RU2042081C1

RU2042081C1 - Low-power electric water heater

Info

Publication number: RU2042081C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Максимович Лойшен
Original assignee: Евгений Максимович Лойшен
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: direct heating of current-carrying liquids. SUBSTANCE: electric water heater has hermetically sealed housing accommodating electrodes made in form of multiplate pack connected to single- phase voltage source and made up of alternating zero and phase electrodes. Number of phase electrodes is even. Phase electrodes are nested in zero electrodes whose number is greater by one. Area of middle zero electrode is two-fold less than that of other electrodes, and distance between electrodes is not less than 18 mm. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в нагревателях жидкости электродного типа для прямого нагрева токопроводящих жидкостей путем пропускания через них электрического тока. The invention relates to energy and can be used in electrode-type fluid heaters for direct heating of conductive fluids by passing an electric current through them.

Известны электродные нагреватели для систем отопления и горячего водоснабжения [1] имеющие частично заполненный жидкостью герметичный корпус, охваченный рубашкой для прохода нагреваемой среды и сообщенный нижней частью с емкостью, установленной с возможностью вертикального перемещения относительно мерной планки, а также размещенные в корпусе и частично погруженные в жидкость вертикальные фазовый и нулевой электроды, при этом электроды выполнены в виде полых перфорированных цилиндров, соосно установленных в корпусе по всей его высоте, причем фазовый электрод установлен внутри нулевого, а емкость выполнена герметичной относительно атмосферы. Known electrode heaters for heating systems and hot water supply [1] having a partially sealed liquid enclosure enclosed by a jacket for the passage of the heated medium and communicated with the lower part with a container mounted with the possibility of vertical movement relative to the measuring bar, as well as placed in the case and partially immersed in the liquid is a vertical phase and zero electrodes, while the electrodes are made in the form of hollow perforated cylinders coaxially mounted in the housing over its entire height , Wherein the electrode is mounted within the phase zero, as the reservoir is sealed relative to the atmosphere.

Сложность конструктивного исполнения является основным недостатком такого электродного нагревателя. Другой недостаток в снижении эффективности устройства из-за потери тепла на стенках корпуса и охватывающей его рубашки, которые интенсивно отдают тепло окружающей среде. Повышенное отложение накипи на электродах из-за закипания жидкости между электродами снижает эффективность и надежность работы такого устройства. The complexity of the design is the main disadvantage of such an electrode heater. Another disadvantage is the decrease in the efficiency of the device due to heat loss on the walls of the case and the jacket covering it, which intensively give off heat to the environment. The increased deposition of scale on the electrodes due to the boiling of liquid between the electrodes reduces the efficiency and reliability of such a device.

Более близким по технической сущности к заявляемому устройству является, выбранный в качестве прототипа, электроводонагреватель для систем отопления и горячего водоснабжения [2] в корпусе которого размещены электроды в виде многопластинчатого пакета, подключенного к источнику трехфазного напряжения 380 В, причем между электродами установлены диэлектрические пластины, собранные также в виде пакета со штоком, предназначенным для их перемещения в зазорах электродов. Closer in technical essence to the claimed device is, selected as a prototype, an electric heater for heating and hot water systems [2] in the housing of which are placed electrodes in the form of a multi-plate package connected to a three-phase voltage source 380 V, and dielectric plates are installed between the electrodes, also collected in the form of a bag with a rod designed for their movement in the gaps of the electrodes.

Недостаточная электробезопасность известного электронагревателя основной его недостаток, так как одним из электродов является корпус и в случае обрыва нулевого провода корпус попадает под напряжение. Другой недостаток нагревателя в том, что при прохождении воды через многопластинчатый пакет, подключенный к трехфазному напряжению 380 Вольт, в межэлектродном пространстве температура нагреваемой воды приближается к кипению, а это увеличивает интенсивность отложения накипи на электродах, снижает эффективность и надежность работы нагревателя. Невозможность использования в личных домах, на дачах и в фермерских хозяйствах из-за отсутствия там трехфазного напряжения ограничивает возможность использования такого нагревателя. Insufficient electrical safety of the known electric heater is its main drawback, since one of the electrodes is the housing and in the event of a break in the neutral wire, the housing falls under voltage. Another disadvantage of the heater is that when water passes through a multi-plate package connected to a three-phase voltage of 380 volts, the temperature of the heated water approaches boiling in the interelectrode space, and this increases the scale deposition rate on the electrodes, reduces the efficiency and reliability of the heater. The inability to use in private homes, cottages and farms due to the lack of three-phase voltage there limits the possibility of using such a heater.

Предлагаемый электроводонагреватель позволяет увеличить электробезопасность, повысить эффективность и надежность работы. The proposed electric heater allows you to increase electrical safety, improve efficiency and reliability.

Достигается это тем, что в электроводонагревателе, включающем герметичный корпус, в котором размещены электроды в виде многопластинчатого пакета, согласно изобретению многопластинчатый пакет подключен к источнику однофазного напряжения и выполнен из чередующихся нулевых и фазовых электродов-пластин, при этом число фазовых электродов-пластин четно и они охвачены нечетным числом нулевых электродов, число которых на одну больше. Нулевые и фазовые электроды выполнены в виде плоских пластин с одинаковой площадью поверхности, кроме среднего нулевого электроды, площадь которого в два раза меньше площади остальных пластин. Расстояние между поверхностями пластин электродов не менее 18 мм. This is achieved by the fact that in an electric heater including a sealed housing in which electrodes are placed in the form of a multi-plate package, according to the invention, the multi-plate package is connected to a single-phase voltage source and is made of alternating zero and phase electrode-plates, while the number of phase electrode-plates is even and they are covered by an odd number of zero electrodes, the number of which is one more. Zero and phase electrodes are made in the form of flat plates with the same surface area, except for the average zero electrodes, the area of which is two times smaller than the area of the other plates. The distance between the surfaces of the electrode plates is at least 18 mm.

На фиг. 1 схематично изображен электроводонагреватель с электрической схемой подключения электродов; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 schematically shows an electric heater with an electrical circuit for connecting electrodes; figure 2 section aa in figure 1.

Электроводонагреватель малой мощности включает герметичный корпус 1, в котором вертикально и с чередованием размещены нулевые электроды-пластины 2 и фазовые электроды-пластины 3. Электроды 2 и 3 выполнены в виде плоских прямоугольных пластин, кроме среднего нулевого электрода, размеры и площадь которого в два раза меньше остальных электродов, и закреплены внутри корпуса 1 при помощи диэлектриков, например, из стеклотекстолита (не показаны), причем расстояние между поверхностями пластин не менее 18 мм. Такое расстояние между фазовыми и нулевыми электродами-пластинами обеспечивает нагрев движущегося между пластинами потоков воды не более 75^о при номинальном режиме, что снижает отложение накипи на электродах, а это повышает эффективность преобразования электрической энергии в тепловую и повышает надежность и срок службы нагревателя.The low-power electric heater includes a sealed housing 1, in which the zero electrodes-plates 2 and the phase electrodes-plates 3 are placed vertically and alternately. The electrodes 2 and 3 are made in the form of flat rectangular plates, in addition to the middle zero electrode, whose size and area are two times smaller than the other electrodes, and fixed inside the housing 1 by means of dielectrics, for example, of fiberglass (not shown), and the distance between the surfaces of the plates is at least 18 mm. This distance between the phase and zero plate electrodes ensures heating of the water flows moving between the plates no more than 75 ^о at the nominal mode, which reduces the scale deposits on the electrodes, and this increases the efficiency of converting electric energy into thermal energy and increases the reliability and service life of the heater.

Многопластинчатый пакет симметричен относительно среднего уменьшенного нулевого электрода, причем число фазовых электродов-пластин 3 четное, а число нулевых электродов-пластин 2 нечетное и на одну больше. При этом крайними электродами многопластинчатого пакета являются нулевые электроды, которые изолируют фазовые электроды от корпуса 1, обеспечивая тем самым увеличение электробезопасности нагревателя. Уменьшение площади среднего нулевого электрода-пластины 2 в два раза связано с обеспечением равенства поверхностей взаимодействия нулевых и фазовых электродов, так как крайние нулевые электроды имеют только одну рабочую поверхность, обращенную к сопрягаемым фазовым электродам. The multi-plate package is symmetrical about the average reduced zero electrode, and the number of phase electrodes-plates 3 is even, and the number of zero electrodes-plates 2 is odd and one more. The extreme electrodes of the multi-plate package are zero electrodes that isolate the phase electrodes from the housing 1, thereby increasing the electrical safety of the heater. The decrease in the area of the middle zero electrode-plate 2 in half is associated with ensuring the equality of the interaction surfaces of the zero and phase electrodes, since the extreme zero electrodes have only one working surface facing the mating phase electrodes.

В нижней части корпуса 1 расположено входное отверстие 4, а в верхнем противоположном конце корпуса 1 расположено входное отверстие 5, причем отверстия 4 и 5 распложены в плоскости среднего нулевого электрода 2, что обеспечивает наименьшее сопротивление движущемуся потоку нагреваемой воды и предотвращает турбулентность внутри корпуса 1 и между электродами 2 и 3. An inlet 4 is located in the lower part of the housing 1, and an inlet 5 is located in the upper opposite end of the housing 1, the openings 4 and 5 being located in the plane of the middle zero electrode 2, which provides the least resistance to the moving flow of heated water and prevents turbulence inside the housing 1 and between electrodes 2 and 3.

Электроводонагреватель малой мощности работает следующим образом. Electric heater low power operates as follows.

Перед включением нагревателя в работу производятся его монтаж в существующую систему отопления и горячего водоразбора, обеспечивая герметичность подсоединения и заземление. Вся система отопления и корпус 1 электроводонагревателя заполняются водой и затем на электроды 2 и 3 подается напряжение 220 В. Вода в зазорах между нулевыми 2 и фазовыми 3 электродами-пластинами быстро нагревается путем преобразования электрической энергии в тепловую при прохождении через воду, заполняющую межэлектродные пространства, и перемещается в верхнюю часть корпуса 1 и через выходное отверстие 5 поступает потребителям, например в батареи отопления или в емкость для водоразбора горячей воды, а вода, прошедшая через потребителя и охлажденная, поступает через входное отверстие 4 внутрь корпуса 1 нагревателя. В результате электроводонагреватель работает в режиме насоса, выталкивая горячую воду через верхнее отверстие 5 и забирая охлажденную воду от потребителей через нижнее отверстие 4. Так как электрическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно в воде, являющейся ее носителем, то эффективность такого устройства повышается. Before the heater is turned on, it is installed in the existing heating and hot water extraction system, ensuring the tightness of the connection and grounding. The entire heating system and the body 1 of the electric heater are filled with water and then a voltage of 220 V is supplied to the electrodes 2 and 3. Water in the gaps between the zero 2 and phase 3 electrode-plates is quickly heated by converting electrical energy into heat when passing through water filling the interelectrode spaces, and moves to the upper part of the housing 1 and through the outlet 5 goes to consumers, for example, to heating batteries or to a container for hot water tapping, and the water passing through the consumer and cooling REPRESENTATIONS enters through the inlet 4 into the housing 1 of the heater. As a result, the electric heater operates in the pump mode, pushing hot water through the upper hole 5 and taking chilled water from consumers through the lower hole 4. Since electric energy is converted into heat directly in the water that is its carrier, the efficiency of such a device increases.

Таким образом, подключение многопластинчатого пакета, имеющего крайние нулевые электроды, к источнику однофазного напряжения, например, 220 В обеспечивает увеличение электробезопасности нагревателя. Компактность пакета пластин-электродов, возможность использования любого числа нулевых и фазовых электродов при условии, что число нулевых электродов нечетно и больше на одну, позволяет изменять мощность нагревателя в широком диапазоне, а однофазное напряжение, используемое для питания нагревателя, позволяет использовать его в личных домах, на дачах и в фермерских хозяйствах, где нет трехфазного источника энергии. Кроме того, устройство снижает образование накипи на электродах, что повышает эффективность и надежность его работы. Thus, the connection of a multi-plate package having extreme zero electrodes to a single-phase voltage source, for example, 220 V, increases the electrical safety of the heater. The compact package of plate electrodes, the ability to use any number of zero and phase electrodes, provided that the number of zero electrodes is odd and more by one, allows you to change the heater power in a wide range, and the single-phase voltage used to power the heater allows you to use it in personal homes , in cottages and on farms where there is no three-phase source of energy. In addition, the device reduces the formation of scale on the electrodes, which increases the efficiency and reliability of its operation.

Claims

1. ELECTRIC WATER HEATER OF SMALL POWER for heating and hot water supply systems, including a sealed housing in which electrodes are placed in the form of a multi-plate package, characterized in that the multi-plate package is connected to a single-phase voltage source and is made of alternating zero and phase electrodes, while the number of phase electrodes is even, and the number of zero electrodes is one more electrode, and one zero electrode is located in the center of the housing.

2. The electric heater according to claim 1, characterized in that all the electrodes, except the middle zero, located in the center of the housing, have the same surface area, and the surface area of the middle electrode is half the surface area of the adjacent electrode.

3. An electric heater according to claim 1, characterized in that the distance between the electrodes is at least 18 mm.