Электроводонагреватель

)5 ЕНИЯ 2 ыбаия - упи конст- ческого ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО иэОБРетениям и ОткРытиямПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРйв 1536177, кл. Р 24 Н 1(20, 1986,Авторское свидетельство СССРМ 1562621, кл. Е 24 Н 1/20, 1980,Авторское свидетельство СССРМ 1532776, кл. Р 24 Н 1/20, 1987,(54) ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТ Изобретение относитсяк электроэнергетике и теплоснабжению и может быть использовано в электрических водонагревателях, непосредственно устанавливаемых на водопроводные краны. преимущественно для бытовых нужд.Известны водонагреватели, которые могут быть использованы для получения теплой воды при наличии источника электроэнергии и водопровода, Это водонагреватель Дадашева Я и электроводонагреватель 2).Недостатком водонагревателя по (11 является его сравнительная сложность, а основным недостатком злектроводонагревателя по 2 с открытыми электродами является зависимость нагрева воды и потребляемой мощности от концентрации солей, которая изменяется в несколько раз для разных районов страны.Из известных злектроводонагревателей наиболее близким к предлагаемому изобретению является электроводонагреватель,.Ж 17 б 3811 А 1(57) Использование: электрические водонагреватели, Сущность изобретения: холодную воду подают черезпатрубок 2 в корпус 1 на нагрев. При заданных расходахтиристор 5 включает-нагревательный элемент 4, обеспечивая полупериодйоепрохождение тока из электросети через тиристор 5 и нагревательный элемейт 4, Сапун 6 обеспечивает выход паровых пузйрьков через отверстие 17 и определенный уровень воды для включения (выключения тиристора 5 по положе. нию мениска 12 относительно контакта 7 сапуна 6. 3 з.п.ф-лы. 1 ил,содержащий снабженный заземляющим контактом и патрубками подвода и отвода корпус, расположенный в последнем нагревательный элемент, соединенный с двухпроводной электросетью, а также выключатель 3).Основным недостатком водонагревателя является конструктивная сложность и пониженная надежность работы.Цель предлагаемого изобретен ращение и повышение надежност рукции за счет автоматиобесточивания нагревателя при прекращении подачи воды.Эта цель достигается 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 связан с открытым контактом анода тиристора, а второй провод - с изолированным контактом катода тиристора, управляющий же электрод тиристора связан с неподвижным контактом сапуна, причем сапун размещен в верхней части корпуса, Для удобства ре 1 улирования температуры за счет изменения расхода сапун выполнен из прозрачного материала,что позволяет оценить уровень воды в нагревателе по отношении к неподвижному 10 контакту и момент включения нагревательного элемента. С целью дальнейшего упрощения конструкции и повышения КПД тиристор размещен внутри корпуса, обеспечивая теплоотвод водой, Для повйшения электробезопасности, внутрь сливного патрубка введен открытый контакт, соединен 15 ный проводом с заземляющим контактом напорного патрубка, вйполненвым в виде лепестка закреплейвого на внутренней по 20 верхности напорного патрубка по месту стыка с водяным краном. Такое включение .тирйстора для защиты водонагревателя, а также сапуна является новым и обладает существенными отличиями, На чертеже 25 представлена схема электроводонагревателя, Электроводонагреватель содержит корпус 1 с патрубком подвода 2 и патрубком 3 30 Отвода, размещенный внутри корпуса нагревательный элемент 4 и тиристор 5, корпус которого являетСя анодом, а также элемент 4 приклеен через стойки к корпусу, Первый провод 8 электросети через нагревательный элемент 4 связан с открытымконтактом анода (корпусом) тиристора 5, авторой провод 9 - с изолированным коютак том катода 10 тиристора 5. Управляющий электрод 11 тиристора 5 связан с неподвижным контактом 7 сапуна 6. Сапун 6 выполнен. из Оргстекла, что позволяет визуально контролировать положение мениска 12 воды относительно неподвижного контакта 7. Внутри патрубка 3 размещен Открытый контакт 13, соединенный проводом 14 с заземляющим контактом 15, выполненным в виде лепестка, закрепленного на внутренней поверхности патрубка 2 по месту стыка с водяным краном 16. патрубок 2 представляет собой отрезок резинового шланга с внутренним сечением 1415 мм, позволяющий 50 обеспечить простоту монтажа водонагревателя на водопроводный кран 16, а также добиться надежного заземления струи воды из патрубка 3 отвода через открытый контакт 13, провод 14, заземляющий контакт 15 и кран 16. сапун 6, размещенный в верхней части корпуса 1 нагревателя с закрепленным в немнеподвижным контактом 7, нагревательный 35 Проходное сечение сливного патрубка 3 выбрано 4 мм таким образом, чтобы обеспечить расход теплой воды до 0,6 л/мин, при температуре 70 С, потребляемой мощности около 2 кВт и высоте водяного столба от среза патрубка 3 отвода до мениска 12 порядка 7 - 11 см. Диаметр отверстия 17 в сапуне 6 выбран 0,7 мм, чтобы ограничить расход через сапун при большом открытии крана 16.В качестве нагревательного элемента применен серийный проволочный резистор С 535-25 Втм. Благодаря повышенной теплоемкости воды на 2 порядка по сравнению с воздухом, обеспечен нормальный теплообмен без разрушения резистора,. Работает электроводонагреватель следующим образом.Холодная вода подается 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 устанавяивается ниже контакта 7, тиристор 5 оказывается запертым и не включает нагревательный элемент 4. Это обеспечивается выбором проходного сечения сливного патрубка 3. Если расход увеличить до 0,5 л/мин, то уровень воды (мениск 12) в нагревателе поднимется выше контакта 7. Между открытым контактом анода (корпусом) тиристора 5 и управляющим электродом 11, связанным с контактом 7 оказывается включенной проводимость водяного столба, обусловленная солями воды. В этом случае, как известно, тиристор 5 открывается, обеспечивая полупериодное прохождение тока из электросети через тиристор 5 и нагревательный элемент 4, Паровые пузырьки, образующиеся при нагреве воды, поднимаются и выходят через отверстие 17 в сапуне 6, При расходе 0,6 л/мин обеспечивается температура воды на сливе 70 С. Если необходимо уменьшить температуру воды на сливе, потребитель увеличивает расход до 1 л/мин. При этом температура снижается до 36 С, мениск 12 поднимается и из отверстия 17 сапуна 6 может вытекать тонкая струя воды. Закрытие подачи воды из водяного 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 обеспечивается рациональным выбором диаметра сапуна от 7 до 10 мм, Выполнение сапуна 6 из оргстекла позволяет визуально контролировать включение нагревателя по положению мениска 12 относительно контакта 7 и повышает удобство регулирования подачи воды.нагревателя, В процессе работы нагреватьля от открытых контактованода тиристора 5и управляющего контакта 7 идут токи утечки, которые могут вызывать напряжения на5 сливной струе. Для заземления сливнойструи в сливном патрубке 3 размещен открытый контакт 13, связанный с потенциалом земли через провод 14, Заземляющийконтакт 15, водяной кран 16 и, в конечном10 счете, через водойровод. Благодая бесконтактному автоматическому включению нагревателя при. подаче воды и еговыключению.призакрытии крана 16, повышается надежность конструкции,.15 . Малые габаритные размеры(объем корпуса до 100 мл) и небольшой вес электроводонагревателя до 300 г) позволяютоб";:спечить его йепосредственный монтажна кран, как это показайо на чертеже. СтоО. имость комплектующих (резистор С 5-35 Впорядка 70 к, тиристор КУ 202 Н от 40 к до 90 к,вилка с проводом 60 к, пластмассовые детали корпуса 70 к), простота конструкции,удобство в эксплуатации и при монтаже де 5 лают предлагаемый водонагреватель, выгодным как для изготовителя, так и дляширокого потребителя.По предлагаемому изобретению изготовлены и успешно испытаны макетные об 0 разцы, разработана КД и ведетсяподготовка производства,1 О= -- =1,6 кВт 2 Я где 0 =. 220 В - питающее напряжение;Я = 15 Ом - сопротивление нагревательного элемента.Максимальный ток 1, протекающий че рез тиристор 5, определяется выражением 1 = 2 О/Я, и не превышает 20 А, поэтому в нагревателе применен тиристор КУ 202 Н.Удобным представляется использовать в нагревателе симметричный тиристор-си мистор, например, КУ 208 Г, который позволяет использовать оба полупериода питающего напряжения, но несколько удо- рожает производство нагревателя.При этом для сохранения прежней по требляемой мощности нужно увеличить сопротивление нагревательного элемента до30 Ом, Очевидно, что максимальный ток в этом случае уменьшится в 2 раза, а такхе снизится уровень помех, оказываемых на бытовую электросеть,Известно, что при прохождении, среднего тока 10 А через открытый тиристор 5 на нем выделяется мощность порядка 20 Вт. Поэтому, его установка вне корпуса 1 нагревателя потребовала бы применения достаточно габаритного и сложного по конструкции радиатора с воздушным охлаждением, В предлагаемой же конструкции, благодаря водяному охлаждению тиристора 5, радиатор исключен. Температура тиристора 5 на несколько градусов больше температуры воды на сливе и не превышает 80 С в процессе эксплуатации нагревателя, что является нормальным до кремниевых приборов и, в частности, для КУ 202 Н, Коэффициенты усилений тиристоров по току очень велики, поэтому, благодаря лавйнообразному открытию тиристора 5 в самом начале положительной полуволны питающего напряжения, токи, проходящие через контакт 7, оказываются весьма незначительными (до десятков мА), что уменьшает электрохимические процессы на поверхности контакта 7 и не ограничивает ресурс 35 40 45 50 55 С учетом ограничения мощности, потребляемой из бытовой электросети, величиной не более 2 кВт, сопротивление нагревательного элемента 4 выбрано 150 м. Средняя тепловая мощность, выделяемая на нагревательном элементе 4 при однополупериодном прохождении тока через тири- стор 5, найдется из формулы 1 1й = .Г - ( 2 О ) 2 з и а б а = 2 л Я Формула изобретения 1, Электроводонагреватель, содержащий снабженный заземляющим контактом и патрубками подвода и отвода корпус, расположенный в последйем нагревательный элемент, соединенный с двухпроводной электросетью, а также выключатель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощенияконструкции, он дополнительно содержит сапун с неподвижным контактом, выключатель выполнен в виде тиристора, управляющий 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 тл и ч а ю щ и й с я тем, что. сапун выполнен из прозрачного материала,3. Электроводонагреватель по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что тиристор расположен внутри корпуса.4, Электроводонагреватель по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что н дополнительно содержит открытый контакт. расположен1763811 ненным в виде лепестка, закрепленного навходном торце патрубка подвода. Составитель Л,БродскиТехред М.Моргентал орректор М.Шаооши актор Заказ 3446.ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобрете113035, Москва, Ж, Раушска ГКНТ ССС ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 водственно-и ный внутри патрубка отвода, соединенный с заземляющим контактом корпуса, выполПодписноеям и открытнаб., 4/5