UA141513U

UA141513U - ELECTRODE ELECTRIC HEATING MODULE

Info

Publication number: UA141513U
Application number: UAU201910422U
Authority: UA
Inventors: Микола Костянтинович Монастирьов
Original assignee: Микола Костянтинович Монастирьов
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2020-04-10

Abstract

Електродний електричний нагріваючий модуль містить котел електродний, який складається з корпусу, в порожнині якого встановлений теплоелектронагрівач, виконаний у вигляді набору з металевих електродів жорстко і з однаковою відстанню між ними встановлених у відповідних ізольованих гніздах кришок корпусу. Кожний електрод призначений для підключення через струмовід до визначеної фази джерела змінного струму. Корпус оснащений патрубком для підведення теплоносія до порожнини корпусу і патрубком для виведення теплоносія з порожнини корпусу. Модуль доповнений демпферною ємністю, встановленою послідовно з котлом електродним і призначена для компенсації різких теплових розширень теплоносія у котлі електродному, що виникають в результаті динамічного нагріву теплоносія у котлі електродному. При цьому вхід модуля є входом котла електродного, вихід котла з'єднаний з входом демпферної ємності, вихід якої призначений для з'єднання з нагрівальними приладами системи опалення та/або гарячого водопостачання споживача. Демпферна ємність оснащена запобіжним клапаном для виходу пари/або теплоносія при підвищенні тиску вище за допустиме значення.The electrode electric heating module comprises an electrode boiler, which consists of a housing in the cavity of which a thermal electric heater is installed, made in the form of a set of metal electrodes rigidly and with the same distance between them installed in the corresponding insulated sockets. Each electrode is designed to be connected via a conductor to a specific phase of the AC source. The case is equipped with a branch pipe for supply of the heat carrier to the case of the case and a branch pipe for removal of the heat carrier from the case of the case. The module is supplemented by a damping tank installed in series with the electrode boiler and is designed to compensate for sudden thermal expansions of the coolant in the electrode boiler, resulting from dynamic heating of the coolant in the electrode boiler. The input of the module is the input of the electrode boiler, the output of the boiler is connected to the input of the damping tank, the output of which is intended for connection to heating devices of the heating system and / or hot water supply of the consumer. The damping tank is equipped with a safety valve for the release of steam and / or coolant when the pressure rises above the allowable value.

Description

Корисна модель належить до галузі теплоенергетики, зокрема до пристроїв для нагрівання теплоносія (води), а саме до конструкції електродного електричного нагріваючого модуля, призначеного для нагріву теплоносія (води) в системах циркуляційного водяного опалювання приміщень та гарячого водопостачання.The useful model belongs to the field of thermal energy, in particular to devices for heating the heat carrier (water), namely to the design of the electrode electric heating module intended for heating the heat carrier (water) in the systems of circulating water heating of premises and hot water supply.

Найбільш близьким до пропонованого за кількістю суттєвих ознак є електродний електричний нагріваючий модуль, призначений для нагріву теплоносія (води) в системах опалення та гарячого водопостачання, що містить котел електродний, який складається з корпусу, в порожнині якого встановлений теплоелектронагрівач, виконаний у вигляді набору з металевих електродів жорстко і з однаковою відстанню між ними встановлених у відповідних ізольованих гніздах протилежних кришок корпусу, кожний електрод призначений для підключення через струмовід до визначеної фази джерела змінного струму, а корпус оснащений патрубком для підведення теплоносія до порожнини корпусу і патрубком для виведення теплоносія з порожнини корпусу (Патент на корисну модель Мо 60962 України, МПК Е24Н 1/8 (2006.01) Е24Н 1/22 (2006.01), Опубл. 25.06.2011, бюл. Мо 121.The closest to the proposed one in terms of the number of essential features is the electrode electric heating module, designed for heating the heat carrier (water) in heating and hot water supply systems, which contains an electrode boiler, which consists of a body, in the cavity of which a thermoelectric heater is installed, made in the form of a set of metal electrodes rigidly and with the same distance between them installed in the corresponding insulated sockets of the opposite covers of the housing, each electrode is designed to be connected through a conductor to a certain phase of the alternating current source, and the housing is equipped with a nozzle for bringing the coolant to the cavity of the casing and a nozzle for removing the coolant from the cavity of the casing ( Patent for a utility model Mo 60962 of Ukraine, IPC E24H 1/8 (2006.01) E24H 1/22 (2006.01), Published 06/25/2011, Mo 121 bull.

У згаданому модулі, а саме у порожнині котла електродного, під час протікання електричного струму через рідкий теплоносій виникає підвищення температури теплоносія, а підвищення температури теплоносія, в свою чергу, призводить до підвищення його електропровідності та падіння електричного опору, через що утворюється термодинамічна система з позитивним зворотнім зв'язком - зростання температури теплоносія відбувається по експоненті, внаслідок чого зростання температури теплоносія може мати некерований характер.In the mentioned module, namely in the cavity of the electrode boiler, during the flow of electric current through the liquid coolant, the temperature of the coolant rises, and the temperature rise of the coolant, in turn, leads to an increase in its electrical conductivity and a drop in electrical resistance, due to which a thermodynamic system with a positive feedback - the increase in the temperature of the coolant occurs exponentially, as a result of which the increase in the temperature of the coolant can be uncontrollable.

Така динаміка зростання температури теплоносія може приводити до руйнування конструктивних елементів модуля і навіть до припинення його роботи. Тобто, згаданий модуль є недостатньо надійним.Such dynamics of heat carrier temperature growth can lead to the destruction of the structural elements of the module and even to the termination of its operation. That is, the mentioned module is not reliable enough.

Тому у основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення такого електродного електричного нагріваючого модуля, який би був більш надійним за рахунок створення умов для компенсації різкого підвищення тиску теплоносія у модулі шляхом доповнення конструкції демпферною ємністю, встановленою послідовно з котлом електродним.Therefore, the basis of the proposed useful model is the task of creating such an electrode electric heating module, which would be more reliable due to the creation of conditions for compensating for a sharp increase in the pressure of the coolant in the module by supplementing the structure with a damping capacity installed in series with the electrode boiler.

Поставлена задача вирішується тим, що електродний електричний нагріваючий модуль, призначений для нагрівання теплоносія (води) в системах опалення та/або гарячого водопостачання, містить котел електродний, який складається з корпусу, в порожнині якого встановлений теплоелектронагрівач, виконаний у вигляді набору з металевих електродів жорстко і з однаковою відстанню між ними встановлених у відповідних ізольованих гніздах кришок корпусу, кожний електрод призначений для підключення через струмовід до визначеної фази джерела змінного струму, а корпус оснащений патрубком для підведення теплоносія до порожнини корпусу і патрубком для виведення теплоносія з порожнини корпусу, згідно з корисною моделлю, модуль доповнений демпферною ємністю, встановленою послідовно з котлом електродним і призначеною для компенсації різких теплових розширень теплоносія у котлі електродному, що виникають в результаті динамічного нагріву теплоносія у котлі електродному, при цьому вхід модуля є входом котла електродного, вихід котла з'єднаний з входом демпферної ємності, вихід якої призначений для з'єднання з приладами системи опалення та/або гарячого водопостачання споживача, що потребують нагріву.The task is solved by the fact that the electrode electric heating module, designed for heating the heat carrier (water) in heating and/or hot water supply systems, contains an electrode boiler, which consists of a body, in the cavity of which a thermoelectric heater is installed, made in the form of a set of rigid metal electrodes and with the same distance between them installed in the corresponding insulated sockets of the housing covers, each electrode is designed to be connected through a conductor to a defined phase of the alternating current source, and the housing is equipped with a nozzle for supplying the coolant to the cavity of the casing and a nozzle for removing the coolant from the cavity of the casing, according to the useful model, the module is supplemented with a damping capacity installed in series with the electrode boiler and intended to compensate for sharp thermal expansions of the coolant in the electrode boiler, which occur as a result of dynamic heating of the coolant in the electrode boiler, while the input of the module is the input of the electric boiler one, the output of the boiler is connected to the input of the damper tank, the output of which is intended for connection to the devices of the heating system and/or hot water supply of the consumer, which require heating.

Особливістю пропонованого модуля є і те, що демпферна ємність оснащена запобіжним клапаном для виходу пари.A special feature of the proposed module is that the damper tank is equipped with a safety valve for steam release.

Оснащення електродного електричного нагріваючого модуля демпферною ємністю дозволило зменшити стрибки різкого підвищення тиску теплоносія у модулі і, як наслідок, підвищити надійність і ресурс пристрою в цілому. Під час роботи демпферну ємність заповнюють теплоносієм і сполучають за допомогою патрубка з порожниною котла електродного.Equipping the electrode electric heating module with a damping capacity made it possible to reduce the jumps of a sharp increase in the coolant pressure in the module and, as a result, to increase the reliability and resource of the device as a whole. During operation, the damping capacity is filled with a coolant and connected to the cavity of the electrode boiler with the help of a pipe.

Корпус котла електродного і демпферна ємність можуть бути виготовлені з дюралюмінію або з пластику. Як пластик для їх виготовлення може бути застосований склоармований поліацеталь, який дозволяє отримати конструкцію, що за міцністю є близькою до аналогічної конструкції із дюралюмінію, має високу жорсткість та теплостійкість і меншу вагу. Але, на відмінність від дюралюмінію, склоармований поліацеталь має високі тепло- та електроізоляційні якості, що дозволяє в пропонованій конструкції не застосовувати додаткові електроізоляційні елементи - прохідні ізолятори, втулки, прокладки, тощо. Для виготовлення згаданих елементів модуля з склоармованого поліацеталю можна застосувати технології лиття під тиском. З такого матеріалу, наприклад, виготовляють корпуси електроінструментів, кожухи малогабаритних насосів, сепаратори підшипників, тощо. Окрім сказаного, згаданий матеріал є фізіологічно інертним, що робить його затребуваним навіть в медичних технологіях, а тому він може бути 60 використаний і у системах водопостачання (перз://амаріабві.сот.ца/да2г1828706-роїіаїзеїа!-The body of the electrode boiler and the damper tank can be made of duralumin or plastic. As a plastic for their manufacture, glass-reinforced polyacetal can be used, which makes it possible to obtain a structure that is close to a similar structure made of duralumin in terms of strength, has high rigidity and heat resistance, and is lighter in weight. But, unlike duralumin, glass-reinforced polyacetal has high thermal and electrical insulating qualities, which allows the proposed design not to use additional electrical insulating elements - pass-through insulators, bushings, gaskets, etc. For the manufacture of the mentioned elements of the module from glass-reinforced polyacetal, it is possible to apply injection molding technologies. Such material, for example, is used to make power tool housings, small pump casings, bearing separators, etc. In addition to what has been said, the mentioned material is physiologically inert, which makes it in demand even in medical technologies, and therefore it can also be used in water supply systems (perz://amariabvi.sot.tsa/da2g1828706-roiiiaizeia!-

рот?дсіїй-ЕАїа!(йоЬСИМІисбігахнаОІ мВсаЯдуСпЗзОмМмітЕАМУАБЗААЕдУКАМО ВМ.rot?dsiy-EAia!(yoЬСИМИисбигахнаОИ mVsaYaduSpЗzOmMmitEAMUABZAAEdUKAMO VM.

Пропонований модуль складається з відомих конструктивних елементів, для виготовлення яких використовують відомі на сьогоднішній день технологічні прийоми, засоби та матеріали.The proposed module consists of well-known structural elements, for the production of which use the currently known technological methods, means and materials.

Суть пропонованої корисної моделі пояснюється на схематичному кресленні.The essence of the proposed useful model is explained in the schematic drawing.

Пропонований електродний електричний нагріваючий модуль, призначений для нагрівання теплоносія (води) в системах опалення та/або гарячого водопостачання, містить котел електродний 1 та демпферну ємність 2, оснащену запобіжним клапаном З для виходу пари.The proposed electrode electric heating module, intended for heating the heat carrier (water) in heating and/or hot water supply systems, contains an electrode boiler 1 and a damper tank 2, equipped with a safety valve C for the release of steam.

Котел 1 складається з корпусу, в порожнині якого встановлений теплоелектронагрівач, виконаний у вигляді набору з металевих електродів, виконаних у вигляді пластин або стрижнів, жорстко і з однаковою відстанню між ними встановлених у відповідних ізольованих гніздах кришок корпусу (не показано). Кожний електрод призначений для підключення через струмовід до визначеної фази джерела змінного струму через комутуючий пристрій, наприклад магнітний пускач (не показано). Корпус котла 1 оснащений патрубком 4 для підведення теплоносія - холодної води - до порожнини корпусу котла 1 і з'єднувальним патрубком 5 - для подання теплоносія - нагрітої води - з порожнини котла 1 до порожнини демпферної ємності 2. Вхід модуля - патрубок 4 - є входом котла електродного 1. Вихід котла 1 патрубком 5 з'єднаний зі входом демпферної ємності 2, вихід якої призначений для з'єднання з приладами системи опалення та/або гарячого водопостачання споживача, що потребують нагріву (не показано).Boiler 1 consists of a body, in the cavity of which a thermoelectric heater is installed, made in the form of a set of metal electrodes, made in the form of plates or rods, rigidly and with the same distance between them installed in the corresponding insulated sockets of the body covers (not shown). Each electrode is designed to be connected via a current lead to a defined phase of the AC source via a switching device such as a magnetic starter (not shown). The boiler body 1 is equipped with a nozzle 4 for supplying the heat carrier - cold water - to the cavity of the boiler body 1 and a connecting nozzle 5 - for supplying the coolant - heated water - from the boiler cavity 1 to the cavity of the damper tank 2. The input of the module - nozzle 4 - is the input of the electrode boiler 1. The output of the boiler 1 is connected by a nozzle 5 to the input of the damper tank 2, the output of which is intended for connection to the devices of the heating system and/or hot water supply of the consumer, which require heating (not shown).

Форми корпусів котла 1 і демпферної ємності 2 можуть бути наближені до форми прямого циліндра, осі яких розташовані горизонтально. Модуль також оснащений терморегулятором (не показано), призначеним для встановлення максимального значення температури теплоносія у котлі 1. Контакти терморегулятора включені послідовно з обмоткою комутуючого пристрою (не показано)о. Пропонований електродний модуль може включати кілька котлів 1, сполучених послідовно, вихід останнього з яких з'єднаний зі входом демпферної ємності 2.The shapes of the boiler 1 and damper tank 2 bodies can be approximated to the shape of a straight cylinder, the axes of which are located horizontally. The module is also equipped with a thermostat (not shown), designed to set the maximum temperature of the coolant in boiler 1. The contacts of the thermostat are connected in series with the winding of the switching device (not shown). The proposed electrode module can include several boilers 1 connected in series, the output of the last one of which is connected to the input of the damper tank 2.

Пропонований електродний електричний нагріваючий модуль працює так.The proposed electrode electric heating module works as follows.

Попередньо до порожнини котла 1 через патрубок 4 заливають воду так, щоб електроди теплоелектронагрівача знаходилися повністю у воді. Герметично закривають патрубок 4 і підключають металеві електроди через контакти комутуючого пристрою та струмоводи до джерела живлення трифазного змінного електричного струму - до електричної мережі 380Water is first poured into the cavity of the boiler 1 through the nozzle 4 so that the electrodes of the thermoelectric heater are completely in the water. The nozzle 4 is hermetically closed and the metal electrodes are connected through the contacts of the switching device and current conductors to the power source of three-phase alternating electric current - to the electrical network 380

Зо Вольт. При цьому електричний струм надходить на електроди теплоелектронагрівача і через теплоносій - воду. Струм, протікаючи через електроди і воду у порожнині котла 1, нагріває її до визначеної терморегулятором температури. При різкому зростанні теплового розширення теплоносія чи пари у котлі 1, надлишок теплоносія чи пари з котла 1 через з'єднувальний патрубок 5 надходить до демпферної ємності 2, частково стискуючи повітря у її порожнині, а частково випускаючи через відповідний патрубок теплоносій до нагрівальних пристроїв споживача. При підвищенні тиску пари у демпферній ємності 2 вище за допустиме значення, надлишок пари виходить через запобіжний клапан 3, суттєво зменшуючи пікові значення тиску, запобігаючи руйнуванню конструктивних елементів, що підвищує надійність модуля. У штатному режимі нагріта вода через патрубок 5 надходить до демпферної ємності 2, а з неї - до приладів системи опалення та/або гарячого водопостачання споживача, що потребують нагріву.From Volt. At the same time, the electric current flows to the electrodes of the thermoelectric heater and through the coolant - water. The current, flowing through the electrodes and water in the cavity of the boiler 1, heats it up to the temperature determined by the thermostat. With a sharp increase in thermal expansion of the coolant or steam in the boiler 1, excess coolant or steam from the boiler 1 enters the damper tank 2 through the connecting pipe 5, partially compressing the air in its cavity, and partially releasing the coolant through the corresponding nozzle to the consumer's heating devices. When the steam pressure in the buffer tank 2 increases above the permissible value, the excess steam exits through the safety valve 3, significantly reducing the peak pressure values, preventing the destruction of structural elements, which increases the reliability of the module. In normal mode, the heated water flows through the nozzle 5 to the damper tank 2, and from it to the devices of the heating system and/or hot water supply of the consumer, which require heating.

Після досягнення теплоносієм встановленої терморегулятором температури комутуючий пристрій розриває контакти у мережі живлення - струм на електроди не надходить і котел 1 охолоджується. Процес роботи модуля поновлюють у ручному або автоматичному режимі.After the coolant reaches the temperature set by the thermostat, the switching device breaks the contacts in the power supply network - current does not flow to the electrodes and boiler 1 cools down. The module operation process is repeated in manual or automatic mode.

Після закінчення робіт і охолодження котла 1 відкривають патрубок 4 і зливають воду з порожнини котла 1.After the work is finished and the boiler 1 has cooled down, open the pipe 4 and drain the water from the boiler cavity 1.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. Electrode electric heating module, designed for heating the coolant (water) in heating and/or hot water supply systems, containing an electrode boiler, which consists of a body, in the cavity of which a thermoelectric heater is installed, made in the form of a set of metal electrodes, rigid and with with the same distance between them installed in the corresponding insulated sockets of the casing covers, each electrode is designed to be connected through a conductor to a defined phase of the alternating current source, and the casing is equipped with a nozzle for bringing the coolant to the cavity of the casing and a nozzle for removing the coolant from the cavity of the casing, which is distinguished by the fact that the module is supplemented with a damping capacity installed in series with the electrode boiler and designed to compensate for sharp thermal expansions of the coolant in the electrode boiler, which occur as a result of dynamic heating of the coolant in the electrode boiler, while the input of the module is 60 the input of the electrode boiler, the output of the boiler is connected and with the input of the damper tank, the output of which is intended for connection with the heating devices of the heating system and/or the consumer's hot water supply.

2. The module according to claim 1, which is characterized by the fact that the damping container is equipped with a safety valve for the release of steam/or coolant when the pressure rises above the permissible value.