нагревательное устройство

Формула изобретения

Нагревательное устройство, состоящее из корпуса с трубчатым элементом, включающего защитный кожух и термодатчик, основной фазный стержневой электрод, расположенный внутри корпуса соосно с ним и изолирующих термостойких диэлектрических втулок, отличающееся тем, что на трубчатом элементе корпуса количество отверстий для циркуляции нагреваемой устройством жидкости, как минимум, кратно двум, устройство снабжено двумя дополнительными электродами, причем каждый электрод, включая основной, содержит трубчатый элемент, диаметр которого отличается от диаметра других трубчатых элементов и поочередно устанавливается в корпусе с образованием кольцевого зазора с трубчатым элементом корпуса, уменьшающимся при смене электрода на 25%, при этом суммарная площадь упомянутых отверстий превышает площадь упомянутого кольцевого зазора не менее чем на 5%, толщина стенок трубчатых элементов электродов и корпуса равны, а длина трубчатого элемента корпуса не менее чем в 1,5 раза больше длины трубчатого элемента электрода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к нагревательным приборам, преобразующим электрическую энергию в тепловую с целью, в частности, обогрева помещений локальными отопительными системами, заполненными жидкими теплоносителями.

Известны электрические водонагреватели, содержащие водопроводящие и отводящие трубы, корпус П-образной формы, в каждом из вертикальных элементов которого соосно размещена выполненная из диэлектрика труба, имеющая во внутренней полости фазный и нулевой электроды с механизмом для перемещения последнего, а его диэлектрические трубы гидравлически соединены между собой при помощи перемычки, расположенной соосно в горизонтальном элементе корпуса [1] .

Указанные водонагреватели сложны по конструкции и технологии изготовления, имеют хрупкие наружные трубы в вертикальных элементах корпуса, невысокий коэффициент полезного действия за счет наличия развитой поверхности нетеплоизолированного горизонтального элемента корпуса и из-за значительных габаритов практически неприемлемы, в частности, в отопительных системах жилых помещений.

Наиболее близким по технической сути к предложенному изобретению является нагревательное устройство, включающее герметичный корпус, заполненный водой, внутри которого расположен стержневой элемент с перемещающимися вдоль его оси экранирующим элементом из диэлектрика, подвешенного к поплавку, а для регулирования тепловой мощности устройства, на корпусе установлен винт со скобой [2].

Однако и это нагревательное устройство имеет практически все те же недостатки, что и описанное выше.

Цель изобретения - создание высокоэффективного, компактного, простого по конструкции и технологии изготовления, надежного и долговечного в эксплуатации нагревательного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что компактная конструкция устройства обеспечивает его установку непосредственно в теплообменник, например в стандартную чугунную батарею отопления, а на трубчатом элементе его корпуса количество отверстий для циркуляции навеваемой устройством жидкости как минимум кратно двум и суммарная площадь их прохода превышает площадь кольцевого зазора между внутренним диаметром трубчатого элемента корпуса и наружным диаметром также трубчатого элемента стержневого фазового электрода не менее чем на 5%, последовательное же уменьшение площади этого зазора сначала на 25% и затем еще на 25% за счет увеличения наружного диаметра сменного стержневого фазного электрода обеспечивает увеличение первоначальной мощности устройства соответственно в два и в три раза, при этом толщина стенок обоих трубчатых элементов равна, а длина этого элемента корпуса не менее чем в 1,5 раза больше такого же элемента стержневого электрода.

На фиг. 1 схематично изображено нагревательное устройство в разрезе с видом по стрелке А.

На фиг.2 изображена схема отопительной системы с применением предложенного устройства.

Нагревательное устройство, изображенное на фиг.1, состоит из корпуса 1 с трубчатым элементом, на котором выполнены отверстия для циркуляции нагреваемой жидкости, сменного стержневого фазного электрода 2, также с трубчатым элементом, уплотнительной прокладки 3, термостойких диэлектрических втулок 4, изолирующих корпус 1 от стержневого электрода 2, защитного кожуха 5, термодатчика (не показан), клеммы 6 для заземления устройства во время эксплуатации, дистанционной втулки 7 и нулевой клеммы 8.

Локальная отопительная система с применением предложенного нагревательного устройства 9 собирается и работает следующим образом, пример с применением стандартных чугунных отопительных батарей 10, 11 и 12.

При необходимости работы только одной батареи 10 в устройство 9 устанавливается стержневой электрод 2 с наименьшим наружным диаметром dн трубчатого элемента.

Площадь кольцевого зазора между стержневым электродом 2 и корпусом 1 определяется по известной формуле



В нижней части батареи 10 устанавливается нагревательное устройство 9 и вентиль слива жидкости 18, а в верхней части батареи - расширительный бачок 17. Устройство 9 заземляют проводом 16 от клеммы 6, фазовый провод 14 прикрепляют к контакту хвостовой части стержневого электрода 2 и к пульту управления 13 нагревателя 9, нулевой провод 15 прикрепляют к клемме 8 корпуса нагревателя 9 и к пульту управления 13. После окончания сборки системы ее через пульт управления 13 подключают к электропроводке напряжением 220 В, предварительно установив пульт управления 13 на необходимый диапазон поддержания температуры в батарее 10, например +65.....75^oС.

При прохождении электрического тока через слой жидкости, находящейся в зазоре между корпусом нагревателя 1 и стержневым электродом 2, она нагревается до заданной температуры.

Термодатчик нагревателя и провод его соединения с пультом управления 13 условно не показаны.

При необходимости подключения второй батареи 11 в нагревательное устройство 9 устанавливают соответствующий дополнительный стержневой электрод 2 с зазором, площадь которого уменьшена на 25% по сравнению с предыдущим, и вновь собирают систему в порядке, описанном выше. Аналогично проводятся работы при необходимости подключения к системе отопления третьей батареи 12, снова уменьшив площадь зазора на 25%.

Изготовление, эксплуатация и испытания локальных отопительных систем с применением опытной партии предложенных нагревательных устройств полностью подтвердили достижение цели, поставленной в изобретении, при этом коэффициент полезного действия нагревателя достигает 92-98%.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 260030, 1975 г.

2. Авторское свидетельство СССР 502182, 1976 г. [ПРОТОТИП].