| Формула изобретения 1. Электрический парогенератор содержит вертикально ориентированный корпус с патрубками подвода и отвода питательной воды и отвода перегретого пара, пароперегреватель, электронагревательный элемент, отличающийся тем, что теплообменный элемент пароперегревателя, образован обечайкой внутри, которой расположен, по меньшей мере, один закрытый электронагревательный элемент, выполненный с возможностью пропуска нагреваемого воздуха и пара, а камера нагрева и испарения, образована внешней боковой поверхностью обечайки и внутренней поверхностью корпуса парогенератора, при этом на внутренней боковой поверхности обечайки, сообщающей в нижней части с источником воздуха, а в верхней части с патрубком для отвода перегретого пара, выполнен, по меньшей мере, один сквозной канал с отверстиями в верхней части канала для перемещения насыщенного пара из камеры нагрева и испарения в пароперегреватель. 2. Электрический парогенератор, характеризующийся тем, что он содержит вертикально ориентированный корпус с патрубками подвода питательной воды и отвода перегретого пара, электронагревательный элемент, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два пароперегревателя, расположены вдоль продольной оси корпуса парогенератора, при этом теплообменный элемент каждого пароперегревателя, образован обечайкой, сообщающей в нижней части с источником воздуха, а в верхней части с патрубком для отвода перегретого пара, внутри, которой расположен, по меньшей мере, один закрытый электронагревательный элемент, выполненный с возможностью пропуска нагреваемого воздуха и пара, а камера нагрева и испарения, образована внешней боковой поверхностью обечайки каждого перегревателя и внутренней поверхностью корпуса парогенератора, при этом на внутренней боковой поверхности обечайки каждого перегревателя, выполнен, по меньшей мере, один сквозной канал с отверстиями в верхней части канала для перемещения насыщенного пара из камеры нагрева и испарения в пароперегреватель. 3. Электрический парогенератор по п.1 или п.2 отличающийся тем, что обечайка выполнена прямоугольной или криволинейной формы или их комбинацией. 4. Электрический парогенератор по п.1 или п.2 отличающийся тем, что корпус парогенератора и обечайка выполнены из корозионностойкого материала. 9 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 5. Электрический парогенератор по п.1 или п.2 ,отличающийся тем, что закрытый электронагревательный элемент выполнен в виде трубчатого электрического нагревателя. 6. Электрический парогенератор по п.1 или п.2 ,отличающийся тем, что верхняя часть корпуса парогенератора выполнена с патрубком для отвода насыщенного пара из камеры нагрева и испарения. 7. Электрический парогенератор по п.1 или п.2, отличающийся тем, что корпус парогенератора выполнен с теплоизолирующим покрытием, заключенным в защитный металлический кожух. 8. Электрический парогенератор по п.1 или п.2 , отличающийся тем, что корпус парогенератора с внешней стороны снабжен облицовочным покрытием, в частности из металла или камня или их комбинации. 10 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) |
Область техники
Изобретение относится к устройствам для генерирования пара в парогенераторах с применением электрической энергии, предназначенных для выработки пара низких давлений, в частности может быть использовано для получения насыщенного и перегретого пара в банях, саунах индивидуального и коллективного пользования, климатических камерах спортивно-оздоровительного и медицинского профиля.
Электрический парогенератор - это устройство, преобразующее воду в газообразное состояние, т.е. пар с помощью источника тепла - электронагревателя.
Пароперегреватель— устройство, предназначенное для перегрева водяного пара, то есть повышения его температуры выше точки насыщения.
Насыщенный пар— это водяной пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью. Перегретый пар — пар, нагретый до температуры, превышающей температуру кипения воды при данном давлении.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен электрический парогенератор, содержащий корпус цилиндрической формы, в котором размещены электрические нагреватели, система подачи воды и пароперегреватель. Электронагреватели выполнены с базальтовым волокном и установлены внутри корпуса по двум окружностям в металлических трубах, открытых сверху и приваренных к верху и ко дну корпуса. Система подачи воды состоит из двух колец труб, размещенных внутри корпуса снизу или сверху с приваренными к ним вертикальными трубами, снабженными форсунками- распылителями, рассредоточенными на нескольких уровнях и направленными на трубы с электронагревателями. Пароперегреватель снабжен трубами, расположенными горизонтально на пути пара с установленными в них электронагревателями. (патент РФ N°2129233, 02.07.1996 г.) Недостатки парогенератора являются большая его материалоемкость, энергоемкость и габариты.
Из уровня техники известен электрический парогенератор, содержащий снабженный патрубками подвода жидкости и отвода пара корпус, внутренняя полость которого разделена цилиндрической обечайкой на сообщенные между собой камеры перегрева и испарения, содержит внешнюю оболочку, расположенную с зазором относительно последнего, с образованием камеры нагрева, сообщенной с камерой испарения посредством трубопровода, на котором установлен указанный электроуправляемый клапан, причем патрубок подвода жидкости подключен к нижней части оболочки, а электронагреватель установлен в обечайке. (Заявка на патент ΡΦΝ° 95114624 10.08.1997)Недостатком данного устройства является сложная конструкция, наличие электроуправляемого клапана. Из уровня техники известен электрический парогенератор, содержащий снабженный патрубками подвода жидкости и отвода пара корпус с расположенными внутри него камерой нагрева, внутри которой размещен электронагреватель, камерой перегрева и камерой испарения совмещенными в одну общую камеру. (Патент ΡΦΝ°13412,08.12.1999Γ) Недостатком данного устройства является низкая эффективность генерации перегретого пара с высокой температурой.
Из уровня техники известен электрический парогенератор, содержащий открытый сверху корпус, имеющий герметичные стенки и днище, резистивный электронагревательный элемент, выполненный в виде ТЭНов и расположенный в нижней части корпуса над днищем, и теплоаккумулирующий материал, разделенный на дискретные слои, первый из которых заполняет зону размещения электронагревательного элемента, а каждый из остальных слоев, начиная снизу со второго, размещен на своей горизонтальной решетке. В верхней части корпуса над теплоаккумулирующим материалом размещена трубка с отверстиями-форсунками для впрыскивания жидкости. (Патент ΡΦΝ°23659,13.12.2001 г) Недостатком данного устройства является низкая эффективность парообразования.
Наиболее близким техническим решением являются электрический парогенератор содержащий корпус цилиндрической формы, снабженный системой подачи воды, внутри коаксиально установлена металлическая обечайка с отверстием для подачи воды в нижней части и пароотводящим патрубком в верхней части, камера нагрева воды в кольцевом зазоре между обечайкой и корпусом, камера испарения и перегрева, разделенные витками нихромовых спиралей электронагревателя и заполненных термостойким гранулированным материалом. Получения насыщенного пара происходит при контакте жидкости с нагретым термостойким гранулированным материалом и его дальнейшего перегрева при прохождении через слой раскаленного гранулированного материала (Патент РФ 4859, 20.05.2008)
Общими признаками известного и предлагаемого устройств являются: вертикально ориентированный корпус с патрубками подвода питательной воды и отвода перегретого пара, обечайка, пароперегреватель, электронагревательный элемент. Недостатки известного устройства:
- низкая паропроизводительность парогенератора при обеспечении на выходе перегретого пара с высокой температурой.
-сложная конструкция парогенератора за счет применения дорогостоящего термостойкого паропроницаемого гранулированного материала, наличие датчиков для контроля температуры отдельных элементов, применение нестандартного электронагревателя;
- низкая надежность парогенератора, так как при отсутствии воды в камере испарения произойдет перегрев и разрушение электронагревателя;
- низкая безопасность пользования парогенератором, так как парогенератор работает с избыточным давлением, требуемым для открывания игольчатого вентиля и продавливания пара через гранулируемый материал;
- низкий уровень электробезопасности электронагревателя, так как используется открытый электронагревательный элемент из нихромовой проволоки без изоляции. Раскрытие технического решения
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности парообразования, упрощении конструкции парогенератора, повышении эксплуатационных характеристик электрического парогенератора.
Достижение поставленной задачи решается двумя вариантами конструкций парогенератора.
В зависимости от конструкции предлагаемый электрический парогенератор имеет два варианта подвода тепла для косвенного нагрева и превращении определенного объема воды в насыщенный пар в камере нагрева и испарения: первый вариант - от одного пароперегревателя и второй вариант - от двух и более пароперегревателей. Технический результат изобретения в первом варианте, состоит в повышении эффективности получения перегретого пара с высокой температурой, снижении материалоемкости конструкции парогенератора, повышении надежности и безопасности пользования. Указанный технический результат достигается тем, что внутри вертикально ориентированного корпуса парогенератора с патрубками подвода и отвода питательной воды и отвода перегретого пара установлен пароперегреватель, теплообменный элемент которого образован обечайкой, внутри, которой расположен, по меньшей мере, один герметически закрытый электронагревательный элемент, выполненный с возможностью пропуска нагреваемого воздуха или пара, а камера нагрева и испарения, образована внешней боковой поверхностью обечайки и внутренней поверхностью корпуса парогенератора. Обечайка сообщается в нижней части с источником воздуха, а в верхней части с патрубком для отвода перегретого пара.
На внутренней боковой поверхности обечайки выполнены, по меньшей мере, два замкнутых сквозных канала с отверстиями в верхней части для перемещения насыщенного пара из камеры нагрева и испарения в пароперегреватель. Замкнутые сквозные каналы расположены симметрично относительно продольной оси корпуса парогенератора.
Технический результат изобретения во втором варианте состоит в повышении паропроизводительности парогенератора при обеспечении на выходе перегретого пара с высокой температурой, повышении надежности и безопасности пользования электрическим парогенератором.
Указанный технический результат достигается тем, что внутри вертикально ориентированного корпуса парогенератора с патрубками подвода и отвода питательной воды и отвода перегретого пара установлены, по меньшей мере, два пароперегревателя, теплообменный элемент каждого из них образован обечайкой, внутри которой расположен, по меньшей мере,
один герметически закрытый электронагревательный элемент, выполненный с возможностью пропуска нагреваемого воздуха или пара. Пароперегреватели расположены симметрично относительно продольной оси корпуса парогенератора. Камера нагрева и испарения, образована внешней боковой поверхностью обечайки каждого перегревателя и внутренней поверхностью корпуса парогенератора. Обечайка каждого пароперегревателя сообщается в нижней части с источником воздуха, а в верхней части с патрубком для отвода перегретого пара. На внутренней боковой поверхности обечайки каждого пароперегревателя выполнен, по меньшей мере, один замкнутый сквозной канал с отверстиями в верхней части для перемещения насыщенного пара из камеры нагрева и испарения в рабочую зону пароперегревателя. Для обоих вариантов возможны частные случаи исполнения устройств.
Обечайка пароперегревателя может быть выполнена в поперечном сечении прямоугольной или криволинейной формы или их комбинацией, что позволяет устанавливать ее в корпус парогенератора разной формы и габаритов. Герметически закрытый электрический нагревательный элемент, в частности может быть выполнен в виде трубчатого электрического нагревателя как наиболее безопасного при работе во влажной среде. Верхняя часть корпуса парогенератора может быть снабжена патрубком для перемещения насыщенного пара из камеры нагрева и испарения для дальнейшего использования. Корпус электрического парогенератора и обечайка могут быть выполнены из нержавеющей стали как наиболее устойчивой к коррозии при работе во влажной среде.
Корпус парогенератора может быть снабжен теплоизолирующим покрытием, заключенным в защитный кожух для экономии электроэнергии и во избежание травматизма при соприкосновении с корпусом. Корпус парогенератора с внешней стороны снабжен облицовочным покрытием, в частности из металла или камня или их комбинации для санитарно-гигиенических и эстетических целей. Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлен поперечный и продольный разрез электрического парогенератора по варианту один. (Фиг.1, 2). и по варианту два (Фиг.З).
Парогенератор по варианту 2, поясняемый чертежом (фиг.З), имеет те же обозначения, что и на фиг.1, но в корпусе парогенератора установлено три пароперегревателя. На фото 1.и фото 2 представлены общий вид электрического парогенераторапо варианту один и варианту два соответственно. Согласно фиг.1 и фиг.2 электрический парогенератор выполнен в виде цилиндрического корпуса 1 из нержавеющей стали с патрубками подвода 2 и отвода 3 питательной воды и отвода перегретого пара 4.
Корпус парогенератора снабжен теплоизолирующим покрытием, заключенным в защитный кожух 5 из нержавеющей стали. Внутри корпуса 1 установлен пароперегреватель 6 , содержащий теплообменный элемент - обечайку 7 из нержавеющей стали и герметически закрытый электронагревательный элемент - трубчатый электрический нагреватель 8 . Обечайка 7 выполнена прямоугольной коробчатой формы и сообщается в нижней части с источником воздуха, расход которого регулируется шибером 9, а в верхней части с патрубком для отвода перегретого пара 4 . Внутри обечайки 7 расположен трубчатый электрический нагреватель 8 , опирающийся на изолятор-подставку 10, расположенную ниже дна корпуса 1. Камера 11 нагрева и испарения воды образована полостью между внешней поверхностью стенки обечайки 7 и внутренней поверхностью корпуса 1 парогенератора. Для отвода насыщенного пара из камеры 11 нагрева и испарения воды в пароперегреватель 6 на внутренней боковой поверхности обечайки 7 выполнены вертикальные замкнутые сквозные каналы 12 с отверстиями 13 в верхней части каналов. Вертикальные замкнутые сквозные каналы 12 расположены симметрично относительно продольной оси корпуса 1 парогенератора. Верхняя часть корпуса 1 парогенератора выполнена с патрубком 14 для отвода насьпценного пара из камеры нагрева и испарения 11 для дальнейшего использования. При периодическом использовании парогенератора данный патрубок 14 может использоваться для заливки питательной воды вручную.
Работа предлагаемого электрического парогенератора основана на косвенном нагреве воды и превращении определенного объема воды в насыщенный пар в камере нагрева и испарения 11 от теплообменного элемента пароперегревателя 6- обечайки 7 и прямом нагреве насьпценного пара до температуры 300 -350 град в рабочей зоне пароперегревателя 6 от источника тепла - трубчатого электрического нагревателя 8 и стенок обечайки 7 .
Осуществление работы устройства
Работа электрического парогенератора осуществляется следующим образом. С помощью средства автоматической подачи мерного объема воды (на фиг.1 не показано) через патрубок 2 из водопроводной сети заполняется водой камера 11 нагрева и испарения. К тоководам трубчатого электрического нагревателя 8 подается напряжение, разогреваются стенки обечайки 7 пароперегревателя 6 и за счет теплообмена через общую стенку обечайки 7 и камеры нагрева и испарения 11 производится нагрев воды до температуры кипения. До поступления насыщенного пара в рабочую зону пароперегревателя 6 раскаленный трубчатый электрический нагреватель 8 охлаждается воздухом, засасываемым через открытый шибер 9, смонтированным в нижней части корпуса 1 и горячий воздух отводится через выходной патрубок 4 отвода перегретого пара в парильное помещение сауны для создания комфортного температурного режима. Образующийся насыщенный пар через отверстия 13 в замкнутых сквозных каналах 12 перемещается из камеры нагрева и испарения 11 в рабочую зону пароперегревателя 6 и нагревается в ней за счет теплообмена с разогретыми стенками обечайки 7 и поверхностью трубчатого электрического нагревателя 8, охлаждая его и создавая ему благоприятный режим работы. Перегретый пар, т.е. насыщенный пар, нагретый до температуры 300-350 градусов, отводится через патрубок 4 в парильное помещение для создания комфортного влажностного режима. Для создания в парильном помещении сауны климата «русской бани» (влажность 60-80 град. Цельсия) насыщенный пар через патрубок 14 со смонтированным шаровым краном (на фиг.1 не показан) отводится в парильное помещение, при этом пароперегреватель 6 работает с наименьшей производительностью.
По второму варианту изобретения напряжение подается сразу на тоководы трубчатого электрического нагревателя 8 трех пароперегревателей, разогреваются стенки обечайки 7 трех пароперегревателей 6 и за счет теплообмена через общую стенку обечаек 7 трех пароперегревателей 6 и камеры нагрева и испарения 11 производится нагрев воды до температуры кипения. Образующийся насыщенный пар через отверстия 13 в замкнутых сквозных каналах 12 перемещается из камеры нагрева и испарения 11 в рабочую зону трех пароперегревателей 6. Перегретый пар, т.е. насыщенный пар, нагретый до температуры 300-350 градусов, отводится через патрубки 4 в парильное помещение для создания комфортного влажностного режима.
По второму варианту уменьшается время нагрева и генерации насыщенного пара и соответственно повышается паропроизводительность парогенератора при обеспечении на выходе равномерного температурного поля, генерируемого 2018/000544 перегретого пара с высокой температурой, при этом обеспечивается более комфортный температурно-влажностный климат в парильном помещении.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает повышении эффективности генерации насыщенного и перегретого пара при надежной и безопасной работе электрического парогенератора для проведения полноценной физиотерапевтической процедуры в парильном помещении бань, саун, климатических камер спортивно- оздоровительного и медицинского профиля.
В настоящее время в ООО «Инжкомцентр ВВД» по заявленному техническому решению разработана рабочая документация: по первому варианту - электрический генератор перегретого пара с паропроизводительностью 1,7- 4,5литров/час и электрической мощностью 2-6 кВт. пара для бань, саун индивидуального пользования; по второму варианту - электрический генератор перегретого пара с паропроизводительностью 8- 16литров/час и электрической мощностью 9-18 кВт. для бань, саун коллективного пользования, для климатических камер спортивно- оздоровительного и медицинского профиля.
При создании парогенератора использованы современные технологии и широко применяемые природные и технические конструкционные материалы.