PL186360B1 - Blok grzejny ze skrętkami grzejnymi do elektrycznego grzejnika przepływowego - Google Patents

Abstract

1. Blok grzejny ze skretkami grzej- nymi do elektrycznego grzejnika przeply- wowego z obudowa bloku grzejnego, w którym miedzy doplywem wody i od- plywem wody przebiega kanal przeplywo- wy wody wyposazony w skretki grzejne, znamienny tym, ze skok skretek grzejnych (41, 43, 45; 123,125,127; 151,153,155) w obudowie wzrasta od doplywu wody (17; 111; 147) do odplywu wody (31; 113; 149). F I G 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest blok grzejny ze skrętkami grzejnymi do elektrycznego grzejnika przepływowego, z obudową bloku grzejnego, w którym między dopływem wody i odpływem wody przebiega kanał przepływowy wody wyposażony w skrętki grzejne.

Znany jest z wstępnej publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 39 03 692 Al elektryczny grzejnik przepływowy z trzema skrętkami grzejnymi z drutu gołego, które rozmieszczone są w taki sposób w pionowych odcinkach ułożonego w pętlę kanału przepływowego wody, przez które przepływa kolejno przeciwbieżnie nagrzewana woda, że części skrętki o różnym skoku rozdzielone są na sąsiednie odcinki kanału o różnym kierunku przepływu. Przy tym część skrętki o największym skoku umieszczono każdorazowo na odcinku kanału z przepływem skierowanym w dół. Tak więc na odcinkach kanału rozmieszczono zmieniające się od dopływu do odpływu wody części skrętek o małym i dużym skoku. W szczególności w hydraulicznych grzejnikach przepływowych z regulacją mocy, która działa niezależnie od temperatury wody wylotowej, osadza się kamień wapienny w kanale przepływowym wody w strefie wylotu.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest zmniejszenie osadzanie się kamienia wapiennego w bloku grzejnym opisanego na wstępie rodzaju.

Uzyskano to w zgodnym z wynalazkiem bloku grzejnym w ten sposób, że skok skrętek grzejnych w obudowie wzrasta od dopływu do odpływu wody.

Korzystnie, skok skrętki na całej długości każdej ze skrętek grzejnych jest w zasadzie stały, co z punktu widzenia technologii produkcji jest szczególnie dogodne.

Według dalszej korzystnej cechy wynalazku, długość skrętek grzejnych w stanie całkowitego rozciągnięcia, a więc długość drutu skrętki, jest jednakowa, a w stanie zamontowania z częściowym rozciągnięciem, wzrasta od dopływu do odpływu wody.

Korzystnie, obudowa bloku grzejnego jest utworzona z dwóch segmentów, dolnego i górnego, które przylegając do siebie powierzchniami przylegania są ze sobą szczelnie połączone a pomiędzy nimi utworzony jest kanał przepływowy wody.

186 360

Korzystnie, segmenty obudowy są połączone ze sobą poprzez zgrzewanie, dzięki czemu można zrezygnować z dodatkowych elementów łączących i uszczelniających.

Przez wzrastający skok poszczególnych skrętek grzejnych przeciwdziała się skłonności do powstawania kamienia wapiennego w strefie gorącej wody, zwłaszcza przy temperaturze wody powyżej 50°C, która to skłonność zwiększa się od dopływu do odpływu wody wskutek wzrostu temperatury wody. Dzięki zwiększeniu skoku kolejnej skrętki i związanemu z tym większemu odstępowi między kolejnymi zwojami drutu skrętki grzejnej, następuje po pierwsze obniżenie temperatury w obrębie skrętek grzejnych, a w szczególności między zwojami drutu, i po drugie dochodzi do zrywania przepływu laminarnego przy poszczególnych zwojach drutu wzdłuż skrętki umieszczonej w kanale przepływowym wody.

Do zalet wynalazku można zaliczyć także to, że w przypadku zastosowania skrętek o stałym skoku eliminuje się niezawodnie wadliwy montaż, w odróżnieniu od stanu techniki według wstępnej publikacji niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 39 030 692 A1. W bloku grzejnym wykorzystuje się ujednolicone skrętki, co jest szczególnie korzystne z punktu widzenia produkcji i montażu. Ponadto we wszystkich zastosowanych skrętkach o odpowiedniej długości w stanie rozciągnięcia można zastosować drut o jednolitej średnicy, optymalnej dla przewidzianej w koncepcji grzejnika mocy i obciążenia powierzchni drutu grzejnego. Wskutek zmniejszania się długości skrętki grzejnej ku dopływowi wody można korzystnie skrócić długość odcinków kanału przepływowego ku dopływowi wody, co odpowiada zmniejszeniu objętości wody zgromadzonej w bloku grzejnym. Jest to korzystne dla charakterystyki regulacji bloku grzejnego.

Dzięki rozdzieleniu obudowy na dwa segmenty łatwiejszy jest montaż wykorzystywanych w grzejnikach z drutem gołym skrętek grzejnych lub też innych elementów funkcjonalnych w bloku grzejnym, jak na przykład dysza Venturiego albo puszka przeponowa dla przetwornika ciśnienia różnicowego grzejnika przepływowego. Elementy te można włożyć lub zamontować w odpowiednie, łatwo dostępne gniazda segmentu obudowy, po czym łączy się ze sobą szczelnie oba segmenty obudowy. Podział na segmenty stwarza też nowe możliwości geometrycznego ukształtowania kanału przepływowego wody, jak na przykład zróżnicowanie długości odcinków tego kanału.

Szczególnie korzystne warunki z punktu widzenia tworzenia się kamienia wapiennego powstają nadspodziewanie wówczas, gdy średnica drutu skrętki grzejnej jest w przybliżeniu taka, jak odstęp między następującymi bezpośrednio po sobie zwojami drutu w obrębie skrętki grzejnej. Poza tym okazało się nadspodziewanie, że można zmniejszyć skłonność do zwapnienia i uzyskać jednocześnie korzystną dla regulacji charakterystykę bloku grzejnego, gdy odstęp w kierunku przepływu między dwoma sąsiednimi zwojami drutu skrętki grzejnej w strefie wypływu wody jest o około dwadzieścia do czterdzieści procent większy niż w strefie dopływu wody.

Wynalazek w przykładach wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia perspektywicznie oba segmenty obudowy bloku grzejnego przed ich zgrzaniem, według pierwszego przykładu wykonania, fig. 1b - widok z góry na dolny segment obudowy z włożonymi skrętkami grzejnymi, fig. 1c - przekrój bloku grzejnego według fig. 1a ze zgrzanymi ze sobą segmentami obudowy, pokazany w powiększeniu i znacznym uproszczeniu, fig.2 - przekrój bloku grzejnego według drugiego przykładu wykonania, i fig. 3 - blok grzejny według trzeciego przykładu wykonania, pokazany w znacznym uproszczeniu.

Jak widać na fig. 1a, blok grzejny 1 ma plaski dolny segment obudowy 3 i odpowiednio ukształtowany górny segment obudowy 5. Oba segmenty 3, 5 wykonane są z tworzywa sztucznego PPE z dodatkiem włókna szklanego i mają odpowiadające sobie powierzchnie przylegania 7, 8 na zwróconych ku sobie stronach czołowych, między którymi przez blok grzejny 1 przepływa woda. Każda z tych powierzchni przylegania rozpościera się obwodowo w zasadzie na skraju segmentu i stąd od dwóch naprzeciwległych stron, wchodząc w siebie grzebieniowo, rozciąga się na powierzchni obu segmentów 3, 5. W każdej z powierzchni przylegania 7, 8 rozpościerają się węższe powierzchnie łączące 9, na których dolny segment 3 i górny segment 5 zgrzewane są ze sobą. Powierzchnie łączące 9 zaznaczono na fig. la tylko fragmentarycznie, przerywanymi liniami, żeby uprościć rysunek. Otaczają one celem uszczel4

186 360 nienia kanał przepływowy wody 11 ukształtowany między dwoma segmentami 3, 5 i przebiegający meandrowo w bloku grzejnym 1.

Kanał 11 jest zrealizowany przez przebiegające meandrowo na stronie czołowej dolnego segmentu 3 dolne korytko 13 i ukształtowane odpowiednio na stronie czołowej górnego segmentu 5 górne korytko 15 (fig. lc). Na początkowym, w kierunku przepływu, odcinku kanału 11 utworzony jest w dolnym segmencie 3 otwór stanowiący dopływ wody 17 do bloku grzejnego 1 (fig. Ib). Dopływ ten można podłączyć do odpowiednich, nie pokazanych na rysunku przewodów wodnych grzejnika przepływowego. Od dopływu 17 rozciąga się pierwszy elektrycznie izolowany kanał 18 ukształtowany stosownie do przepisów bezpieczeństwa pracy (fig. la, c). Dochodząca tu woda zimna płynie po pierwszym zwrocie o 180° przez umocowaną między dwoma segmentami 3, 5 dyszę Venturiego (nie pokazana na rysunku). W dyszy tej następuje w znany sposób uchwycenie różnicy ciśnień, która odpowiada prędkości przepływu wody przez blok grzejny 1. Celem uchwycenia tej różnicy ciśnień górna obudowa 5 ma otwór 19, który poprzez pierwszy kanał łączący 21 scalony z górnym segmentem 5 łączy się z ukształtowaną również wraz z segmentem 5 częścią górną 23 puszki przeponowej różnicowego łącznika ciśnieniowego grzejnika przepływowego (nie pokazany na rysunku). Odpowiednio pobiera się drugie ciśnienie do dyszy i przekazuje się przez odpowiedni drugi kanał łączący 22 na część dolną puszki 24. Część górna 23 wraz z ukształtowaną odpowiednio na dolnym segmencie 3 częścią dolną puszki 24 i włożoną między tę części przeponą oddzielającą stanowią puszkę przeponową różnicowego łącznika ciśnieniowego (nie pokazany na rysunku), który umożliwia sterowanie włączaniem mocy celem ogrzewania wody w bloku grzejnym.

W dalszym przebiegu kanału przepływowego wody 11 z pierwszym kanałem izolowanym 18 łączy się ogrzewana skrętkami 41, 43, 45 strefa kanału 11, której powierzchnia przekroju dla przepływającej wody jest w zasadzie jednakowa wzdłuż całego odcinka. Powierzchnia przekroju strefy ogrzewanej jest przy tym większa niż w strefie pierwszego kanału izolowanego 18. Przejście między różnymi przekrojami można łatwo ukształtować bezstopniowo, a więc szczególnie korzystnie dla przepływu, dzięki zastosowaniu techniki otwartych segmentów obudowy. Dwa sąsiednie, przebiegające równoległe do siebie i prostoliniowo odcinki ogrzewanej strefy kanału 11 są każdorazowo oddzielone od siebie wodoszczelnie mostkiem 27. Mostek 27 jest utworzony w przybliżeniu po połowie przez dolny i górny segment obudowy 3, 5 (fig. lc). Na połączeniu ze strefą ogrzewaną skrętkami 41, 43, 45 przekrój kanału 11 znów zmniejsza się odpowiednio do jego ukształtowania w strefie dopływu wody 17. Ta strefa kanału 11 służy jako drugi elektrycznie izolowany kanał 29 ukształtowany stosownie do obowiązujących przepisów. Na zakończeniu kanału 29 ukształtowany jest odpływ wody 31, który zrealizowany jest poprzez odpowiedni otwór dolnego segmentu 3 (fig. Ib).

Przekrój kanału przepływowego wody 11 na całej jego długości jest w zasadzie owalny (fig. lc). Dotyczy to zarówno obu kanałów izolowanych 18, 29, nie ogrzewanej strefy kanału 11, jak też ogrzewanej strefy kanału 11. Przy tym dolne i górne korytko 13, 15 obu segmentów 3, 5 mają w strefie dennej, patrząc w przekroju, półkolisty fragment 35 i łączący się z nim fragment prostokątny 37. Poprzez takie ukształtowanie zredukowano szerokość kanału 11 przy zadanym przekroju, a więc i szerokość bloku grzejnego 1.

Ponadto w kanale przepływowym wody 11 w dolnym i górnym segmencie 3, 5 w strefie fragmentów półkolistych 35 dolnego i górnego korytka 13, 15 umieszczone są każdorazowo dwie pary naprzeciwległych żeber wspornikowych 39, które stanowią w zasadzie kołową w przekroju strefę ustalenia 40 (zaznaczoną przerywaną linią na fig. lc) dla montowanych w bloku 1 skrętek grzejnych 41, 43, 45. Przy tym żebra 39 rozciągają się w zasadzie na całej długości ogrzewanej strefy kanału 11.

Pierwszą, drugą i trzecią skrętkę grzejną 41, 43, 45 z drutu gołego zaprojektowano każdorazowo na tę samą moc grzejną i dlatego mają one ujednoliconą średnicę i ujednoliconą długość drutu (przedstawiono to schematycznie na fig. Ib). Skrętki grzejne 41, 43, 45 są ułożone w zasadzie tuż po sobie w postaci litery U, opasując odpowiedni mostek 27, i za pomocą wygiętych pod kątem prostym kołków przyłączowych 47 mogą być ustalone w odpowiednich otworach przyłączowych 48 dolnego segmentu 3, tak, że wystająone z bloku 1 celem wykonania połączenia elektrycznego. W tym celu skrętki 41, 43, 45 wkłada się w dolne korytko 13

186 360 dolnego segmentu 3 na żebra wspornikowe 39 i wtyka się kołki przyłączowe 47 w otwory 48. Ze względu na rozmieszczenie otworów przyłączowych (fig. 1a, 1b) w dolnym segmencie 3 skrętki 41, 43, 45 rozciągają się na większej dłUgości w kierunku przepływu od jednej skrętki grzejnej do następnej i mają dlatego większy skok. W przypadku trzeciej skrętki 45 odstęp zwojów jest o około 25% większy niż w pierwszej skrętce 41. Powoduje to zmniejszenie skłonności do zwapniania kanału 11 w strefie gorącej wody. Jednocześnie blok -. grzejny 1 ma nadal zwartą budowę ze względu na mniejsze wydłużenie skrętek 43, 45 w strefie zimniejszej wody.

Mostki 27 wychodzą od naprzeciwległych skrajów dolnego i górnego segmentu 3, 5 i wchodząc w siebie grzebieniowo przebiegają wzdłuż prostoliniowego ogrzewanego odcinka kanału 11 do rozszerzonego w postaci główki zakończenia 51. W ten sposób ustalony jest w bloku grzejnym 1 meandrowy kanał przepływowy wody 11. Odpowiednio do rozszerzenia mostka 27 na zakończeniu 51 zmniejsza się tam szerokość kanału 11, jak to opisano niżej. Powiększenie powierzchni przylegania 8, a więc i powierzchni zgrzewania 9, w strefie zakończenia 51 umożliwia mocniejsze połączenie dolnego i górnego segmentu obudowy 3, 5 w tej strefie. Ponadto dzięki zredukowaniu szerokości kanału 11, a więc i jego powierzchni czynnej, zmniejszają się działające w tej strefie siły rozpierające oba segmenty 3, 5 przy danym ciśnieniu wody. Żeby zachować w przybliżeniu stałą powierzchnię przekroju kanału 11 w tej strefie szczególnie krytycznej z punktu widzenia wytrzymałości i szczelności bloku grzejnego

I oraz przepływu, zwiększono tu odpowiednio głębokość kanału 11. Przy tym górne korytko 15 i odpowiednio dolne korytko 13 mają nachylenie 53 na ograniczonym odcinku odpowiadającym szerokości zakończenia 51 mostka 27. W strefie tej zmianę szerokości kanału 11 kompensuje się odpowiednią zmianą głębokości. W sąsiedztwie nachylenia 53 górne korytko 15 i odpowiednio dolne korytko 13 mają odcinek łukowy 55 o stałej głębokości. Jest to możliwe, ponieważ w tej strefie kanał 11 ma w przybliżeniu stałą szerokość. Z odcinkiem łukowym 55 łączy się wzniesienie 57, które znów zmniejsza głębokość górnego korytka 15 stosownie do przyrostu szerokości kanału 11 przy przejściu od główkowego zakończenia 51 do węższej części mostka 27. W zasadzie nie zmienia się przy tym powierzchnia przekroju kanału 11. Dzięki technice otwartych segmentów obudowy można łatwo zrealizować technologicznie bezstopniową zmianę szerokości i głębokości kanału 11. Ponieważ szerokość kanału

II w strefie zakończenia 51 mostka 27 jest mniejsza od średnicy skrętek grzejnych 41, 43, 45, są one rozciągnięte tak, że nie mają żadnych zwojów.

Według drugiego przykładu wykonania blok grzejny 101 na fig.2 ma czworokątny blok kanałowy 103 z tworzywa sztucznego, na którego górnej i dolnej, płaskiej stronie czołowej zamocowane są szczelnie pokrywa 105 i dno 107. Można to wykonać przez zgrzewanie albo skręcenie śrubami. W bloku grzejnym 101 uformowany jest meandrowy kanał przepływowy wody 109 między ukształtowanym w pokrywie 105 dopływem wody 11 i ukształtowanym w dnie 107 odpływem wody 113. Dopływ 111 i odpływ 113 podłącza się do odpowiednich przewodów wodnych grzejnika przepływowego (nie pokazano na rysunku). Kanał przepływowy wody 109 ma prostoliniowe, rurkowe i równoległe do siebie odcinki 115 o jednakowej długości w postaci otworów, które przebiegają przez cały blok 103 od jego górnej do dolnej strony czołowej. W pokrywie 105 znajdują się pierwsze kolanka kanału 117, które zawracają o 180° wodę wypływającą ze strony czołowej bloku 103 i kierująją z powrotem do bloku 103 lub też do odpowiedniego odcinka kanału 115. Odpowiednio, w dnie 107 ukształtowane są drugie kolanka 119. W strefie dopływu wody 111 i odpływu wody 113 ukształtowane są ze względu na bezpieczeństwo odcinki izolowane kanału 120, 121.

W kanale przepływowym wody 109 zamontowane są w kształcie U trzy skrętki grzejne z drutu gołego 123, 125, 127. Przy tym każdą ze skrętek przed zamontowaniem pokrywy i dna 105, 107 układa się w dwa sąsiednie odcinki 115 kanału 109 i za pomocą odgiętych od skrętek 123, 125, 127 kołków przyłączowych 129 wtyka się w odpowiednie otwory bloku kanałowego 103 i następnie ustala się. Pierwsza, druga i trzecia skrętka grzejna 123, 125, 127 mają stałe skoki, natomiast skok skrętki wzrasta od pierwszej 123 do drugiej skrętki 125 i do trzeciej skrętki 127. Przy tym trzecia skrętka 127 znajduje się w strefie najwyższej temperatury wody w kanale 109 przy odpływie wody 113 i ma przy tym w stanie rozciągniętym

186 360 najmniejszą, długość ze wszystkich skrętek. Ponieważ na wszystkie skrętki 123, 125, 127 wykorzystuje się drut o ujednoliconej średnicy i do wszystkich skrętek jest przyłożone to samo napięcie zasilające (nie pokazano na rysunku), więc moc elektryczna trzeciej skrętki 127 jest większa niż moc drugiej i pierwszej skrętki 123, 125.

Blok grzejny 141 według trzeciego przykładu wykonania na fig. 3 jest zbudowany z trzech rurowych modułów grzejnych 143a, b, c o różnej długości. Są one połączone szczelnie ze sobą poprzez króćce łączące 145. Powstaje w ten sposób meandrowy kanał przepływowy wody 146 między dopływem wody 147 i odpływem wody 149. Długość rurowych modułów grzejnych 143a, b, c, a więc i odpowiednich odcinków kanału, wzrasta w kierunku przepływu ku odpływowi 149. Jednocześnie zamontowane w bloku grzejnym 141 skrętki z drutu gołego 151, 153, 155 w stanie rozciągniętym mają jednakową długość. Skrętki 151, 153, 155 są ustalone za pomocą ich kołków przyłączowych 157 w górnym i dolnym zakończeniu odcinków kanału bloku grzejnego 141. Wskutek zróżnicowania długości modułów grzejnych 143a, b, c skok skrętki wzrasta odpowiednio od dopływu wody 147 do odpływu wody 149.

FIG.1 a

186 360

186 360

FIG.2

115 <119

FIG.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Blok grzejny ze skrętkami grzejnymi do elektrycznego grzejnika przepływowego z obudową bloku grzejnego, w którym między dopływem wody i odpływem wody przebiega kanał przepływowy wody wyposażony w skrętki grzejne, znamienny tym, że skok skrętek grzejnych (41, 43, 45; 123, 125, 127; 151,153, 155) w obudowie wzrasta od dopływu wody (17; 111; 147) do odpływu wody (31; 113; 149).
2. 2. Blok grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że skok skrętki na całej długości każdej ze skrętek (41, 43, 45; 123,125,127; 151,153,155) jest w zasadzie stały.
3. 3. Blok grzejny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że długość skrętek grzejnych (41, 43, 45; 151, 153, 155) w stanie całkowitego rozciągnięcia jest jednakowa a w stanie zamontowania z częściowym rozciągnięciem, wzrasta od dopływu wody (17; 147) do odpływu wody (31; 149).
4. 4. Blok grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa bloku grzejnego (1) jest utworzona z dwóch segmentów: dolnego (3) i górnego (5), które przylegając do siebie powierzchniami przylegania (7, 8) są ze sobą szczelnie połączone a pomiędzy nimi utworzony jest kanał przepływowy wody (11).
5. 5. Blok grzejny według zastrz. 4, znamienny tym, że segmenty obudowy (3, 5) są połączone ze sobą poprzez zgrzewanie.