CS245201B1 - Elektrický elektrodový třífázový topný 3ystém se stupňovou regulací výkonu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká elektrického elektrodového třífázového topného systému se stupňovou regulací výkonu, zabezpečující při každém výkonovém stupni symetrické zatížení třífázové napájecí elektrické soustavy. Systém sestává ze sedmi elektrod uspořádaných hexagonálně s jednou středovou elektrodou v ose válcové nádoby, naplněné ohřívanou elektricky vodivou kapalinou. Jsou různé varianty zapojeni pro odstupňování výkonu systému podle vynálezu. Také jsou různé vari.anty provedení nádoby a uložení celého systému. Systém podle vynálezu je vhodný zejména k přímému elektrickému ohřevu topné vody pro akumulační teplovodní vytápění a přípravu teplé užitkové vody, pro chemické účely a podobně

Description

Vynález se týká elektrického elektrodového třífázového topného systému se stupňovou regulací výkonu, zabezpečující při každém výkonovém stupni symetrické zatížení třífázové napájecí elektrické soustavy.

Systém sestává ze sedmi elektrod uspořádaných hexagonálně s jednou středovou elektrodou v ose válcové nádoby, naplněné ohřívanou elektricky vodivou kapalinou. Jsou různé varianty zapojeni pro odstupňování výkonu systému podle vynálezu. Také jsou různé vari.anty provedení nádoby a uložení celého systému.

Systém podle vynálezu je vhodný zejména k přímému elektrickému ohřevu topné vody pro akumulační teplovodní vytápění a přípravu teplé užitkové vody, pro chemické účely a podobně.

245 201

Vynález se týká elektrického elektrodového třífázového topného systému se stupňovou regulací výkonu.

Dosavadní stav techniky používá pro plynulou regulaci výkonu elektrodových systémů elektrody pohyblivé, ovládané z vnějšího prostoru kotle servopohonem, který pohyblivý systém elektrod buňto natáčeného posunuje, čímž se mění fázový elektrický odpor, a tedy i elektrický výkon elektrokotle. Konstrukčně jo toto uspořádání náročné na utěsnění natáčeciho hřídele nebo táhel mezi servopohonem umístěným vně kotle a systé mem pohyblivých elektrod uvnitř kotle. Rovněž i elektrické řízeni servopohonu v závislosti na požadovaném výkonu je poměrně složité. Pro stupňovou regulaci výkonu, která se používá pouze ojediněle se dosud užívá připojování fázových napětí na větší nebo menší počet elektrod v elektricky vodivé kapalině. Není přitom využívána vzájemná kombinace připojení těchto elektrod na fázové napětí k docíleni změny elektrického odporu mezi nimi a není také vždy docílena symetrie zátěže elektrické napájecí třífázové soustavy ani není docíleno racionálního využití počtu elektrod k dosaženému počtu stupňů regulace.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje elektrický elektrodový třífázový topný systém se stupňovou regulací výkonu podle vynálezu. Topný systém sestává ze soustavy sedmi tyčových elektrod oblého průřezu, které jsou navzájem rovnoběžné a izolovaně upevněné ve stěně nádoby naplněné ohřívanou elektricky vodivou kapalinou kde jejich aktivní část zasahuje do této kapaliny. Tyčové elektrody jsou uloženy středově symetricky v hexagonélním uspořádání s jednou elektrodou uprostřed v ose válcové nádoby. Topný element tvoří vlastní elektricky vodivá kapalina vyplňující prostor mezi tyčovými elektrodami a nádobou. Hlavní část tohoto topného elementu je tvořena tvarovými sloupci elektricky

- 2 245 201 vodivé kapaliny, která vyplňuje prostor mezi přivrácenými částmi povrchu tyčových elektrod, na které je navzájem proti sobě přivedeno sdružené napět! třífázové elektrické soustavy. Vedlejší část topného elementu je tvořena tvarovými sloupci elektricky vodivé kapaliny, která vyplňuje prostor mezi vzájemně přivrácenými částmi povrchu válcové nádoby na jedné straně a středové tyčové elektrody na druhé straně vůči částem povrchu tyčových elektrod, na které je proti válcové nádobě a středové tyčové elektrodě přivedeno fázové napětí třífázové elektrické soustavy. Přitom středová tyčová elektroda je trvale vodivě spojena·s válcovou nádobou a současně s nulovým bodem napájecí třífázové elektrické soustavy a s elektrickou soustavou ochrany proti nebezpečnému dotykovému napětí. Zapojení systému pro nejnižší výkon spočívá v tom, že první fáze je připojena na první tyčovou elektrodu, druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu a třetí fáze je připojena na pátou tyčovou elektrodu, takže mezilehlé tyčové elektrody druhá, čtvrtá a šesté zůstávají bez napětí. Zapojení pro vyšší výkon spočívá v tom, Že první fáze je připojena současně na první tyčovou elektrodu a na sousední druhou tyčovou elektrodu, druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu a na sousední čtvrtou tyčovou elektrodu a třetí fáze je připojena na pátou tyčovou elektrodu a na sousední šestou tyčovou elektrodu. Zapojení pro nejvyšší výkon spočívá v tom, že první fáze je zapojena na první tyčovou elektrodu a na protilehlou čtvrtou tyčovou elektrodu, druhá fáze je zapojena na třetí tyčovou elektrodu a na protilehlou šestou tyčovou elektrodu a třetí fáze je zapojena na druhou tyčovou elektrodu a na protilehlou pátou tyčovou elektrodu. Provedení celého topného systému je takové, že uzavřená válcová nádoba je opatřena hrd- ly pro vstup a výstup nucené cirkulující elektricky vodivé kapaliny a tvoří samostatný kotel nebo válcová nádoba je děrovaná pro umožnění samovolné cirkulace elektricky vodivé kapaliny a tvoří tak topné těleso vestavěné do zásobníkového ohřívače elektricky vodivé kapaliny.

Oproti původnímu technickému stavu elektrických elektrodových topných zařízení má předmět vynálezu výhodu v tom, že stupňová regulace výkonu je docílena elektrodovým systémem bez pohyblivých části, bez nutnosti měnit objem kapaliny mezi elektrodami

- 3 245 201 k docílení regulace výkonu i bez nutnosti měnit velikost napětí mezi elektrodami, přičemž napájecí elektrická třífázová soustava je při každém regulačním stupni zatěžována třífázově i symetricky. Proto je zařízení, které je předmětem vynálezu konstrukčně jednoduché, snadno technicky ovladatelné a tedy i provozně spolehlivé. Vzhledem k tomu, že rozměry zařízení jsou v porovnání s jinými regulačními elektrodovými systémy podstatně menší, jsou i tepelné ztráty menší, a proto i jeho účinnost je lepší. Podstatně nižší jsou i výrobní náklady zařízení podle vynálezu. Elektrickým elekjtro dovým systémem podle vynálezu lze prakticky nahradit všechna elektricky odporová topná tělesa běžně používané pro přípravu teplé užitkové vody i jako zdroj tepla pro elektrické akumulační vytápění, přičemž je možno využít i výhody jeho stupňové regulace výkonu.

Příkladné provedení zařízení elektrického elektrodového třífázového topného systému se stupňovou regulací výkonu podle vynálezu je znázorněno na obr. 1 v nárysu a na obr. 2 v půdorysném řezu pro případ jeho využití jako elektrodového průtočného kotle se stupňovou regulací. Na obr. 3 je znázorněn nárys pro případ jeho provedení jako třífázového elektrodového topného tělesa se stupňovou regulací uloženého v zásobníkovém ohřívači. Obr. 4 znázorňuje toto provedení v půdorysu.

Zařízení na obr. 1 sestává ze systému sedmi tyčových elektrod i, 2, 3» 4.» 5.» Z oblého, s výhodou válcového průřezu, navzájem rovnoběžných a od sebe elektricky odizolovaných, z nichž šest je uloženo v hexagonálním uspořádání a sedmá je uložena v ose válcové uzavřené nádoby 8 naplněné elektricky vodivou kapalinou 17. Válcová nádoba 8 je spolu se středovou tyčovou elektrodou χ připo-. jena jak na nulový bod napájecí třífázové soustavy, tak na použitou ochrannou elektrickou soustavu proti nebezpečnému dotykovému napětí. Napětí třífázové soustavy se připojují na svorky 2 tyčových elektrod 1, 2, 3» 4., 6. Elektricky vodivá kapalina 17 přichází studená do nádoby 8 hrdlem 10 a ohřátá vstupuje hrdlem 11. Nejnižší elektrický výkon elektrodového systému se docílí, když první fáze je připojena na první tyčovou elektrodu 1·, druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu 3 ^a třetí fáze je připojena na pátou tyčovou elektrodu £. Vyšší elektrický výkon elektrodového systému se docílí, když první fáze je připojena na první

- 4 245 201 tyčovou elektrodu 1 a na sousedící druhou tyčovou elektrodu 2_> druhá fáze je připojena na tyčovou elektrodu J a na sousedící čtvrtou tyčovou elektrodu £ a třetí fáze je připojena na tyčovou elektrodu £ a na sousedící šestou tyčovou elektrodu 6.

Maximální elektrický výkon elektrodového systému se docílí, když první fáze je připojena na první tyčovou elektrodu 1 i na protilehlou čtvrtou tyčovou elektrodu £, druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu J i na protilehlou šestou tyčovou elektrodu 6 a třetí fáze je připojena na pátou tyčovou elektrodu 2 i ^na protilehlou druhou tyčovou elektrodu 2. Kombinace přepínání napětí na jednotlivé elektrody lze ovládat buňto ručně paketovým přepínačem nebo automaticky z nejnižšího elektrického výkonu postupné na vyšší výkon od signálu max. teploty výstupního média z elektrického kotle nebo signálu maximálního elektrického proudu mezi elektro dami. Způsob přepínání kombinací fází na elektrodovém systému není předmětem tohoto vynálezu. Zařízení na obr. 3 s obr. 4 znázorňuje třífázové elektrodové topné těleso 12 se stupňovou regulací zabudované v zásobníkovém ohřívači 13. např.; pro teplou užitkovou vodu. Válcová nádoba 14, která tvoří plášť elektrodového topného tělesa 12 je děrovaná, aby byla umožněna cirkulace elektricky vodivé kapaliny 17 « prostoru mezi elektrodami 1, 2, 2, 4., 2, 6, 2 do horního prostoru zásobníkového ohřívače 13. Přívod elektricky vodivé kapaliny 17 do zásobníkového ohřívače 13 např. pro teplou užitkovou vodu je hrdlem 15 s odvod hrdlem 16.

Využití předmětu vynálezu je možno všude tam, kde je požadována přímá přeměna elektrické energie na vývin tepla v elektricky vodivé tekutině, které sama nebo její páry slouží jako teplonosné medium,» Nejvhodnější použití je pro elektrický ohřev topné vody pro elektrické akumulační vytápění, příptavu teplé užitkové vody a pro různé chemické účely, zejména u nízkonapěťových třífázových soustav.

Claims (6)

1. L. Elektrický elektrodový třífázový topný systém se stupňovou regulací výkonu, sestávající ze soustavy elektrod, navzájem rovnoběžných a izolovaně upevněných ve stěně nádoby, kde jejich aktivní Část zasahuje do elektricky vodivé kapaliny, vyznačený tím, že sestává ze sedmi tyčových elektrod (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) oblého průřezu,z nichž šest je hexagonálně uspořádaných středově symetricky ve válcové nádobě (8, 14) naplněné ohřívanou kapalinou (17) a středová tyčová elektroda (7) je umístěna v ose válcové nádoby (8, 14), přičemž hlavní topný element je tvořen tvarovými sloupci elektricky vodivé kapaliny (17), vyplňující prostor mezi přivrácenými částmi povrchu tyčových elektrod (1, 2, 3, 4, 5, 6), na které je přivedeno sdružené napětí třífázové elektrické soustavy, přičemž vedlejší topný element je tvořen tvarovými sloupci elektricky vodivé kapaliny (17) vyplňující prostor mezi přivrácenými částmi povrchu válcové nádoby (8, 14), středové tyčové elektrody (7) a tyčových elektrod (1, 2, 3, 4,

   5, 6), na které je proti válcové nádobě (8, 14) a středové tyčové elektrodě (7) přivedeno fázové napětí třífázové elektrické soustavy, přičemž středová tyčová elektroda (7) je trvale vodivě spojena s válcovou nádobou (8, 14) a současně s nulovým bodem napájecí třífázové elektrické soustavy a s elektrickou soustavou ochrany proti nebezpečnému dotykovému napětí.
2. 2. Elektrický elektrodový třífázový topný systém podle bodu 1, vyznačený tím, že první fáze je připojena na první tyčovou elektrodu (1), druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu (3) a třetí fáze je. připojena na pátou tyčovou elektrodu (5)o
3. 3. Elektrický elektrodový třífázový topný systém podle bodu 1, vyznačený tím, že první fáze je připojena na první tyčovou elektrodu (1) a na druhou tyčovou elektrodu (2), druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu (3) θ čtvrtou tyčovou elektrodu (4) a třetí fáze je připojena na pátou tyčovou elektrodu (5) a šestou tyčovou elektrodu (6).
4. 4. Elektrický elektrodový třífázový topný systém podle bodu 1, vyznačený tím, že první fáze je připojena na první tyčovou elektrodu (1) a čtvrtou tyčovou elektrodu (4), druhá fáze je připojena na třetí tyčovou elektrodu (3) a šestou tyčovou elektrodu (6) a třetí fáze je připojena na druhou tyčovou elektrodu (2) a pátou tyčovou elektrodu (5). 245 201
5. 5. Elektrický elektrodový třífázový topný systém podle bodů

   1 a 2, 1 a 3 nebo 1 a 4, vyznačený tím, že válcová nádoba (8)^ je opatřena hrdly (10, 11) pro vstup a výstup nuceně ·« cirkulující elektricky vodivé kapaliny (17) a tvoří samostat ný kotel.
6. 6. Elektrický elektrodový třífázový topný systém podle bodů 1 a 2, 1 a 3 nebo 1 a 4, vyznačený tím, že válcová nádoba (14) je děrovaná pro umožnění samovolné cirkulace ohřívané kapaliny a tvoří topné těleso (12) vestavěné do zásobníkového ohřívače (13) elektricky vodivé kapaliny (17)«.