RU2264615C2 - Device for heating and/or boiling of liquid - Google Patents
Device for heating and/or boiling of liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264615C2 RU2264615C2 RU2003124697/09A RU2003124697A RU2264615C2 RU 2264615 C2 RU2264615 C2 RU 2264615C2 RU 2003124697/09 A RU2003124697/09 A RU 2003124697/09A RU 2003124697 A RU2003124697 A RU 2003124697A RU 2264615 C2 RU2264615 C2 RU 2264615C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating element
- liquid
- vessel
- control system
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Cookers (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к исследованию жидкости при изменении температуры или давления и может применяться, например, в бытовых электронагревательных приборах при нагреве и кипячении воды, с целью управления этими процессами и предотвращения перегрева нагревательных элементов.The invention relates to the study of liquids when temperature or pressure changes and can be used, for example, in household electric heaters when heating and boiling water, in order to control these processes and prevent overheating of heating elements.
Устройства такого назначения известны, в частности, из патентов РФ №2036526, №2065604, №2086168, опубликованной заявки РФ №96109473, в которых определяют закипание жидкости по температуре или уровню шума.Devices of this purpose are known, in particular, from RF patents No. 2036526, No. 2065604, No. 2086168, published application of the Russian Federation No. 96109473, which determine the boiling of a liquid by temperature or noise level.
Наиболее близким аналогом по совокупности общих признаков можно считать устройство по опубликованной заявке РФ №96109473, Н 05 В 1/02, Н 01 Н 37/00, 1998. Оно содержит сосуд для жидкости (воды), нагревательный элемент и систему (орган) управления нагревательным элементом, имеющую первичный преобразователь и исполнительный орган (механизм). Первичный преобразователь выполнен в виде температурного датчика, расположенного в специально сконструированном замкнутом месте устройства, сообщенном с сосудом для жидкости. Одновременно первичный преобразователь выполняет функции исполнительного органа. При закипании вода вытесняется из замкнутого места образующимся паром. Выпаривание воды в замкнутом месте и увеличение температуры поверхности нагревательного элемента приводят к срабатыванию органа управления и выключению нагревательного элемента. Таким образом, в устройстве контролируется закипание воды по температуре. Этим предотвращается перегрев нагревательных элементов.The closest analogue in terms of common features can be considered a device according to published application of the Russian Federation No. 96109473, H 05 B 1/02, H 01 H 37/00, 1998. It contains a vessel for liquid (water), a heating element and a control system (body) a heating element having a primary transducer and an actuator (mechanism). The primary converter is made in the form of a temperature sensor located in a specially designed closed place of the device, in communication with the vessel for liquid. At the same time, the primary converter performs the functions of the executive body. When boiling, water is displaced from the confined space by the generated steam. Evaporation of water in a confined space and an increase in the surface temperature of the heating element lead to the actuation of the control and turning off the heating element. Thus, the device controls the boiling of water by temperature. This prevents overheating of the heating elements.
Существенными недостатками рассмотренного устройства являются зависимость от внешнего давления и, как следствие, от высоты над уровнем моря, невозможность использования открытых и проточных сосудов, затрудненная работа при низких температурах, невозможность определения кипения на ранних стадиях. К недостаткам устройства необходимо также отнести невозможность определения момента закипания различных по своей природе жидкостей, влияние химического состава жидкостей на определение закипания и сложность устройства. Отмеченные недостатки ограничивают применение такого устройства.Significant disadvantages of the considered device are its dependence on external pressure and, as a consequence, on altitude, the inability to use open and flowing vessels, the difficulty in operating at low temperatures, and the inability to determine boiling in the early stages. The disadvantages of the device also include the impossibility of determining the moment of boiling of various in nature liquids, the influence of the chemical composition of liquids on the determination of boiling, and the complexity of the device. The noted disadvantages limit the use of such a device.
Изобретение направлено на создание устройства для нагрева и/или кипячения жидкости, простого в реализации и обеспечивающего надежную работу при различных условиях.The invention is directed to a device for heating and / or boiling a liquid, simple to implement and providing reliable operation under various conditions.
Технический результат, который создается изобретением, состоит в расширении возможностей устройства за счет исключения зависимости от внешнего давления, температуры, формы и размеров сосуда и других факторов среды, при обеспечении его безаварийной работы, а также за счет определения не только момента закипания, но и контроля процесса нагрева и/или кипения различных по своей природе жидкостей.The technical result, which is created by the invention, consists in expanding the capabilities of the device by eliminating the dependence on external pressure, temperature, shape and size of the vessel and other environmental factors, ensuring its trouble-free operation, and also by determining not only the moment of boiling, but also control the process of heating and / or boiling liquids of various nature.
Для достижения этого технического результата в устройстве первичный преобразователь системы управления нагревательным элементом представляет собой расположенный в заданном месте сосуда или нагревательного элемента датчик измерения физической величины, характеризующей свойство жидкости, например, электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, ультразвуковых или высокочастотных колебаний.To achieve this technical result in the device, the primary converter of the heating element control system is a physical quantity measuring sensor located at a predetermined location of the vessel or heating element, characterizing the property of a liquid, for example, electrical conductivity, dielectric constant, ultrasonic or high-frequency oscillations.
Расширение возможностей патентуемого устройства объясняется тем, что благодаря указанным датчикам обеспечивается прямой контроль физических величин, характеризующих непосредственно свойства жидкости, значения которых изменяются при появлении в жидкости пара, имеющего отличающиеся от жидкости свойства, и при отсутствии жидкости. Путем выбора необходимых датчиков, измеряющих выбранную физическую величину, удобно и просто использовать устройство в различных условиях.The expansion of the capabilities of the patented device is explained by the fact that thanks to these sensors, direct control of physical quantities that directly characterize the properties of a liquid is provided, the values of which change when a vapor has a liquid having properties different from a liquid and in the absence of a liquid. By selecting the necessary sensors that measure the selected physical quantity, it is convenient and simple to use the device in various conditions.
Возможен контроль процессов нагрева и/или кипения по измерению иных физических величин, характеризующих свойства жидкости, чем перечисленные в п.1 формулы. К ним относятся магнитная проницаемость, плотность, вязкость, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения и т.д. Выбор конкретной физической величины зависит от конструктивных особенностей проектируемого устройства и от экономических показателей.It is possible to control the processes of heating and / or boiling by measuring other physical quantities characterizing the properties of a liquid than those listed in claim 1. These include magnetic permeability, density, viscosity, infrared and ultraviolet radiation, etc. The choice of a specific physical quantity depends on the design features of the designed device and on economic indicators.
Расположение указанного датчика в заданном месте сосуда или нагревательного элемента, в отличие от его расположения в прототипе, упрощает устройство и повышает его компактность. Заданное место расположения датчика зависит от конкретных требований, предъявляемых к устройству, и определяется при его конструкторской проработке.The location of the specified sensor in a given location of the vessel or heating element, in contrast to its location in the prototype, simplifies the device and increases its compactness. The specified location of the sensor depends on the specific requirements of the device, and is determined during its design study.
Согласно п.2 формулы система управления нагревательным элементом содержит дополнительные один или несколько указанных первичных преобразователей, что расширяет возможности исследования процессов нагрева или кипения жидкости.According to claim 2, the control system for the heating element contains an additional one or more of these primary converters, which expands the possibilities of studying the processes of heating or boiling of a liquid.
Система управления нагревательным элементом может содержать один или несколько датчиков измерения температуры, расположенных в заданном месте нагревательного элемента и/или сосуда для жидкости (п.3 формулы). Измерение температуры расширяет возможности устройства, так как появляется возможность изучения взаимосвязи физических величин, характеризующих свойство жидкости, с температурой жидкости, определяющей параметры системы жидкость - пар.The control system of the heating element may contain one or more temperature measuring sensors located in a given place of the heating element and / or vessel for the liquid (claim 3 of the formula). Temperature measurement expands the capabilities of the device, since it becomes possible to study the relationship of physical quantities characterizing the property of a liquid with the temperature of a liquid, which determines the parameters of a liquid-vapor system.
В соответствии с п.4 формулы нагревательный элемент выполнен погружным, что значительно расширяет сферы применения устройства. Это стало достижимым благодаря расположению в заданном месте нагревательного элемента или сосуда датчика измерения физической величины, характеризующей свойство жидкости, который реагирует на изменение значения этой физической величины при образовании паровой фазы или при отсутствии жидкости.In accordance with paragraph 4 of the formula, the heating element is immersed, which greatly expands the scope of application of the device. This became achievable due to the location in a given place of the heating element or vessel of a physical quantity measuring sensor characterizing the property of a liquid, which reacts to a change in the value of this physical quantity when a vapor phase is formed or in the absence of liquid.
Безаварийная работа патентуемого устройства достигается средством защиты нагревательного элемента от превышения заданной температуры и потребляемого тока, установленным непосредственно в контакте с нагревательным элементом (п.5 формулы). Применение в качестве средства защиты нагревательного элемента, в частности, термопредохранителей фирмы NEC, устанавливаемых на нагревательный элемент через электроизоляционную теплопроводящую прокладку, например, НОМАКОН, позволяет свести к минимуму выбег температуры, неизбежно возникающий при аварийном разогреве нагревательного элемента после его отключения средством защиты.The trouble-free operation of the patented device is achieved by means of protecting the heating element from exceeding a predetermined temperature and current consumption, installed directly in contact with the heating element (claim 5 of the formula). The use of protective elements of the heating element, in particular, NEC thermal fuses installed on the heating element through an insulating heat-conducting gasket, for example, NOMACON, allows to minimize the temperature run-out that inevitably arises during emergency heating of the heating element after it is switched off by the protective device.
Использование современных электронных компонентов с применением печатного монтажа позволяет монтировать систему управления нагревательным элементом на нагревательном элементе (п.6 формулы), что обеспечивает компактность, легкую заменяемость и хорошую ремонтопригодность устройства.The use of modern electronic components using printed wiring allows you to mount the heating element control system on the heating element (claim 6 of the formula), which ensures compactness, easy interchangeability and good maintainability of the device.
Согласно п.7 формулы сосуд для жидкости может быть выполнен проточным, что в отличие от прототипа не влияет на контроль процессов нагрева и кипения, поскольку течение жидкости в сосуде не влияет на измеряемые изменения значения свойства жидкости. При возникновении пара или отсутствии жидкости устройство определяет возникающие отличия значений физических свойств жидкости.According to
Предложение поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 показан общий вид патентуемого устройства с электрической блок-схемой - электробытовой нагревательный прибор для нагрева и/или кипячения воды; на фиг.2 показан общий вид устройства с погружным нагревательным элементом; на фиг.3 показан общий вид устройства с проточным сосудом для жидкости.The proposal is illustrated by illustrations, where Fig. 1 shows a general view of a patented device with an electric block diagram - an electrical household heating device for heating and / or boiling water; figure 2 shows a General view of the device with an immersion heating element; figure 3 shows a General view of the device with a flowing vessel for liquid.
Патентуемое устройство содержит сосуд 1 для жидкости 2 со съемной крышкой 3, установленный в сосуде нагревательный элемент 4 и смонтированную на нагревательном элементе посредством платы 5 систему управления нагревательным элементом. Эта система имеет один или несколько первичных преобразователей и исполнительный орган 6. Каждый первичный преобразователь представляет собой расположенный в заданном месте сосуда 1 или нагревательного элемента 4 датчик измерения физической величины, характеризующей свойство жидкости. Устройство, показанное на фиг.1, имеет датчик 7 измерения электрической проводимости, расположенный на нагревательном элементе, датчик 8 измерения диэлектрической проницаемости, расположенный аналогично, датчик 9 ультразвуковых и высокочастотных колебаний, расположенный на стенке сосуда, и излучатель 10 ультразвуковых и высокочастотных колебаний.The patented device comprises a vessel 1 for liquid 2 with a removable cover 3, a heating element 4 mounted in the vessel and mounted on the heating element by means of the board 5, the heating element control system. This system has one or more primary transducers and an actuator 6. Each primary transducer is a sensor for measuring a physical quantity characterizing the property of a liquid located at a given location in a vessel 1 or a heating element 4. The device shown in figure 1, has a
Устройство, показанное на фиг.2, имеет датчик 8 измерения диэлектрической проницаемости, расположенный на нагревательном элементе. В устройстве, показанном на фиг.3, имеется датчик 7 электрической проводимости, расположенный на стенке сосуда, датчик 9 ультразвуковых и высокочастотных колебаний с излучателем 10, расположенный на стенке сосуда. Система управления нагревательным элементом содержит датчики измерения температуры 11, расположенные в заданном месте нагревательного элемента (фиг.1 и фиг.3) или сосуда (фиг.1 и фиг.2).The device shown in figure 2, has a
Как показано на фиг.2, нагревательный элемент 4 выполнен погружным, то есть полностью погружен в нагреваемую жидкость и имеет держатель 12.As shown in figure 2, the heating element 4 is immersed, that is, completely immersed in a heated fluid and has a
Патентуемое устройство снабжено средством защиты 13 нагревательного элемента от превышения заданной температуры и потребляемого тока. Средство защиты 13 установлено в контакте с нагревательным элементом посредством платы 5 через электроизоляционную теплопроводящую прокладку (на чертеже не показана).The patented device is equipped with a means of protection 13 of the heating element from exceeding a predetermined temperature and current consumption. The protective device 13 is installed in contact with the heating element by means of the board 5 through an insulating heat-conducting gasket (not shown in the drawing).
Сосуд 1 может быть проточным, например, в виде трубы, как показано на фиг.3.The vessel 1 may be flowing, for example, in the form of a pipe, as shown in Fig.3.
Электрическая блок-схема устройства кроме указанных датчиков 7, 8, 9 и исполнительного органа 6 включает генератор электрических колебаний 14, компаратор 15 постоянной и компаратор 16 переменной составляющей электрического сигнала, а также дифференцирующую цепь 17.The electrical block diagram of the device, in addition to these
Патентуемое устройство работает следующим образом.Patented device operates as follows.
Для упрощения рассмотрим работу устройства при измерении только одной какой-либо физической величины, характеризующей свойство жидкости. Так, согласно фиг.1 принимаем во внимание измерения электрической проводимости жидкости при нагревании. В сосуд 1 заливают жидкость (воду) 2, исполнительный орган б включает нагревательный элемент 4. Одновременно включается генератор 14 электрических колебаний, который питает датчик 7 измерения электрической проводимости. Электрический сигнал от датчика 7, пропорциональный величине электрической проводимости, поступает на компаратор 15 постоянной составляющей электрического сигнала и через дифференцирующую цепь 17 на компаратор 16 переменной составляющей электрического сигнала.To simplify, we consider the operation of the device when measuring only one physical quantity that characterizes the property of a liquid. So, according to figure 1, we take into account the measurement of the electrical conductivity of the liquid when heated. Liquid (water) 2 is poured into the vessel 1, the actuator b includes a heating element 4. At the same time, the electric oscillation generator 14 is turned on, which feeds the electric
При наличии в сосуде 1 жидкости постоянная составляющая сигнала электрической проводимости имеет отличное от нуля значение, и компаратор 15 постоянной составляющей находится в определенном состоянии, разрешая работу нагревательного элемента 4. Последний передает тепловую энергию жидкости 2.If there is a liquid in the vessel 1, the constant component of the electrical conductivity signal has a non-zero value, and the comparator 15 of the constant component is in a certain state, allowing the heating element 4. The latter transfers the thermal energy of the liquid 2.
При нагреве жидкости и отсутствии кипения уровень переменной составляющей в сигнале, выделяемом дифференцирующей цепью 17, ничтожен, а постоянная составляющая сигнала через дифференцирующую цепь на компаратор 16 переменной составляющей не поступает и компаратор 16 находится в исходном состоянии. При возникновении кипения в электрическом сигнале появляется переменная составляющая, обусловленная колебаниями паров воды и соответствующим возникновением колебательной составляющей электрической проводимости. Появление переменной составляющей сигнала влечет за собой выделение дифференцирующей цепью 17 изменений уровня в сигнале, поступающем на вход компаратора 16 переменной составляющей, который при превышении задаваемого опорного уровня срабатывает и запрещает работу нагревательного элемента.When the liquid is heated and there is no boiling, the level of the variable component in the signal emitted by the differentiating circuit 17 is negligible, and the constant component of the signal does not enter the comparator 16 of the variable component and the comparator 16 is in the initial state. When boiling occurs in an electrical signal, an alternating component appears due to fluctuations in water vapor and the corresponding occurrence of an oscillatory component of electrical conductivity. The appearance of the variable component of the signal entails the allocation by the differentiating circuit 17 of the level changes in the signal fed to the input of the comparator 16 of the variable component, which, when the set reference level is exceeded, is activated and prohibits the operation of the heating element.
Исполнительный орган 6 отключает нагревательный элемент 4.The Executive body 6 turns off the heating element 4.
При выкипании жидкости из сосуда или отсутствии в нем жидкости в момент включения исполнительным органом 6 нагревательного элемента 4 постоянная составляющая сигнала электрической проводимости имеет близкое к нулю значение и компаратор 15 постоянной составляющей находится в состоянии, запрещающем исполнительному органу включить нагревательный элемент 4.When the liquid boils out of the vessel or if there is no liquid at the moment the heating element 4 is turned on by the actuator 6, the constant component of the electrical conductivity signal is close to zero and the constant component comparator 15 is in a state prohibiting the actuator from turning on the heating element 4.
При использовании погружного нагревательного элемента (фиг.2) установленный датчик 8 диэлектрической проницаемости позволяет отслеживать наличие или отсутствие жидкости в сосуде, отключать посредством системы управления при закипании жидкости в сосуде нагревательный элемент 4 и не допускать его перегрева при выкипании жидкости, с предотвращением включения нагревательного элемента при отсутствии в сосуде жидкости.When using an immersion heating element (figure 2), the installed dielectric
При проточном сосуде (фиг.3) установленные датчики 7, 9 электрической проводимости и ультразвуковых и высокочастотных колебаний измеряют значения этих физических величин и, сравнивая полученные значения переменной и постоянной составляющей электрического сигнала с заданными пороговыми величинами, позволяют осуществлять посредством системы управления контроль за нагревательным элементом при закипании жидкости и не допускать перегрев нагревательного элемента и его включение при отсутствии жидкости 3 в сосуде 1.With a flow vessel (Fig. 3), installed
Таким образом, патентуемое устройство позволяет управлять нагревательным элементом при закипании жидкости в сосуде, не допускает перегрева нагревательного элемента при выкипании жидкости и предотвращает работу устройства при отсутствии в сосуде жидкости. Устройство применимо к различным по природе жидкостям, позволяет исключить влияние температуры, давления, среды, формы и размеров используемого в устройстве сосуда, отличается стабильностью в работе, обладает помехозащищенностью и имеет простое аппаратурное и схемотехническое решение.Thus, the patented device allows you to control the heating element when boiling liquid in a vessel, does not allow overheating of the heating element when boiling liquid and prevents the device from working in the absence of liquid in the vessel. The device is applicable to liquids of various nature, eliminates the influence of temperature, pressure, medium, shape and size of the vessel used in the device, is stable in operation, has noise immunity and has a simple hardware and circuit design solution.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124697/09A RU2264615C2 (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Device for heating and/or boiling of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124697/09A RU2264615C2 (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Device for heating and/or boiling of liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003124697A RU2003124697A (en) | 2005-02-10 |
| RU2264615C2 true RU2264615C2 (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=35208498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003124697/09A RU2264615C2 (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Device for heating and/or boiling of liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2264615C2 (en) |
-
2003
- 2003-08-07 RU RU2003124697/09A patent/RU2264615C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003124697A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5881207A (en) | Steam generator with automatic supply and a process for measuring the level of liquid in such a generator | |
| BR112018015154B1 (en) | PROCESS FLUID TEMPERATURE CALCULATION SYSTEM, AND METHOD FOR CALCULATING AN ESTIMATE OF A PROCESS FLUID TEMPERATURE INSIDE A PROCESS FLUID DUCT | |
| RU2562917C2 (en) | Evaluation of temperature | |
| US5125068A (en) | Apparatus for controlling heating of fluids utilizing adjustable temperature set point | |
| JP6508839B2 (en) | Device including a steam generator and method of controlling the device | |
| NL7614175A (en) | DEVICE FOR EVALUATING THE QUALITY OF A LIQUID. | |
| US5814721A (en) | Fluid boiling point analyzer | |
| RU2684224C2 (en) | Washer fluid heating device | |
| JPS6158171B2 (en) | ||
| US8217321B2 (en) | Method for generating, processing and analysing a signal correlated to temperature and corresponding device | |
| RU2264615C2 (en) | Device for heating and/or boiling of liquid | |
| RU34745U1 (en) | Device for heating and / or boiling a liquid | |
| MX2011010727A (en) | Steam generator. | |
| RU2307330C1 (en) | Temperature gage | |
| CN208959936U (en) | A kind of thermostat based on gas medium | |
| WO2013160777A1 (en) | Method for determination cooking conditions and system for determination cooking conditions | |
| EP3031298A1 (en) | Cooking device and method for operating a cooking device | |
| JPH0444529B2 (en) | ||
| KR920017615A (en) | Electronic automatic cooker | |
| RU57896U1 (en) | TEMPERATURE SENSOR | |
| RU196934U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE OF AMORPHOUS ENVIRONMENT | |
| RU1836630C (en) | Samples corrosion testing device | |
| KR200250404Y1 (en) | A Device of Level Measurement mounting Thermal Level Switches | |
| RU178902U1 (en) | Device for connecting a temperature meter and connecting pipes | |
| RU2261418C2 (en) | Calorimeter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080808 |