Настінна водогрійна проточна електрична колонка
Використання: у проточних водонагрівачах для ванн. Сушність винаходу: циліндричний корпус, порожнина якого герметично закрита кришкою і містить електронагрівальні елементи у вигляді концентрично встановлених на днище бака і на кришці обічайок, причому кожна обичайка кришки поміщена між суміжними обичайками, що належать корпусу з рівномірним по периметру зазором. Центральна обичайка виведена через днище корпусу назовні, і на її кінці виконано різьблення для приєднання розгалужуючого трійника водопровідна траса - колонка - змішувач. Нагрівальні елементи, якими є обичайки, принаймні зовні обклеєні двома шарами склотканини, між якими передбачений шар термостійкої композиції струмопровідної з негативним температурним коефіцієнтом електроопору, який може бути підключений до електричної мережі. Шар склотканини ізолює струмопровідний барвистий шар від води. Шар склотканини ізолює шар від металевих поверхонь водогрійної колонки. На днищі бака передбачені вушка, а у верхній частині - вушко з шарнірно приєднаною до нього тягою. До вушок і вільного кінця тяги шарнірно приєднані вилти болти, які при установці колонки можуть бути заармовані в стіну. 2 з. п. ф-ли, 5 іл.
Винахід відноситься до проточних водонагрівачів для ванн. Відомі газові проточні водонагрівачі для ванн та електроводонагрівачі двох типів - ємнісні та проточні.
У газифікованих населених пунктах широкого поширення набули газові проточні водонагрівачі. В даний час промисловість випускає водонагрівачі проточні газові трьох моделей: ВПГ-8; ВПГ-18; ВПГ-20. У них вода нагрівається при русі по змійовику-калориферу, що обігрівається гарячими продуктами згоряння газу,що йдуть від пальника через калорифер у відвідний канал (димохід-газохід). Водонагрівачі цього типу забезпечені блок-краном, який не допускає надходження газу в пальник у разі припинення подачі води з водопроводу до змійовика-калорифера.
Гідність газових проточних водонагрівачів полягає в їхній швидкодії. Недоліками цих приладів є їхня екологічна шкідливість (викид в довкілля продуктів згоряння газу, загазовування приміщення), експлуатаційна незручність (прилад встановлюється за межами ванної кімнати, що ускладнює регулювання температури води), невеликий термін служби та досить висока складність конструкції, внаслідок чого випуск цих нагрівальних приладів може здійснюватися лише спеціалізованими підприємствами, кількість яких є малою.
При нагріванні води вище 40 про починається випадання вуглекислих солей кальцію і магнію на внутрішніх стінках труби калорифера, що зменшує прохідний переріз і знижує теплопередачу. До того ж, висока температура води інтенсифікує агресивний вплив корозії на сталеві труби.
У населених пунктах, що не постачаються природним газом, знаходять застосування водонагрівачі електричні для ванн. За своєю швидкодією вони значно поступаються газовим водонагрівачам. Ємнісний електричний водонагрівач місткістю 80-120 л здатний нагріти воду до 70-75 про З витраті потужності 2,5-3 кВт лише за 2 год, а при витраті 1-1,5 кВт - за 6 год. А проточному електроводонагрівачі 100 л води можуть бути нагріті до = 35-40 про З за 12-15 хв, але витрати потужності при цьому становитимуть 14-15 кВт.
Електроводонагрівачі мають простий пристрій. У металевому корпусі з водою, на зовнішній стінці якого передбачена надійна теплоізоляція, зміцнюється трубчастий нагрівальнийелемент. Усередині останнього знаходиться нікелева спіраль, запресована матеріалом, що має гарну тепловіддачу.
Але навіть при своїй простоті порівняно з газовими електронагрівачами для ванн не можуть скласти останнім гідну конкуренцію.
Мета винаходу - створення проточного електричного водонагрівача для ванн, близького за своїми технічними та експлуатаційними характеристиками до газових проточних водонагрівачів, але екологічно абсолютно чистого, в якому нагрівальний ефект при швидкодії, близькому до газових водонагрівачів, досягається при невеликих витратах електричної енергії і який знайшов би широке застосування в районах країни, що не постачаються природним газом.
Настінна водогрійна проточна електрична колонка лабіринтного типу, що є предметом винаходу, характеризується наступними суттєвими і відмітними ознаками: містить циліндричний бак зі штуцерами для підведення води з водопроводу і випуску підігрітої води, а також вушка для шарнірного приєднання до вилчастих болтів. Порожнина бака герметично закрита кришкою.
До внутрішньої частини днища бака і кришки концентрично по відношенню один до одного приєднані обичайки, а в міру наближення до центру - труби, розташовані таким чином, що кожна обичайка (труба) поміщена кришка між суміжними обічайками (трубами) бака з рівномірними зазорами між ними.
Центральна труба виведена через днище бака назовні, і на ній виконано різьблення для приєднання розгалужуючого трійника "водопровідна траса - колонка - змішувач". У стінці бака виконано отвір для випуску через штуцер, приєднаний зовні підігрітої води. На згаданому штуцері встановлено муфту для його приєднання підведення підігрітої води дозмішувача.
На внутрішніх поверхнях бака і кришки нанесено тришарове покриття "склотканина - фарба, що обігріває, з негативним температурним коефіцієнтом електроопору - склотканина", і шар фарби може бути включений в електричну мережу. Рецептура фарби, що обігріває, розроблена в проблемній лабораторії Московського НДІ харчової та молочної промисловості під керівництвом професора В. Є. Гуля. Фарба готується на полімерній основі із вуглеграфітовим наповнювачем. Вона має негативний температурний коефіцієнт електроопору. При проходженні електричного струму через шар фарби у ньому генерується тепло. Обігріваюча фарба знайшла застосування для виготовлення варильного та стерилізуючого посуду, спеціальних гріючих шпалер для будівельних побутівок та дачних будиночків. Інформація, що стосується рецептури приготування фарби, що обігріває, і накопиченого досвіду в її використанні, міститься в журналі "Винахідник і раціоналізатор", N 5, 1983.
Нагрівальний ефект має місце за рахунок теплообміну між розігрітою поверхнею обічаків (труб), що утворюють лабіринт, і проточною водою, що рухається згаданим лабіринтом.
Технічне рішення, покладене в основу винаходу, відповідає критерію "новизна", так викладені у п. п. 2 та 3 наведеного вище переліку відмітні ознаки не виявляються у прототипах.
На фіг. 1 – загальний вигляд запропонованої настінної проточної електричної колонки лабіринтного типу; на фіг. 2 - вид колонки у плані; на фіг. 3 – вид колонки збоку; на фіг. 4 - вузол 1 на фіг. 1; на фіг. 5 - вузол 2 на фіг. 1.
Циліндричний бак 1, порожнина якого герметично закрита кришкою 2 і містить електронагрівальні елементи у вигляді концентрично встановлених на днище бака і на кришці обичок 3 і 4, а по мірінаближення до центру - труб таким чином, що кожна обичайка (труба) кришки 4 поміщена між суміжними обічайками (трубами) 3, що належать баку з рівномірним по периметру зазором між ними.
Центральна труба 5 виведена через днище бака назовні, і на його кінці виконано різьблення для приєднання розгалужуючого трійника "водопровідна траса - колонка - змішувач" 6. На зовнішній стінці бака 7 виконано отвір 8 для випуску через патрубок 9, приєднаний зовні, підігрітий. На патрубку 9 встановлена муфта 10 для приєднання до змішувача. Дно бака і кришка виконані тришаровими, між шарами металу поміщений шар електроізоляційного матеріалу. Нагрівальні елементи, якими є обичайки 3 і 4, принаймні зовні, склеєні двома шарами 11 і 13 склотканини, між якими передбачений шар 12 термостійкої композиції струмопровідної з негативним температурним коефіцієнтом електроопору, який може бути підключений до електричної мережі. Шар 11 склотканини ізолює струмопровідний барвистий шар 12 від води. Шар 13 склотканини ізолює шар 12 від металевих поверхонь водогрійної колонки. На дно бака передбачені вушка 14, а у верхній його частині - вушко 16 з шарнірно приєднаною до нього тягою 18. До вушок 14 і до вільного кінця тяги 18 шарнірно приєднані болти 15, які при установці колонки можуть бути заармовані в стінку.
Для підключення нагрівальних елементів до електричної мережі можуть бути використані внутрішні металеві шари 19 днища бака та кришки, відокремлені від зовнішніх шарів шаром 20 електроізоляційного матеріалу. До поверхонь шару 13, пофарбованим шаром 12, приклеюються струмознімальні кільця 21, які можуть бути замкнуті, так і незамкнуті по контуру, і черезостанні може проходити вода для руху лабіринтом.
Прототипом заявленого технічного рішення може служити настінна водогрійна проточна електрична колонка лабіринтного типу, описана в книзі А. С. Варшавського "Побутові нагрівальні електроприлади", М. "Енерговидав", 1981, с. 248, рис. 15-5.
Перед підключенням колонки до електромережі необхідно відкрити кран гарячої води змішувача. При включенні колонки в електричну мережу через шар 12 нагрівальних елементів потече електричний струм, що генерує в барвистій плівці тепло, яке через шар 11 склотканини буде передано воді, що заповнює зазор між обичайками 3 і 4. При оптимальній величині зазору і досить нагрітих обичайках (труб при русі лабіринтом може бути нагріта до 60-80 про С. Регулювання температури води, що надходить у ванну, передбачено шляхом змішування гарячої та холодної води в змішувачі. Крім того, можливе регулювання температури води за рахунок вимірювання сили струму, що протікає через шар фарби, що обігріває.
Технічне рішення, покладене в основу пропонованого винаходу, дозволяє скоротити великий розрив між робочими характеристиками газово-проточного водонагрівача і проточного електричного водонагрівача, що особливо чітко проявляється в зіставленні таких складових, як швидкодія (тривалість нагріву в хвилинах).
Швидкодія газового проточного водонагрівача визначається 1-2 хв. За цей час воду можна довести до температури 50-60°С.
Швидкодія електричного проточного водонагрівача існуючої конструкції визначається 12-15 хв. За цей час температура води доводиться до 35-40 о С і досягається при витраті потужності 14-15 кВт. Експериментально встановлено, що нагрівання 1 м 2поверхні, покритої обігріваючою фарбою, до температури 200 про З можливий при витраті потужності 100 Вт, з чого неважко переконатися в економічній доцільності широкого використання в побуті колонок колонок запропонованої конструкції. Процес підігріву води в колонці запропонованої конструкції, на відміну від підігріву в газовому водонагрівачі, екологічно абсолютно чистий.
1. НАСТІННА ВОДОГРІЙНА ПРОТОЧНА ЕЛЕКТРИЧНА КОЛОНКА, що містить корпус з герметичною кришкою і днищем, в останньому виконані отвори для підключення штуцерів для підведення і відведення води, причому днище і кришка постачена ними лабіринтний канал, в якому розміщений електронагрівник, що відрізняється тим, що, з метою зниження експлуатаційних витрат, вона забезпечена трійником, електронагрівник виконаний плівкового типу, нанесений на внутрішню поверхню корпусу та поверхню перегородок, причому останні виконані у вигляді концентричних обічаків, зазори між якими мають однаковий розмір , а штуцер для підведення води виконаний за одне з центральною обічайкою та з різьбленням для приєднання вказаного трійника.
2. Колонка по п. 1, що відрізняється тим, що нагрівач виконаний з двох шарів склотканини, між якими розташований шар термостійкої кромки з негативним температурним коефіцієнтом опору.
3. Колонка за пп. 1 і 2, яка відрізняється тим, що вона додатково містить засіб кріплення у вигляді трьох вушок і тяги, перші два з яких скріплені з нижньою частиною корпусу, третє - з верхньою частиною корпусу і з'єднане з тягою.