RU2013712C1

RU2013712C1 - Wall-mounted water-heating column

Info

Publication number: RU2013712C1
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Евгеньевич Галкин
Original assignee: Вячеслав Евгеньевич Галкин
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: water heaters. SUBSTANCE: cylindrical casing with interior sealingly closed by cover plate has electrical heating elements in the form of concentric shells mounted on tank bottom. Each shell of the cover plate is located between adjacent shells of casing. Central shell extends through the bottom of casing to the outside. Its end has threaded portion to connect T-piece. Heating elements are coated outside with at least two layers of fiberglass. At least one layer of thermally resistant current-conducting compound with negative temperature coefficient is provided between the two layers of fiberglass. This layer is wired to electrical network. Layer of fiberglass insulates the current-conducting layer from water. Tank bottom has lugs, whereas top part of the bottom has pivotable rod. Fork-shaped bolts are connected to free end of rod. The bolts can be embedded in wall for mounting the column. EFFECT: simplified installation, increased reliability. 3 cl

Description

Изобретение относится к проточным водонагревателям для ванн. Известны газовые проточные водонагреватели для ванн и электроводонагреватели двух типов - емкостные и проточные. The invention relates to instantaneous water heaters for bathtubs. Known gas flow water heaters for bathtubs and electric water heaters of two types - capacitive and flow.

В газифицированных населенных пунктах широкое распространение получили газовые проточные водонагреватели. В настоящее время промышленность выпускает водонагреватели проточные газовые трех моделей: ВПГ-8; ВПГ-18; ВПГ-20. В них вода нагревается при движении по змеевику-калориферу, обогреваемому горячими продуктами сгорания газа, идущими от горелки через калорифер в отводной канал (дымоход-газоход). Водонагреватели этого типа снабжены блок-краном, который не допускает поступления газа в горелку в случае прекращения подачи воды из водопровода в змеевик-калорифер. In gasified settlements, gas flowing water heaters are widely used. Currently, the industry produces gas flow water heaters of three models: VPG-8; HSV-18; HSV-20. In them, water is heated when moving along a coil-heater, heated by hot gas combustion products coming from the burner through the heater to the outlet channel (chimney-flue). Water heaters of this type are equipped with a block valve, which does not allow gas to enter the burner if the water supply from the water supply to the coil coil is cut off.

Достоинство газовых проточных водонагревателей состоит в их быстродействии. Недостатками этих приборов является их экологическая вредность (выброс в окружающую среду продуктов сгорания газа, загазовывание помещения), эксплуатационное неудобство (прибор устанавливается за пределами ванной комнаты, что затрудняет регулирование температуры воды), небольшой срок службы и достаточно высокая сложность конструкции, вследствие чего выпуск этих нагревательных приборов может осуществляться только специализированными предприятиями, число которых мало. The advantage of gas flowing water heaters is their speed. The disadvantages of these devices are their environmental harmfulness (emission of gas combustion products into the environment, gas contamination of the room), operational inconvenience (the device is installed outside the bathroom, which makes it difficult to control the temperature of the water), short service life and rather high design complexity, as a result of which these heating appliances can only be carried out by specialized enterprises, the number of which is small.

При нагревании воды выше 40^оС начинается выпадение углекислых солей кальция и магния на внутренних стенках трубы калорифера, что уменьшает проходное сечение и снижает теплопередачу. К тому же высокая температура воды интенсифицирует агрессивное воздействие коррозии на стальные трубы.When the water is heated above 40 ^° C, the precipitation of carbonate salts of calcium and magnesium begins on the inner walls of the heater tube, which reduces the flow area and reduces heat transfer. In addition, the high temperature of water intensifies the aggressive effect of corrosion on steel pipes.

В населенных пунктах, не снабжаемых природным газом, находят применение водонагреватели электрические для ванн. По своему быстродействию они значительно уступают газовым водонагревателям. Емкостный электрический водонагреватель вместимостью 80-120 л способен нагреть воду до 70-75^оС при затрате мощности 2,5-3 кВт лишь за 2 ч, а при затрате 1-1,5 кВт - за 6 ч. А проточном электроводонагревателе 100 л воды могут быть нагреты до = 35-40^оС за 12-15 мин, но затраты мощности при этом составят 14-15 кВт.In settlements that are not supplied with natural gas, electric water heaters for bathtubs are used. In terms of speed, they are significantly inferior to gas water heaters. Capacitive electric water heating capacity of 80-120 liters able to heat the water to 70-75 ° ^C under expenditure of 2.5-3 kW of power for only 2 h and expenditure of 1-1.5 kWh - 6 hours electric water A flow of 100 l. water may be heated to 35-40 ^{° C} = 12-15 min, but the power costs for this amount to 14-15 kW.

Электроводонагреватели имеют простое устройство. В металлическом корпусе с водой, на наружной стенке которого предусмотрена надежная теплоизоляция, укрепляется нагревательный трубчатый элемент. Внутри последнего находится никелевая спираль, запрессованная материалом, обладающим хорошей теплоотдачей. Electric heaters have a simple device. In a metal casing with water, on the outer wall of which a reliable thermal insulation is provided, a heating tubular element is strengthened. Inside the latter there is a nickel spiral pressed into by a material with good heat transfer.

Но даже при своей простоте по сравнению с газовыми электронагреватели для ванн не могут составить последним достойную конкуренцию. But even with its simplicity, in comparison with gas, electric bath heaters cannot be the last worthy competition.

Цель изобретения - создание проточного электрического водонагревателя для ванн, близкого по своим техническим и эксплуатационным характеристикам к газовым проточным водонагревателям, но экологически абсолютно чистого, в котором нагревательный эффект при быстродействии, близком к газовым водонагревателям, достигается при небольших затратах электрической энергии и который нашел бы широкое применение в районах страны, не снабжаемых природным газом. The purpose of the invention is the creation of a flowing electric water heater for bathtubs, which is close in its technical and operational characteristics to gas flowing water heaters, but is absolutely environmentally friendly, in which the heating effect with a speed similar to gas water heaters is achieved at low cost of electric energy and which would find wide application in areas of the country not supplied with natural gas.

Настенная водогрейная проточная электрическая колонка лабиринтного типа, являющаяся предметом изобретения, характеризуется следующими существенными и отличительными признаками: содержит цилиндрический бак со штуцерами для подвода воды из водопровода и выпуска подогретой воды, а также ушки для шарнирного присоединения к вильчатым болтам, заделанным в стену возле ванны. Полость бака герметично закрыта крышкой. The wall-mounted flowing electric water column of the labyrinth type, which is the subject of the invention, is characterized by the following essential and distinctive features: it contains a cylindrical tank with fittings for supplying water from the water supply system and the release of heated water, as well as ears for hinging to fork bolts embedded in the wall near the bathtub. The tank cavity is sealed by a lid.

К внутренней части днища бака и крышки концентрично по отношению друг к другу присоединены обечайки, а по мере приближения к центру - трубы, расположенные таким образом, что каждая обечайка (труба) крышки помещена между смежными обечайками (трубами) бака с равномерными зазорами между ними. Shells are connected concentrically with respect to each other to the inside of the tank bottom and lid, and as they approach the center, pipes are arranged so that each shell (pipe) of the lid is placed between adjacent shells (pipes) of the tank with uniform gaps between them.

Центральная труба выведена через днище бака наружу, и на ней выполнена резьба для присоединения разветвляющего тройника "водопроводная трасса - колонка - смеситель". В стенке бака выполнено отверстие для выпуска через штуцер, присоединенный снаружи, подогретой воды. На упомянутом штуцере установлена муфта для его присоединения подвода подогретой воды к смесителю. The central pipe is brought out through the bottom of the tank, and a thread is made on it for connecting a branching tee "water route - column - mixer". In the wall of the tank there is a hole for release through the fitting connected externally of heated water. A coupling is installed on said fitting for its connection of the supply of heated water to the mixer.

На внутренних поверхностях бака и крышки нанесено трехслойное покрытие "стеклоткань - обогревающая краска с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления - стеклоткань", и слой краски может быть включен в электрическую сеть. Рецептура обогревающей краски разработана в проблемной лаборатории Московского НИИ пищевой и молочной промышленности под руководством профессора В. Е. Гуля. Краска приготовляется на полимерной основе с углеграфитовым наполнителем. Она обладает отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления. При прохождении электрического тока через слой краски в нем генерируется тепло. Обогревающая краска нашла применение для изготовления варочной и стерилизующей посуды, специальных греющих обоев для строительных бытовок и дачных домиков. Информация, касающаяся рецептуры приготовления обогревающей краски и накопленного опыта в ее использовании, содержится в журнале "Изобретатель и рационализатор", N 5, 1983. On the inner surfaces of the tank and the lid, a three-layer coating "glass cloth - heating paint with a negative temperature coefficient of electrical resistance - glass cloth" is applied, and the paint layer can be included in the electrical network. The heating paint formulation was developed in the problem laboratory of the Moscow Research Institute of Food and Dairy Industry under the guidance of Professor V. E. Gulya. The paint is prepared on a polymer basis with carbon-graphite filler. It has a negative temperature coefficient of electrical resistance. When an electric current passes through a layer of paint, heat is generated in it. Warming paint has found application for the manufacture of cooking and sterilizing dishes, special heating wallpapers for construction change houses and country houses. Information regarding the formulation of the preparation of heating paint and the experience gained in its use is contained in the journal "Inventor and Rationalizer", N 5, 1983.

Нагревательный эффект имеет место за счет теплообмена между разогретой поверхностью обечаек (труб), образующих лабиринт, и проточной водой, движущейся по упомянутому лабиринту. The heating effect takes place due to heat exchange between the heated surface of the shells (pipes) forming the labyrinth and running water moving along the labyrinth.

Техническое решение, положенное в основу изобретения, соответствует критерию "новизна", так изложенные в п. п. 2 и 3 приведенного выше перечня отличительные признаки не обнаруживаются в прототипах. The technical solution, which is the basis of the invention, meets the criterion of "novelty", as set forth in paragraphs 2 and 3 of the above list, the distinguishing features are not found in the prototypes.

На фиг. 1 - общий вид предложенной настенной проточной электрической колонки лабиринтного типа; на фиг. 2 - вид колонки в плане; на фиг. 3 - вид колонки сбоку; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 5 - узел 2 на фиг. 1. In FIG. 1 is a general view of the proposed wall-mounted flow-through electric column of the labyrinth type; in FIG. 2 is a plan view of a column; in FIG. 3 is a side view of a column; in FIG. 4 - node 1 in FIG. 1; in FIG. 5 - node 2 in FIG. 1.

Цилиндрический бак 1, полость которого герметично закрыта крышкой 2 и содержит электронагревательные элементы в виде концентрично установленных на днище бака и на крышке обечаек 3 и 4, а по мере приближения к центру - труб таким образом, что каждая обечайка (труба) 4 крышки помещена между смежными обечайками (трубами) 3, принадлежащими баку с равномерным по периметру зазором между ними. A cylindrical tank 1, the cavity of which is hermetically closed by a cover 2 and contains electric heating elements in the form of shells 3 and 4 concentrically mounted on the bottom of the tank and on the lid, and, as we approach the center, pipes so that each shell (pipe) 4 of the lid is placed between adjacent shells (pipes) 3 belonging to the tank with a uniform gap along the perimeter between them.

Центральная труба 5 выведена через днище бака наружу, и на его конце выполнена резьба для присоединения разветвляющего тройника "водопроводная трасса - колонка - смеситель" 6. На наружной стенке бака 7 выполнено отверстие 8 для выпуска через патрубок 9, присоединенный снаружи, подогретой воды. На патрубке 9 установлена муфта 10 для ее присоединения к смесителю. Днище бака и крышка выполнены трехслойными, между слоями металла помещен слой электроизоляционного материала. Нагревательные элементы, каковыми являются обечайки 3 и 4, по крайней мере снаружи, склеены двумя слоями 11 и 13 стеклоткани, между которыми предусмотрен слой 12 термостойкой токопроводящей композиции с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления, который может быть подключен к электрической сети. Слой 11 стеклоткани изолирует токопроводящий красочный слой 12 от воды. Слой 13 стеклоткани изолирует слой 12 от металлических поверхностей водогрейной колонки. На днище бака предусмотрены ушки 14, а в верхней его части - ушко 16 с шарнирно присоединенной к нему тягой 18. К ушкам 14 и к свободному концу тяги 18 шарнирно присоединены вильчатые болты 15, которые при установке колонки могут быть заармированы в стенку. The central pipe 5 is led out through the bottom of the tank and a thread is made for connecting a branching tee “water path - column - mixer” 6. An opening 8 is made on the outer wall of the tank 7 for discharging heated water through a pipe 9 connected externally. A coupling 10 is mounted on the pipe 9 for its connection to the mixer. The bottom of the tank and the lid are three-layered, a layer of electrical insulating material is placed between the layers of metal. The heating elements, such as shells 3 and 4, at least from the outside, are glued together by two layers 11 and 13 of fiberglass, between which a layer 12 of a heat-resistant conductive composition with a negative temperature coefficient of electrical resistance, which can be connected to the electrical network, is provided. Fiberglass layer 11 isolates the conductive ink layer 12 from water. Fiberglass layer 13 isolates layer 12 from the metal surfaces of the hot water column. Ears 14 are provided on the bottom of the tank, and in the upper part there is an eyelet 16 with a rod 18 articulated to it. Fork bolts 15 are pivotally attached to the ears 14 and to the free end of the rod 18, which can be reinforced into the wall when the column is installed.

Для подключения нагревательных элементов к электрической сети могут быть использованы внутренние металлические слои 19 днища бака и крышки, отделенные от наружных металлических слоев слоем 20 электроизоляционного материала. К поверхностям слоя 13, окрашенным слоем 12, приклеиваются токосъемные кольца 21, которые могут быть как замкнутые, так и незамкнутые по контуру, и через последние может проходить вода для движения по лабиринту. To connect the heating elements to the electric network, the inner metal layers 19 of the tank bottom and the lids, separated from the outer metal layers by a layer 20 of insulating material, can be used. The collector rings 21 are glued to the surfaces of layer 13, painted with layer 12, which can be either closed or open along the contour, and water can pass through the latter to move along the maze.

Прототипом заявленного технического решения может служить настенная водогрейная проточная электрическая колонка лабиринтного типа, описанная в книге А. С. Варшавского "Бытовые нагревательные электроприборы", М. , "Энергоиздат", 1981, с. 248, рис. 15-5. The prototype of the claimed technical solution can serve as a wall-mounted flowing electric water column of the labyrinth type, described in the book by A. S. Varshavsky "Household heating electrical appliances", M., "Energoizdat", 1981, p. 248, fig. 15-5.

Перед подключением колонки к электрической сети необходимо открыть кран горячей воды смесителя. При включении колонки в электрическую сеть через слой 12 нагревательных элементов потечет электрический ток, генерирующий в красочной пленке тепло, которое через слой 11 стеклоткани будет передано воде, заполняющей зазор между обечайками 3 и 4. При оптимальной величине зазора и достаточно нагретых обечайках (трубах) вода при движении по лабиринту может быть нагрета до 60-80^оС. Регулирование температуры воды, поступающей в ванну, предусмотрено путем смешения горячей и холодной воды в смесителе. Кроме того, возможно регулирование температуры воды за счет измерения силы тока, протекающего через слой обогревающей краски.Before connecting the column to the mains, you must open the hot water tap of the mixer. When the column is connected to the electric network, an electric current will flow through the layer 12 of heating elements, generating heat in the ink film, which will be transferred to the water through the layer 11 of the fiberglass fabric, filling the gap between the shells 3 and 4. With the optimal size of the gap and sufficiently heated shells (pipes), water when moving through the maze, it can be heated up to 60-80 ^о С. Regulation of the temperature of the water entering the bath is provided by mixing hot and cold water in the mixer. In addition, it is possible to control the temperature of the water by measuring the strength of the current flowing through the layer of heating paint.

Техническое решение, положенное в основу предлагаемого изобретения, позволяет сократить большой разрыв между рабочими характеристиками газово-проточного водонагревателя и электрического проточного водонагревателя, что особенно четко проявляется в сопоставлении таких составляющих, как быстродействие (продолжительность нагрева в минутах). The technical solution, which is the basis of the present invention, allows us to reduce the large gap between the performance of a gas-flowing water heater and an electric flowing water heater, which is especially evident in the comparison of such components as speed (heating time in minutes).

Быстродействие газового проточного водонагревателя определяется 1-2 мин. За это время воду можно довести до температуры 50-60^оС.The speed of a gas instantaneous water heater is determined 1-2 minutes. During this time, water can be brought to a temperature of 50-60 ^o C.

Быстродействие электрического проточного водонагревателя существующей конструкции определяется 12-15 мин. За это время температура воды доводится до 35-40^оС и достигается это при затрате мощности 14-15 кВт. Экспериментально установлено, что нагрев 1 м² поверхности, покрытой обогревающей краской, до температуры 200^оС возможен при затрате мощности 100 Вт, из чего нетрудно убедиться в экономической целесообразности широкого использования в быту водонагревательных колонок предложенной конструкции. Процесс подогрева воды в колонке предложенной конструкции, в отличие от подогрева в газовом проточном водонагревателе, экологически абсолютно чистый.The performance of an electric instantaneous water heater of an existing design is determined by 12-15 minutes. During this time, the water temperature is adjusted to 35-40 ^{° C} and it is achieved at an expense of power 14-15 kW. It was established experimentally that heat 1 m ² of the surface coated with paint with a heating to a temperature of 200 ^{° C} is possible with the power requirement of 100 watts, from which it is easy to verify feasibility in widespread use in domestic water heating columns proposed structure. The process of heating water in a column of the proposed design, in contrast to heating in a gas instantaneous water heater, is environmentally friendly.

Claims

1. A WALL-MOUNTED WATER-FLOWING FLOWING ELECTRICAL COLUMN, comprising a housing with a sealed cover and a bottom, the latter has holes for connecting fittings for supplying and discharging water, the bottom and the cover having partitions located one relative to the other and, accordingly, of the cover and the bottom with gaps forming a labyrinth the channel in which the electric heater is located, characterized in that, in order to reduce operating costs, it is equipped with a tee, the electric heater is made of a film type, applied to the morning surface of the body and the surface of the partitions, the latter being made in the form of concentric shells, the gaps between which are the same size, and the nozzle for supplying water is made in one with the central shell and with a thread for connecting the specified tee.

2. The column according to claim 1, characterized in that the heater is made of two layers of fiberglass, between which is a layer of heat-resistant edge with a negative temperature coefficient of electrical resistance.

3. The column according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it further comprises fastening means in the form of three ears and a thrust, the first two of which are fastened to the lower part of the body, the third to the upper part of the body and connected to the specified rod.