кипятильник электрический непрерывного действия

Формула изобретения

1. Кипятильник электрический непрерывного действия, содержащий цилиндрический корпус, в котором размещены питательная коробка с поплавковым устройством, камера кипячения с электронагревательными элементами, отражатель, сборник кипятка с краном для отбора воды, датчик контроля уровня воды в питательной коробке и сборнике кипятка, автоматическое пусковое и сигнальное устройства, отличающийся тем, что сборник кипятка имеет стационарное дно с отверстиями для установки и крепления электронагревательных элементов, отражатель выполнен в виде стакана, который размещен внутри камеры кипячения в верхней его части соосно с ней и оснащен Г-образным лабиринтным кольцом, охватывающим верхнюю кромку камеры кипячения, при этом оси камеры кипячения и сборника кипятка смещены относительно друг друга, в свободном пространстве камеры кипячения и питательной коробки укреплены поплавковые устройства, а под дном сборника кипятка внутри корпуса кипятильника размещено автоматическое пусковое устройство, соединенное с датчиком контроля уровня воды в питательной коробке и сборнике кипятка, который выполнен в виде электрического магнитоуправляемого контакта и установлен в корпусе под дном питательной коробки.

2. Кипятильник электрический непрерывного действия по п.1, отличающийся тем, что датчик контроля уровня воды в питательной коробке и сборнике кипятка выполнен в виде совокупности магнитоуправляемого контакта и поплавкового устройства, состоящего из двух поплавков, нижнего, выполненного в форме цилиндра и размещенного в направляющей на дне питательной коробки над магнитоуправляемым контактом с возможностью вертикального перемещения, и верхнего поплавка, расположенного в верхней части сборника кипятка и укрепленного на одном из концов двуплечего рычага, на другом конце которого шарнирно закреплен вертикальный шток с пятачком, взаимодействующий с нижним поплавком, внутри которого помещен постоянный магнит.

3. Кипятильник электрический непрерывного действия по п.1, отличающийся тем, что кран кипятильника снабжен ручкой, посредством подпружиненного штока соединенной с клапаном, выполненным из резины, при этом на нижней части ручки с обеих ее сторон выполнены радиусные поверхности, одна из которых, меньшего радиуса, предназначена для подъема клапана на постоянную высоту, а вторая поверхность, большего радиуса, предназначена для быстрого закрытия крана под действием подпружиненного штока.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к тепловому технологическому оборудованию, а именно к электрическим кипятильникам непрерывного действия, и может быть использовано на предприятиях общественного питания и торговли.

Известна конструкция кипятильников типа КНЭ-25 и КНЭ-50, выпускаемых Калининградским ОАО «Система», которая является, на наш взгляд, наиболее близкой к заявляемой и может служить в качестве прототипа.

Конструкция известного кипятильника включает в себя цилиндрический корпус, в котором размещены: питательная коробка, камера кипячения с электронагревательными элементами, отражатель, сборник кипятка с краном для отбора воды, датчики контроля уровня воды, автоматическое пусковое и сигнальное устройства. Камера кипячения и сборник кипятка расположены в цилиндрическом корпусе последовательно, одна над другой, разделены диафрагмой и связаны между собой переливной трубой, которая является частью камеры кипячения.

Дно камеры кипячения выполнено в виде круглого основания с отверстиями для крепления трех ТЭНов. Для обеспечения герметичности основание через кольцевую уплотняющую прокладку прикреплено к камере кипячения посредством болтовых соединений (12 штук).

Для кипятильников КНЭ-25, имеющих производительность 25 литров в час, применены ТЭНы мощностью 1 кВт (общая мощность 3 кВт), а для кипятильников КНЭ-50, имеющих производительность 50 литров в час, применены ТЭНы мощностью 2 кВТ (общая мощность 6 кВт).

Питательная коробка выполнена в форме открытого сверху цилиндра, концентрично охватывающего верхнюю часть сборника кипятка. Питательная коробка и камера кипячения соединены между собой питательной трубкой и, являясь сообщающимися сосудами, имеют одинаковый уровень воды. Снизу к дну питательной коробки подведены две трубки, одна из которых предназначена для подачи воды от водопровода в питательную коробку, а другая является сигнальной и служит для слива воды из питательной коробки в канализацию в случаях переполнения ее водой.

Нижняя часть сборника кипятка через штуцер соединена с пробковым краном, а верхняя часть оснащена отражателем, который выполнен в виде съемной крышки и предназначен для направления пароводяной смеси, образующейся в процессе кипения, через переливную трубу в сборник кипятка. Цилиндрический корпус закрывается крышкой, которая имеет центральное отверстие для фиксации ее на резьбовой шпильке отражателя и последующего закрепления декоративной гайкой.

Поплавковое устройство, расположенное внутри питательной коробки, предназначено для поддержания в ней, а также в камере кипячения, постоянного уровня воды, как в сообщающихся сосудах. Поплавковое устройство включает в себя поплавок специальной конструкции и резиновую пробку, которые укреплены на противоположных концах двуплечего рычага, смонтированного с возможностью качательного движения относительно неподвижной оси. Резиновая пробка установлена над выходным отверстием насадки, укрепленной на трубке, подающей воду в питательную камеру, и выполняет роль клапана. При всплывшем вверх поплавке и наборе воды в питательной коробке до установленного уровня отверстие насадки закрывается пробкой и, наоборот, при понижении уровня воды и, соответственно, опускании поплавка отверстие насадки открывается, и происходит подпитка питательной коробки водой до установленного постоянного уровня.

Датчики контроля уровня воды представляют собой электроды, герметично смонтированные в трубках, установленных в питательной коробке и сборнике кипятка и соединенных проводами с АПУ. Датчик, расположенный в питательной коробке, предназначен для автоматического отключения ТЭНов в случае понижения в ней воды до допустимого нижнего уровня. Датчик, расположенный в верхней части сборника кипятка, предназначен для отключения ТЭНов при достижении в нем допустимого верхнего уровня воды. Датчик, расположенный в нижней части сборника кипятка, наоборот, предназначен для включения ТЭНов при понижении в нем уровня воды до допустимого нижнего уровня.

Электрический блок АПУ расположен сбоку в нижней части корпуса кипятильника, закрыт индивидуальным кожухом и предназначен для включения кипятильника, а также для поддерживания работы кипятильника в автоматическом режиме по мере расходования кипятка.

Сигнальное устройство представляет собой закрепленную на корпусе кипятильника панель, включающую в себя две лампы разного цвета, одна из которых сигнализирует о наличии напряжения на АПУ, а другая - о наличии напряжения на ТЭНах.

Основными недостатками известной конструкции кипятильников являются большие габаритные размеры, неудобства в обслуживании, а также невысокая эффективность в работе.

Объясняется это следующими обстоятельствами: габаритные размеры определяются как конструкцией самого кипятильника, так и необходимостью изменения его размеров в зависимости от мощности устанавливаемых ТЭНов при изготовлении кипятильников различной производительности.

Кроме того, данная конструкция кипятильника предусматривает размещение сборника кипятка над камерой кипячения в одном цилиндрическом корпусе, что также приводит к увеличению размера кипятильника по высоте.

Так кипятильники КНЭ-25 и КНЭ-50, имея одинаковый диаметр корпуса, имеют высоту один - 613 мм, при ТЭНах мощностью 1 кВт, второй - 693 мм, при ТЭНах мощностью 2 кВт. Таким образом, развитие гаммы кипятильников с использованием данного конструктивного решения в случае увеличения их производительности и мощности ТЭНов приведет к еще большему увеличению их габаритов как по высоте, так и по диаметру. При этом каждая модификация кипятильника, отличающаяся по производительности, потребует и изменения размеров отдельных элементов конструкции. Все это приведет к усложнению и удорожанию производства подобных кипятильников, а также к повышению их стоимости.

К увеличению габаритов кипятильников по длине приводит и вариант размещения блока АПУ сбоку и снаружи корпуса. Например, длина известных кипятильников без учета выступающих кранов составляет 395 мм.

Кроме того, не плотно прилегающий к корпусу кожух АПУ не обеспечивает полную защиту АПУ от попадания снаружи прямых брызг воды, что может привести к выходу его из строя.

Говоря о конструкции кипятильников, необходимо также принять во внимание следующее: в большинстве регионов нашей страны в питьевой воде присутствуют соли временной жесткости, которые при нагревании воды до температуры 100° распадаются на углекислый газ и плохо растворимые соли постоянной жесткости, выпадающие в осадок и создающие на поверхностях слои трудноудалимой накипи. Поэтому конструктивные элементы кипятильников должны быть легкодоступны и удобны для проведения периодического технического обслуживания по удалению накипи, а также иметь ограниченное количество элементов, накипь на которых может влиять на работу всего кипятильника.

В известной конструкции кипятильника камера кипячения, закрытая сверху диафрагмой и переливной трубой небольшого диаметра, а снизу - ограниченная основанием с большим количеством болтовых соединений, является труднодоступной и неудобной для удаления накипи. Поэтому на практике при эксплуатации данных кипятильников на стенках камеры кипячения, трубе переливной и ТЭНах появляется толстый слой накипи. Внутренний диаметр переливной трубы из-за отложения на их стенках накипи существенно уменьшается.

Поверхность электродов датчиков контроля уровня воды также покрывается слоем накипи.

В результате этого, со временем, резко снижается теплоотдача ТЭНов, уменьшается пропускная способность переливной трубы, нарушается чувствительность в работе датчиков уровня воды, повышается расход электроэнергии и снижается установленная производительность.

В конечном итоге все эти факторы приводят к тому, что кипятильники быстро выходят из строя. И, как следствие, вместо упрощенного технического обслуживания требуется частая капитальная разборка всего кипятильника и более трудоемкая очистка стенок сосудов, а также более частая замена вышедших из строя ТЭНов и датчиков контроля уровня воды.

Конструкция поплавкового устройства, установленного в питательной коробке, концентрично расположенной относительно сборника кипятка, и служащего для поддержания в ней постоянного уровня воды, не имеет элементов для более точной настройки этого уровня по высоте. Поэтому, вследствие неточной установки пробки, выполняющей роль упрощенного водяного клапана, рекомендуемая высота уровня воды часто отклоняется в меньшую или в большую сторону, вплоть до уровня сигнальной трубы и слива воды в канализацию. Все это негативно отражается на работе кипятильника, в частности, на процесс парообразования в переливной трубе, и приводит к перерасходу воды.

Примененный в кипятильнике пробковый кран для предотвращения утечки воды требует особой сложной технологии по притирке конусных поверхностей пробки и корпуса крана, к тому же выполненных из дорогостоящего материала - бронзы. Кроме этого, поворотная ручка крана эргономически неудобна в работе, особенно при разливе кипятка в мелкие емкости (стаканы, кружки, чашки и пр.), требующем частых движений руками и внимательности для предотвращения недоливов или переливов.

Поэтому основными задачами, которые поставили перед собой авторы заявляемого технического решения, являются: повышение эффективности работы кипятильника путем повышения его эксплуатационной надежности и долговечности; уменьшение габаритных размеров, расширение диапазона кипятильников по производительности без изменения их конструкции и общих габаритов.

Попутно решаемыми задачами являются: повышение удобства обслуживания, снижение потребляемой электроэнергии, массы, а также снижение стоимости кипятильника.

Поставленные задачи достигаются за счет того, что в кипятильнике камера кипячения размещена внутри сборника кипятка и имеет стационарное дно с отверстиями для установки и крепления электронагревательных элементов. Отражатель выполнен в виде стакана, который размещен внутри камеры кипячения, соосно с ней, и оснащен Г- образным лабиринтным кольцом, охватывающим верхнюю кромку камеры кипячения. При этом оси камеры кипячения и сборника кипятка смещены относительно друг друга, а также относительно оси питательной коробки в одну сторону, в их свободном пространстве смонтированы поплавковые устройства, а под дном сборника кипятка внутри корпуса кипятильника размещено автоматическое пусковое устройство, соединенное с датчиком контроля уровня воды в питательной коробке и сборнике кипятка. Датчик контроля уровня воды выполнен в виде электрического магнитоуправляемого контакта, также установленного в корпусе под дном питательной коробки.

Кроме того, датчик контроля уровня воды в питательной коробке и сборнике кипятка выполнен в виде совокупности магнитоуправляемого контакта и поплавкового устройства. Последнее состоит из двух поплавков, нижнего, выполненного в форме цилиндра, оснащенного постоянным магнитом и размещенного в направляющей на дне питательной коробки над магнитоуправляемым контактом с возможностью вертикального перемещения, и верхнего поплавка, расположенного в верхней части сборника кипятка и укрепленного на одном из концов двуплечего рычага, на другом конце которого шарнирно укреплен вертикальный шток с пятачком, взаимодействующий с нижним поплавком.

При этом кран кипятильника снабжен ручкой, посредством подпружиненного штока соединенной с клапаном, выполненным из резины. На нижней части ручки с обеих ее сторон выполнены радиусные поверхности, одна из которых, меньшего радиуса, предназначена для подъема клапана на постоянную высоту, а вторая поверхность, большего радиуса, предназначена для быстрого закрытия крана посредством подпружиненного штока.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на:

фиг.1 - изображен кипятильник, вид сбоку;

фиг.2 - вид А (на фиг.1);

фиг.3 - вид Б (на фиг.1);

фиг.4 - разрез В-В (на фиг.1);

фиг.5 - разрез Г-Г (на фиг.4);

фиг.6 - разрез Д-Д (на фиг.1);

фиг.7 - разрез Е-Е (на фиг.6);

фиг.8 - разрез Д-Д (фрагмент) с изображением ТЭНа большей мощности;

фиг.9 - разрез Ж-Ж (на фиг.8);

фиг.10 - разрез И-И (на фиг.6);

фиг.11 - разрез К-К (на фиг.7);

фиг.12 - вид Л (на фиг.7);

фиг.13 - разрез М-М (на фиг.12);

фиг.14 - разрез Н-Н (на фиг.12);

фиг.15 - разрез Р-Р (на фиг.12);

фиг.16 - разрез С-С (на фиг.7);

фиг.17 - разрез Т-Т (на фиг.16);

фиг.18 - разрез С-С (фрагмент), поплавок в верхнем положении;

фиг.19 - разрез У-У (на фиг.7);

фиг.20 - разрез Ф-Ф (на фиг.2).

Кипятильник электрический непрерывного действия содержит: корпус 1 цилиндрической формы, сосуд 2 для воды, который включает питательную коробку 3, камеру кипячения 4, сборник кипятка 5 и отражатель 6. В состав кипятильника также входят поплавковое устройство 7 для поддержания постоянного уровня воды в питательной коробке 3 и камере кипячения 4, кран 8, крышка 9, датчик 10 контроля уровня воды в питательной коробке 3 и сборнике кипятка 5. Кипятильник электрический непрерывного действия имеет также электрооборудование, состоящее из трубчатых электронагревателей (ТЭНов) 11, автоматического пускового устройства (АПУ) 12 с ручкой переключателя 13 и сигнального устройства 14. К дну питательной коробки 3 подведены подающая воду трубка 15 и сигнальная трубка 16, верхняя часть которой 17 возвышается над дном и служит для слива воды из питательной коробки в случае ее переполнения, кроме того, питательная коробка соединена с камерой кипячения 4 трубкой 18, наполняющей ее водой до собственного уровня. Камера кипячения 4 размещена внутри сборника кипятка 5 и имеет стационарное дно 19 с отверстиями для установки и крепления электронагревательных элементов 11. Отражатель 6 выполнен в виде стакана 20, который размещен внутри камеры кипячения 4, соосно с ней, и оснащен Г-образным лабиринтным кольцом 21, охватывающим верхнюю кромку камеры кипячения 4. Для фиксации отражателя 6 в камере кипячения 4 стакан 15 дополнительно оснащен кронштейнами 22, расположенными под лабиринтным кольцом 21 и взаимодействующими с пазами 23, выполненными в верхней части обечайки камеры кипячения 4. Оси камеры кипячения 4 и сборника кипятка 5 смещены относительно друг друга, а также относительно оси питательной коробки 3 в одну сторону, в их свободном пространстве укреплены поплавковые устройства 7 и 24. Под дном сборника кипятка 5 внутри корпуса 1 кипятильника размещено автоматическое пусковое устройство (АПУ) 12, соединенное с датчиком 10 контроля уровня воды в питательной коробке 3 и сборнике кипятка 5, который (датчик) выполнен в виде электрического магнитоуправляемого контакта, также установленного в корпусе 1 под дном питательной коробки 3. Поплавковое устройство 7 для поддержания постоянного уровня воды в питательной коробке 3 и камере кипячения 4 содержит поплавок 25 и одноплечий составной рычаг, состоящий из рычага 26, укрепленного с возможностью качательного движения относительно неподвижной оси 27, и Г-образного рычага 28, на конце которого шарнирно укреплен поплавок 25, а также водяной клапан 29. Последний состоит из корпуса 30, который укреплен на конце подающей трубки 15 и имеет отверстия для выхода воды в питательную коробку 3, и подпружиненного штока 31 с резиновой пробкой 32, которая служит для закрывания центрального отверстия клапана 29. Такая конструкция поплавкового устройства 7 с составным регулируемым рычагом 26 и 28 и более совершенным по конструкции водяным клапаном 29 позволяет более точно устанавливать рекомендуемый постоянный уровень воды в питательной коробке 3 и камере кипячения 4. Поплавковое устройство 24 состоит из двух поплавков, нижнего 33, выполненного в форме цилиндра и размещенного в направляющей 34 на дне питательной коробки 3 над датчиком 10 с возможностью вертикального перемещения, и верхнего поплавка 35, расположенного в верхней части сборника кипятка 5 и укрепленного на одном из концов двуплечего рычага 36, на другом конце которого шарнирно закреплен вертикальный шток 37 с круглым пятачком 38, взаимодействующий с нижним поплавком 33, внутри которого помещен постоянный магнит 39.

Перемещение электрической части датчика 10 контроля уровня из водяного сосуда 2 в сухое место, под питательную коробку 3, и исключение влияния слоя накипи на его работу, позволило существенно повысить чувствительность работы и долговечность датчика, кроме этого, такое решение позволило существенно упростить электрическую схему АПУ.

Новая конструкция сосуда для воды позволила значительно сократить габариты кипятильников КНЭ-25-2М, КНЭ-50-2М. Так высота кипятильников уменьшилась до 545 мм, а длина без учета выступающих кранов - до 350 мм. Кроме этого, размеры сосуда для воды, а также диаметры отверстий пропускных элементов (трубки и кран) были заранее выбраны из расчета возможного изготовления широкой гаммы кипятильников различной производительности, в основном, за счет установки в камере кипячения ТЭНов различной мощности. Так, например, диаметр камеры кипячения и ее высота до дна стакана отражателя 6 рассчитаны для возможности выпуска кипятильников КНЭ-25-2М производительностью 25 литров в час, КНЭ-50-2М производительностью 50 литров в час, КНЭ-80 производительностью 80 литров в час, КНЭ-100 и КНЭ-110 производительностью 100 и 110 литров в час и до КНЭ-150 производительностью до 150 литров в час соответственно с установкой ТЭНов мощностью 1 кВт (общая мощность 3 кВт), 2 кВт (6 кВт), 3 кВт (9 кВт), 3,5 кВт (10,5 кВт) и 4 кВт (12 кВт) в одни и те же отверстия, выполненные на дне 19 камеры кипячения 4.

Существенным преимуществом новой конструкции сосуда 2 для воды является легкодоступность и удобство в обслуживании. Например, открытая сверху камера кипячения 4 при снятом отражателе 6 позволяет проводить более частое и своевременное техническое обслуживание по удалению слоя накипи с ее стенок и с ТЭНов, а также, при необходимости, заменять вышедшие из строя ТЭНы без сложных разборок конструкции. Это позволяет снизить установленную мощность ТЭНов или же, наоборот, иметь большой (гарантийный) запас по производительности по сравнению с паспортными данными.

Кран кипятильника 8, предназначенный для разлива кипятка, выполнен состоящим из корпуса 40, резинового клапана 41, подпружиненного штока 42, крышки 43 и ручки 44, нижняя часть которой посредством оси 45 соединена с подпружиненным штоком 42 и опирается на верхнюю поверхность крышки 43. На нижней поверхности ручки 44 с двух сторон выполнены радиусные поверхности, одна из которых, меньшего радиуса, предназначена для подъема клапана 41 на постоянную высоту, а вторая поверхность, большего радиуса, предназначена для быстрого закрытия крана посредством подпружиненного штока 42.

Применение крана такой конструкции повышает эргономическое удобство обслуживания кипятильника, особенно при разливе кипятка в мелкие емкости. Кроме этого, такая конструкция более проста в изготовлении, не требует дорогостоящих материалов и не допускает утечек воды.

Работа кипятильника осуществляется следующим образом

Вода из водопровода через трубку 15 поступает в питательную коробку 3 и через трубку 18 в камеру кипячения 4. Поворотом ручки 13 подается напряжение на АПУ 12, при этом загорается одна из ламп сигнального устройства 14, которая свидетельствует о подаче напряжения на АПУ. В начальный период, когда питательная коробка 3 еще не наполнена водой и поплавок 25 находится в нижнем положении, нормально закрытый контакт магнитоуправляемого контакта 10 под действием постоянного магнита размыкает электрическую цепь АПУ 12, подающую напряжение на ТЭНы 11. Таким образом, в данный момент ТЭНы 11 отключены. По мере наполнения питательной коробки 3 водой поплавок 25 под действием воды поднимается вверх, поднимая рычаг 28. При достижении установленного постоянного уровня воды в питательной коробке 3 и камере кипячения 4 под действием пружины шток 31 с пробкой 32 закрывает центральное отверстие корпуса 30 водяного клапана 29. Таким образом прекращается подача воды в питательную коробку 3. Одновременно под действием воды по направляющей 34 поднимается вверх поплавок 33, вследствие этого действие постоянного магнита 39 на магнитоуправляемый контакт 10 прекращается, его нормально закрытый контакт замыкается и тем самым подается сигнал на АПУ, которое подает напряжение на ТЭНы. ТЭНы включены в работу, о чем свидетельствует загорающаяся вторая лампа сигнального устройства 14. В это время в камере кипячения 4 происходит разогрев воды до температуры кипения. Время разогрева воды в зависимости от мощности установленных в камере кипячения ТЭНов составляет 5-10 минут. Кипящая вода поднимается по кольцевому зазору, созданному стенками камеры кипячения и стакана 20, и, отражаясь лабиринтным кольцом 21, переливается в сборник кипятка 5. Когда кипяченая вода достигает верхнего уровня сборника кипятка, поплавок 35 под ее действием поднимается вверх, одновременно поворачивая рычаг 36, который через вертикальный шток 37 опускает на дно питательной коробки поплавок 33. В результате воздействия постоянного магнита на магнитоуправляемый контакт электрическая цепь размыкается и АПУ отключает ТЭНы. Одновременно гаснет и соответствующая лампа сигнального устройства. Это свидетельствует о том, что сборник кипятка полностью заполнен кипяченой водой. По мере разлива кипяченой воды через кран 8 и соответствующего понижения ее уровня в сборнике кипятка, поплавок 35 опускается вниз и соответственно поднимается вверх вертикальный шток 37 и поплавок 33 и тем самым магнитоуправляемый контакт автоматически включает в работу ТЭНы. Происходит пополнение сборника кипятка кипяченой воды и, таким образом, по мере разлива воды через кран, процесс работы кипятильника повторяется в автоматическом режиме. Одновременно, по мере расхода воды в процессе работы кипятильника, она постоянно благодаря поплавковому устройству 7 в автоматическом режиме поступает в питательную коробку и камеру кипячения. В случае нарушения работы поплавкового устройства 7 по поддержанию постоянного уровня воды, например, слив воды через сигнальную трубку 16 и 17, производится регулировка взаимного положения рычагов 26 и 28. В случае понижения уровня воды в питательной коробке до уровня ее дна, например, внезапное отключение водопровода или засорение водяного канала, поплавок 33, опускаясь на дно, вышеописанным образом отключает ТЭНы.