою термостата (на кресленні не показано). Проміжні камери 14, які служать для установки і забезпечення роботи термозапобіжника 15 і термоманометра 16, з'єднані між собою і далі з вихідною камерою 17 також нарізними з'єднаннями і паянням, що забезпечує герметичність корпусу нагрівача. Вихідна камера 17, споряджена одним (або двома) патрубками відводу рідини 18, спорядженими накидними гайками 19. У верхній частині вихідної камери 17 встановлений автоматичний повітряний клапан 20. Біметалічний термозапобіжник 15, призначений для відключення електроживлення електродного нагрівача при досягненні температури рідини вище 75-85°С, установлений у проміжну камеру 14 на виході з верхньої камери нагріву 6 до або після термоманометра 16 залежно від величини температури розмикання датчика. Паралельно з термозапобіжником 15 у ланцюг включений регульований термостат (на кресленні не показано), що являє собою окремий прилад, винесений на стіну опалювального приміщення, який задає параметри включення і відключення системи залежно від температури повітря усередині приміщення, необхідної споживачеві. Стрілочний термоманометр 16 установлений для візуального контролю температури і тиску. Електродний нагрівач рідини розміщують у захисному кожусі (на кресленні не показано), і кріплять патрубками 1 і 18 з накидними гайками 3 і 19 7 до радіатора опалення (на кресленні не показано) нарізним з'єднанням. Пристрій працює таким чином. Електродний нагрівач рідини встановлюють в опалювальну систему, з'єднуючи його з радіатором опалення патрубками введення 1 і відводу 18 рідини накидними гайками 3 і 19. Підготовлену рідину, що використовується як теплоносій, заливають у радіатор, заповнюючи опалювальну систему. В якості теплоносія використовують, наприклад, електроліт - знесолену воду з необхідним електричним опором, підібраним експериментальним шляхом. Через струмопідводи 7 подають струм на фазні електроди 9 нижньої 5 і верхньої 6 камер нагріву, утворених нульовими електродами 8. У процесі нагріву при проходженні електричного струму через рідину в міжфазному просторі молекула рідини розщеплюється, утворюючи газ, що виводиться в атмосферу через автоматичний повітряний клапан 20, розташований у верхній частині нагрівача. Звільнена від газу нагріта рідина надходить у радіатор опалювальної системи через вихідну камеру 17 і патрубок відводу рідини 18, міняючи напрямок руху з вертикального на горизонтальний, і не створюючи при цьому ні шумових ефектів, ні заповітрювання опалення. Охолола рідина опускається в нижню частину радіатора, потім надходить в електродний нагрівач через патрубок введення рідини 1 у вхідну камеру 2 внаслідок великої різниці температур (високого температурного градієнта) на його вході й виході. Відбувається циркуляція рідини. При цьому рідина проходить через магнітний фільтрвідстійник, функцію якого виконує вхідна камера 2, споряджена постійним магнітом 4, де осідають дрібні частки іржі, які можуть потрапити в рідину із внутрішніх стінок корпусу радіатора або чавунної батареї і привести до нестабільної роботи опалювальної системи і шумових ефектів. Очищена рідина знову надходить у нижню камеру нагріву 5 через діелектричну муфту 12 отвори 11, 10, проходить через міжелектродний простір між нульовим 8 і фазним 9 електродами, де при включеному електроживленні знову відбувається сильний локальний нагрів рідини в малому об'ємі камери. Гаряча рідина разом з бульками газу спрямовується у верхню камеру нагріву через діелектричну муфту 13, проходячи при цьому через отвори 11, 10. Причому, бульки повітря ідуть нагору через наскрізний (дренажний) отвір 11. Далі нагріта рідина проходить через проміжні камери 14, у яких 41775 8 установлені термозапобіжник 15 і термоманометр 16, у вихідну камеру 17, а потім через патрубок відводу рідини 18 знову надходить у радіатор опалювальної системи. Бульки повітря, що утворилися, виводяться в атмосферу через автоматичний повітряний клапан 20. Зміну режимів роботи нагрівача здійснюють за допомогою електричного пристрою контролю і захисту (на кресленні не показано), який являє собою пластикову коробку із змонтованими в ній автоматичними вимикачами, клемними колодками і двома індикаторними тумблерами, при включенні яких у різній послідовності споживач одержує три ступеня нагріву. Корисна модель призначена для нагріву теплоносія в системах автономного опалення житлових будинків, окремих квартир і виробничих приміщень. Електродно-іонний принцип, який застосовується у нагрівачах рідини електродного типу, забезпечує невразливість нагрівача до перепадів напруги і запобігання виходу опалювальної системи з ладу без використання дорогих стабілізаторів напруги, відсутність пікових кидків напруги в мережі в момент включення і порівняно низьке навантаження на електричні мережі і квартирну проводку. Всі деталі, які використовуються в нагрівачі, що заявляється, виготовляють із електротехнічних матеріалів і збірних вузлів, що випускаються промисловістю, а також стандартних поліпропіленових труб, трійників і муфт, призначених для гарячого водопостачання і опалення, і з'єднують між собою різьбовими з'єднаннями і паянням, які забезпечують герметичність. Тобто, для заявленого пристрою в тому виді, як він охарактеризований в незалежному пункті формули, підтверджена можливість його здійснення і практичного використання. До переваг електродного нагрівача рідини, що заявляється, в порівнянні із прототипом відноситься: - порівняно довгий термін служби електродів; - невразливість до перепадів напруги в мережі без використання дорогих стабілізаторів; - поліпшення циркуляції теплоносія в системі без використання насосів; - відсутність шумових ефектів «стрілянини» і «булькотіння». РЕІАСО - умовне позначення пристрою - «радіаторна електродно-іонна автономна система опалення». 9 41775 10 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 41775 Підписне 12 Тираж 28 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