Электроводонагреватель

Электроводонагреватель

Реферат

 

Использование: для нагрева воды для бытовых нужд. Сущность изобретения: повышение надежности и улучшение потребительских качеств обеспечивается тем, что электроводонагреватель содержит корпус 1 из теплоизолирующего материала с теплопроводной верхней крышкой 8, в котором установлены трубчатые U-образные электронагревательные элементы 2-4 с токоподводящими выводами 7, расположенными в верхней крышке 8 корпуса 1, U-образный трубопровод 10 подвода холодной воды с датчиком давления 11, расположенным вместе с коленом трубопровода не ниже верхней части теплопередающей поверхности электронагревательных элементов 2-4, причем трубопровод 10 подвода холодной воды присоединен к нижней части корпуса 1, трубопровод 23 отвода нагретой воды, присоединенный к верхней крышке 8 корпуса 1, в котором установлено местное гидравлическое сопротивление 22, терморегулятор воды 17, датчик которого заключен в теплопроводный кожух, присоединенный к верхней крышке 8 корпуса 1 с возможностью теплового контакта, причем высота кожуха не превышает величины 2,5F_б , где - коэффициент теплопроводности материала кожуха; F_Б - площадь поперечного сечения боковой стенки корпуса 1, предохранительный термовыключатель 24, установленный на верхней крышке 8 корпуса 1 и включенный между сетью переменного тока и шинами подвода питания к электроводонагревателю, и устройство управления. Устройство управления имеет кнопочный задатчик мощности включенных электронагревательных элементов с двумя кнопками 27 и 28, однократное нажатие первой из которых вызывает увеличение мощности включенных электронагревательных элементов, а второй - уменьшение этой мощности, и выключатель ограничения максимальной мощности. Кнопки 27 и 28 подключены через резисторы к источнику питания и через формирователи импульса первая - к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, вторая через элемент НЕ - к второму входу элемента ИЛИ. Первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, а выход - к счетному входу двоичного реверсивного счетчика, вход реверса которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ, а вход установки начального состояния - с выходом блока начальной установки. 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 ил.

Изобретение относится к электробытовым нагревательным приборам и может быть использовано с целью нагрева воды для бытовых нужд, например, на кухне или в ванной.

Известен электрический прямоточный водоподогреватель [1], содержащий по меньшей мере одну нагревательную спираль, установленную в траектории протекания подогреваемой воды, местное гидравлическое сопротивление, установленное в трубопроводе подвода холодной воды, дифференциальный датчик давления (датчик расхода) с электрическим выключателем, подключенным к схеме управления.

При поступлении воды в камеру для нагрева на гидравлическом сопротивлении появляется перепад давления, срабатывает дифференциальный датчик давления и включает электрический выключатель, сигнал с которого поступает на устройство управления, которое через время задержки, достаточное для полного заполнения полости корпуса водой, включает тиристоры в цепи питания нагревателя.

Признаки данного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: корпус; электронагревательные элементы, расположенные в корпусе; трубопровод подвода холодной воды; присоединение трубопровода подвода холодной воды к нижней части корпуса; трубопровод отвода воды; местное гидравлическое сопротивление; датчик расхода, установленный на трубопроводе подвода холодной воды и подключенный к устройству управления; устройство управления нагревателем с коммутатором, включенным последовательно с электронагревательными элементами.

Недостатками известного устройства являются: большое запаздывание включения электронагревательных элементов после открытия крана регулирования расхода, что вызывает потери воды, особенно при полном открытии крана, и создает неудобство при пользовании. Действительно, задержка включения электронагревательных элементов, создаваемая устройством управления, необходима для полного заполнения водой электронагревательных элементов после открытия крана, а величина этой задержки устанавливается исходя из минимального расхода воды, на который рассчитан нагреватель. Поэтому при полном открытии крана это время задержки будет излишне большим; опасность взрыва нагревателя в случае неисправности выключателя или устройства управления, при которой после закрытия крана не отключатся электронагревательные элементы (например, сваривание контактов выключателя). В этом случае через некоторое время вода закипит в замкнутом объеме, давление повысится, что вызовет разрыв оболочки корпуса.

Известен электроводонагреватель [2], содержащий корпус, часть стенки которого выполнена в виде мембраны, трубопровод подвода холодной воды с краном для регулирования расхода, подключенный к нижней части корпуса, трубопровод отвода воды, присоединенный к корпусу в верхней части, подпружиненный клапан, установленный на трубопроводе отвода воды и имеющий сквозное отверстие, площадь проходного сечения которого составляет 0,002 - 0,004 от площади мембраны, электронагреватель, расположенный в корпусе, и выключатель питания электронагревателя со штоком, упирающимся в мембрану.

При открывании крана трубопровода подвода холодной воды, но при расходе воды ниже минимальной производительности электроводонагревателя вся вода проходит через сквозное отверстие клапана, не создавая в корпусе давление, достаточное для включения выключателя электронагревателя. При дальнейшем открывании крана на трубопроводе подвода холодной воды расход воды увеличивается до минимальной производительности электроводонагревателя и отверстие клапана не успевает пропускать через себя весь поток воды, в результате чего давление в корпусе возрастает до величины, достаточной для срабатывания выключателя и включения электронагревателя.

После прекращения подачи воды путем перекрытия крана давление в корпусе уменьшается и клапан перекрывает трубопровод отвода воды. При этом благодаря отверстию в клапане давление в корпусе падает быстро, что приводит к отключению электронагревателя.

Признаки данного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: корпус; электронагреватель, расположенный в корпусе; трубопровод подвода холодной воды; присоединение трубопровода подвода холодной воды к нижней части корпуса; присоединение трубопровода отвода воды к верхней части корпуса; местное гидравлическое сопротивление, установленное в трубопроводе отвода воды в виде пластины с отверстием.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная следующими факторами: возникновением автоколебаний пластины клапана при среднем расходе воды, когда из-за недостаточного напора потока воды на пластину последняя не упирается в ограничитель. Автоколебания пластины в потоке воды вызывают пульсации давления жидкости, удары пластины об ограничитель и седло клапана, снижают долговечность пружины. Включение водонагревателя со сломанной пружиной клапана приведет к преждевременному включению электронагревателей (при расходе воды меньше минимально допустимого) и их перегоранию; усадкой пружины клапана, которая также приводит к преждевременному включению электронагревателей и их перегоранию; выбранным отношением площади проходного сечения отверстия в пластине клапана к площади мембраны, которое должно находится в пределах 0,002 - 0,004. Действительно, при малом диаметре отверстия в пластине клапана возможно его засорение крупицами ржавчины, отслаивающимися от водопроводных труб, что вызовет преждевременное включение электронагревателей ввиду образования воздушной "пробки" в корпусе и их перегорание. При достаточно большом диаметре отверстия в пластине клапана, исключающем его засорение, площадь мембраны должна быть выбрана большой, что значительно увеличивает усилие, действующее на мембрану со стороны воды. Это усилие может значительно возрасти в случае установки на конце трубопровода отвода воды разбрызгивателя и его засорения. Тогда давление в корпусе может достичь давления в водопроводной сети и разорвать мембрану.

Например, при диаметре отверстия в пластине клапана 2 мм площадь мембраны должна быть выбрана в пределах 7,7510^-4 - 1,5510^-3 м². При избыточном давлении в водопроводной сети 0,3 МПа усилие, действующее на мембрану, составит 233 - 465 H, что в десятки-сотни раз превышает номинальное усилие, с которым мембрана действует на выключатель при нормальной работе нагревателя.

Известен электроводонагреватель [3], содержащий корпус, установленные в нем нагревательные элементы с токоподводящими выводами, расположенными в нижней части корпуса, трубопровод подвода холодной воды с краном для регулирования расхода и датчиком расхода воды, содержащим мембрану, заключенную в кожух, соединенный посредством отверстия с трубопроводом подвода холодной воды, и выключатель со штоком, упирающимся в мембрану. Трубопровод отвода воды расположен так, чтобы его открытый конец для забора нагретой воды располагался в верхней части корпуса.

При открывании крана на трубопроводе холодной воды последняя заполняет корпус и начинает вытекать из открытого нижнего конца трубопровода горячей воды. Как только сила давления воды в корпусе, действующая на мембрану, превысит силу сопротивления выключателя, последний срабатывает и включает электронагревательные элементы.

Признаки известного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: корпус; электронагревательные элементы, расположенные в корпусе; трубопровод подвода холодной воды; присоединение трубопровода подвода холодной воды к нижней части корпуса; трубопровод отвода воды; расположение открытого конца трубопровода отвода воды в верхней части полости корпуса; датчик расхода, установленный на трубопроводе подвода холодной воды.

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за изменения в процессе эксплуатации настройки датчика расхода и, как следствие, преждевременного включения в сеть электронагревательных элементов, не полностью покрытых водой, с последующим их перегревом и сгоранием.

Срабатывание датчика расхода происходит, когда сила давления воды на мембрану превысит силу упругости пружины выключателя. Сила давления воды складывается из силы гидростатического давления столба воды в корпусе и силы давления, вызванной гидравлическим сопротивлением трубопровода отвода воды (гидравлическим сопротивлением в корпусе можно пренебречь вследствие его большого диаметра, а на участке трубопровода подвода холодной воды от места присоединения датчика расхода до выхода в полость корпуса - вследствие малой длины этого участка), причем сила давления, вызванная гидравлическим сопротивлением трубопровода, зависит от расхода воды, т.е. от степени открытия крана на трубопроводе холодной воды. А так как датчик расхода должен срабатывать даже при малом расходе воды, установленном потребителем, т.е. при малой потере давления в трубопроводах, то сила гидростатического давления жидкости является определяющей при срабатывании датчика расхода. Следует также отметить, что величина силы гидростатического давления, при которой гарантировано полное покрытие электронагревательных элементов, находится в диапазоне от величины, определяемой высотой столба воды в корпусе, соответствующей наивысшей точке нагревательного элемента (полное покрытие), до величины, определяемой высотой корпуса (полное заполнение полости корпуса водой). Учитывая, что вследствие стремления к уменьшению габаритов водонагревателя и к увеличению его быстродействия верхняя часть электронагревателей располагается в непосредственной близости от верхней части корпусе, можно сделать вывод о близости этого диапазона и необходимости точной настройки датчика расхода. Однако при длительной эксплуатации водонагревателя возможно ослабление (усадка) пружины выключателя, что приведет к его срабатыванию при неполном покрытии электронагревательных элементов водой, перегреву электронагревательных элементов и выходу их из строя.

Отказ устройства может быть вызван также в случае установки на конце трубопровода отвода воды разбрызгивателя с малым диаметром отверстий и их засорении. Тогда давление в корпусе может достичь давления в водопроводной сети и под действием значительного давления деформация мембраны может превысить допустимую величину. Это может привести к ее необратимой пластической деформации и даже разрыву. Например, при высоте столба воды в корпусе, вызывающего срабатывание выключателя электронагревателей (H=0,2 м), усилии срабатывания выключателя (P=2Н), площадь мембраны должна быть равна где - плотность воды (=1000 кг/м³); g - ускорение свободного падения.

Тогда при избыточном давлении в водопроводной сети P=0,3 МПа усилие, действующее на мембрану, составит P_М=PF=0,310⁶1,0210^-3=306 H, что в 150 раз превышает усилие, действующее на мембрану в нормальном режиме работы.

Низкая надежность обусловлена также отсутствием защиты от перегрева электронагревательных элементов.

Известен электроводопогреватель [4], содержащий корпус, внутри которого установлен электронагревательный элемент, токоподводящий вывод которого закреплен на верхней части корпуса, входной патрубок для подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса, выходной патрубок для отвода нагретой воды, присоединенный к верхней части корпуса, терморегулятор, соединенный последовательно с нагревательным элементом, датчик температуры которого заключен в непроницаемый для воды кожух, расположенный внутри корпуса и подключенный к дифференцирующей схеме. Кроме этого, электроводоподогреватель имеет устройство, включающее электронагревательный элемент при поступлении воды в корпус.

Признаки данного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого устройства: корпус; электронагревательный элемент, расположенный в корпусе, токоподводящий вывод которого закреплен на верхней части корпуса; патрубок подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса; патрубок отвода нагретой воды, присоединенный к верхней части корпуса; терморегулятор, соединенный последовательно с нагревательным элементом; установка датчика терморегулятора в водонепроницаемом кожухе внутри корпуса.

Недостатками данного устройства являются: низкая надежность срабатывания системы защиты от перегрева в случае отказа или разрегулировки датчика расхода воды, установленного на входном патрубке. Это объясняется следующим: в случае включения нагревательного элемента при отсутствии воды в корпусе нагрев датчика температуры осуществляется благодаря тепловому излучению и конвекции нагретого воздуха в корпусе, так как между кожухом датчика и электронагревательным элементом нет непосредственного теплового контакта. Вследствие относительно низкой интенсивности указанных видов теплообмена скорость изменения температуры датчика будет достаточной для срабатывания системы защиты при значительном перегреве электронагревательного элемента, что может привести к его сгоранию. В случает частичного покрытия водой кожуха датчика температуры и электронагревательного элемента перегрев последнего будет значительно большим, так как перегрев будет воспринимать только не покрытая водой часть датчика температуры; необходимость периодической перенастройки дифференцирующей схемы, так как с течением времени меняется интенсивность теплообмена электронагревательного элемента и кожуха датчика температуры вследствие образования на них накипи, окисления поверхности и т.п.

Известен электроводоподогреватель [5], содержащий корпус, внутри которого установлены электронагревательные элементы, токоподводящие выводы которых закреплены на верхней части корпуса, входной патрубок для подвода холодной воды и выходной патрубок для отвода нагретой воды, термовыключатель, установленный снаружи на верхней крышке корпуса рядом с открытым концом патрубка подвода холодной воды и подключенный последовательно с электронагревательными элементами. При перегреве корпуса электроводоподогревателя термовыключатель отключает питание электронагревательных элементов.

Признаки данного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого устройства: корпус; электронагревательные элементы, расположенные в корпусе, токоподводящие выводы которых закреплены на верхней части корпуса; патрубок для подвода холодной воды; патрубок для подвода нагретой воды; термовыключатель, установленный снаружи на верхней крышке корпуса.

Недостатками известного устройства являются: опасность ожога потребителя при неожиданном падении давления в водопроводной сети, что объясняется большой инерционностью термовыключателя. При резком падении давления в водопроводной сети уменьшается расход воды через водоподогреватель и увеличивается температура воды на выходе. Так как чувствительный элемент термовыключателя воспринимает не температуру воды на выходе, а температуру воды вблизи открытого конца патрубка подвода холодной воды, да и то опосредованно через верхнюю крышку корпуса, то своевременного отключения нагревательных элементов не произойдет, что и вызовет перегрев воды на выходе; низкая надежность, что объясняется большим током, коммутируемым термовыключателем (до 25 А), частым замыканием его контактов при изменении давления в водопроводной сети и, как следствие, подгоранием контактов, увеличением из переходного сопротивления и даже свариванием, что увеличивает пожароопасность устройства. Отсутствие дублирования системы термозащиты водоподогревателя делает его опасным для потребителя. Кроме того, при выходе из строя системы защиты от включения электронагревательных элементов при отсутствии воды в корпусе также возникает опасность выхода из строя электроводоподогревателя, т. к. в этом случае термовыключатель будет периодически включать и выключать электронагревательные элементы, не покрытые водой, что вызовет их перегрев и последующее перегорание.

Известен электрический водонагреватель [6], содержащий корпус, внутри которого установлен электронагревательный элемент с токоподводящими контактами, расположенными в нижней части корпуса, патрубки подвода холодной и нагретой воды. Электронагревательный элемент окружен предохранительной трубкой без соприкосновения, к которой присоединен кожух датчика терморегулятора, соединенного последовательно с электронагревательным элементом.

Признаки данного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого устройства: корпус; электронагревательный элемент, расположенный в корпусе; патрубок для подвода холодной воды; патрубок для подвода нагретой воды; термовыключатель, соединенный последовательно с электронагревательным элементом; установка датчика терморегулятора в водонепроницаемом кожухе внутри корпуса.

Недостатком данного электроводонагревателя является низкая надежность. Это объясняется следующим: отсутствием дублирования системы защиты от перегрева, что при выходе из строя терморегулятора приведет к перегоранию электронагревательного элемента; низкой интенсивностью теплообмена между электронагревательным элементом и датчиком температуры при включении устройства, не заполненного водой. Электронагревательный элемент и кожух датчика температуры разделены воздушным зазором и предохранительной трубкой, что увеличивает запаздывание срабатывания терморегулятора, вызывает перегрев электронагревательного элемента, что может привести к его сгоранию.

Известен электроводонагреватель с предохранительным терморегулятором [7] . Электроводонагреватель содержит корпус, внутри которого установлены электронагревательные элементы, токоподводящие выводы которых закреплены на верхней крышке корпуса; патрубок подвода холодной воды, присоединенный к корпусу в нижней части; патрубок отвода нагретой воды, присоединенный к верхней крышке корпуса; датчик терморегулятора температуры воды, установленный в герметичной трубке внутри корпуса; датчик предохранительного термовыключателя, установленный на боковой стенке снаружи корпуса, причем терморегулятор температуры воды и предохранительный терморегулятор соединены последовательно, благодаря чему достигается дублирование отключения электронагревательных элементов при перегреве водонагревателя.

Признаки устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: корпус; электронагревательные элементы, расположенные в корпусе, токоподводящие выводы которых закреплены на верхней крышке корпуса; выполнение верхней крышки из теплопроводного материала; патрубок для подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса; патрубок для отвода нагретой воды, присоединенный к верхней крышке корпуса; предохранительный термовыключатель, установленный снаружи корпуса с возможностью теплового контакта с ним; терморегулятор с датчиком, заключенным в водонепроницаемый, теплопроводный кожух, установленный внутри корпуса.

Недостатком устройства является низкая надежность в случае включения электроводонагревателя, не заполненного водой. Действительно, в этом случае между электронагревательными элементами, с одной стороны, и предохранительным термовыключателем, а также датчиком терморегулятора, с другой стороны, имеется воздушный зазор, исключающий тепловой контакт между ними. Поэтому при нагреве электронагревательных элементов тепло к указанным чувствительным элементам будет передаваться через воздушный зазор путем излучения и конвекции, что вызовет значительное запаздывание срабатывания термозащиты и, как следствие, перегрев электронагревательных элементов и выход их из строя.

Известен электрических проточный нагреватель [8], содержащий корпус с установленными внутри электронагревательными элементами, токоподводящие выводы которых расположены на верхней части корпуса; трубопровод подвода холодной воды, присоединенный к верхней части корпуса; трубопровод отвода нагретой воды, присоединенный к нижней части корпуса; вентиль регулирования расхода, установленный на трубопроводе отвода нагретой воды; электронные переключающие компоненты, соединенные последовательно с электронагревательными элементами и установленными на радиаторе, прикрепленном к трубопроводу подвода холодной воды с возможностью теплового контакта; устройство управления с подключенными к нему датчиками расхода и температуры воды, присоединенное к электронным переключающим элементам, причем датчики температуры установлены в трубопроводах подвода и отвода воды.

Признаки данного нагревателя, совпадающие с существенными признаками заявляемого устройства: корпус; электронагревательные элементы, расположенные в корпусе, токоподводящие выводы которых закреплены на верхней части корпуса; трубопровод подвода холодной воды, присоединенный к корпусу; трубопровод отвода нагретой воды, присоединенный к корпусу; электронные переключающие компоненты (симисторы), соединенные последовательно с электронагревательными элементами и подключенные к устройству управления; установка симисторов на радиаторе, прикрепленном к трубопроводу подвода холодной воды с возможностью теплового контакта; устройство управления, подключенное к симисторам; датчик температуры нагретой воды, подключенный к устройству управления; датчик расхода воды, установленный на трубопроводе подвода холодной воды и подключенный к устройству управления.

Недостатком известного устройства является низкая надежность при использовании в водопроводных сетях, где происходит отключение подачи воды. После отключения воды в сети и ее последующего включения из водопроводного крана в течение нескольких минут может выходить механическая смесь воды и воздуха, а так как эта смесь будет проходить через датчик расхода, то может сработать устройство управления и включить электронагревательные элементы раньше, чем выйдут из водопроводной сети все воздушные пузыри. Следовательно, часть теплопередающей поверхности электронагревательных элементов некоторое время будет контактировать не с водой, а с воздухом, что вызовет ее перегрев и потерю герметичности с последующим перегоранием электронагревательных элементов.

Кроме того, известный нагреватель оказывается незащищенным от перегрева при отказе схемы формирования задержки устройства управления. При отказе или при разрегулировке схемы формирования задержки устройство управления может преждевременно включить электронагревательные элементы, когда они еще не полностью покрыты водой, а так как нагреваемая вода еще не успеет подойти к датчику температуры, установленному в трубопроводе отвода воды, защита от перегрева водонагревателя не сработает. Следовательно, неизбежен перегрев электронагревательных элементов и их выход из строя.

Кроме того, данный электроводонагреватель не защищен от перегрева при отказе устройства управления.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является водонагреватель [9], содержащий корпус из теплопроводного материала с установленными внутри трубчатыми электронагревательными элементами, токоподводящие выводы которых расположены на верхней части корпуса; трубопровод подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса; трубопровод отвода нагретой воды, присоединенный к нижней части корпуса; вентиль регулирования расхода воды, установленный на трубопроводе подвода холодной воды; симисторы, соединенные последовательно с электронагревательными элементами и установленными на радиаторе, прикрепленном к корпусу; устройство управления, содержащее задатчик мощности, имеющий две кнопки управления, соединенные с генератором импульсов и подключенные к двоичному счетчику, выходы дешифратора подключены к элементам И; детектор нулевого уровня питающего напряжения, также подключенный к элементам И, выходы которых подключены к коммутаторам на основе симисторов; логический блок, осуществляющий начальную установку двоичного счетчика и реализацию алгоритма работы электроводонагревателя; датчик расхода воды, установленный на трубопроводе подвода холодной воды и присоединенный к устройству управления; терморегулятор с датчиком температуры нагретой воды, присоединенный к устройству управления; предохранительный термовыключатель, установленный на боковой стенке корпуса с возможностью теплового контакта и подключенный к устройству управления.

При включении электроводонагревателя устройство управления включает все электронагревательные элементы и при достижении температуры на выходе, измеряемой датчиком температуры на трубопроводе отвода нагретой воды, значения 40,5^oC терморегулятор включает такое сочетание электронагревательных элементов, чтобы обеспечить установившееся значение этой температуры при заданных расходе и температуре воды на входе. После этого терморегулятор в процессе управления не участвует.

При необходимости изменения температуры воды потребитель удерживает некоторое время одну из кнопок задатчика мощности в нажатом состоянии, добиваясь необходимой степени нагрева. В случае перегрева срабатывает предохранительный термовыключатель и устройство управления отключает электроводонагреватель.

Признаки данного нагревателя, совпадающие с существенными признаками заявляемого устройства: корпус с теплопроводной верхней крышкой; электронагревательные элементы, расположенные в корпусе, токоподводящие выводы которых закреплены на верхней крышке корпуса; трубопровод подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса; трубопровод отвода нагретой воды, присоединенный к корпусу; три коммутатора, симисторы которых соединены последовательно с электронагревательными элементами; устройство управления, содержащее задатчик мощности, имеющий две кнопки управления, двоичный реверсивный счетчик и подключенные к нему дешифратор и блок начальной установки, три элемента И, подключенные к дешифратору, детектор нулевого уровня питающего напряжения, присоединенный входом к шине подвода питания, а выходом - к первым входам трех элементов И, выходы которых подключены к коммутаторам; терморегулятор с датчиком температуры нагретой воды, присоединенный к устройству управления; предохранительный термовыключатель, установленный с возможностью теплового контакта с корпусом; установка симисторов на радиаторе с возможностью теплового контакта; датчик расхода воды, установленный на трубопроводе подвода холодной воды и подключенный через формирователь сигнала к устройству управления; источник питания постоянного тока.

Недостатками устройства-прототипа являются низкие надежность и потребительские качества.

Низкая надежность обусловлена следующими факторами.

Включение электронагревательных элементов происходит с задержкой времени, величина которой определяется по данным о расходе воды, проходящей через датчик расхода на трубопроводе подвода холодной воды. Однако в водопроводной сети, например, после отключения воды возможно образование пузырей сжатого воздуха, которые, проходя через датчик расхода, также вызовут вращение турбинки и, следовательно, появление ложных данных о величине расхода воды. Поэтому устройство управления неверно определит время заполнения водой корпуса и включит электронагревательные элементы, еще не покрытые полностью водой. Это приведет к их перегреву и даже перегоранию.

Большое время срабатывания системы защиты от перегрева в случае отказа датчика расхода воды, что также приводит к перегреву электронагревательных элементов. В случае включения электронагревательных элементов при отсутствии воды в корпусе нагрев датчика температуры, установленного на трубопроводе отвода воды, и предохранительного термовыключателя, присоединенного к боковой стенке корпуса, осуществляется в основном благодаря тепловому излучению и конвекции нагретого воздуха в корпусе, так как между датчиком и предохранительным выключателем, с одной стороны, и электронагревательными элементами, с другой стороны, тепловой контакт осуществлен через верхнюю крышку корпуса и его боковую стенку, имеющими большое тепловое сопротивление из-за большого пути распространения тепла.

Вследствие относительно низкой интенсивности указанных видов теплообмена, а также большой теплоемкости корпуса, выполненного целиком из теплопроводного материала, температура корпуса будет достаточной для срабатывания системы защиты только при значительном перегреве электронагревательных элементов, что может привести к их сгоранию.

При отказе устройства управления и в случае перегрева электроводонагревателя предохранительный термовыключатель не отключит электронагревательные элементы от сети переменного тока, так как управляет ими через устройство управления, что вызовет сгорание электронагревательных элементов.

При отложении загрязнений, присутствующих в воде, на элементах оптического датчика расхода возможен его отказ вследствие потери прозрачности канала распространения светового потока.

Отсутствие дублирования в системе защиты от перегрева, т.к. устройство контроля температуры нагретой воды действует только в процессе выхода электроводонагревателя на установившийся режим работы, и после загорания индикатора "Готов" это устройство отключается от работы. Поэтому контроль перегрева осуществляется только одним предохранительным термовыключателем и при выходе его из стоя может возникнуть сгорание электронагревательных элементов.

При использовании электроводонагревателя для нагрева воды с большим содержанием минералов возможно образование накипи на металлических поверхностях деталей, контактирующих с водой. При этом накипь на теплопередающей поверхности электронагревательных элементов вызовет их перегрев и последующее перегорание.

Низкие потребительские качества объясняются следующими причинами.

После включения и выхода электроводонагревателя на установившийся режим работы, когда действие обратной связи по температуре нагретой воды прекращается, суммарная мощность включенных электронагревательных элементов, обеспечивающая данную температуру, "запоминается" устройством управления и в дальнейшем корректируется в зависимости от температуры и расхода воды на входе. Однако в случае появления электромагнитной помехи, вызванной, например, включением бытового электрооборудования, может произойти "сбой" уставки мощности в большую сторону и, следовательно, включение нагревателя на большую мощность, что вызовет значительное и быстрое повышение температуры на выходе и появление неприятных ощущений у потребителя. Отсутствие какой-либо индикации, предупреждающей о непроизвольном изменении числа включенных электронагревательных элементов, может выработать у потребителя комплекс неуверенности при пользовании электроводонагревателем.

Низкие потребительские качества объясняются также и выбранным способом управления мощностью электронагревателя путем удержания одной из двух кнопок в нажатом состоянии некоторое время. Причем длительность удержания кнопки определяет величину установленной мощности электронагревательных элементов. Отсутствие у потребителя информации о суммарной мощности включенных электронагревательных элементов заставляет его соизмерять длительность удержания кнопки и температуры на выходе, что из-за присущей электроводонагревателю инерционности делает это процесс утомительным. Кроме этого, при неоднократном использовании электроводонагревателя в одинаковых условиях потребитель должен повторять эту процедуру каждый раз заново, так как отсутствие информации об установленной мощности не позволяет сразу выставить необходимую мощность электронагревательных элементов, определенную потребителем опытным путем для подобных условий эксплуатации.

Отсутствие возможности ограничения максимальной мощности электроводонагревателя вызовет неудобства для потребителя в случае использования в квартире с низкой нагрузочной способностью электропроводки, так как ошибочное включение электроводонагревателя на большую мощность вызовет срабатывание устройства защиты квартирной сети.

Существенными признаками заявленного устройства, отличительными от прототипа, являются: выполнение трубопровода подвода холодной воды U-образным; применение в качестве датчика расхода датчика давления и его расположение вместе с коленом трубопровода подвода холодной воды не ниже верхней части теплопередающей поверхности электронагревательных элементов; присоединение трубопровода отвода нагретой воды к верхней крышке корпуса и установка в нем местного гидравлического сопротивления; выполнение нижней части и боковой стенки корпуса из теплоизолирующего материала; установка предохранительного термовыключателя на верхней крышке корпуса и его включение между сетью переменного тока и шинами подвода питания к электроводонагревателю; установка датчика температуры нагретой воды в теплопроводный кожух, присоединенный к верхней крышке корпуса с возможностью теплового контакта, высота которого не превышает величины 2,5F_б , где - коэффициент теплопроводности материала кожуха, F_Б - площадь поперечного сечения боковой стенки корпуса; введение в устройство управления электронагревателем двух резисторов, выключателя о