RU21708U1 - WATER HEATER FOR HEATING SYSTEM - Google Patents

Abstract

1. Водонагреватель для системы отопления, содержащий заглушенную с одной стороны трубу, располагаемую горизонтально в рабочем положении водонагревателя, первый патрубок, соединенный своим первым концом с трубой и располагаемый вертикально выше трубы в рабочем положении водонагревателя, второй патрубок, соединенный с первым патрубком в области его второго конца, выполненного заглушенным, и установленный параллельно трубе, датчик температуры, установленный в трубе, регулятор, связанный с датчиком температуры и предназначенный для регулирования времени подачи тока, проходящего через воду, находящуюся в первом патрубке, с целью поддержания заданной температуры воды в системе отопления, а также электрод, выполненный в виде стержня, установленного в первом патрубке соосно с ним.2. Водонагреватель для системы отопления по п.1, в котором расстояние между наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью первого патрубка в области его первого конца меньше расстояния между наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью первого патрубка в области его второго конца.3. Водонагреватель для системы отопления по п.2, в котором электрод выполнен коническим с ориентацией основания своего конуса в направлении трубы.1. A water heater for a heating system, comprising a pipe muffled on one side, positioned horizontally in the operating position of the water heater, a first pipe connected to its pipe by its first end and vertically above the pipe in the working position of the water heater, a second pipe connected to the first pipe in its area the second end, made muffled, and installed parallel to the pipe, a temperature sensor installed in the pipe, a regulator associated with the temperature sensor and designed for control timing of the supply of current passing through the water located in the first nozzle in order to maintain a given temperature of the water in the heating system, as well as an electrode made in the form of a rod installed in the first nozzle coaxially with it. 2. A water heater for a heating system according to claim 1, wherein the distance between the outer surface of the electrode and the inner surface of the first nozzle in the region of its first end is less than the distance between the outer surface of the electrode and the inner surface of the first nozzle in the region of its second end. A water heater for a heating system according to claim 2, wherein the electrode is conical with the orientation of the base of its cone in the direction of the pipe.

Description

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯWATER HEATER FOR HEATING SYSTEM

Изобретение относится к устройствам для нагревания воды в отонительных системах, в которых нагревание происходит за счёт прохождения электрического тока через воду. Конкретно, изобретение относится к однофазным цилиндрическим водонагревателям электродного типа.The invention relates to devices for heating water in otonic systems in which heating occurs due to the passage of an electric current through water. Specifically, the invention relates to single-phase cylindrical electrode-type water heaters.

Известен однофазный щшиндрический электродный котёл с нулевым электродом, содержащий верпгикально ориентированный в рабочем положении цилиндрический корпус из стальной трубы, установленный внутри него цилиндрический нулевой электрод из стальной трубы, установленный внутри нулевого электрода фазовый электрод, соединённый с токоведущим стержнем, а также устаноЕшенные на боковой поверхности корпуса нижний патрубок для подвода обратной воды и верхний патрубок для отвода нагретой воды (См.: Рекомендации по устройству и эксплуатации электрических котельных с электродными водогрейными котлами низкого напряжения ЭКВ-300/04 / В.А.Орлов, В.В.Болотов, И.К.Квача. -Красноярск: «Кравсноярский промстройниипроект, 1971,. -С. 7.-Рис. 4.).Known single-phase rod-type electrode boiler with a zero electrode, containing a cylindrical shell vertically oriented in the working position from a steel pipe, a cylindrical zero electrode from a steel pipe mounted inside it, a phase electrode mounted inside the zero electrode connected to a current-carrying rod, and mounted on the side surface of the housing lower branch pipe for supplying return water and upper branch pipe for discharging heated water (See: Recommendations for the design and operation of electric EKV-300/04 / V.A. Orlov, V.V. Bolotov, I.K. Kvacha. -Krasnoyarsk: “Kravsnoyarsk industrial construction project, 1971 ,.-P. 7.-Fig. 4.).

Признаки, являющиеся общими для известного котла и заявленного водонагревателя, заключакпся в наличии корпуса, установленного внутри корпуса фазового электрода, соединённого с токоведущим стержнем, и верхнего патрубка.Signs that are common to the well-known boiler and the claimed water heater, is the presence of a housing mounted inside the housing of the phase electrode connected to the current-carrying rod, and the upper pipe.

Причина недостижения в известном водонагревателе заявленного технического результата заключается в наличии нулевого электрода и отсутствии регулирования температуры воды в системе .The reason for the failure in the known water heater of the claimed technical result is the presence of a zero electrode and the lack of regulation of the water temperature in the system.

2 fl -О О 1 2 fl -O O 1

М. кл. Н 05 В 3/60 M. cl. H 05 V 3/60

Известен также электродный водонагреватель, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, нижний натрубок для подвода воды, верхний натрубок для отвода воды, а также два электрода, установленные в корнусе и связанные между собой посредством биметаллических пластин для автоматического регулирования мощности водонагревателя путём автоматического изменения растояния между электродами (См., например, патент СШАХе 2257841, кл. 219-286, 194 г.; авт. свид. СССР № 997263, кл. Н05ВЗ/60,1983 г.).An electrode water heater is also known, comprising a vertical cylindrical body, a lower pipe for water supply, an upper pipe for water drainage, and two electrodes mounted in the corne and connected by bimetallic plates to automatically control the power of the water heater by automatically changing the distance between the electrodes (See ., for example, USXe patent 2257841, class 219-286, 194; auth. certificate of the USSR No. 997263, class N05BZ / 60.1983).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного водонагревателей, закшочакугся в наличии корпуса, установленного внутри корпуса фазового электрода, соединённого с токоведущим стержнем, верхнего патрубка, а также регулятора мощности.Signs that are common to known and claimed water heaters are also available in the presence of a housing mounted inside a phase electrode housing connected to a current-carrying rod, an upper nozzle, and also a power regulator.

Причина недостижения в известном водонагревателе заявленного технического результата заключается в биметаллическом регулирования температуры воды непосредственно в корпусе, что не обеспечивает с достаточной точностью регулирование температуры воды в системе.The reason for the failure in the known water heater of the claimed technical result lies in the bimetallic regulation of the water temperature directly in the housing, which does not provide with sufficient accuracy the regulation of the water temperature in the system.

Прототипом является однофазный цилиндрический электродный котёл, содержащий токоведущий стержень, изолятор, фазовый электрод из стальной трубы, корпус из стальной трубы, в котором установлен указанный электрод, а также установленные на боковой поверхности корпуса нижний патрубок для подвода обратной воды и верхний патрубок для отвода нагретой водщ (См.: Рекомендации по устройству и эксплуатации электрических котельных с электродными водогрейными котлами низкого напряжения ЭКВ-300/04 / В.А.Орлов, В.В.Болотов, И.К.Квача. - Красноярск: «Кравсноярс101Й промстройниипроект, 1971,. -С.7.-Рис. 3.).The prototype is a single-phase cylindrical electrode boiler containing a current-carrying rod, an insulator, a phase electrode of a steel pipe, a housing of a steel pipe in which the specified electrode is installed, as well as a lower pipe for supplying return water and an upper pipe for removing heated water (See: Recommendations for the design and operation of electric boiler houses with low-voltage electrode boilers EKV-300/04 / V.A. Orlov, V.V. Bolotov, I.K. Kvacha. - Krasnoyarsk: “Kravsn yars101Y PromstroyNIIproekt 1971 ,. -S.7.-Fig. 3).

Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленного водонагревателя, заключаются в наличии токовед5та его стержня, изолятора, фазового электрода, корпуса в виде полого цилиндра, внутри которо,Signs that are common to the prototype and the claimed water heater are the presence of a current path 5 of its rod, insulator, phase electrode, housing in the form of a hollow cylinder, inside of which

го установлен указанный электрод, а также верхнего патрубка для отвода нагретой воды.The specified electrode is installed, as well as the upper nozzle for the removal of heated water.

Причина недостижения в прототине заявленного технического результата заключается в отсутствии регулирования температуры воды в системе отопления и в неравномерном распределении тока через воду вдоль электрода по причине неравномерного распределении температуры воды вдоль электрода.The reason for the lack of the claimed technical result in prototin is the lack of regulation of the water temperature in the heating system and the uneven distribution of current through the water along the electrode due to the uneven distribution of water temperature along the electrode.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции системы отопления в целом, повышении точности регулирования температуры воды в системе отопления и увеличении срока службы водонагревателя.The problem to which the invention is directed, is to simplify the design of the heating system as a whole, increase the accuracy of regulating the temperature of the water in the heating system and increase the life of the water heater.

Конструкция в целом должна исключать занос из отопительной системы и попадание в межэлектродное пространство окалины и прочих твёрдых частиц, способных щ}ивести к короткому замыканию в нагревателе. Это повышает эксплуатационнз ю надёжность всего отопительного комплекса и снижает монтажные затраты в связи с тем, что отпадает необходимость монтажа отстойника, либо магнитного уловителя частиц, либо других подобных устройств.The design as a whole should exclude skidding from the heating system and ingress of scale and other solid particles into the interelectrode space, which can lead to a short circuit in the heater. This increases the operational reliability of the entire heating complex and reduces installation costs due to the fact that there is no need to install a sump, or a magnetic particle trap, or other similar devices.

Технический результат, опосредствз юпщй решение указанной задачи, заключается в совмещении в едином корпусе функций непосредственно водонагревателя и регулятора температуры, в регулировании температуры воды в системе отопления путём сравнения температуры обратной воды (воды из системы) с заданным на регуляторе значением. Технический результат также заключается в повышении равномерности распределения плотности тока по длине электрода, что снижает его износ.The technical result, by directly solving the indicated problem, consists in combining the functions of a water heater and a temperature controller in a single package, in regulating the temperature of the water in the heating system by comparing the temperature of the return water (water from the system) with the value set on the controller. The technical result also consists in increasing the uniformity of the distribution of current density along the length of the electrode, which reduces its wear.

Достигается технический результат тем, что водонагреватель для системы отопления содержит заглушенную с одной стороны трубу, располагаемую горизонтально в рабочем положении водонагревателя; датчик температуры, размещённый внутри трубы и связанный с терморегулятором, подающим электрический ток на электрод непосредственно водонагревателя; первый патрубок, соединённый своим первым концом с трубой и располагаемый вертикально выше трубы в рабочем положении водонагревателя (является нагревательной частью корпуса, в которой размещён электрод); второй патрубок, соединённый с первым патрубком в области его второго конца, выполненного заглушенным (второй патрубок предназначен для вывода подогретой воды в систему); электрод, выполненный в виде стержня, установленного в первом патрубке соосно с ним. При этом поддержание заданной температуры в системе отопления обеспечивается временем, в течение которого электрический ток подаётся на электрод.The technical result is achieved by the fact that the water heater for the heating system comprises a pipe muffled on one side and arranged horizontally in the operating position of the water heater; a temperature sensor located inside the pipe and connected to a thermostat supplying electric current to the electrode directly of the water heater; the first pipe connected to its pipe with its first end and located vertically above the pipe in the working position of the water heater (it is the heating part of the housing in which the electrode is placed); a second nozzle connected to the first nozzle in the region of its second end, which is muffled (the second nozzle is designed to withdraw the heated water into the system); an electrode made in the form of a rod installed in the first pipe coaxially with it. At the same time, maintaining the set temperature in the heating system is provided by the time during which electric current is supplied to the electrode.

Достигается технический результат также тем, что расстояние между наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью первого патрубка в области его первого конца меньше расстояния между наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью первого патрубка в области его второго конца.The technical result is also achieved in that the distance between the outer surface of the electrode and the inner surface of the first nozzle in the region of its first end is less than the distance between the outer surface of the electrode and the inner surface of the first nozzle in the region of its second end.

Достигается технический результат также тем, что электрод выполнен коническим с ориентацией основания своего конуса в направлении трубы, а межэлектродное пространство расположено выше уровня обратной трубы отопительной системы, что исключает короткое замыкание в водонагревателе.The technical result is also achieved by the fact that the electrode is made conical with the orientation of the base of its cone in the direction of the pipe, and the interelectrode space is located above the level of the return pipe of the heating system, which eliminates a short circuit in the water heater.

Новые по отношению к прототипу признаки заявленного технического решения заключаются в расположении датчика температуры в горизонтальной трубе, соединении первого патрубка с трубой, выполне t r /New in relation to the prototype features of the claimed technical solution are the location of the temperature sensor in a horizontal pipe, the connection of the first pipe to the pipe, t r /

НИИ нагревательной части корпуса в виде нервого патрубка, а также в выполнении электрода конической формы.Research Institute of the heating part of the body in the form of a nerve pipe, as well as in the implementation of a conical electrode.

На чертемсе схематически показана предлагаемая конструкция водонагревателя для системы отопления.The diagram shows the proposed design of a water heater for a heating system.

Сведения подамерзкдающие возмохсность осуществления изобретения.Information freezing the possibility of carrying out the invention.

Водонагреватель содержит: трубу 1, заглушенную с одного конца (левого по рисунку), другой конец которой предназначен для подвода воды из системы отопления; датчик температзфы 2 манометрического типа, установленный в трубе I вдоль её оси; регулятор 3, связанный с датчиком 2; первый папфубок 4, который выполняет функцию нагревательной части корпуса и своим первым (нижним по рисунку) концом присоединён к трубе 1 перпендикулярно ей и снабжён клеммой 5 для подсоединения электрического нуля и клеммой 5а для заземления, а верхний (второй) конец патрубка 4 заглушен; второй патрубок 6, который установлен на первом патрубке 4 в области его второго (верхнего по рисунку) конца параллельно трубе 1 и предназначен для подачи (отвода) нагретой воды в систему отопления. При этом труба 1 и патрубок 4 совместно образуют корпус водонагревателя, который также содержит электрод 7, установленный при помопщ электроизолирующей втулки 8 в первом патрубке 4 соосно с ним и выполненный в виде стержня, длина которого приблизительно равна длине патрубка 4. Стержень электрода 7 выполнен коническим, причём широкая часть конуса расположена в области первого (нижнего) конца патрубка 4, а узкая часть - в области второго (верхнего) конца патрубка 4. Такая форма выполнения электрода 7 обеспечивает линейное изменение расстояния между внутренней поверхностью патрубка 4 и поверхностью электрода 7 в функции от длины этого электрода, так что у нижнего конца электродаThe water heater contains: a pipe 1, plugged from one end (left in the figure), the other end of which is designed to supply water from the heating system; temperature gauge 2 gauge type mounted in the pipe I along its axis; a regulator 3 associated with the sensor 2; the first folder 4, which performs the function of the heating part of the casing and is connected to the pipe 1 perpendicularly to it and equipped with a terminal 5 for connecting electrical zero and a terminal 5a for grounding with its first (lower in the figure), and the upper (second) end of the pipe 4 is plugged; the second pipe 6, which is installed on the first pipe 4 in the region of its second (top in the figure) end parallel to the pipe 1 and is intended for supplying (discharging) heated water to the heating system. In this case, pipe 1 and pipe 4 together form a water heater body, which also contains an electrode 7 installed with the help of an electrically insulating sleeve 8 in the first pipe 4 coaxially with it and made in the form of a rod, the length of which is approximately equal to the length of the pipe 4. The rod 7 of the electrode is made conical moreover, the wide part of the cone is located in the region of the first (lower) end of the nozzle 4, and the narrow part is in the region of the second (upper) end of the nozzle 4. This embodiment of the electrode 7 provides a linear change in the distance between to the inner surface of the nozzle 4 and the surface of the electrode 7 as a function of the length of this electrode, so that at the lower end of the electrode

это расстояние меньше, а у верхнего - больше. Это позволяет комненсировать увеличение элетронроводности воды по мере её продвижения вверх внутри патрубка 4 вследствие её нагрева. Кроме того, электрод 7 снабжён токоведущим стержнем 9, установленным в верхней части патрубка 4 и предназначенным для подключения электрода к фазовому проводу сети электропитания через контакты регулятора 3 или контакты пускателя, управляемые от контактов регулятора 3 (пускатель не показан).this distance is shorter, and at the top - more. This makes it possible to compensate for the increase in the electron conductivity of water as it moves upward inside the pipe 4 due to its heating. In addition, the electrode 7 is equipped with a current-carrying rod 9 installed in the upper part of the nozzle 4 and designed to connect the electrode to the phase wire of the power supply via the contacts of the regulator 3 or the contacts of the starter controlled from the contacts of the regulator 3 (the starter is not shown).

Работа водонагревателя заключается в следующем.The operation of the water heater is as follows.

В рабочем положении водонагреватель располагают так, чтобы труба 1 занимала горизонтальное положение, а патрубок 4 - вертикальное. При этом свободный (правый по рисунку) конец трубы I подсоединяют к трубе возвратной воды системы отопления (труба и система не показаны), а патрубок 6 - к входной трубе этой системы (также не показана). Систему заполняют водой, специально подготовленной по параметру её электрической проводимости. При этом патрубок 4 при помощи клеммы 5 электрически соединяют с нулевым проводом электросети, а электрод 7 при помощи токоведущего стержня 9 через контакты регулятора 3 (или через контакты пускателя, управляемого от контактов указанного регулятора) электрически соединяют с фазой сети электропитания. Па регуляторе устанавливают заданную температуру воды и подают ток. Вследствие того, что в начальный период работы водонагревателя вода в системе ещё холодная, контакты регулятора 3 замкнуты и электрод 7 оказывается подключен к электрической фазе. По этой причине через воду, находящуккя в патрубке 4, протекает электрический ток, нагревающий эту воду. Нагреваясь, вода поднимается по патрубку 4 вверх и далее через патрубок 6 поступает в систему. При этом электрическая проводимосгь воды при нагревании увеличивается, что при цилиндрическом электроде привело бы к увеличению тока через воду вIn the working position, the water heater is positioned so that the pipe 1 occupies a horizontal position, and the pipe 4 is vertical. At the same time, the free (right in the figure) end of pipe I is connected to the return pipe of the heating system (pipe and system not shown), and pipe 6 to the inlet pipe of this system (also not shown). The system is filled with water specially prepared for the parameter of its electrical conductivity. At the same time, the pipe 4 is electrically connected to the neutral wire of the power supply network via the terminal 5, and the electrode 7 is electrically connected to the phase of the power supply network via the contacts of the regulator 3 (or through the contacts of the starter controlled from the contacts of the specified regulator). Pa regulator set the desired temperature of the water and supply current. Due to the fact that in the initial period of operation of the water heater, the water in the system is still cold, the contacts of the regulator 3 are closed and the electrode 7 is connected to the electric phase. For this reason, an electric current flows through the water located in the nozzle 4, heating this water. Heated, the water rises along the pipe 4 up and then through the pipe 6 enters the system. In this case, the electric conductivity of the water increases when heated, which with a cylindrical electrode would lead to an increase in the current through the water

верхней части патрубка 4, обусловливая тем самым неравномерный износ указанного электрода. В предлагаемой конструкции электрод 7 имеет коническую форму, вследствие чего происходит компенсирующее уменьшение электрической проводимости воды по мере её движения вверх в патрубке 4. Данное уменьшение проводимости происходит за счёт увеличения расстояния между внутренней поверхностью патрубка 4 и наружной поверхностью электрода 7. Таким образом, по всей длине электрода 7 ток через воду одинаковый, что удлиняет срок службы электрода.the upper part of the pipe 4, thereby causing uneven wear of the specified electrode. In the proposed design, the electrode 7 has a conical shape, as a result of which there is a compensating decrease in the electrical conductivity of water as it moves upward in the nozzle 4. This decrease in conductivity occurs due to an increase in the distance between the inner surface of the nozzle 4 and the outer surface of the electrode 7. Thus, throughout the length of the electrode 7, the current through the water is the same, which extends the life of the electrode.

В процессе работы нагретая в патрубке 4 вода поднимается вверх и через патрубок 6 поступает в систему отопления. Проходя по системе, вода отдаёт тепло отапливаемому помещению и охлаждённая возвращается в трубу 1 водонагревателя. В трубе 1 происходит измерение температуры воды при помощи датчика 2. Соответствующий сигнал с выхода датчика 2 поступает на регулятор 3, где он сравнивается с установленным заданием на величину температуры в системе. При этом, если температура воды в трубе 1 превысит заданное максимальное значение, произойдёт размыкание контактов регулятора 3 и протекание тока через воду в патрубке 4 пре1фатится. Далее вода в системе охлаждается. При достижении водой в процессе этого охлаждения значения температуры, соответствующего возвратному срабатыванию регулятора 3, контакты указанного регулятора вновь замкнутся, обеспечивая тем самым подъём температуры воды в патрубке 4. Далее описанный цикл многократно повторяется. При этом регулирование температуры воды в системе осуществляется в интервале, обусловленном заданным значением на шкапе регулятора 3 (максимальная температура) и температурой возвратного срабатывания этого регулятора (минимальная температура) т.е. с достаточной для практики точностью в указанных пределах. During operation, the water heated in the pipe 4 rises and through the pipe 6 enters the heating system. Passing through the system, water gives off heat to the heated room and the chilled one returns to the pipe 1 of the water heater. In the pipe 1, the temperature of the water is measured using the sensor 2. The corresponding signal from the output of the sensor 2 is supplied to the controller 3, where it is compared with the set reference for the temperature in the system. Moreover, if the temperature of the water in the pipe 1 exceeds a predetermined maximum value, the contacts of the regulator 3 will open and the current flowing through the water in the pipe 4 will occur. Further, the water in the system is cooled. When water reaches the temperature corresponding to the return operation of the controller 3 during this cooling, the contacts of the specified controller are closed again, thereby raising the temperature of the water in the pipe 4. Next, the described cycle is repeated many times. In this case, the water temperature in the system is controlled in the interval determined by the set value on the controller cabinet 3 (maximum temperature) and the return temperature of this controller (minimum temperature) i.e. with sufficient accuracy for practice within the specified limits.

Claims (3)

1. Водонагреватель для системы отопления, содержащий заглушенную с одной стороны трубу, располагаемую горизонтально в рабочем положении водонагревателя, первый патрубок, соединенный своим первым концом с трубой и располагаемый вертикально выше трубы в рабочем положении водонагревателя, второй патрубок, соединенный с первым патрубком в области его второго конца, выполненного заглушенным, и установленный параллельно трубе, датчик температуры, установленный в трубе, регулятор, связанный с датчиком температуры и предназначенный для регулирования времени подачи тока, проходящего через воду, находящуюся в первом патрубке, с целью поддержания заданной температуры воды в системе отопления, а также электрод, выполненный в виде стержня, установленного в первом патрубке соосно с ним.1. A water heater for a heating system, comprising a pipe muffled on one side, positioned horizontally in the operating position of the water heater, a first pipe connected to its pipe by its first end and vertically above the pipe in the working position of the water heater, a second pipe connected to the first pipe in its area the second end, made muffled, and installed parallel to the pipe, a temperature sensor installed in the pipe, a regulator associated with the temperature sensor and designed for control timing of the supply of current passing through the water located in the first nozzle in order to maintain a given temperature of the water in the heating system, as well as an electrode made in the form of a rod installed in the first nozzle coaxially with it. 2. Водонагреватель для системы отопления по п.1, в котором расстояние между наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью первого патрубка в области его первого конца меньше расстояния между наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью первого патрубка в области его второго конца. 2. A water heater for a heating system according to claim 1, wherein the distance between the outer surface of the electrode and the inner surface of the first nozzle in the region of its first end is less than the distance between the outer surface of the electrode and the inner surface of the first nozzle in the region of its second end. 3. Водонагреватель для системы отопления по п.2, в котором электрод выполнен коническим с ориентацией основания своего конуса в направлении трубы.

3. A water heater for a heating system according to claim 2, in which the electrode is conical with the orientation of the base of its cone in the direction of the pipe.