электроводонагреватель трансформаторного типа. Трансформаторный нагрев воды

Электроводонагревательное устройство трансформаторного типа

Электроводонагреватель трансформаторного типа предназначен для нагрева воды быстродействующим способом. Устройство содержит трехфазный стержневой трансформатор с плоским шихтованным магнитопроводом, на стержнях которого размещена первичная обмотка, подключенная к сети переменного тока, а вторичная обмотка выполнена в виде короткозамкнутой пустотелой камеры. Особенностью конструкции является то, что короткозамкнутая камера, внутри которой размещен магнитопровод с первичной обмоткой, снабжена двумя полыми омываемыми водой электропроводящими перемычками, проходящими через окна магнитопровода и приваренными к стенкам камеры. Вследствие того что площадь теплоотдачи значительно увеличена за счет конструкции вторичной обмотки, увеличивается теплоотдающая поверхность электроводонагревателя, а следовательно, уменьшается удельная поверхностная мощность, что приводит к ухудшению условий образования накипи при нагреве жидкости, а значит, обеспечивает и более длительный срок службы электроводонагревателя без обслуживания. Кроме того, благодаря тому что перемычки охлаждаются, это позволяет избежать местного перегрева первичной обмотки и обеспечивает максимальный коэффициент полезного действия устройства. 1 ил.

Изобретение относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Уровень изобретения известен из устройства, содержащего встроенный трансформатор с шихтованным сердечником, первичную обмотку, подключенную к сети, и вторичную, короткозамкнутую, которая имеет произвольную форму и выполнена из ферромагнитного листового материала с электропроводящим покрытием (патент №2007895, H05B 6/10, опубл. 15.02.94).

Недостатком данного прибора является сложность изготовления вторичной обмотки, особенно ее электропроводящего покрытия, что ведет к удорожанию устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электроводонагреватель трансформаторного типа, который имеет плоский шихтованный магнитопровод с расположенной на стержнях магнитопровода трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную в виде пустотелой камеры. Для создания короткозамкнутых витков камера снабжена двумя электропроводящими перемычками, привариваемыми к стенкам камеры и служащими для замыкания фазных токов вторичной обмотки. Эти перемычки проходят через окна магнитопровода. Перемычки водой не омываются, поэтому выполнены из более толстого листа, чем вторичная обмотка. Камера снабжена дном и крышкой, которые совместно создают герметичную корпусную оболочку, закрывающую индуктор от попадания воды. Дно и крышка имеют сварное соединение с корпусом камеры (пат. №2218675, H05B 6/10, опубл. 10.12.03).

Недостатком данного устройства является малая площадь поверхности теплоотдачи, а также наличие не омываемых водой перемычек, что влечет за собой местный перегрев и нарушение изоляции первичной обмотки.

Заявляемое изобретение направлено на повышение эффективности нагрева, что заключается в увеличении поверхности теплоотдачи и улучшении эксплуатационных показателей.

Предложен электроводонагреватель, представляющий собой трехфазный трансформатор с плоским шихтованным магнитопроводом, на стержнях которого размещена первичная обмотка, подключенная к сети переменного тока, а вторичная обмотка выполнена в виде короткозамкнутой пустотелой камеры. Особенностью конструкции является то, что камера, внутри которой размещен магнитопровод с первичной обмоткой, снабжена двумя полыми омываемыми водой электропроводящими перемычками, проходящими через окна магнитопровода и приваренными к стенкам камеры. Конструкция вторичной обмотки совместно с короткозамыкающими перемычками, дном и крышкой создают герметичную оболочку, которая заполняется пропиточным компаундом. Вода нагревается как в режиме протока, так и аккумуляционном режиме за счет мощности, выделяемой во вторичной обмотке при протекании по ней тока, а также за счет выделяемой мощности в первичной обмотке, в магнитопроводе и короткозамкнутых перемычках, выполненных полыми, что увеличивает площадь теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах.

Требуемый технический результат достигается за счет увеличения площади теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах.

Это достигается выполнением вторичной обмотки в виде короткозамкнутой пустотелой камеры, внутри которой расположен индуктор (магнитопровод с первичной обмоткой). Заявляемая конструкция вторичной обмотки увеличивает площадь теплоотдачи нагревательного элемента, повышает эффективность нагрева, улучшает эксплуатационные показатели.

На чертеже показана конструкция электроводонагревателя трансформаторного типа с плоским шихтованным магнитопроводом, стержни 1 которого расположены в одной плоскости относительно друг друга и соединены между собой ярмом 2. На стержнях 1 размещена трехфазная первичная обмотка 3. Вторичная короткозамкнутая обмотка выполнена в виде пустотелой камеры 4. Полые короткозамкнутые перемычки 5, расположенные между стержнями магнитопровода, привариваются к корпусу камеры 4. Вторичная обмотка вместе с крышкой 6 и дном 7 создают герметичную корпусную оболочку, внутри которой размещен индуктор (магнитопровод с первичной обмоткой). Внутренняя полость камеры, где расположен индуктор, заполняется пропиточным компаундом.

Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотки к трехфазной сети по ней протекает переменный ток, создающий изменяющийся во времени магнитный поток магнитной системы устройства. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу, под действием которой в короткозамкнутой камере протекает трехфазный переменный ток. При протекании тока во вторичной обмотке выделяется тепло, передаваемое нагреваемой жидкости.

Вследствие того что площадь теплоотдачи значительно увеличена за счет заявляемой конструкции вторичной обмотки, увеличивается теплоотдающая поверхность электроводонагревателя, а следовательно, уменьшается удельная поверхностная мощность, что приводит к ухудшению условий образования накипи при нагреве жидкости, а значит, обеспечивает и более длительный срок службы электроводонагревателя без обслуживания. Кроме того, благодаря тому что перемычки охлаждаются, это позволяет избежать местного перегрева первичной обмотки и обеспечивает максимальный коэффициент полезного действия устройства.

Электроводонагреватель трансформаторного типа, содержащий плоский шихтованный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к сети переменного тока, и вторичную обмотку в виде герметичной камеры, внутри которой к стенкам приварены электропроводящие перемычки, проходящие через окна магнитопровода, отличающийся тем, что электропроводящие перемычки выполнены полыми и омываются водой.

www.findpatent.ru

электроводонагреватель трансформаторного типа - патент РФ 2153779

Изобретение касается электроводонагревателя, представляющего собой трехфазный трансформатор с пространственным магнитопроводом, на стержнях которого размещена первичная обмотка, а вторичная состоит из трубок, размещенных между стержнями. Особенностью конструкции каждой фазы вторичной обмотки является то, что она состоит из двух трубок, концентрически расположенных одна внутри другой. Верхние концы трубок соединены между собой, а нижние концы соединены с короткозамыкающими дисками. Причем трубка меньшего диаметра соединяется с одним диском, а трубка большего диаметра - с другим. Конструкция вторичной обмотки совместно с короткозамыкающими дисками и корпусной оболочкой создает герметичную камеру, внутри которой размещен магнитопровод с первичной обмоткой. Вода нагревается в режиме протока за счет мощности, выделяемой во вторичной обмотке при протекании по ней тока. Изобретение повышает эффективность нагрева. 1 ил. Изобретение относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, небольших промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Уровень изобретения известен из прибора, содержащего встроенный трансформатор с шихтованным сердечником, первичную обмотку, подключенную к сети, и вторичную обмотку, отличающегося тем, что греющая часть прибора является частью короткозамкнутой вторичной обмотки трансформатора, имеет произвольную форму и выполнена из ферромагнитного листового материала с электропроводящим покрытием (пат. N 2007895, H 05 B 6/10, опубл. 15.02.94). Недостатком этого прибора является сложность изготовления вторичной обмотки, особенно ее электропроводящего покрытия, что ведет к удорожанию устройства. Известен также индукционный нагреватель текучих сред, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из электропроводящей трубки, витки которой соединены между собой в местах прилегания сварочными швами (пат. N 2031551, H 05 B 6/10, опубл. 20.03.95). Недостатком этого нагревателя является то, что трубка, предназначенная для нагрева текучей среды, отдает тепло не только в нагреваемую жидкость, но и рассеивает его в окружающую среду, что приводит к снижению коэффициента полезного действия устройства. Кроме того, это устройство имеет низкий коэффициент мощности, обусловленный значительной индуктивностью рассеяния вторичной обмотки данного типа. К перечисленным недостаткам можно добавить то, что сварочные швы будут являться источниками локального перегрева. Также известен индукционный нагреватель жидкости, содержащий корпус, размещенный в нем трансформатор с многостержневым ферромагнитным сердечником с расположенной на стержнях многофазной первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся теплообменником. Теплообменник выполнен в виде пустотелой камеры с нижним входным и верхним выходным патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные вертикальные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень сердечника трансформатора (пат. N 2074529, H 05 B 6/10, F 24 H 1/22, опубл. 27.02.97). Недостатком данного устройства является сложность конструкции и неудовлетворительные массогабаритные показатели. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электроводонагревательное устройство трансформаторного типа (пат. РФ N 2101882, H 05 B 6/10, F 24 H 1/10, опубл. 10.01.98), содержащее пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутую вторичную обмотку, причем вторичная обмотка выполнена из прямых трубок, размещенных между стержнями магнитопровода с первичной обмоткой и соединенных на концах дисками. Вторичная обмотка совместно с корпусной оболочкой образует герметичную камеру. В этом устройстве греющим элементом являются трубки, расположенные между стержнями магнитопровода. Недостаточная площадь поверхности теплоотдачи, а также большая плотность теплового потока с этой поверхности являются недостатками этого электроводонагревателя. Заявляемое изобретение направлено на повышение энергетических и эксплуатационных показателей. Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности нагрева. Требуемый технический результат достигается за счет увеличения площади теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах. Это достигается выполнением вторичной обмотки в виде прямых трубок, расположенных концентрически одна внутри другой с зазором, верхние концы которых соединены между собой, а нижние накоротко замкнуты дисками. Заявляемая конструкция вторичной обмотки увеличивает площадь теплоотдачи нагревательного элемента формированием выходных концов трубок, т.е. добавлением выступающей части внутренних трубок и наличием концентрически расположенных внешних. Электроводонагреватель трансформаторного типа имеет пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную из трубок, размещенную между стержнями магнитопровода. Каждая фаза вторичной обмотки представляет собой две трубки разного диаметра и высоты, проходящие одна внутри другой с зазором. Трубки соединяются верхними концами между собой, а нижними концами с дисками, причем трубка меньшего диаметра соединяется с нижним диском, а трубка большего диаметра соединяется с верхним диском. Вся конструкция совместно с корпусной оболочкой создает герметичную камеру. Существенные признаки, характеризующие заявляемое устройство: ограничительные - электронагреватель трансформаторного типа, содержащий пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой, стержни которого расположены в одной плоскости под углом 120o относительно друг друга, и вторичную обмотку, выполненную из трубок, которые накоротко замкнуты на нижних концах и расположены между стержнями магнитопровода, при этом вся конструкция охвачена корпусной оболочкой, создающей герметичную камеру; отличительные - каждая фаза вторичной обмотки состоит из двух прямых трубок разного диаметра и высоты, расположенных концентрически одна внутри другой с зазором, при этом верхние концы трубок соединены между собой, нижний конец трубки меньшего диаметра соединен с нижним диском, а нижний конец трубки большего диаметра соединен с верхним диском. На чертеже показана конструкция электроводонагревателя трансформаторного типа с пространственным магнитопроводом, стержни 1 которого расположены в одной плоскости под углом 120 градусов относительно друг друга и охвачены кольцеобразным ярмом 2. На стержнях размещена трехфазная первичная обмотка 3. Вторичная короткозамкнутая обмотка выполнена в виде трубок 4, предназначенных для прохождения нагреваемой жидкости, которые накоротко замкнуты дисками 5. Трубки размещены между стержнями магнитопровода. Вторичная обмотка вместе с корпусной оболочкой 6 создает герметичную камеру, внутри которой размещен магнитопровод с первичной обмоткой. Стрелками 7 показан один из вариантов протекания нагреваемой жидкости, которая омывает как внутренние поверхности трубок меньшего диаметра, так и внешние поверхности трубок большего диаметра. Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотки к трехфазной сети по ней протекает переменный ток, создающий изменяющийся во времени магнитный поток системы устройства. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу, под действием которой в трубках протекает трехфазный переменный ток. При протекании тока во вторичной обмотке выделяется тепло, передаваемое нагреваемой жидкости. Вследствие того, что площадь греющих элементов значительно увеличена, возможен нагрев воды с меньшим образованием накипи, а значит, и более длительным сроком службы электроводонагревателя без обслуживания. Это объясняется тем, что одним из факторов, влияющих на интенсивность процесса образования накипи, является удельная поверхностная мощность, т.е. мощность на единицу греющей поверхности. За счет формирования выступающей части вторичной обмотки внутренними и внешними трубками увеличивается теплоотдающая поверхность электроводонагревателя, а следовательно, уменьшается отдельная поверхностная мощность, что приводит к ухудшению условий образования накипи как при нагреве протекающей жидкости, так и при погружении нагревателя в жидкость. Кроме того, благодаря тому, что конструкция электроводонагревателя герметична, он может быть целиком помещен в нагреваемую жидкость, поэтому вся тепловая мощность, выделяемая в нем, полностью передается в нагреваемую жидкость, что обеспечивает максимальный коэффициент полезного действия устройства.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электроводонагреватель трансформаторного типа, содержащий пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой, стержни которого расположены в одной плоскости под углом 120o относительно друг друга, и вторичную обмотку, выполненную из трубок, которые накоротко замкнуты на нижних концах дисками и расположены между стержнями магнитопровода, при этом вся конструкция охвачена корпусной оболочкой, создающей герметичную камеру, отличающийся тем, что каждая фаза вторичной обмотки состоит из двух прямых трубок разного диаметра и высоты, расположенных концентрически одна внутри другой с зазором, при этом верхние концы трубок соединены между собой, нижний конец трубки меньшего диаметра соединен с нижним диском, а нижний конец трубки большего диаметра соединен с верхним диском.

www.freepatent.ru

Электроводонагреватель трансформаторного типа

Изобретение относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, небольших промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Уровень изобретения известен из прибора, содержащего встроенный трансформатор с шихтованным сердечником, первичную обмотку, подключенную к сети, и вторичную обмотку, отличающегося тем, что греющая часть прибора является частью короткозамкнутой вторичной обмотки трансформатора, имеет произвольную форму и выполнена из ферромагнитного листового материала с электропроводящим покрытием (пат. N 2007895, H 05 B 6/10, опубл. 15.02.94). Недостатком этого прибора является сложность изготовления вторичной обмотки, особенно ее электропроводящего покрытия, что ведет к удорожанию устройства. Известен также индукционный нагреватель текучих сред, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из электропроводящей трубки, витки которой соединены между собой в местах прилегания сварочными швами (пат. N 2031551, H 05 B 6/10, опубл. 20.03.95). Недостатком этого нагревателя является то, что трубка, предназначенная для нагрева текучей среды, отдает тепло не только в нагреваемую жидкость, но и рассеивает его в окружающую среду, что приводит к снижению коэффициента полезного действия устройства. Кроме того, это устройство имеет низкий коэффициент мощности, обусловленный значительной индуктивностью рассеяния вторичной обмотки данного типа. К перечисленным недостаткам можно добавить то, что сварочные швы будут являться источниками локального перегрева. Также известен индукционный нагреватель жидкости, содержащий корпус, размещенный в нем трансформатор с многостержневым ферромагнитным сердечником с расположенной на стержнях многофазной первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся теплообменником. Теплообменник выполнен в виде пустотелой камеры с нижним входным и верхним выходным патрубками для прохождения нагреваемой жидкости, в которой имеются сквозные вертикальные каналы с электропроводящими стенками, в каждом из которых с зазором установлен стержень сердечника трансформатора (пат. N 2074529, H 05 B 6/10, F 24 H 1/22, опубл. 27.02.97). Недостатком данного устройства является сложность конструкции и неудовлетворительные массогабаритные показатели. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электроводонагревательное устройство трансформаторного типа (пат. РФ N 2101882, H 05 B 6/10, F 24 H 1/10, опубл. 10.01.98), содержащее пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутую вторичную обмотку, причем вторичная обмотка выполнена из прямых трубок, размещенных между стержнями магнитопровода с первичной обмоткой и соединенных на концах дисками. Вторичная обмотка совместно с корпусной оболочкой образует герметичную камеру. В этом устройстве греющим элементом являются трубки, расположенные между стержнями магнитопровода. Недостаточная площадь поверхности теплоотдачи, а также большая плотность теплового потока с этой поверхности являются недостатками этого электроводонагревателя. Заявляемое изобретение направлено на повышение энергетических и эксплуатационных показателей. Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности нагрева. Требуемый технический результат достигается за счет увеличения площади теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах. Это достигается выполнением вторичной обмотки в виде прямых трубок, расположенных концентрически одна внутри другой с зазором, верхние концы которых соединены между собой, а нижние накоротко замкнуты дисками. Заявляемая конструкция вторичной обмотки увеличивает площадь теплоотдачи нагревательного элемента формированием выходных концов трубок, т.е. добавлением выступающей части внутренних трубок и наличием концентрически расположенных внешних. Электроводонагреватель трансформаторного типа имеет пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную из трубок, размещенную между стержнями магнитопровода. Каждая фаза вторичной обмотки представляет собой две трубки разного диаметра и высоты, проходящие одна внутри другой с зазором. Трубки соединяются верхними концами между собой, а нижними концами с дисками, причем трубка меньшего диаметра соединяется с нижним диском, а трубка большего диаметра соединяется с верхним диском. Вся конструкция совместно с корпусной оболочкой создает герметичную камеру. Существенные признаки, характеризующие заявляемое устройство: ограничительные - электронагреватель трансформаторного типа, содержащий пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой, стержни которого расположены в одной плоскости под углом 120o относительно друг друга, и вторичную обмотку, выполненную из трубок, которые накоротко замкнуты на нижних концах и расположены между стержнями магнитопровода, при этом вся конструкция охвачена корпусной оболочкой, создающей герметичную камеру; отличительные - каждая фаза вторичной обмотки состоит из двух прямых трубок разного диаметра и высоты, расположенных концентрически одна внутри другой с зазором, при этом верхние концы трубок соединены между собой, нижний конец трубки меньшего диаметра соединен с нижним диском, а нижний конец трубки большего диаметра соединен с верхним диском. На чертеже показана конструкция электроводонагревателя трансформаторного типа с пространственным магнитопроводом, стержни 1 которого расположены в одной плоскости под углом 120 градусов относительно друг друга и охвачены кольцеобразным ярмом 2. На стержнях размещена трехфазная первичная обмотка 3. Вторичная короткозамкнутая обмотка выполнена в виде трубок 4, предназначенных для прохождения нагреваемой жидкости, которые накоротко замкнуты дисками 5. Трубки размещены между стержнями магнитопровода. Вторичная обмотка вместе с корпусной оболочкой 6 создает герметичную камеру, внутри которой размещен магнитопровод с первичной обмоткой. Стрелками 7 показан один из вариантов протекания нагреваемой жидкости, которая омывает как внутренние поверхности трубок меньшего диаметра, так и внешние поверхности трубок большего диаметра. Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотки к трехфазной сети по ней протекает переменный ток, создающий изменяющийся во времени магнитный поток системы устройства. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу, под действием которой в трубках протекает трехфазный переменный ток. При протекании тока во вторичной обмотке выделяется тепло, передаваемое нагреваемой жидкости. Вследствие того, что площадь греющих элементов значительно увеличена, возможен нагрев воды с меньшим образованием накипи, а значит, и более длительным сроком службы электроводонагревателя без обслуживания. Это объясняется тем, что одним из факторов, влияющих на интенсивность процесса образования накипи, является удельная поверхностная мощность, т.е. мощность на единицу греющей поверхности. За счет формирования выступающей части вторичной обмотки внутренними и внешними трубками увеличивается теплоотдающая поверхность электроводонагревателя, а следовательно, уменьшается отдельная поверхностная мощность, что приводит к ухудшению условий образования накипи как при нагреве протекающей жидкости, так и при погружении нагревателя в жидкость. Кроме того, благодаря тому, что конструкция электроводонагревателя герметична, он может быть целиком помещен в нагреваемую жидкость, поэтому вся тепловая мощность, выделяемая в нем, полностью передается в нагреваемую жидкость, что обеспечивает максимальный коэффициент полезного действия устройства.

Формула изобретения

РИСУНКИ

Рисунок 1