RU66873U1 - ELECTROLYTIC LIQUID HEATER - Google Patents

Abstract

Электролитический нагреватель жидкости имеет герметичный металлический трубчатый корпус, служащий первым электродом и оснащенный крышкой с отверстием, второй стержневой металлический электрод, который закреплен в отверстии указанной крышки корпуса и электрически изолирован от нее, и жидкий резистор в виде залитого в указанный герметичный корпус низкоконцентрированного водного раствора по меньшей мере одной ионообразующего химического соединения. Для повышения эксплуатационной надежности он дополнительно оснащен расширяющим бачком, у которого придонная часть подключена отводным патрубком к полости указанного корпуса, залитой указанным жидким резистором, а верхняя часть соединена с атмосферой. 4 з.п.ф., 3 ил. (фиг.1).The electrolytic liquid heater has a sealed metal tubular casing serving as the first electrode and equipped with a cap with an opening, a second rod metal electrode that is fixed in the hole of the casing cover and is electrically isolated from it, and a liquid resistor in the form of a low-concentration aqueous solution poured into the specified sealed casing according to at least one ion-forming chemical compound. To increase operational reliability, it is additionally equipped with an expansion tank, in which the bottom part is connected by a branch pipe to the cavity of the specified housing, filled with the indicated liquid resistor, and the upper part is connected to the atmosphere. 4 C.p.F., 3 ill. (figure 1).

Description

Полезная модель относится к конструкции электролитических нагревателей, которые предназначены для оснащения проточных малогабаритных водонагревательных котлов и/или водяных аккумуляторов тепла для систем горячего водоснабжения и отопления преимущественно отдельно стоящих жилых и общественных зданий и производственных помещений малых предприятий. Кроме того, такие нагреватели могут быть использованы:The utility model relates to the design of electrolytic heaters, which are designed to equip instantaneous small-sized water-heating boilers and / or water heat accumulators for hot water supply and heating systems of mostly separate residential and public buildings and industrial premises of small enterprises. In addition, such heaters can be used:

в составе произвольных нагревателей разнообразных технологических жидкостей (в частности, растворов красителей и промывных растворов во время крашения текстильных материалов, кислых сред для декапирования поверхностей метизов и т.п.), а такжеas part of arbitrary heaters of a variety of process fluids (in particular, dye solutions and wash solutions during dyeing of textile materials, acidic media for decapitating hardware surfaces, etc.), as well

в составе проточных аппаратов для пастеризации таких пищевых продуктов, как молоко, сливки, молочные коктейли, фруктовые и/или овощные соки.as a part of flowing devices for pasteurization of such food products as milk, cream, milkshakes, fruit and / or vegetable juices.

Ныне общеизвестно, что в странах с развитой тепловой и/или атомной энергетикой действуют по меньшей мере двойные тарифы на электроэнергию и что так называемый "ночной" тариф существенно ниже дневного тарифа. Поэтому во многих домах применяют оснащенные электрическими нагревателями водяные аккумуляторы, которые накапливают тепло именно ночью, а днем отдают его в режиме циркуляции воды как теплоносителя через замкнутую систему отопления.It is now well known that in countries with developed thermal and / or nuclear energy there are at least double electricity tariffs and that the so-called “night” tariff is significantly lower than the daily tariff. Therefore, in many homes, water batteries equipped with electric heaters are used, which accumulate heat at night, and during the day they give it off in the mode of water circulation as a coolant through a closed heating system.

Для нагрева воды или иной жидкости наиболее часто применяют резистивные электронагреватели (см., например: "Политехнический словарь". - М.: "Советская Энциклопедия", 1976, статья "Электрический нагрев", с.575).To heat water or another liquid, resistive electric heaters are most often used (see, for example: Polytechnical Dictionary. - M.: Soviet Encyclopedia, 1976, article "Electric Heating", p.575).

Действительно, непосредственное преобразование электрической энергии в теплоту обеспечивает почти 100% к.п.д. Однако наиболее распространенные в современной технике электрические нагреватели с твердыми резистивными элементами, которые обычно изготовлены из дорого нихрома, все чаще заменяют нагревателями с жидкими резистивными элементами, которыми служат низкоконцентрированные водные растворы дешевых и общедоступных ионных химических соединений (например, солей).Indeed, the direct conversion of electrical energy into heat provides almost 100% efficiency. However, the most common in modern technology electric heaters with solid resistive elements, which are usually made of expensive nichrome, are increasingly being replaced by heaters with liquid resistive elements, which are low-concentration aqueous solutions of cheap and commonly available ionic chemical compounds (e.g. salts).

Электролитический нагреватель жидкости, наиболее близкий к предложенному далее устройству по технической сущности, известен из технического описания и инструкции по эксплуатации устройств типа "АККУМУЛЯТОРЫ ТЕПЛА КОТЛЫ ВОДОГРЕЙНЫЕ АТ-ВК", которые разработаны Западно-региональной ассоциацией "ЭКОБИОТЕХ" (г.Новоднестровск, Украина). Такой нагреватель (именуемый в этой Инструкции "пароэлектрическим патроном") имеет:The electrolytic liquid heater, which is closest to the device proposed below by its technical nature, is known from the technical description and operating instructions for devices of the type “BATTERY HEAT BATTERIES AT-VK”, which were developed by the West Regional Association “ECOBIOTECH” (Novodnestrovsk, Ukraine) . Such a heater (referred to in this manual as the "steam-electric cartridge") has:

герметичный металлический трубчатый корпус, который служит первым электродом и оснащен крышкой со сквозным отверстием,sealed metal tubular body, which serves as the first electrode and is equipped with a cover with a through hole,

второй стержневой металлический электрод, который закреплен в отверстии указанной крышки корпуса и электрически изолирован от нее, иa second rod metal electrode, which is fixed in the hole of the specified housing cover and is electrically isolated from it, and

жидкий резистор в виде низкоконцентрированного водного раствора по меньшей liquid resistor in the form of a low concentrated aqueous solution of at least

мере одного ионного химического соединения, который залит в указанный герметичный корпус (сокращенно обозначаемый далее словосочетанием "жидкий резистор").at least one ionic chemical compound, which is poured into the specified sealed enclosure (abbreviated below with the phrase "liquid resistor").

В известной конструкции электролитического нагревателя жидкий резистор заполняет трубчатый корпус примерно на 1/10 его объема. Это обеспечивает внутри герметичного корпуса цикличный процесс выпаривания воды в нижней части корпуса и конденсации пара в его верхней части с нагреванием воды или другой жидкой среды, которой заполнен водогрейный котел или иной замкнутый или проточный нагревательный аппарат.In the known construction of an electrolytic heater, a liquid resistor fills the tubular body by about 1/10 of its volume. This ensures a cyclic process of evaporation of water in the lower part of the housing and condensation of steam in its upper part inside the sealed enclosure with heating of water or other liquid medium with which a boiler or other closed or flow heating apparatus is filled.

Однако при таком нагреве (особенно при нарушениях отвода тепла от жидкого резистора) возможны сверхкритические скачки давления водяного пара внутри герметичного корпуса, а иногда - даже электролиз воды с образованием взрывоопасного водорода. Частичное заполнение корпусов жидким резистором не дает полной гарантии безопасной эксплуатации электролитических нагревателей. Поэтому производители оборудования, в составе которого используют эти нагреватели, вынуждены оснащать свою продукцию сложными и дорогими системами контроля температуры и регулирования рабочего тока.However, with such heating (especially when there is a violation of heat removal from the liquid resistor), supercritical surges in water vapor pressure inside the sealed enclosure are possible, and sometimes even electrolysis of water with the formation of explosive hydrogen. Partial filling of the housings with a liquid resistor does not fully guarantee the safe operation of electrolytic heaters. Therefore, manufacturers of equipment that use these heaters are forced to equip their products with complex and expensive temperature control systems and control the operating current.

В основу полезной модели положена задача путем разгрузки полости герметичного корпуса от избыточного давления создать такой электролитический нагреватель жидкости, который сам по себе был бы безопасен в эксплуатации.The utility model is based on the task of creating an electrolytic fluid heater that would be safe to operate by unloading the cavity of the sealed enclosure from excess pressure.

Эта задача решена тем, что электролитический нагреватель жидкости, имеющий:This problem is solved in that an electrolytic fluid heater having:

герметичный металлический трубчатый корпус, служащий первым электродом и оснащенный крышкой с отверстием,sealed metal tubular housing serving as the first electrode and equipped with a lid with a hole,

второй стержневой металлический электрод, который закреплен в отверстии указанной крышки корпуса и электрически изолирован от нее, иa second rod metal electrode, which is fixed in the hole of the specified housing cover and is electrically isolated from it, and

жидкий резистор в виде залитого в указанный корпус низкоконцентрированного водного раствора по меньшей мере одного ионообразующего химического соединения,a liquid resistor in the form of a low-concentrated aqueous solution of at least one ion-forming chemical compound poured into the specified housing,

согласно изобретательскому замыслуaccording to inventive concept

дополнительно оснащен расширительным бачком, у которого придонная часть подключена отводным патрубком к полости указанного корпуса, залитой указанным жидким резистором, а верхняя часть соединена с атмосферой.it is additionally equipped with an expansion tank, in which the bottom part is connected by a branch pipe to the cavity of the specified body, filled with the indicated liquid resistor, and the upper part is connected to the atmosphere.

Даже в случаях, если герметичный корпус такого электролитического нагревателя будет в начальном положении полностью залитый жидким резистором, увеличение объема этой электропроводной жидкости вследствие нагревания автоматически компенсируется перетеканием части жидкости к расширительному бачку. Если нагревание жидкого резистора будет сопровождаться чрезмерным испарением воды (и тем более, ее медленным частичным электролизом), газообразные продукты этих нежелательных процессов смогут свободно выходить в атмосферу через расширительный бачок, который будет работать как барботажный жидкостный затвор.Even in cases where the sealed case of such an electrolytic heater is completely filled with a liquid resistor in the initial position, the increase in the volume of this electrically conductive liquid due to heating is automatically compensated by the flow of part of the liquid to the expansion tank. If the heating of the liquid resistor is accompanied by excessive evaporation of water (and even more so, its slow partial electrolysis), the gaseous products of these undesirable processes will be able to freely enter the atmosphere through an expansion tank, which will act as a bubbler liquid shutter.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что указанный герметичный корпус полностью залит жидким резистором, а отводной патрубок подключен к полости этого корпуса в его верхней части. Это желательно с точки зрения быстрого и равномерного прогревания трубчатого корпуса после подачи электропитания на нагреватель.The first additional difference is that the specified sealed housing is completely filled with a liquid resistor, and the outlet pipe is connected to the cavity of this housing in its upper part. This is desirable from the point of view of quick and uniform heating of the tubular body after applying power to the heater.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что указанный герметичный корпус частично залит жидким резистором, а отводной патрубок подключен к полости этого корпуса в его нижней части. Это желательно с точки зрения экономии затрат жидкого резистора и создания резервного объема непосредственно в трубчатом корпусе.The second additional difference is that the specified sealed housing is partially filled with a liquid resistor, and the outlet pipe is connected to the cavity of this housing in its lower part. This is desirable from the point of view of saving the cost of the liquid resistor and creating a reserve volume directly in the tubular body.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что указанный стержневой электрод имеет в верхней части электроизоляционное покрытие. Это желательно с точки зрения использование относительно дешевых легко заменяемых алюминиевых проводов для изготовления стержневых электродов.A third additional difference is that said rod electrode has an electrical insulating coating at the top. This is desirable from the point of view of using relatively cheap easily replaceable aluminum wires for the manufacture of rod electrodes.

Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что указанный герметичный корпус оснащен заправочным патрубком с запорным элементом. Это упрощает первичное заполнение корпуса жидким резистором, опорожнение корпуса или доливание жидкости у него.The fourth additional difference is that the specified sealed housing is equipped with a filling pipe with a locking element. This simplifies the initial filling of the housing with a liquid resistor, emptying of the housing or adding fluid to it.

Далее суть полезной модели поясняется детальным описанием конструкции и работы предложенного устройства со ссылками на чертежи, где изображены на:Further, the essence of the utility model is illustrated by a detailed description of the design and operation of the proposed device with reference to the drawings, which depict:

фиг.1 - предложенный электролитический нагреватель жидкости, полностью залитый жидким резистором (продольный разрез);figure 1 - the proposed electrolytic liquid heater, completely flooded with a liquid resistor (longitudinal section);

фиг.2 - зависимость тока, протекающего через электролитический нагреватель, от температуры;figure 2 - dependence of the current flowing through the electrolytic heater, on temperature;

фиг.3 - предложенный электролитический нагреватель жидкости, частично залитый жидким резистором (продольный разрез).figure 3 - the proposed electrolytic fluid heater, partially flooded with a liquid resistor (longitudinal section).

Электролитический нагреватель жидкости в любой форме выполнения (см. фигуры 1 и 3) имеет:An electrolytic fluid heater in any form of execution (see figures 1 and 3) has:

герметичный металлический трубчатый корпус 1, который служит первым электродом и имеет крышку 2 с не обозначенным особо сквозным отверстием,a sealed metal tubular body 1, which serves as the first electrode and has a cover 2 with a through hole not specifically designated,

второй стержневой (преимущественно сплошной, но возможно и тонкий трубчатый) металлический электрод 3, закрепленный в отверстии крышки 2 корпуса 1 и электрически изолированный от нее,the second rod (mostly solid, but possibly thin tubular) metal electrode 3, mounted in the hole of the cover 2 of the housing 1 and electrically isolated from it,

жидкий резистор 4, а именно низкоконцентрированный водный раствор по меньшей мере одного ионообразующего преимущественно щелочного химического соединения (например, гидрокарбоната или карбоната натрия), залитый в корпус 1, иa liquid resistor 4, namely a low concentrated aqueous solution of at least one ion-forming predominantly alkaline chemical compound (for example, hydrogen carbonate or sodium carbonate), poured into the housing 1, and

расширительный бачок 5, у которой придонная часть подключена отводным патрубком 6 к полости корпуса 1, залитой жидким резистором 4, а верхняя часть соединена с атмосферой (обычно через не показанный особо фильтр-каплеуловитель).expansion tank 5, in which the bottom part is connected by a branch pipe 6 to the cavity of the housing 1, filled with a liquid resistor 4, and the upper part is connected to the atmosphere (usually through a filter drop eliminator not shown).

Как правило (фиг.1), корпус 1 полностью залит жидким резистором 4, а отводной патрубок 6 подключен к полости этого корпуса 1 в его верхней части. Однако указанный герметичный корпус 1 может быть залит жидким резистором 4 лишь частично (фиг.3). Тогда отводной патрубок 6 целесообразно подключать к полости корпуса 1 в его нижней части.As a rule (figure 1), the housing 1 is completely filled with a liquid resistor 4, and the outlet pipe 6 is connected to the cavity of this housing 1 in its upper part. However, the specified sealed housing 1 can be filled with a liquid resistor 4 only partially (figure 3). Then the branch pipe 6, it is advisable to connect to the cavity of the housing 1 in its lower part.

Стержневой металлический электрод 3 может иметь в верхней части электроизоляционное покрытие 7 (фиг.1). Также целесообразно, чтобы корпус 1 был оснащен заправочным патрубком 8 с запорным элементом 9.The rod metal electrode 3 may have an insulating coating 7 in the upper part (Fig. 1). It is also advisable that the housing 1 was equipped with a filling pipe 8 with a locking element 9.

Специалисту понятно,The specialist understands

что оба указанные выше электрода оснащены не показанными особо средствами для подключения к подходящему источнику питания, которым обычно служит бытовая или промышленная сеть переменного тока как таковая или с промежуточным понижающим трансформатором, иthat both of the above electrodes are equipped with means not specifically shown for connecting to a suitable power source, which is usually a household or industrial AC network as such or with an intermediate step-down transformer, and

что для закрепления в крышке 2 корпуса 1 или покрытия стержневого электрода 3 могут быть использованы общеизвестные фторопласт, высокомолекулярный поливинилхлорид, поликарбонат или другие подходящие электроизолирующие материалы.that for fixing in the cover 2 of the housing 1 or coating the rod electrode 3, well-known fluoroplastic, high molecular weight polyvinyl chloride, polycarbonate or other suitable electrically insulating materials can be used.

Работает описанный нагреватель таким образом.The described heater works in this way.

Электрический ток, протекающий в цепи "стержневой металлический электрод 3 - жидкий резистор 4 - трубчатый корпус 1", нагревает жидкий резистор 4, электрическое сопротивление которого возрастает с увеличением температуры с соответствующим падением тока и потребляемой мощности (фиг.2).The electric current flowing in the circuit "rod metal electrode 3 - liquid resistor 4 - tubular housing 1", heats the liquid resistor 4, the electrical resistance of which increases with increasing temperature with a corresponding drop in current and power consumption (figure 2).

Далее тепло от жидкого резистора 4 через внешнюю стенку трубчатого корпуса 1 нагревает воду (например, в теплоаккумуляторе, включенном в замкнутый контур обогрева бытовых или промышленных помещений, или в проточном водогрейном котле), или другую жидкую среду.Further, the heat from the liquid resistor 4 through the outer wall of the tubular body 1 heats the water (for example, in a heat accumulator included in a closed heating circuit of domestic or industrial premises, or in a flowing hot water boiler), or other liquid medium.

Избыток жидкого резистора 4, возникающий вследствие его теплового расширения в нагревателях согласно фиг.1 или вследствие частичного испарения воды, перетекает из полости корпуса 1 через отводной патрубок 6 в расширительный бачок 5. При этом часть водяного пара, не абсорбированная в этом бачке 5, может выходить в атмосферу без какого бы то ни было дополнительного регулирования.The excess liquid resistor 4, which arises due to its thermal expansion in the heaters according to Fig. 1 or due to partial evaporation of water, flows from the cavity of the housing 1 through the outlet pipe 6 to the expansion tank 5. In this case, part of the water vapor not absorbed in this tank 5 may go out into the atmosphere without any additional regulation.

Если же объем жидкого резистора 4 и/или давление в полости корпуса 1 вследствие охлаждения уменьшается, часть жидкости возвращается из придонной части расширительного бачка 5 в корпус 1.If the volume of the liquid resistor 4 and / or the pressure in the cavity of the housing 1 due to cooling decreases, part of the liquid returns from the bottom of the expansion tank 5 into the housing 1.

Естественно, что приведенные примеры конструктивной реализации изобретательского замысла и указанные технологические возможности не исчерпывают все аспекты промышленного применения предложенного нагревателя.Naturally, the above examples of the constructive implementation of the inventive concept and the indicated technological capabilities do not exhaust all aspects of the industrial application of the proposed heater.

Claims (5)

1. Электролитический нагреватель жидкости, который имеет герметичный металлический трубчатый корпус, служащий первым электродом и оснащенный крышкой с отверстием, второй стержневой металлический электрод, который закреплен в отверстии указанной крышки корпуса и электрически изолирован от нее, и жидкий резистор в виде залитого в указанный герметичный корпус низкоконцентрированного водного раствора, по меньшей мере, одного ионообразующего химического соединения, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен расширительным бачком, у которого придонная часть подключена отводным патрубком к полости указанного корпуса, залитой указанным жидким резистором, а верхняя часть соединена с атмосферой.1. An electrolytic fluid heater that has a sealed metal tubular body serving as a first electrode and equipped with a cap with a hole, a second rod metal electrode that is fixed in the hole of said body cover and is electrically isolated from it, and a liquid resistor in the form of a sealed in said sealed body a low concentrated aqueous solution of at least one ion-forming chemical compound, characterized in that it is additionally equipped with an expansion tank, otorrhea bottom part connected to the vent pipe to the cavity of said housing, said liquid-drenched resistor, and the upper part is connected with the atmosphere. 2. Электролитический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что указанный герметичный корпус полностью залит жидким резистором, а отводной патрубок подключен к полости этого корпуса в его верхней части.2. The electrolytic heater according to claim 1, characterized in that the sealed enclosure is completely filled with a liquid resistor, and the outlet pipe is connected to the cavity of this housing in its upper part. 3. Электролитический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что указанный герметичный корпус частично залит жидким резистором, а отводной патрубок подключен к полости этого корпуса в его нижней части.3. The electrolytic heater according to claim 1, characterized in that the specified sealed housing is partially filled with a liquid resistor, and the outlet pipe is connected to the cavity of this housing in its lower part. 4. Электролитический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что указанный стержневой электрод имеет в верхней части электроизоляционное покрытие.4. The electrolytic heater according to claim 1, characterized in that said rod electrode has an electrical insulating coating in the upper part. 5. Электролитический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что указанный герметичный корпус оснащен заправочным патрубком с запорным элементом.

5. The electrolytic heater according to claim 1, characterized in that the specified sealed housing is equipped with a filling pipe with a locking element.