SU1763811A1 - Электроводонагреватель - Google Patents

Abstract

Использование: электрические водонагреватели . Сущность изобретени : холодную воду подают через патрубок 2 в корпус 1 на нагрев. При заданных расходах тиристор 5 включает нагревательный элемент 4, обеспечива  полупериодное прохождение тока из электросети через тиристор 5 и нагревательный элемент 4. Сапун 6 обеспечивает выход паровых пузырьков через отверстие 17 и определенный уровень воды дл  включени  (выключени ) тиристора 5 по положению мениска 12 относительно контакта 7 сапуна 6. 3 з.п. ф-лы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроэнергетике и теплоснабжению и может быть использовано в электрических водонагревател х , непосредственно устанавливаемых на водопроводные краны, преимущественно дл  бытовых нужд.

Известны водонагреватели, которые могут быть использованы дл  получени  теплой воды при наличии источника электроэнергии и водопровода. Это водонагреватель Дадашева 1 и электроводонагреватель 2.

Недостатком водонагревател   вл етс  его сравнительна  сложность, а основным недостатком электроводонагревател  по 2 с открытыми электродами  вл етс  зависимость нагрева воды и потребл емой мощности от концентрации солей, котора  измен етс  в несколько раз дл  разных районов страны.

Из известных электроводонагревателей наиболее близким к предлагаемому изобретению  вл етс  электроводонагреватель.

содержащий снабженный заземл ющим контактом и патрубками подвода и отвода корпус, расположенный в последнем нагревательный элемент, соединенный с двухпроводной электросетью, а также выключатель 3.

Основным недостатком водонагревател   вл етс  конструктивна  сложность и пониженна  надежность работы.

Цель предлагаемого изобретени  - упрощение и повышение надежности конструкции за счет автоматического обесточивани  нагревател  при прекращении подачи воды.

Эта цель достигаетс  тем, что в электроводонагреватель , содержащий корпус с патрубками подвода и отвода и размещенный внутри корпуса нагревательный элемент, введены тиристор, а также сапун с закрепленным в нем неподвижным контактом, причем первый провод электросети через нагревательный элемент св зан с открытым контактом анода тиристора, а второй просл

с

-ч

о со

00

вод - с изолированным контактом катода тиристора, управл ющий же электрод тиристора св зан с неподвижным контактом сапуна , причем сапун размещен в верхней части корпуса. Дл  удобства регулировани  температуры за счет изменени  расхода сапун выполнен из прозрачного материала, что позвол ет оценить уровень воды в нагревателе по отношении к неподвижному контакту и момент включени  нагревательного элемента. С целью дальнейшего упрощени  конструкции и повышени  КПД тиристор размещен внутри корпуса, обеспечива  теллоотвод водой. Дл  повышени  электробезопасности, внутрь сливного патрубка введен открытый контакт, соединенный проводом с заземл ющим контактом напорного патрубка, выполненным в виде лепестка закрепленного на внутренней поверхности напорного патрубка по месту стыка с вод ным краном. Такое включение тиристора дл  защиты водонагревател , а также сапуна  вл етс  новым и обладает существенными отличи ми. На чертеже представлена схема электроводонагревател .

Электроводонагреватель содержит корпус 1 с патрубком подвода 2 и патрубком 3 отвода, размещенный внутри корпуса нагревательный элемент А и тиристор 5, корпус которого  вл етс  анодом, а также сапун 6, размещенный в верхней части корпуса 1 нагревател  с закрепленным в нем неподвижным контактом 7, нагревательный элемент 4 приклеен через стойки к корпусу. Первый провод 8 электросети через нагревательный элемент 4 св зан с открытым контактом анода (корпусом) тиристора 5, а второй провод 9 - с изолированным контактом катода 10 тиристора 5. Управл ющий электрод 11 тиристора 5 св зан С неподвижным контактом 7 сапуна 6. Сапун б выполнен из оргстекла, что позвол ет визуально контролировать положение мениска 12 воды относительно неподвижного контакта 7. Внутри патрубка 3 размещен открытый контакт 13, соединенный проводом 14 с заземл ющим контактом 15, выполненным в виде лепестка, закрепленного на внутренней поверхности патрубка 2 по месту стыка с вод ным краном 16. патрубок 2 представл ет собой отрезок резинового шланга с внутренним сечением 14...15 мм, позвол ющий обеспечить простоту монтажа водонагревател  на водопроводный кран 16, а также добитьс  надежного заземлени  струи воды из патрубка 3 отвода через открытый контакт 13, провод 14, заземл ющий контакт 15 и кран 16.

Проходное сечение сливного патрубка 3 выбрано 4 мм таким образом, чтобы обеспечить расход теплой воды до 0,6 л/мин, при температуре 70°С, потребл емой мощности

около 2 кВт и высоте вод ного столба от среза патрубка 3 отвода до мениска 12 пор дка 7-11 см. Диаметр отверсти  17 в салуне 6 выбран 0,7 мм, чтобы ограничить расход через сапун при большом открытии

крана 16.

В качестве нагревательного элемента применен серийный проволочный резистор С5...35-25 Вт-150м. Благодар  повышенной теплоемкости воды на 2 пор дка по сравнению с воздухом, обеспечен нормальный теплообмен без разрушени  резистора.

Работает электроводонагреватель следующим образом.

Холодна  вода подаетс  при открытии

крана 16 через патрубок 2 подвода в корпус 1 и вытекает через сливной патрубок 3 отвода . Если сделать расход менее 0,2-0,3 л/мин, что может вызвать кипение воды, то мениск 12 устанавливаетс  ниже контакта 7,

тиристор 5 оказываетс  запертым и не включает нагревательный элемент 4. Это обеспечиваетс  выбором проходного сечени  сливного патрубка 3. Если расход увеличить до 0,5 л/мин, то уровень воды

(мениск 12) в нагревателе подниметс  выше контакта 7. Между открытым контактом анода (корпусом) тиристора 5 и управл ющим электродом 11, св занным с контактом 7 оказываетс  включенной проводимость вод ного столба, обусловленна  сол ми воды. В этом случае, как известно, тиристор 5 открываетс , обеспечива  полупериодное прохождение тока из электросети через тиристор 5 и нагревательный элемент 4. Паровые пузырьки, образующиес  при нагреве воды, поднимаютс  и выход т через отверстие 17 в сапуне 6. При расходе 0,6 л/мин обеспечираетс  температура воды на сливе 70°С. Если необходимо уменьшить температуру воды на сливе, потребитель увеличивает расход до 1 л/мин. При этом температура снижаетс  до36°С, мениск 12 поднимаетс  и из отверсти  17 сапуна 6 может вытекать тонка  стру  воды. Закрытие подачи воды

из вод ного крана 16 приводит к быстрому (менее 1 с) снижению мениска 12 до контакта 7 и выключению тиристора 5, так, что вода не успевает закипеть. Это обеспечиваетс  рациональным выбором диаметра сапуна от

7 до 10мм. Выполнение сапуна 6 из оргстекла позвол ет визуально контролировать включение нагревател  по положению мениска 12 относительно контакта 7 и повышает удобство регулировани  подачи воды.

С учетом ограничени  мощности, потребл емой из бытовой электросети, величиной не более 2 кВт, сопротивление нагревательного элемента 4 выбрано 150 м. Средн   теплова  мощность, выдел ема  на нагревательном элементе 4 при однопо- лупериодном прохождении тока через тиристор 5, найдетс  из формулы

N ()2slnada

1.6 кВт

где U 220 В - питающее напр жение;

R 15 Ом - сопротивление нагревательного элемента.

Максимальный ток 1, протекающий че- рез тиристор 5, определ етс  выражением I v2 U/R, и не превышает 20А, поэтому в нагревателе применен тиристор КУ202Н.

Удобным представл етс  использовать в нагревателе симметричный тиристор-си- мистор, например, КУ208Г, который позвол ет использовать оба полупериода питающего напр жени , но несколько удорожает производство нагревател .

При этом дл  сохранени  прежней по- требл емой мощности нужно увеличить сопротивление нагревательного элемента до 30 Ом. Очевидно, что максимальный ток в этом случае уменьшитс  в 2 раза, а также снизитс  уровень помех, оказываемых на бытовую электросеть.

Известно, что при прохождении среднего тока 10А через открытый тиристор 5 на нем выдел етс  мощность пор дка 20 Вт. Поэтому, его установка вне корпуса 1 нагре- вател  потребовала бы применени  достаточно габаритного и сложного по конструкции радиатора с воздушным охлаждением . В предлагаемой же конструкции , благодар  вод ному охлаждению тиристора 5, радиатор исключен. Температура тиристора 5 на несколько градусов больше температуры воды на сливе и не превышает 80°С в процессе эксплуатации нагревател , что  вл етс  нормальным до кремниевых приборов и, в частности, дл  КУ 202Н. Коэффициенты усилений тиристоров по току очень велики, поэтому, благодар  лавинообразному открытию тиристора 5 в самом начале положительной полуволны питающего напр жени , токи, проход щие через контакт, оказываютс  весьма незначительными (до дес тков мА), что уменьшает электрохимические процессы на поверхности контакта 7 и не ограничивает ресурс

нагревател . В процессе работы нагревать л  от открытых контактов анода тиристора Ъ и управл ющего контакта 7 идут токи утеч ки, которые могут вызывать напр жени  на сливной струе. Дл  заземлени  сливной струи в сливном патрубке 3 размещен от крытый контакт 13, св занный с потенциалом земли через провод 14, заземл ющий контакт 15, вод ной кран 16 и, в конечном счете, через водопровод. Благода  бесконтактному автоматическому включению нагревател  при подаче воды и его выключению при закрытии крана 16, повышаетс  надежность конструкции.

Малые габаритные размеры (объем корпуса до 100 мл) и небольшой вес электроводонагревател  (до 300 г) позвол ют обеспечить его непосредственный монтаж на кран, как это показано на чертеже. Стоимость комплектующих (резистор С5-35В пор дка 70к, тиристор КУ202Н от40к до 90к, вилка с проводом 60к, пластмассовые детали корпуса 70к), простота конструкции, удобство в эксплуатации и при монтаже делают предлагаемый водонагреватель, выгодным как дл  изготовител , так и дл  широкого потребител .

По предлагаемому изобретению изготовлены и успешно испытаны макетные образцы , разработана КД и ведетс  подготовка производства.

Claims (4)

1.Электроводонагреватель, содержащий снабженный заземл ющим контактом и патрубками подвода и отвода корпус, расположенный в последнем нагревательный элемент, соединенный с двухпроводной электросетью, а также выключатель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и упрощени  конструкции, он дополнительно содержит сапун с неподвижным контактом, выключатель выполнен в виде тиристора, управл ющий электрод, изолированный контакт катода и открытый контакт анода которого соединены соответственно с неподвижным контактом сапуна, с одним проводом электросети и посредством нагревательного элемента - с вторым проводом электросети.

2.Электроводонагреватель по п.1, о т - личающийс  тем, что, сапун выполнен из прозрачного материала.

3.Электроводонагреватель по п.1, о т - личающийс  тем, что тиристор расположен внутри корпуса.

4.Электроводонагреватель по п.1, о т - личающийс  тем, что н дополнительно содержит открытый контакт, расположенный внутри патрубка отвода, соединенный с заземл ющим контактом корпуса, выполненным в виде лепестка, закрепленного на входном торце патрубка подвода.

Ю

;