RU2021563C1

RU2021563C1 - Flow-through electric water heater

Info

Publication number: RU2021563C1
Authority: RU
Inventors: Гурий Николаевич Степанов
Original assignee: Гурий Николаевич Степанов
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: heating of rooms. SUBSTANCE: electric terminal of electric water heater is connected to middle part of inner electrode and is brought out through wall of tubular electrode. Thread-mounted on each end of inner electrode arms are is one insulating cap with polyhedral outer surfaces. Fitted on each arm of electrode is nut runner with radial magnetic circuits controlled by portable electromagnetic key, power supply unit of electric heater has AC and DC supply elements. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к отоплению помещений нагревом воды в открытой и замкнутой системе теплоснабжения, обеспечения горячей водой коммунально-бытовых нужд и водоподготовки в котельных коагуляцией растворенных в воде веществ. The invention relates to space heating by heating water in an open and closed heat supply system, providing domestic hot water and hot water in boiler rooms by coagulation of substances dissolved in water.

Известны, например, однофазный проточнй электроводонагреватель, в котором нагрев воды осуществляется при протекании переменного электрического тока через толщу воды между внешним трубчатым электродом (корпусом) и внутренним коаксиально внедренным в него с его торца (корпуса) электродом. For example, a single-phase flow-through electric water heater is known in which water is heated when an alternating electric current flows through the water column between an external tubular electrode (body) and an internal electrode coaxially embedded into it from its end (body).

Недостатком электронагревателя является то, что он служит только для нагрева воды и в нем вода не может обрабатываться от накипеобразования, сложен по конструкции, имеет управляемые вручную подвижные части, большие габариты и лишние узлы разгерметизации. The disadvantage of an electric heater is that it serves only for heating water and in it water cannot be processed from scale formation, it is complex in design, has manually-operated moving parts, large dimensions and extra depressurization units.

Цель изобретения - повышение надежности электроводонагревателя исключением управляемых вручную подвижных частей, снижение удельного веса, габаритных размеров и повышение эффективности электрического нагрева и обработки воды. The purpose of the invention is to increase the reliability of the electric heater by excluding manually controlled moving parts, reducing the specific gravity, overall dimensions and increasing the efficiency of electric heating and water treatment.

На фиг. 1 изображен электроводонагреватель; на фиг.2 и 3 - консрукции гайковерта и электромагнитного ключа; на фиг.4 - электрическая схема блока питания. In FIG. 1 shows an electric water heater; figure 2 and 3 - the design of the wrench and electromagnetic wrench; figure 4 - electrical diagram of the power supply.

Согласно фиг. 1 и 2 электроводонагреватель состоит из наружного трубчатого электрода 1 с заземляющим болтом 2, подключенным катанкой 3 к заземлителю (на фиг.1 не изображен), нулевому проводу 4 сети переменного тока и отрицательному выводу (-) выпрямителя У9 блока питания (фиг.4), коаксиально расположенного внутреннего двухплечевого электрода 5 с выводом 6 от его середины через изоляционную втулку 7, двух изолирующих колпачков 8 с многогранными поверхностями снаружи, насаженных на резьбе на концах каждого из плеч внутреннего электрода 5, изоляционной 9 и уплотнительной шайб 10, удлинителя 11 для подключения шайбами 12 и гайкой 13 фазного провода 14 сети переменного тока через тиристорный регулятор напряжения VI (фиг.4) и положительного вывода от выпрямителя У9, изолирующей трубки 15 и изолирующего зажима 16 для защиты от прикосновения к удлинителю 11, прокладок 17 для образования изоляционного разрыва между внутренним электродом 5 и трубопроводом сети отопления (на фиг.1 не изображен), камер 18, образованных с внутренней стороны прокладок 17, расположенных в них и насаженных на изолирующие колпачки 8 двух гайковертов 25 (фиг.2) с лучеобразно расположенными магнитопроводами 26, приваренных к торцам наружного трубчатого электрода 1 двух фланцев 19 и привариваемых в процессе монтажа к трубопроводу системы отопления двух контрфлянцев 20, стягиваемых впоследствии совместно с прокладками 17 шпильками 21, гайками 22 и шайбами 23, образованных на внешних поверхностях прокладок 17 между флянцами 19 и 20 канавок 24 для расположения в них магнитных головок 27 и 28 переносного электромагнитного ключа (фиг.3). According to FIG. 1 and 2, the electric heater consists of an external tubular electrode 1 with a grounding bolt 2 connected by a wire rod 3 to the ground electrode (not shown in Fig. 1), the neutral wire 4 of the AC network and the negative terminal (-) of the rectifier U9 of the power supply (Fig. 4) of a coaxially located inner two-arm electrode 5 with a terminal 6 from its middle through an insulating sleeve 7, two insulating caps 8 with polyhedral surfaces on the outside, threaded on the ends of each of the shoulders of the inner electrode 5, insulating 9 and a seal a solid washer 10, an extension cord 11 for connecting the phase conductor 14 of the AC mains with washers 12 and a nut 13 through a thyristor voltage regulator VI (Fig. 4) and a positive terminal from a rectifier U9, an insulating tube 15 and an insulating clamp 16 for protection against contact with the extension cord 11 , gaskets 17 for forming an insulating gap between the inner electrode 5 and the heating network pipe (not shown in Fig. 1), chambers 18 formed on the inside of the gaskets 17 located in them and mounted on the insulating caps 8 of two nuts holts 25 (figure 2) with radially arranged magnetic circuits 26, welded to the ends of the outer tubular electrode 1 of two flanges 19 and welded during installation to the heating system pipeline, two counter-flanges 20, subsequently pulled together with gaskets 17 with studs 21, nuts 22 and washers 23 formed on the outer surfaces of the gaskets 17 between the flanges 19 and 20 of the grooves 24 for the location of the magnetic heads 27 and 28 of the portable electromagnetic key (FIG. 3).

В соответствии с фиг.3 переносной электромагнитный ключ состоит из магнитных головок 27 и 28 на концах двух скобообразно расположенных на оси 29 магнитопроводов 30 и 31, намотанных на них обмоток 32 и 33, подключаемых в последствии параллельно или последовательно к выпрямителю У8 с емкостью С4 блока питания через выключатель В2 (фиг.4), и рукояток 34 и 35, на одном из которых расположен выключатель В2 (на фиг.3 не изображен). In accordance with figure 3, a portable electromagnetic key consists of magnetic heads 27 and 28 at the ends of two magnetic cores 30 and 31 stapled along the axis 29, windings 32 and 33 wound thereon, subsequently connected in parallel or in series to rectifier U8 with block capacity C4 power through the switch B2 (figure 4), and the handles 34 and 35, on one of which is the switch B2 (not shown in figure 3).

Согласно фиг.4 блок питания имеет (узел I) электросчетчик Wh и пускатель В1, фильтр от радиопомех (узел II) с катушкой индуктивности LI и емкостями С1 и С2, тиристорный регулятор напряжения (см. узел III) с потенциометром R7 (узел IV), выпрямитель У8 с выключателем В2, емкостью С4 и индуктивностью L2 (узел V) для питания обмоток 32 и 33 (фиг.3) переносного электромагнитного ключа, выпрямитель У9 (узел VI) с выключателем В3₁, выключателями В3₂ и В3₃, блокирующими емкости С6 и С7 при отключении от выпрямителя У9 электроводонагревателя выключателем В3₁, фильтры (узел VII) от электрического тока с частотой 50 Гц в цепи выпрямителя У9 с индуктивностями L3, L4 и емкостью С5, а также с емкостями С6 и С7 в цепи фазного и нулевого проводов сети переменного тока для исключения постоянного тока в цепи переменного тока с частотой 50 Гц, электроводонагреватель (узел VIII) и фиг.1), терморегулятор (узел IX) для автоматического отключения и включения пускателем В1 блока питания в зависимости от заданных максимальной или минимальной температур воды в системе отопления или окружающей среды в помещении.According to figure 4, the power supply has (node I) an electric meter Wh and a starter B1, a radio noise filter (node II) with an inductor LI and capacitors C1 and C2, a thyristor voltage regulator (see node III) with a potentiometer R7 (node IV) , rectifier U8 with switch B2, capacity C4 and inductance L2 (node V) for powering the windings 32 and 33 (Fig. 3) of a portable electromagnetic switch, rectifier U9 (node VI) with switch B3 ₁ , switches B3 ₂ and B3 ₃ , blocking capacity C6 and C7 when disconnecting from the rectifier U9 of the electric heater with switch B3 ₁ , filters (node VII) from an electric current with a frequency of 50 Hz in a rectifier circuit U9 with inductors L3, L4 and a capacitance C5, as well as with capacitors C6 and C7 in a phase and zero conductors circuit of an alternating current network to eliminate direct current in an alternating current circuit with a frequency of 50 Hz, electric heater (node VIII) and FIG. 1), a temperature controller (node IX) for automatically turning the power supply unit B1 off and on, depending on the set maximum or minimum water temperatures in the heating system or the environment in the room.

Электроводонагреватель (фиг.1) после монтажа в системе отопления, заливаемой водой через расширительный бак (на фиг.1-4 не изображен), пускателем В1 подключается к блоку питания и через фиксированное время по начальному и коневчному за это время показанием электросчетчика Wh определяется его установленная мощность Ру при данной удельной электропроводимости (минерализованности) воды; Если Ру при этом и номинальном напряжении в электросети переменного тока на внешнем 1 и внутреннем электродах электроводонагревателя выше допустимого по условиям эксплуатации, то при помощи переносного электромагнитного ключа (фиг.3) и гайковерта 25 (фиг.2) закручиваются на резьбе изолирующие колпачки 8 на обеих плечах внутреннего электрода 5 или наоборот выкручиваются при значении Ру ниже расчетной. В случае невозможности снизить такиим образом значение Ру до допустимой, тогда на электроводонагреватель включением выключателя В3₁ подается постоянный ток от выпрямителя У9 для снижения удельной проводимости воды за счет частичной коагуляции растворенных в ней солей. В дальнейшем подобные операции осуществляются при полной замене воды в системе отопления или ее доливке в больших дозах. Для изменения Ру электромагнитным ключем его обмотки 32 и 33 (фиг. 3) подключаются через выключатель В2 к выпрямителю У8 с емкостью С2 (фиг. 4), магнитные головки 27 и 28 располагаются поочередно в канавках 24 (фиг. 1), нажатием на выключатель В2 на обмотки 32 и 33 подается постоянный ток и при помощи рукояток 34 и 35 электромагнитным ключем осуществляют круговые движения по часовой стрелке, например, при уменьшении Ру - тогда за счет электромагнитного сцепления между магнитопроводами 30 и 31 электромагнитного ключа и 26 гайковерта 25 (фиг.2) завораxиваются колпачки 8 (фиг. 1), сокращая активную часть внутреннего электрода 5, а для захвата следующего луча магнитопровода 26 гайковерта 25 выключателем В2 отключаются обмотки 32 и 33 от выпрямителя У8 и совершается противоположное движение - далее процесс повторяется подобно операциям с обычным гаечным ключем. В процессе эксплуатации температура воды в системе отопления или воздуха в помещении плавно регулируется изменением потребляемой мощности электроводонагревателем увеличением или уменьшением напряжения сети тиристорным регулятором на счет изменения величины сопротивления на потенциометре R7 (фиг.4) или оптимальная температура воздуха в помещении поддерживается при неизменной потребляемой мощности за счет автоматического отключения или включения электроводонагревателя пускателем В1 от действия терморегулятора в зависимости от величин заданных максимального и минимального значений температур воды в отопительной системе или воздуха в помещении.The electric heater (Fig. 1) after installation in a heating system filled with water through an expansion tank (not shown in Figs. 1-4), is connected by a starter B1 to the power supply unit and after a fixed time according to the initial and final reading of the meter Wh is determined by installed power Ru at a given electrical conductivity (mineralization) of water; If PN at this and rated voltage in the alternating current mains on the external 1 and internal electrodes of the electric heater is higher than permissible under operating conditions, then with the help of a portable electromagnetic wrench (Fig. 3) and a wrench 25 (Fig. 2), insulating caps 8 are screwed onto the thread both arms of the inner electrode 5, or vice versa, are unscrewed at a Ru value lower than the calculated value. If it is impossible to reduce the Ru value in the same way to an acceptable value, then by turning on the B3 ₁ switch, a direct current is supplied from the rectifier U9 to the electric heater to reduce the specific conductivity of the water due to partial coagulation of the salts dissolved in it. In the future, such operations are carried out with a complete replacement of water in the heating system or its topping up in large doses. To change Py with an electromagnetic key, its windings 32 and 33 (Fig. 3) are connected through a switch B2 to a rectifier U8 with a capacity of C2 (Fig. 4), the magnetic heads 27 and 28 are located alternately in the grooves 24 (Fig. 1), by pressing the switch B2, direct current is supplied to the windings 32 and 33 and, using the handles 34 and 35, use an electromagnetic key to make circular movements clockwise, for example, when Ru is reduced, then due to electromagnetic coupling between the magnetic circuits 30 and 31 of the electromagnetic key and 26 of the wrench 25 (Fig. 2) turn up the flasks cell 8 (Fig. 1), reducing the active part of the internal electrode 5, and to capture the next beam of the magnetic circuit 26 of the wrench 25 with the B2 switch, the windings 32 and 33 are disconnected from the rectifier U8 and the opposite movement is performed - then the process is repeated like operations with an ordinary wrench. During operation, the temperature of the water in the heating system or the air in the room is smoothly regulated by changing the power consumption of the electric heater by increasing or decreasing the network voltage by the thyristor regulator due to a change in the resistance value on potentiometer R7 (Fig. 4) or the optimal room temperature is maintained at a constant power consumption for account of automatic shutdown or inclusion of the electric heater by starter B1 from the action of the thermostat, depending on rank predetermined maximum and minimum values of the water temperature in the heating system or air in the room.

Claims

1. A flow-through electric water heater comprising a tubular electrode with a grounding bolt and two flanges, counterflanges connected through insulating gaskets with flanges with studs with nuts and washers, an internal electrode with an electrical outlet and a power supply connected to the electrical outlet and grounding bolt, characterized in that , in order to increase reliability, the electrical terminal is connected to the middle of the inner electrode and brought out through the side wall of the tubular electrode.

2. The electric heater according to claim 1, characterized in that, in order to isolate the electrical output of the internal electrode from the tubular and electrical protection, it comprises an insulating sleeve, insulating and sealing washers, an extension cord, clamping washers, a nut, an insulating tube and an insulating clamp, the electrical output of the inner electrode is threaded, and an insulating sleeve is placed on it with the outlet through the side wall of the tubular electrode, pressed against the inner wall of the tubular electrode through the insulating and sealing The washer is screwed onto the aforementioned thread with an extension with a nut and clamping washers, onto which an insulating clamp is screwed, fixing the insulating tube on the outer surface of the tubular electrode.

3. The electric heater according to claim 1, characterized in that, in order to regulate the installed power depending on the specific conductivity of the water, it contains two insulating caps with polyhedral surfaces from the outside, and the ends of the inner electrode are threaded to install insulating caps.

4. The electric heater according to claim 3, characterized in that, in order to prevent depressurization when changing the length of the active part of the internal electrode by twisting or unscrewing the insulating caps, it contains two wrenches with radial magnetic cores and a portable electromagnetic wrench, and the wrenches are located in chambers formed with inside of insulating gaskets, between flanges and counterflanges.

5. The electric heater according to claim 4, characterized in that, in order to ensure control of the electromagnetic key, the number of magnetic beams and internal faces is equal to the number of faces on the surface of the insulating caps.

6. The electric heater according to claim 4, characterized in that, in order to provide control, the wrench contains two magnetic heads, two staple-shaped magnetic cores with windings, two handles, an axis and a switch, the magnetic heads being located at the ends of the magnetic cores connected by the c axis handles, on one of which is a switch.

7. The electric heater according to claim 1, characterized in that, in order to increase the efficiency of heating and water treatment, the power supply unit contains AC and DC power elements.

8. An electric water heater according to claims 1 and 7, characterized in that, in order to provide AC and DC power to the water heater, to regulate the power consumption of the water heater at its constant installed power, to power the windings of a portable electromagnetic switch and to maintain the temperature of the water or air in the room at the set The power supply unit contains an electric meter, a starter, a radio noise filter, a thyristor voltage regulator with a potentiometer, a first rectifier with a switch for powering an electromagnet a total key, a second rectifier and a filter with a frequency of 50 Hz and a temperature controller, and an electromagnetic key is connected to the first rectifier connected to the AC mains parallel to the voltage winding of the meter, and to the second rectifier connected to the AC mains through a series-connected filter from the radio noise, the starter and the current winding of the electric meter are connected through a filter with a frequency of 50 Hz, the electrical output of the internal electrode and the grounding bolt, and a thyristor voltage regulator with a potential a cyiometer is connected in parallel to the filter from radio interference.