Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC STEAM GENERATOR (VARIANTS)
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/039970
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to devices for generating steam. An electric steam generator comprises a vertically oriented housing having manifolds for supplying and discharging feedwater and for discharging superheated steam, and a steam superheater or two steam superheaters; inside the heat exchange element of each steam superheater, which is connected at the bottom to a source of air and at the top to the manifold for discharging superheated steam, there is disposed at least one tubular electric heater which rests on an insulating support, and a heating and evaporation chamber is formed by a cavity between the outer side surface of the heat exchange element of each steam superheater and the inner surface of the housing of the steam generator, wherein one or two through channels having openings at the top are provided on the inner side surface of the heat exchange element of the steam superheater. The invention is directed toward more efficient generation of saturated and superheated steam, while providing for reliable and safe operation.

Inventors:
VAKHOV, Viktor Ivanovich (Sanatory Podmoskov'e, 10 kv. 9,Domodedovsky r-, Moskovskaya obl. 2, 142072, RU)
Application Number:
RU2018/000544
Publication Date:
February 28, 2019
Filing Date:
August 20, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VAKHOV, Viktor Ivanovich (Sanatory Podmoskov'e, 10 kv. 9,Domodedovsky r-, Moskovskaya obl. 2, 142072, RU)
International Classes:
F22B1/28
Download PDF:
Claims:
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)

Description:
Электрический парогенератор (варианты)

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.