RU2325596C2

RU2325596C2 - Water heater

Info

Publication number: RU2325596C2
Application number: RU2006100456/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Нуждин (RU); Владимир Иванович Нуждин; Евгений Владимирович Нуждин (RU); Евгений Владимирович Нуждин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр Новых Технологий "НУР"
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2008-05-27
Also published as: RU2006100456A

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: objective of the invention is to make a heater in the form of compact pipeline element with standard connection, with possibility of its connection to the power supply circuit, with functions for connecting a load with gradual increase in power and stabilisation or limiting of electrical power dissipated in the water load. The objective can be realised by a water heater which consists of inlet connection pipes, a hollow cylindrical case with an earth terminal, on the lower part of which there is hollow threaded nozzle, and electrodes, made in the form of lamellar discs with flow openings, fixed through insulators between themselves and the case. Two of the electrodes are phase, one of which is detachably installed in the cavity of the nozzle; the other is inside the case, and the middle electrode, located between the phase electrodes with joining of its corresponding plane to the perimeter of the case, is a null electrode. The water heater is also equipped with two null electrodes inside the cavity of the nozzle and inside the case with its plane joined to the case, and a ring, whose edges are joined to the null electrode in the nozzle and the middle null electrode. The outlet connection pipe is located on the upper part of the hollow case, and the inlet connection pipe is on the lower part of the nozzle.

EFFECT: allows for connecting a load with gradual increase in power or limiting electrical power.

2 cl, 4 dwg

Description

Техническое решение относится к электрическим нагревателям воды и может быть использовано в замкнутой системе нагрева воды, например, для отопления помещений, в титанах или в качестве проточного водонагревателя.The technical solution relates to electric water heaters and can be used in a closed water heating system, for example, for space heating, in titanium, or as a instantaneous water heater.

Известен аппарат отопительный газовый бытовой с водяным контуром (АОГВ - 11,6-3), выпускаемый ЗАО «РОСТОВГАЗОАППАРАТ», где для нагревания воды используется газовая горелка с терморегулятором с пределами настройки температуры нагрева воды 50...90°С (копия руководства по эксплуатации прилагается).A well-known household gas heating apparatus with a water circuit (AOGV - 11.6-3) manufactured by ROSTOVGAZOAPPARAT CJSC, where a gas burner with a temperature regulator with limits for setting the water heating temperature of 50 ... 90 ° C is used for water heating (copy of the manual for operation attached).

Известны аппараты водонагревательные проточные газовые бытовые «Астра» (ВПГ-18, ВПГ-21), выпускаемые ОАО ПКО «Теплообменник», Россия. 603950. г. Н.Новгород, пр.Ленина. 93, где для нагревания воды также используется газовая горелка, где регулирование степени нагрева воды производится величиной отбора теплой воды или поворотом ручки управления основной горелки (копия паспорта прилагается).Known water-heating gas household water appliances "Astra" (VPG-18, VPG-21) manufactured by JSC PKO "Heat Exchanger", Russia. 603950. N.Novgorod, Lenin Ave. 93, where a gas burner is also used to heat the water, where the degree of heating of the water is controlled by the amount of warm water withdrawn or by turning the control knob of the main burner (a copy of the passport is attached).

Описанные выше газовые аналоги нагревателей воды обладают следующими недостатками:The gas analogues of water heaters described above have the following disadvantages:

- отрицательные экологические показатели из-за наличия продуктов сгорания газа,- negative environmental indicators due to the presence of gas combustion products,

- уменьшение количества кислорода в помещении, так как он является основным компонентом, участвующим при сгорании газа,- a decrease in the amount of oxygen in the room, since it is the main component involved in the combustion of gas,

- большие габариты нагревателей,- large dimensions of heaters,

- необходимость наличия дополнительной конструкции, отвода продуктов сгорания и приточной вентиляции,- the need for additional design, removal of products of combustion and ventilation,

- необходимость газификации данного места установки водяного нагревателя (если это вообще выполнимо).- the need for gasification of the installation site of the water heater (if at all feasible).

Известен электродный нагреватель воды, выбранный в качестве прототипа из патента РФ № 2215946, содержащий входной патрубок, электроды, скрепленные между собой и диэлектрически изолированные друг от друга, причем входной патрубок расположен в верхней части цилиндрического полого корпуса, имеющего клемму заземления, со смещением относительно его центральной оси, соосно которой на нижней части корпуса закручена полая резьбовая насадка со сливными отверстиями, над которой соосно оси корпуса установлены электроды, выполненные дисковыми, пластинчатыми с проточными отверстиями, закрепленные через диэлектрические изоляторы к корпусу, причем два из них являются фазовыми, один из которых расположен в полости корпуса, другой - в полости насадки и установлен съемно, а средний электрод, расположенный между фазовыми электродами с примыканием соответствующих плоскостей по периметру к резьбовой насадке и к корпусу, является нулевым электродом.Known electrode water heater, selected as a prototype from RF patent No. 2215946, containing an inlet pipe, electrodes bonded to each other and dielectric isolated from each other, and the inlet pipe is located in the upper part of the cylindrical hollow body having a ground terminal, with an offset relative to it a central axis coaxially with which a hollow threaded nozzle with drain holes is screwed coaxially on the lower part of the casing; electrodes made of disk milled with flowing holes, fixed through dielectric insulators to the housing, two of them being phase, one of which is located in the cavity of the housing, the other is located in the nozzle cavity and is removably mounted, and the middle electrode located between the phase electrodes adjacent to the perimeter planes to the threaded nozzle and to the body, is a zero electrode.

Недостатком описанного выше прототипа является невозможность его использования в замкнутой системе нагрева воды (используется только как насадка на водопроводный кран), а также то, что не предусмотрена возможность их подключения к схеме электропитания с функциями:The disadvantage of the prototype described above is the impossibility of its use in a closed water heating system (used only as a nozzle on a water tap), as well as the fact that it is not possible to connect them to the power supply circuit with the following functions:

- включения нагрузки (в качестве которой может использоваться несколько нагревателей воды с подключением на одну или несколько фаз сетевого питания) с плавным по времени нарастанием мощности (в течение нескольких секунд),- load switching (which can be used as several water heaters with connection to one or several phases of the mains supply) with a smooth increase in power over time (within a few seconds),

- стабилизации или ограничения электрической мощности выделяемой в нагрузке (установленной вручную),- stabilization or limitation of the electrical power allocated to the load (manually set),

- стабилизации заданной температуры (установленной вручную), не зависящей от расхода воды,- stabilization of the set temperature (manually set), independent of water flow,

- цифровой индикации температуры воды.- digital indication of water temperature.

Решаемая техническая задача предлагаемого нагревателя воды, не зарастающего накипью, с возможностью его использования, как в замкнутой системе нагрева воды, так и в качестве проточного водонагревателя, заключается в создании конструкции нагревателя воды в виде малогабаритного элемента трубопровода со стандартным соединением, с возможностью его подключения к схеме электропитания с функциями:The technical problem of the proposed water heater, which is not overgrowing with scale, with the possibility of using it both in a closed water heating system and as a instantaneous water heater, consists in creating a water heater design in the form of a small-sized pipeline element with a standard connection, with the possibility of its connection to power supply circuit with functions:

- стабилизации или ограничения электрической мощности, выделяемой в нагрузке (установленной вручную),- stabilization or limitation of electrical power allocated to the load (manually set),

- цифровой индикации температуры воды,- digital indication of water temperature,

- отключения нагрузки (нагревателя) при прекращении расхода воды (при использовании нагревателя воды в качестве проточного водонагревателя).- disconnection of the load (heater) when the flow of water ceases (when using the water heater as a instantaneous water heater).

Поставленная техническая задача решается в нагревателе воды, содержащем цилиндрический полый корпус, имеющий клемму заземления, на нижней части которого закручена полая резьбовая насадка, и электроды, выполненные дисковыми пластинчатыми с проточными отверстиями, скрепленные через диэлектрические изоляторы между собой и корпусом, причем два из них являются фазовыми, один из которых расположен в полости насадки съемно, другой - в полости корпуса, а средний электрод, расположенный между фазовыми электродами с примыканием его соответствующей плоскости по периметру к корпусу, является нулевым электродом, входной патрубок. Водонагреватель дополнительно снабжен двумя нулевыми электродами, расположенными соответственно в полости насадки с примыканием своей плоскости к насадке и в полости корпуса с примыканием своей плоскости к корпусу, и кольцом, размещенным с примыканием своими торцами к дополнительному нулевому электроду, расположенному в насадке, и среднему нулевому электроду, выходной патрубок расположен в верхней части полого корпуса, а входной патрубок расположен в нижней части насадки.The stated technical problem is solved in a water heater containing a cylindrical hollow body having a ground terminal, on the lower part of which a hollow threaded nozzle is screwed, and electrodes made of disk plate with flowing holes fastened through dielectric insulators to each other and to the body, two of which are phase, one of which is removable in the nozzle cavity, the other in the housing cavity, and the middle electrode located between the phase electrodes with its adjacent conductive plane on the perimeter to the housing, the electrode is zero, the inlet pipe. The water heater is additionally equipped with two zero electrodes located respectively in the nozzle cavity with its plane adjacent to the nozzle and in the body cavity with its plane adjacent to the body, and a ring placed with its ends adjacent to the additional zero electrode located in the nozzle and the middle zero electrode , the outlet pipe is located in the upper part of the hollow body, and the inlet pipe is located in the lower part of the nozzle.

Выходной патрубок нагревателя может быть снабжен датчиком температуры с выводами, предназначенными для подключения к температурному регулятору схемы электропитания нагревателя воды.The outlet pipe of the heater can be equipped with a temperature sensor with leads intended for connection to the temperature controller of the power circuit of the water heater.

На фиг.1 изображен в разрезе нагреватель воды.Figure 1 shows a sectional view of a water heater.

На фиг.2 изображена клемма электропроводника заземления с датчиком температуры как пример его возможного крепления.Figure 2 shows the terminal of the grounding conductor with a temperature sensor as an example of its possible mounting.

На фиг.3 показана функциональная схема электропитания нагревателя воды с подключением нагрузки на одну фазу сетевого питания, где в качестве нагрузки может использоваться один или несколько нагревателей с параллельным электрическим подключением.Figure 3 shows the functional diagram of the power supply of the water heater with the load connected to one phase of the mains supply, where one or more heaters with parallel electrical connection can be used as the load.

На фиг.4 показана принципиальная электрическая схема фиг.3 нагревателя воды с дополнительными элементами, позволяющими подключение в качестве нагрузки двух нагревателей на две фазы сетевого питания.Figure 4 shows a schematic electrical diagram of figure 3 of a water heater with additional elements that allow the connection as a load of two heaters on two phases of the mains supply.

Нагреватель воды содержит цилиндрический полый корпус 1, имеющий клемму заземления (на фиг.1 не показано). На нижней части полого корпуса 1 закручена полая резьбовая насадка 2. В полостях корпуса 1 и резьбовой насадки 2 установлены электроды: первый электрод 3, второй электрод 4, третий электрод 5, выполненные дисковыми пластинчатыми с проточными отверстиями 6. Первый электрод 3, второй электрод 4, третий электрод 5 первым винтом 7 скреплены через диэлектрические изоляторы - шайбу 8, первую втулку 9 и кольцевую прокладку 10 между собой и корпусом, вторым винтом 11 через диэлектрические изоляторы - фасонное кольцо 12, вторую втулку 13. Причем два из них - первый электрод 3 и второй электрод 4 являются фазовыми, один из которых - первый электрод 3 - расположен в полости корпуса 1, другой - в полости насадки 2 и установлен съемно. Средний - третий электрод 5, расположенный между фазовыми электродами - первым электродом 3 и вторым электродом 4 с примыканием его соответствующей плоскости по периметру к корпусу 1, является первым нулевым электродом. Входной патрубок 14 расположен в нижней части полой резьбовой насадки 2, в полости которой расположен второй нулевой электрод - четвертый электрод 16 и кольцо 17 с примыканием его соответствующих торцов ко второму - четвертому электроду 16 и первому - среднему - третьему электроду 5 нулевым электродам. Выходной патрубок 15 расположен в верхней части полого корпуса 1, в полости которого с прилеганием соответствующей плоскости к корпусу 1 расположен третий нулевой электрод - пятый электрод 18.The water heater comprises a cylindrical hollow body 1 having a ground terminal (not shown in FIG. 1). On the lower part of the hollow body 1, a hollow threaded nozzle 2 is screwed. Electrodes are installed in the cavities of the housing 1 and the threaded nozzle 2: the first electrode 3, the second electrode 4, the third electrode 5, made of plate disc with flow holes 6. The first electrode 3, the second electrode 4 , the third electrode 5 is fastened with the first screw 7 through dielectric insulators - a washer 8, the first sleeve 9 and the ring gasket 10 between itself and the housing, the second screw 11 through dielectric insulators - a shaped ring 12, the second sleeve 13. Moreover, two of them are the first the th electrode 3 and the second electrode 4 are phase, one of which is the first electrode 3 is located in the cavity of the housing 1, the other in the cavity of the nozzle 2 and is removable. Middle - the third electrode 5, located between the phase electrodes - the first electrode 3 and the second electrode 4 with the adjoining of its corresponding plane around the perimeter to the housing 1, is the first zero electrode. The inlet pipe 14 is located in the lower part of the hollow threaded nozzle 2, in the cavity of which the second zero electrode is located - the fourth electrode 16 and the ring 17 with its respective ends adjoining the second - fourth electrode 16 and the first - middle - third electrode 5 zero electrodes. The outlet pipe 15 is located in the upper part of the hollow body 1, in the cavity of which, with the corresponding plane resting on the body 1, there is a third zero electrode - the fifth electrode 18.

В нагревателе воды выходной патрубок 15 может быть снабжен датчиком температуры с выходными выводами, предназначенными для подключения к температурному регулятору, схемы электропитания нагревателя воды.In the water heater, the outlet pipe 15 may be equipped with a temperature sensor with output terminals for connecting to the temperature controller, the power circuit of the water heater.

Места соединений фазового электропроводника 19, электропроводника заземления, датчика температуры и ввода провода питания 20 герметизируются диэлектрическим термостойким водоизоляционным материалом 21 (силиконовой пастой типа СБ) и дополнительно закрыты изоляционной крышкой 22, зажатой резьбовым кольцом 23 по резьбе выходного патрубка 15. На фиг.2 изображена клемма 48 электропроводника заземления 37 с датчиком температуры 49 (в качестве которого используется терморезистор ТРА-1) как пример его возможного крепления по всем вариантам технического решения. На первый вывод 50 датчика температуры 49 с помощью диэлектрического термостойкого водоизоляционного материала (силиконовой пасты типа СБ) наклеен кембрик 51 из термостойкого электроизоляционного материала (например, фторопласта) и совместно с датчиком температуры 49 вклеен в клемму 48. Второй вывод 52 датчика температуры 49 припаян к клемме 48. Места пайки 53. Первый вывод 50 датчика температуры 49 припаян (на фиг.5 не показано) к проводу датчика температуры 49 с термостойкой изоляцией. Место пайки заизолировано диэлектрическим термостойким водоизоляционным материалом (не показано).The joints of the phase electric conductor 19, the ground conductor, the temperature sensor and the input of the power supply wire 20 are sealed with a dielectric heat-resistant water-insulating material 21 (silicone paste type SB) and additionally closed with an insulating cover 22, clamped by a threaded ring 23 along the thread of the outlet pipe 15. Figure 2 shows terminal 48 of the grounding conductor 37 with a temperature sensor 49 (which uses the TPA-1 thermistor) as an example of its possible mounting according to all technical options of solutions. To the first terminal 50 of the temperature sensor 49, a cambric 51 made of a heat-resistant electrical insulation material (for example, fluoroplastic) is glued with a heat-resistant waterproofing material (SB type silicone paste) and glued to terminal 48 together with the temperature sensor 49. The second terminal 52 of temperature sensor 49 is soldered to terminal 48. Soldering points 53. The first terminal 50 of the temperature sensor 49 is soldered (not shown in FIG. 5) to the wire of the temperature sensor 49 with heat-resistant insulation. The soldering point is insulated with a dielectric heat-resistant waterproofing material (not shown).

В нагревателе воды в качестве примера конкретной реализации провод питания 20 может быть выполнен в виде мягкого, изолированного, экранированного кабеля внутри которого расположен фазовый электропроводник 19 в термостойкой изоляции и экранированный провод датчика температуры 49. В качестве электропроводника заземления 37 может использоваться металлический экран.In the water heater, as an example of a specific implementation, the power wire 20 can be made in the form of a soft, insulated, shielded cable inside which there is a phase electric conductor 19 in heat-resistant insulation and a shielded wire of the temperature sensor 49. A metal shield can be used as the grounding conductor 37.

При установке датчика температуры 49 клемма 48 электропроводника заземления 37 с датчиком температуры 49 используется как клемма заземления. Клемма 48 местом крепления датчика температуры 49 прижимается к выходному патрубку 15 и с помощью третьего винта и резьбового отверстия в корпусе 1 через отверстие 54 в клемме 48 крепится к корпусу 1.When installing the temperature sensor 49, the terminal 48 of the ground conductor 37 with the temperature sensor 49 is used as the ground terminal. Terminal 48 is attached to the outlet pipe 15 by the attachment point of the temperature sensor 49 and, with the help of a third screw and a threaded hole in the housing 1, is attached to the housing 1 through the hole 54 in the terminal 48.

На фиг.3 показана функциональная схема электропитания нагревателя воды с подключением нагрузки 55 на одну фазу сетевого питания, где в качестве нагрузки 55 может использоваться один или несколько нагревателей с параллельным электрическим подключением. Нагрузка 55 имеет два вывода, один из которых заземлен, а другой соединен с выходным выводом симистора 56. Также показаны: датчик тока 57, содержащий переключатель 58, являющийся «Регулятором тока». Датчик тока имеет два токовых вывода, один из которых соединен с входным выводом симистора 56, а другой соединен с выходным выводом включателя 59, входной вывод которого подсоединен к первой фазе (нумерация в данном случае условная) сетевого питания. Блок питания 60 имеет входные и выходные выводы. Один из входных выводов подсоединен к выходному выводу включателя 59, а другой заземлен. Два из трех выходных выводов являются минусовыми - выпрямленного и стабилизированного напряжения, а третий - общим плюсовым и заземлен. Плюсовые выводы питания: генератора импульсов 61, блока управления 62, температурного регулятора 63 и термометра 64 с цифровым индикатором 65 заземлены. Минусовые выводы подсоединены к минусовому выводу стабилизированного напряжения блока питания 60. Минусовой вывод выпрямленного напряжения блока питания 60 подсоединен к первым входным выводам блока управления 62 и генератора импульсов 61. Выходные выводы генератора импульсов 61 связаны с выводами управления симистора 56. Первый вывод и вывод ползунка переменного резистора 66, являющегося «Регулятором мощности» 67, соединены с выходным выводом блока управления 62, второй вывод соединен со вторым входным выводом генератора импульсов 61. В качестве датчика температуры 49 используется терморезистор, один вывод которого заземлен, а другой подсоединен к входному выводу термометра 64 и связан с первым входным выводом операционного усилителя 68, выходной вывод которого является выходным выводом температурного регулятора 63 и соединен со вторым входным выводом блока управления 62. Второй входной вывод операционного усилителя 68 соединен с ползунком переменного резистора, делителя напряжения, являющегося «Регулятором температуры» 69. Блок управления содержит полярный конденсатор 70 времязадающей RC цепи, плюсовой вывод которого заземлен, а минусовой вывод соединен с первым выводом резистора 71. Второй вывод резистора 71 является третьим входным выводом блока управления 62, к которому подсоединен вывод выключателя 72 датчика потребления воды 73, второй вывод которого заземлен. Датчик тока 57 имеет два выходных вывода, один из которых заземлен, а второй, являющийся выводом ползунка переключателя 58 - «Регулятора тока», подсоединен к четвертому входному выводу блока управления 62. Генератор импульсов 61 содержит фазосдвигающую цепь, состоящую из конденсатора 74 и резистора 75, вывод которого является вторым входным выводом генератора импульсов 61. Параллельно нагрузке 55 подсоединен индикатор 76, место расположения которого показано рядом с цифровым индикатором 65 термометра 64.Figure 3 shows the functional diagram of the power supply of the water heater with the load 55 connected to one phase of the mains supply, where one or more heaters with parallel electrical connection can be used as load 55. The load 55 has two terminals, one of which is grounded and the other connected to the output terminal of the triac 56. Also shown: current sensor 57, containing a switch 58, which is a "current Regulator". The current sensor has two current outputs, one of which is connected to the input terminal of the triac 56, and the other is connected to the output terminal of the switch 59, the input terminal of which is connected to the first phase (numbering in this case is conditional) of the mains supply. The power supply 60 has input and output terminals. One of the input terminals is connected to the output terminal of the switch 59, and the other is grounded. Two of the three output terminals are negative - of the rectified and stabilized voltage, and the third is the common positive and grounded. Positive power leads: pulse generator 61, control unit 62, temperature controller 63 and thermometer 64 with digital display 65 are grounded. The negative terminals are connected to the negative terminal of the stabilized voltage of the power supply 60. The negative terminal of the rectified voltage of the power supply 60 is connected to the first input terminals of the control unit 62 and the pulse generator 61. The output terminals of the pulse generator 61 are connected to the control terminals of the triac 56. The first terminal and the output of the variable slider the resistor 66, which is the "Power Regulator" 67, is connected to the output terminal of the control unit 62, the second terminal is connected to the second input terminal of the pulse generator 61. As The temperature sensor 49 uses a thermistor, one terminal of which is grounded and the other connected to the input terminal of the thermometer 64 and connected to the first input terminal of the operational amplifier 68, the output terminal of which is the output terminal of the temperature controller 63 and is connected to the second input terminal of the control unit 62. The second the input terminal of the operational amplifier 68 is connected to a slider of a variable resistor, a voltage divider, which is a “Temperature Controller” 69. The control unit contains a polar capacitor 70 time defining the RC circuit, the positive terminal of which is grounded and a negative terminal connected to a first terminal of resistor 71. The second terminal of resistor 71 is the third input terminal of the control unit 62, which is connected to the switch output 72 of water sensor 73 intake, the second terminal of which is grounded. The current sensor 57 has two output terminals, one of which is grounded, and the second, which is the output of the slider of the switch 58 - "Current Regulator", is connected to the fourth input terminal of the control unit 62. The pulse generator 61 contains a phase-shifting circuit consisting of a capacitor 74 and a resistor 75 , the output of which is the second input terminal of the pulse generator 61. Parallel to the load 55, an indicator 76 is connected, the location of which is shown next to the digital indicator 65 of the thermometer 64.

На фиг.4 показана принципиальная электрическая схема с дополнительными элементами (условно - элементами второй фазы), позволяющими подключение в качестве нагрузки 55 двух нагревателей Rh1 и Rh2 на две фазы сетевого питания. Где один вывод второго нагревателя Rh2 заземлен, а фазовый вывод соединен с выходным выводом симистора 56 второй фазы, выводы управления которого связаны с выходными выводами генератора импульсов 61 второй фазы. Включатель 59 сдвоенный, входные выводы которого соединены с источником сетевого питания первой и второй фаз соответственно. К выходному выводу включателя 59 второй фазы подсоединены входные выводы симистора 56 второй фазы и источника выпрямленного напряжения 77, второй входной вывод которого заземлен. Плюсовой выходной вывод источника выпрямленного напряжения 77 заземлен, а минусовой соединен с первым входным выводом генератора импульсов 61 второй фазы. Переменный резистор 66 «Регулятора мощности» 67 сдвоенный (ползунки имеют одну ручку перемещения), первый вывод и вывод ползунка второго переменного резистора 66 которого подсоединены к выходному выводу блока управления 62, а второй вывод соединен со вторым входным выводом генератора импульсов 61 второй фазы. У генератора импульсов 61 второй фазы имеются также выводы питания, минусовой из которых подсоединен к минусовому выводу стабилизированного напряжения блока питания 60, а плюсовой заземлен.Figure 4 shows a circuit diagram with additional elements (conditionally - the elements of the second phase), allowing connection as a load 55 of two heaters Rh1 and Rh2 for two phases of mains power. Where one terminal of the second heater Rh2 is grounded, and the phase terminal is connected to the output terminal of the triac 56 of the second phase, the control terminals of which are connected to the output terminals of the pulse generator 61 of the second phase. The switch 59 is dual, the input terminals of which are connected to a power source of the first and second phases, respectively. To the output terminal of the second phase switch 59 are connected the input terminals of the second phase triac 56 and the rectified voltage source 77, the second input terminal of which is grounded. The positive output terminal of the rectified voltage source 77 is grounded, and the negative terminal is connected to the first input terminal of the pulse generator 61 of the second phase. The variable resistor 66 of the "Power Regulator" 67 is dual (the sliders have one handle), the first output and output of the slider of the second variable resistor 66 which are connected to the output terminal of the control unit 62, and the second terminal is connected to the second input terminal of the pulse generator 61 of the second phase. The pulse generator 61 of the second phase also has power leads, the negative of which is connected to the negative terminal of the stabilized voltage of the power supply 60, and the positive is grounded.

При рассмотрении нагреватель воды по второму варианту технического решения отличается от нагревателя воды по первому варианту технического решения лишь наличием трех дополнительных деталей: второй нулевой электрод - четвертый электрод 16 (фиг.2), кольцо 17 и третий нулевой электрод - пятый электрод 18, что не влияет на работу нагревателя. По этой причине рассмотрение в работе нагревателя воды по первому и второму предлагаемым вариантам технического решения приводим одновременно.When considering the water heater in the second embodiment of the technical solution differs from the water heater in the first embodiment of the technical solution only by the presence of three additional parts: the second zero electrode is the fourth electrode 16 (figure 2), ring 17 and the third zero electrode is the fifth electrode 18, which is not affects the operation of the heater. For this reason, consideration of the operation of the water heater according to the first and second proposed options for technical solutions is given simultaneously.

В качестве примера конкретной реализации рассмотрим случай нагрева воды в системе с замкнутым водяным контуром, когда необходимо нагреть воду в баке, расположенном в ванной комнате или бане. В систему трубопровода замкнутого водяного контура с помощью герметизированных резьбовых соединений вертикально (входным патрубком 14 вниз) устанавливают нагреватель. Нагреватель лучше устанавливать в другом, менее влажном помещении. По технике безопасности водяной бак с системой трубопровода должен быть заземлен. Корпус нагревателя воды также заземляют (клеммой заземления), а фазовый электропроводник 19 подсоединяют к выходному выводу включателя (в качестве которого лучше использовать автоматический выключатель с ограничением тока), входной вывод которого соединен с фазовым напряжением сети электропитания (не показано). При включении включателя фазовое напряжение подается на фазовые - первый 3 и второй 4 электроды. В данном нагревателе нагревательным элементом является вода, обладающая электрической проводимостью. При прохождении по ней электрического тока, она нагревается, уменьшается ее плотность и в замкнутом контуре начинается циркуляция нагреваемой воды. Если мощность, выделяемая в нагревателе достаточна, вода нагреется до температуры кипения, после чего с помощью включателя нагреватель отключают.As an example of a specific implementation, we consider the case of heating water in a system with a closed water circuit, when it is necessary to heat water in a tank located in a bathroom or bath. A heater is installed vertically (the inlet pipe 14 downward) into the closed water circuit piping system using sealed threaded connections. It is best to install the heater in a different, less humid room. For safety reasons, a water tank with a piping system must be grounded. The body of the water heater is also grounded (ground terminal), and the phase conductor 19 is connected to the output terminal of the switch (which is better to use a current limiting circuit breaker), the input terminal of which is connected to the phase voltage of the power supply network (not shown). When the switch is turned on, the phase voltage is applied to the phase - first 3 and second 4 electrodes. In this heater, the heating element is water having electrical conductivity. When an electric current passes through it, it heats up, its density decreases and the circulation of heated water begins in a closed circuit. If the power released in the heater is sufficient, the water will heat up to the boiling point, after which the heater is turned off using the switch.

Так как (в основном) электропроводка помещений рассчитана на максимальный ток потребления - 25 А, не желательно, чтобы потребляемый нагревателем ток превышал это значение. А потребляемая мощность предлагаемого нагревателя воды зависит от общей площади фазовых - первого 3, второго 4 - электродов и электропроводимости нагреваемой воды. Подбор площади фазовых - первого 3, второго 4 - электродов должен производиться изготовителем путем замера тока потребления нагревателем, после его включения, погруженного в диэлектрическую емкость, заполненную в первом случае водой с максимальной электропроводимостью, а во втором случае с минимальной, используемой в водопроводах данного региона. Чем больше общая площадь фазовых - первого 3, второго 4 - электродов, тем больше ток потребления. Так как второй фазовый электрод 4 съемный, нагреватель получается универсальным, если площадь первого фазового электрода 3 настроена на нагрев воды с максимальной электропроводимостью (электрод 4 - отсутствует), а с установкой электрода 4 нагреватель будет настроен на нагрев воды с минимальной электропроводимостью.Since (mainly) the electrical wiring of the rooms is designed for a maximum consumption current of 25 A, it is not advisable that the current consumed by the heater exceed this value. And the power consumption of the proposed water heater depends on the total phase area - the first 3, second 4 - electrodes and the electrical conductivity of the heated water. The selection of the area of the phase - first 3, second 4 - electrodes should be made by the manufacturer by measuring the current consumption by the heater, after it is turned on, immersed in a dielectric container filled in the first case with water with maximum electrical conductivity, and in the second case with the minimum used in water pipelines in this region . The larger the total area of the phase - first 3, second 4 - electrodes, the greater the current consumption. Since the second phase electrode 4 is removable, the heater is universal if the area of the first phase electrode 3 is configured to heat water with maximum electrical conductivity (electrode 4 is absent), and with the installation of electrode 4 the heater will be configured to heat water with minimal electrical conductivity.

Большим достоинством предлагаемого нагревателя воды при малых его габаритах является то, что он обладает большим КПД, при включении нагревателя без воды фазовая цепь остается разорванной и расхода электроэнергии не происходит, а также то, что он не зарастает накипью. Дело в том, что при прохождении через воду электрического тока в качестве носителей заряда участвуют также катионы и анионы, которые разбивают наросты накипи в нагревателе. Но при этом происходит износ металлических частей нагревателя. В нагревателе воды насадка 2 и корпус 1 от износа защищены.The great advantage of the proposed water heater with its small dimensions is that it has a large efficiency, when the heater is turned on without water, the phase circuit remains broken and the power consumption does not occur, and also that it does not overgrow with scale. The fact is that when an electric current passes through water, cations and anions also participate as charge carriers, which break down the growths of scale in the heater. But at the same time, the metal parts of the heater wear out. In the water heater, the nozzle 2 and the housing 1 are protected against wear.

В нагревателе воды выходной патрубок 15 может быть снабжен датчиком температуры 49 с выводами, предназначенными для подключения к температурному регулятору 63, схемы электропитания с подключением в качестве нагрузки 55 на одну фазу сетевого питания. Предлагаемый нагреватель с таким подключением можно использовать и в качестве проточного нагревателя воды, если он установлен, например, между вентилем трубопровода холодной воды под мойкой и краном потребления (смесителем).In the water heater, the outlet pipe 15 may be equipped with a temperature sensor 49 with leads intended for connection to the temperature controller 63, a power circuit with connection as a load 55 to one phase of the mains supply. The proposed heater with this connection can also be used as a flowing water heater, if it is installed, for example, between the cold water pipe valve under the sink and the consumption tap (mixer).

Рассмотрим его работу по функциональной схеме, показанной на фиг.3. Первоначально полярный конденсатор 70 времязадающей RC цепи и конденсатор 74 фазосдвигающей цепи разряжены, а ползунок переменного резистора 66 «Регулятора мощности» 67 находится в крайнем правом положении. Контакты выключателя 72 датчика потребления воды 73 (работа которого будет рассмотрена ниже) разомкнуты. Открываем кран потребления холодной воды, убедившись, что вода в мойку течет, включаем включатель 59. При его включении (в качестве которого лучше использовать автоматический выключатель на 25 А) фазовое напряжение (первой фазы) подается на входные выводы блока питания 60 и через датчик тока 57 соответственно симистора 56, который на данный момент остается закрытым. Термометр 64 с цифровым индикатором 65 начинает показывать температуру воды в нагревателе. При подаче стабилизированного напряжения на выводы питания блока управления 62 через полярный конденсатор 70 времязадающей RC цепи начинает течь ток, вызывая линейное нарастание напряжения на его выводах. Что в свою очередь в схеме блока управления 62 приводит к плавному нарастанию потенциала на его выходном выводе. Через конденсатор 74, резистор 75 фазосдвигающей цепи генератора импульсов 61, переменный резистор 66 «Регулятора мощности» 67 начинает течь ток с плавным нарастанием по времени. При прохождении через конденсатор 74 тока происходит его заряд и нарастание напряжения на его выводах до некоторого критического значения. При достижении этого значения в схеме генератора импульсов 61 производится его мгновенный разряд, при котором с выходных выводов генератора импульсов 61 на управляющие выводы симистора 56 подается импульс, открывающий его. После чего процесс зарядки конденсатора 74 фазосдвигающей цепи повторяется и генератор импульсов 61 начинает работать, а через открытый симистор 56 и нагрузку 55 проходит ток оставшейся части полупериода фазы. В момент прохождения нулевой точки (точки «нуль» напряжения фазового перехода) фазовое напряжение отсутствует и симистор 56 закрывается. В момент отсутствия фазового напряжения отсутствует и минусовое выпрямленное напряжение на первом входном выводе генератора импульсов 61, что приводит в схеме генератора импульсов 61 к мгновенному разряду конденсатора 74 фазосдвигающей цепи. Таким образом осуществляется привязка работы генератора импульсов 61 к нулевым точкам первой фазы сетевого напряжения питания. При дальнейшем нарастании напряжения на выводах полярного конденсатора 70 времязадающей RC цепи и росте потенциала на выходном выводе блока управления 62 происходит сокращение времени формирования генератором импульсов 61 первого (относительно нулевой точки) импульса, открывающего симистор 56. А это приводит к плавному нарастанию тока, проходящего через нагрузку 55. Если время от начала открывания симистора 56 до полного его открывания (пропускания через него всей полуволны тока сетевого питания) составляет три секунды, то за это время проходит 300 полупериодов. А это значит, что за три секунды формируется 300 точек плавного нарастания тока в нагрузке 55. При плавном нарастании тока в нагрузке 55 с каждой полуволной фазы в датчике тока 57 формируется импульс, который в качестве сигнала, пропорционального силе тока, подается на четвертый входной вывод блока управления 62. Если величина сигнала начинает превышать некоторое критическое значение, в схеме блока управления 62 происходит частичный разряд полярного конденсатора 70 времязадающей RC цепи, не позволяющий дальнейший рост напряжения на его выводах. В данном случае полярный конденсатор 70 начинает работать как интегрирующая емкость, что приводит к стабилизации среднего тока в нагрузке 55. При выделении в нагрузке 55 (нагревателе) электрической мощности происходит ее нагревание (воды). Начинает нагреваться и датчик температуры 49, в качестве которого используется терморезистор. Изменение его сопротивления (при нагревании) приводит к изменению напряжения на его выводах, которое сравнивается с опорным напряжением, снимаемым с ползунка переменного резистора - «Регулятора температуры» 69, в качестве сигнала рассогласования усиливается операционным усилителем 68 температурного регулятора 63 и подается на второй входной вывод блока управления 62. При приближении температуры к заданному значению на лимбе «Регулятора температуры» 69 в блоке управления 62 (за несколько градусов до заданного значения) начинает происходить разряд полярного конденсатора 70 времязадающей RC цепи, что приводит к уменьшению выделяемой мощности в нагрузке 55. При достижении заданной температуры схема, в автоматическом режиме, поддерживает электрическую мощность, выделяемую в нагрузке 55 (нагревателе), на уровне, достаточном для поддержания заданной температуры потребляемой воды, даже и при изменении ее расхода. При закрывании крана потребления воды, схема будет производить периодическое включение симистора 56, с минимальным выделением электрической мощности в нагрузке 55 (нагревателе), для поддержания заданной температуры воды в нагревателе.Consider his work according to the functional diagram shown in figure 3. Initially, the polar capacitor 70 of the timing RC circuit and the phase-shifting capacitor 74 are discharged, and the slider of the variable resistor 66 of the “Power Regulator” 67 is in the extreme right position. The contacts of the switch 72 of the water consumption sensor 73 (the operation of which will be discussed below) are open. We open the cold water consumption tap, making sure that the water flows into the sink, turn on the switch 59. When it is turned on (which is better to use a 25 A circuit breaker), the phase voltage (of the first phase) is supplied to the input terminals of the power supply 60 and through the current sensor 57 respectively triac 56, which at the moment remains closed. Thermometer 64 with a digital indicator 65 starts to show the temperature of the water in the heater. When a stabilized voltage is applied to the power terminals of the control unit 62 through the polar capacitor 70 of the timing RC circuit, current flows, causing a linear increase in voltage at its terminals. Which, in turn, in the circuit of the control unit 62 leads to a smooth increase in potential at its output terminal. Through the capacitor 74, the resistor 75 of the phase-shifting circuit of the pulse generator 61, the variable resistor 66 of the "Power Regulator" 67 starts to flow current with a smooth increase in time. As the current passes through the capacitor 74, it is charged and the voltage at its terminals rises to a certain critical value. When this value is reached in the pulse generator circuit 61, it is instantly discharged, in which a pulse is opened from the output terminals of the pulse generator 61 to the control terminals of the triac 56. After that, the charging process of the phase-shifting capacitor 74 is repeated and the pulse generator 61 starts to work, and the current of the remaining half-period of the phase passes through the open triac 56 and the load 55. At the moment of passage of the zero point (point "zero" of the phase transition voltage), the phase voltage is absent and the triac 56 closes. In the absence of phase voltage, there is no negative rectified voltage at the first input terminal of the pulse generator 61, which leads in the circuit of the pulse generator 61 to the instantaneous discharge of the phase-shifting capacitor 74. Thus, the operation of the pulse generator 61 is linked to the zero points of the first phase of the mains supply voltage. With a further increase in voltage at the terminals of the polar capacitor 70 of the timing RC circuit and an increase in potential at the output terminal of the control unit 62, the time required for the pulse generator 61 to form the first (relative to the zero point) pulse opening the triac 56 is reduced. This leads to a smooth increase in the current passing through load 55. If the time from the start of opening the triac 56 to its full opening (passing through it the entire half-wave of the mains current) is three seconds, then during this time the passage um 300 half-periods. And this means that in three seconds 300 points of smooth rise of current in load 55 are formed. With a smooth increase of current in load 55, a pulse is generated in each current wave 57 in the current sensor 57, which is supplied to the fourth input output as a signal proportional to the current strength of the control unit 62. If the signal value begins to exceed a certain critical value, a partial discharge of the polar capacitor 70 of the RC timing circuit occurs in the control unit 62 circuit, which does not allow a further increase in voltage at its terminals. In this case, the polar capacitor 70 begins to work as an integrating capacitance, which leads to stabilization of the average current in the load 55. When electric power is released in the load 55 (heater), it (water) heats up. The temperature sensor 49, which uses a thermistor, also starts to heat up. A change in its resistance (when heated) leads to a change in the voltage at its terminals, which is compared with the reference voltage taken from the slider of the variable resistor - “Temperature Controller” 69, as a mismatch signal is amplified by the operational amplifier 68 of the temperature controller 63 and fed to the second input terminal the control unit 62. When the temperature approaches the set value on the dial of the "Temperature Controller" 69 in the control unit 62 (a few degrees to the set value) starts to occur the discharge of the polar capacitor 70 of the timing RC circuit, which leads to a decrease in the allocated power in the load 55. When the set temperature is reached, the circuit automatically maintains the electric power released in the load 55 (heater) at a level sufficient to maintain the set temperature of the consumed water , even when changing its flow rate. When closing the water consumption tap, the circuit will periodically turn on the triac 56, with a minimum release of electric power at load 55 (heater), to maintain a given temperature of the water in the heater.

Для избежания лишнего расхода электроэнергии в схеме нагревателя воды предусмотрена возможность подключения выключателя 72, если трубопровод воды снабжен датчиком потребления воды 73, в качестве которого может использоваться, например, узел водяной магистрали (установленный под нагревателем) «Аппарата водонагревательного проточного газового бытового» (см. паспорт). Шток водяной магистрали при открывании крана потребления воды (при наличии воды в трубопроводе) поднимается и размыкает контакты выключателя 72 датчика потребления воды 73. При закрывании крана потребления воды давление воды над и под мембраной штока выравнивается, шток опускается и замыкание контактов выключателя 72 является сигналом прекращения потребления воды. В блоке управления 62 через резистор 71 происходит разряд полярного конденсатора 70 и отключение нагрузки 55. При отключении включателя 59 происходит медленный разряд накопительных, сглаживающих конденсаторов блока питания 60, подключенных параллельно выводам стабилизированного напряжения. Благодаря этому в блоке управления 62 происходит перезаряд (со сменой полярности) дополнительного конденсатора (на фиг.6 не показан) (который в момент прохождения нулевой точки фазы перезарядиться не успевает) и быстрый разряд полярного конденсатора 70 времязадающей RC цепи. Это обеспечивает сохранение функции плавного нарастания мощности в нагрузке 55, даже после кратковременного отключения и повторного включения включателя 59 (или кратковременного отключения первой фазы). Функция включения нагрузки 55 с плавным нарастанием мощности (в течение трех секунд) и электронного отключения нагрузки 55 с помощью выключателя 72 позволяет избежать образования перепадов напряжения в сети при включении (выключении) и обгорания (большим током) контактов включателя 59.To avoid unnecessary energy consumption in the water heater circuit, it is possible to connect a switch 72 if the water pipeline is equipped with a water consumption sensor 73, which can be used, for example, the water main assembly (installed under the heater) of the “Water-heating gas household appliance” (see passport). When opening the water consumption valve (if there is water in the pipeline), the water main rod rises and opens the contacts of the switch 72 of the water consumption sensor 73. When the water consumption valve closes, the water pressure above and below the stem diaphragm is equalized, the rod drops and closing the contacts of the switch 72 is a stop signal water consumption. In the control unit 62, through the resistor 71, the polar capacitor 70 is discharged and the load 55 is disconnected. When the switch 59 is turned off, the storage, smoothing capacitors of the power supply 60 are connected slowly, connected in parallel to the stabilized voltage terminals. Due to this, in the control unit 62, an additional capacitor is recharged (with a polarity reversal) (not shown in Fig. 6) (which does not have time to recharge at the moment the phase zero passes) and a fast discharge of the polar capacitor 70 of the RC timing circuit. This ensures that the function of a smooth increase in power in the load 55, even after a short shutdown and re-enable switch 59 (or short-term shutdown of the first phase). The function of turning on the load 55 with a smooth increase in power (within three seconds) and electronic disconnection of the load 55 using the switch 72 allows you to avoid the formation of voltage drops when turning on (off) and burning (high current) contacts of the switch 59.

Благодаря функции стабилизации тока в нагрузке 55, с помощью датчика тока 57 можно стабилизировать любое значение тока в нагрузке 55 (или выбирать мощность, выделяемую в нагрузке 55). При установке в качестве переключателя 58 «Регулятора тока», например, переключателя ПР2 - 10П1НВ желаемый диапазон регулировки будет разбит на десять фиксированных значений, например, от 6 до 20 А. Схема электропитания нагревателя воды с функцией стабилизации тока в нагрузке 55 существенно расширяет возможность использования нагревателя (фиг.1, 2) при нагреве воды с разной электропроводимостью и позволяет отказаться от «Регулятора мощности» 67 (вместо переменного резистора 66 можно поставить перемычку). Так как диапазон регулировки мощности ограничивается пределом, установленным переключателем 58 в датчике тока 57.Thanks to the current stabilization function in the load 55, using the current sensor 57, it is possible to stabilize any current value in the load 55 (or select the power released in the load 55). When installing as a switch 58 "Current Regulator", for example, switch PR2 - 10П1НВ, the desired adjustment range will be divided into ten fixed values, for example, from 6 to 20 A. The power supply circuit of the water heater with the function of stabilizing the current in load 55 significantly expands the possibility of using heater (figure 1, 2) when heating water with different electrical conductivity and allows you to abandon the "Power Regulator" 67 (instead of a variable resistor 66, you can put a jumper). Since the power adjustment range is limited by the limit set by the switch 58 in the current sensor 57.

При использовании в схеме электропитания нагревателя воды функции стабилизации температуры - функция стабилизации тока в нагрузке 55 трансформируется (переходит) в функцию ограничения тока.When the temperature stabilization function is used in the water heater’s power supply circuit, the current stabilization function in load 55 is transformed (passes) to the current limiting function.

Для визуального контроля температуры воды в схеме электропитания нагревателя воды (фиг.6) предусмотрен термометр 64 с цифровым индикатором 65. Принципиальная электрическая схема термометра описана в журнале «Радио» № 1 за 2001 г. как «Бортовой термометр - вольтметр» стр.36-38.For visual control of the water temperature in the power supply circuit of the water heater (Fig.6) a thermometer 64 with a digital indicator 65 is provided. The circuit diagram of the thermometer is described in the journal "Radio" No. 1 for 2001 as "On-board thermometer - voltmeter" p.36- 38.

Для визуального контроля коммутации и изменения электрического тока в нагрузке 55 служит световой индикатор 76. При монтаже в трубопровод (с целью повышения выделяемой электрической мощности в нагрузке 55) нескольких нагревателей с последовательным соединением и параллельным электрическим подключением датчиком температуры 49 снабжается последний (по ходу воды) нагреватель.For visual control of switching and changes in the electric current in the load 55, a light indicator 76 is used. When mounting in a pipeline (in order to increase the released electric power in the load 55) several heaters with a serial connection and a parallel electrical connection, the temperature sensor 49 is equipped with the last one (along the water) heater.

На фиг.4 показана принципиальная электрическая схема фиг.3 нагревателя воды по всем вариантам технического решения с дополнительными элементами, позволяющими подключение в качестве нагрузки 55 двух нагревателей Rн1 и Rн2 на две фазы сетевого питания соответственно.Figure 4 shows a schematic electrical diagram of figure 3 of a water heater according to all variants of the technical solution with additional elements allowing connection of two heaters Rн1 and Rн2 to two phases of the mains power supply, respectively, as load 55.

Сначала рассмотрим функциональную работу схемы фиг.4. Генераторы импульсов 61 первой и второй фаз сетевого питания подсоединены к одному блоку питания 60, вторые входные выводы которых связаны с выходным выводом одного блока управления 62. Но работа генератора импульсов 61 второй фазы осуществляется с привязкой к нулевым точкам второй фазы (от источника выпрямленного напряжения 77). По этой причине при использовании однотипных симисторов 56 первой и второй фаз и подключении к ним нагревателей Rн1, Rн2 одинакового исполнения (с одинаковым сопротивлением) через них будет течь одинаковый ток.First, consider the functional operation of the circuit of FIG. 4. The pulse generators 61 of the first and second phases of the mains power supply are connected to one power supply unit 60, the second input terminals of which are connected to the output terminal of one control unit 62. But the operation of the pulse generator 61 of the second phase is carried out with reference to the zero points of the second phase (from the rectified voltage source 77 ) For this reason, when using the same type of triacs 56 of the first and second phases and connecting heaters Rн1, Rн2 of the same design (with the same resistance) to them, the same current will flow through them.

В схеме фиг.4 показаны разные симисторы VS1 и VS2 только в качестве примера их подключения. На практике лучше использовать одинаковые симисторы (подключение которых, в зависимости от типа симистора, показано на фиг.4).The diagram of figure 4 shows the different triacs VS1 and VS2 only as an example of their connection. In practice, it is better to use the same triacs (the connection of which, depending on the type of triac, is shown in figure 4).

При необходимости подключения, например, трех нагревателей на три фазы сетевого питания схема дополняется еще одним источником выпрямленного напряжения 77 и элементами второй фазы, с подключением их на третью фазу сетевого питания. В качестве включателя 59 используется трехфазный выключатель с ограничением тока, а в регуляторе мощности 67 (если в нем есть необходимость) используется строенный переменный резистор 66 (не показано).If it is necessary to connect, for example, three heaters to three phases of the mains supply, the circuit is supplemented by another rectified voltage source 77 and elements of the second phase, with their connection to the third phase of the mains supply. As a switch 59, a three-phase current limiting switch is used, and a built-in variable resistor 66 (not shown) is used in the power regulator 67 (if necessary).

Рассмотрим принципиальную электрическую схему фиг.7 с учетом вышесказанного о функциональной ее работе. Рассмотрим ее работу по первой фазе сетевого питания. Первоначально контакты выключателя 72 датчика потребления воды 73 разомкнуты, ползунок переменного резистора 66 «Регулятора мощности» 67 находится в крайнем правом положении, а конденсаторы: 74 - С6 фазосдвигающей цепи генератора 61 первой фазы, 70 - С5 времязадающей RC цепи и дополнительный - С4 блока управления 62 разряжены. При включении включателя 59 фазовое напряжение (первой фазы) подается на первичную обмотку трансформатора Т1, выводы которого являются входными выводами блока питания 60, и через первичную обмотку трансформатора тока Т4, выводы которой являются токовыми выводами датчика тока 57, на входной вывод симистора 56 - VS1 первой фазы, который на данный момент остается закрытым. Выводы вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1 блока питания 60 подсоединены в диагональ переменного тока выпрямительного моста VD1, минусовой вывод которого является минусовым выходным выводом выпрямленного напряжения блока питания 60 и через диод VD3 связан с входным выводом микросхемы DA1 - стабилизатора напряжения, выходной вывод которой является выходным выводом стабилизированного напряжения блока питания 60. К входному и выходному выводам микросхемы DA1 подсоединены минусовые выводы конденсаторов С1 и С2 соответственно, которые являются накопительными, сглаживающими. Точка соединения плюсовых выводов: выпрямительного моста VD1, конденсаторов С1, С2, микросхемы DA1 является общим плюсовым выходным выводом блока питания 60 и заземлена. Минусовой вывод выпрямленного напряжения блока питания 60 соединен с первыми входными выводами блока управления 62 и генератора импульсов 61 первой фазы. При появлении отрицательного потенциала на выводе резистора R31, являющемся первым входным выводом генератора импульсов 61 первой фазы, отрицательный потенциал появляется и на аноде диода VD8. Он закрыт, закрыт и транзистор VT6. При появлении отрицательного потенциала на катоде диода VD6, являющемя первым входным выводом блока управления 62, через него и резистор R19 происходит заряд дополнительного конденсатора С4 и подача отрицательного потенциала на анод диода VD7, который остается закрытым. Закрытыми остаются транзисторы VT3, VT4. При подаче стабилизированного напряжения на времязадающую RC цепь к базе составного транзистора VT5 прикладывается напряжение (подбором резистора R23), близкое к пороговому - открывающему транзистор VT5. Конденсатор 70 - С5 начинает заряжаться, что вызывает изменение напряжения приложенного к базе транзистор VT5 и появлению положительного потенциала, изменяющегося по линейному закону, на его коллекторе, являющемся выходным выводом блока управления 62. При появлении положительного потенциала на выводе резистора 75 - R32, являющемся вторым входным выводом генератора импульсов 61 первой фазы, через него начинает заряжаться конденсатор 74 - С6 фазосдвигающей цепи, напряжение с выводов которого прикладывается к эмиттеру однопереходного транзистора VT7. При достижении порогового напряжения на эмиттере однопереходного транзистора VT7 он открывается. Происходит быстрый разряд конденсатора 74 - С6 и импульсное изменение напряжения на выводах управления (в данном случае оптронного) симистора 56 - VS1 первой фазы. Изменение напряжения в виде переднего фронта первого импульса, проходящего по светодиоду симистора 56 - VS1, открывает его. Генератор импульсов 61 первой фазы начинает работать. В момент прохождения нулевой точки (точки «нуль» напряжения фазового перехода) ток в симисторе 56 - VS1 29 отсутствует, и он закрывается. Отсутствует и минусовое выпрямленное напряжение на первом входном выводе генератора импульсов 61, удерживающее транзистор VT6 в закрытом состоянии. В момент прохождения нулевой точки в базу транзистора VT6 через резистор R30 (ограничивающий ток) и диод VD8 проходит положительный импульс, открывающий его, что приводит к быстрому разряду конденсатора 74 - Сб. Таким образом, через каждые полпериода первой фазы, осуществляется привязка начала формирования первого открывающего импульса. За время прохождения нулевой точки дополнительный конденсатор С4 блока управления не успевает перезарядиться и транзисторы VT3, VT4 остаются закрытыми. При достижении определенного максимального тока в фазосдвигающей цепи генератора импульсов 61 время формирования первого открывающего импульса минимально и открытый симистор 56 - VS1 пропускает каждый полупериод практически всю полуволну фазового напряжения питания первой фазы. Максимальный ток фазосдвигающей цепи определяется (номиналом резистора 75 - R32) срывом работы генератора импульсов 61. При достижении максимального тока в фазосдвигающей цепи дальнейший рост напряжения на выводах полярного конденсатора 70 - С5 на работу генератора импульсов 61 влияния не оказывает. Симистор 56 - VS1 открывается передним фронтом первого (относительно нулевой точки) импульса, и последующие импульсы в данном полупериоде, сформированные генератором импульсов 61, влияния на него не оказывают (так как он уже открыт). С указанными номиналами элементов времязадающей RC цепи время плавного нарастания мощности в нагрузке 55 составляет около трех секунд. Точки соединения: резисторов R24, R25 времязадающей RC цепи и коллектора транзистора VT4, резистора 71 - R22 являются вторым и третьим входными выводами блока управления 62 соответственно. Резистор R25 является нагрузкой операционного усилителя 68 - DA2 температурного регулятора 63. Номиналом резистора обратной связи R12 подбирается коэффициент усиления микросхемы DA2. Номинал резистора R10 ограничивает ток в датчике температуры 49. Резистор R9 (может отсутствовать) установлен с целью ограничения напряжения на входном выводе 3 микросхемы 68, при коротком замыкании датчика температуры 49 (чтобы не происходило включение симисторов 56 - VS1 и VS2 при замыкании выводов терморезистора R8). Резистор R11 облегчает настройку термометра 64. Резистор R6 является ограничителем верхнего предела задаваемой температуры. Номинал переменного резистора R3 «Регулятора температуры» 69 определяет диапазон регулировки. Резистор R7 является ограничителем тока в делителе опорного напряжения. В датчике тока 57 выводы вторичной обмотки трансформатора тока Т4 подсоединены в диагональ переменного тока выпрямительного моста VD5 соответственно. Минусовой вывод выпрямительного моста VD5 соединен с выводом делителя напряжения, состоящего из резисторов R14, R15, R16, R17. Плюсовой вывод выпрямительного моста VD5 соединен с выводом резистора R17 и заземлен. Точки соединения резисторов R14 - R15, R15 - R16, R16 - R17 соединены соответственно с контактами положений переключателя 58 «Регулятора тока», вывод (ползунка) контакта направления является выходным выводом датчика тока 57. При отключении включателя 59 (или кратковременном отключении первой фазы) на первом входном выводе блока управления 62 отрицательное напряжение отсутствует и благодаря остаточному напряжению на выводах накопительных сглаживающих конденсаторов C1, C2 блока питания 60 происходит перезаряд дополнительного конденсатора С4 в блоке управления 62 и положительный потенциал через резистор R18 (ограничивающий ток) и диод VD7 открывает транзистор VT3, а тот - VT4, через который и резистор 71 - R22 (ограничивающий ток) происходит разряд полярного конденсатора 70 - С5 времязадающей RC цепи. Поэтому при повторном включении функция плавного нарастания мощности в нагрузке 55 остается. Резистор R20, вывод которого является четвертым входным выводом блока управления 62, ограничивает ток в базу транзистора VT4. Диод VD6 исключает влияние емкости дополнительного конденсатора С4 на работу генератора импульсов 61, a VD3 - емкости С1. Диоды VD7, VD8 защищают базы транзисторов VT3, VT6 соответственно от подачи на них тока отрицательной полярности.Consider the circuit diagram of Fig. 7 taking into account the above about its functional work. Consider her work on the first phase of mains power. Initially, the contacts of the switch 72 of the water consumption sensor 73 are open, the slider of the variable resistor 66 of the "Power Regulator" 67 is in the extreme right position, and the capacitors: 74 are C6 of the phase-shifting circuit of the generator 61 of the first phase, 70 are C5 of the timing RC circuit and the additional C4 of the control unit 62 are discharged. When the switch 59 is turned on, the phase voltage (first phase) is supplied to the primary winding of the transformer T1, the terminals of which are the input terminals of the power supply 60, and through the primary winding of the current transformer T4, the outputs of which are the current outputs of the current sensor 57, to the input terminal of the triac 56 - VS1 first phase, which currently remains closed. The terminals of the secondary winding of the step-down transformer T1 of the power supply 60 are connected to the diagonal of the alternating current of the rectifier bridge VD1, the negative output of which is the negative output of the rectified voltage of the power supply 60 and is connected through the diode VD3 to the input of the DA1 microcircuit, the voltage stabilizer, the output of which is the output stabilized voltage of the power supply 60. To the input and output terminals of the chip DA1 are connected the negative terminals of the capacitors C1 and C2, respectively, which are cumulative, smoothing. The connection point of the positive terminals: rectifier bridge VD1, capacitors C1, C2, chip DA1 is the common positive output terminal of the power supply 60 and is grounded. The minus terminal of the rectified voltage of the power supply 60 is connected to the first input terminals of the control unit 62 and the pulse generator 61 of the first phase. When a negative potential appears at the terminal of the resistor R31, which is the first input terminal of the pulse generator 61 of the first phase, a negative potential also appears at the anode of the diode VD8. It is closed, closed and transistor VT6. When a negative potential appears at the cathode of the diode VD6, which is the first input terminal of the control unit 62, an additional capacitor C4 is charged through it and the resistor R19 and a negative potential is applied to the anode of the diode VD7, which remains closed. The transistors VT3, VT4 remain closed. When a stabilized voltage is applied to the timing RC circuit, a voltage is applied to the base of the composite transistor VT5 (by selecting a resistor R23), close to the threshold voltage - opening the transistor VT5. The capacitor 70 - C5 starts to charge, which causes a change in the voltage applied to the base of the transistor VT5 and the appearance of a positive potential that varies linearly on its collector, which is the output terminal of the control unit 62. When a positive potential appears on the output of the resistor 75 - R32, which is the second the input terminal of the pulse generator 61 of the first phase, through it begins to charge the capacitor 74 - C6 phase-shifting circuit, the voltage from the terminals of which is applied to the emitter of a single-junction transistor V T7 When the threshold voltage at the emitter of the single-junction transistor VT7 is reached, it opens. There is a fast discharge of the capacitor 74 - C6 and a pulsed voltage change at the control terminals (in this case, an optocoupler) of the first phase triac 56 - VS1. Changing the voltage in the form of a leading edge of the first pulse passing through the LED of the triac 56 - VS1, opens it. The pulse generator 61 of the first phase begins to work. At the moment of passage of the zero point (point "zero" of the phase transition voltage), there is no current in the triac 56 - VS1 29, and it closes. There is no negative rectified voltage at the first input terminal of the pulse generator 61, which keeps the transistor VT6 in the closed state. At the moment of passing the zero point to the base of the transistor VT6 through the resistor R30 (limiting current) and the diode VD8 a positive pulse passes, opening it, which leads to a fast discharge of the capacitor 74 - Sat. Thus, after every half period of the first phase, the beginning of the formation of the first opening pulse is linked. During the zero point, the additional capacitor C4 of the control unit does not have time to recharge and transistors VT3, VT4 remain closed. When a certain maximum current is reached in the phase-shifting circuit of the pulse generator 61, the formation time of the first opening pulse is minimal and the open triac 56 - VS1 passes almost every half-wave of the phase voltage of the first phase supply voltage. The maximum current of the phase-shifting circuit is determined (by the value of resistor 75 - R32) by failure of the pulse generator 61. When the maximum current in the phase-shifting circuit is reached, a further increase in voltage at the terminals of the polar capacitor 70 - C5 does not affect the operation of the pulse generator 61. Triac 56 - VS1 opens with a leading edge of the first (relative to the zero point) pulse, and subsequent pulses in this half-cycle, formed by pulse generator 61, do not affect it (since it is already open). With the indicated values of the elements of the timing RC circuit, the time of a smooth rise in power at load 55 is about three seconds. Connection points: resistors R24, R25 of the timing RC circuit and collector of transistor VT4, resistors 71 - R22 are the second and third input terminals of the control unit 62, respectively. The resistor R25 is the load of the operational amplifier 68 - DA2 of the temperature controller 63. The gain of the feedback resistor R12 selects the gain of the DA2 chip. The value of resistor R10 limits the current in temperature sensor 49. Resistor R9 (may be absent) is installed to limit the voltage at input terminal 3 of microcircuit 68, when the temperature sensor 49 is short-circuited (so that triacs 56 - VS1 and VS2 do not turn on when the terminals of thermistor R8 are closed ) Resistor R11 makes it easy to configure the thermometer 64. Resistor R6 is a limiter for the upper limit of the set temperature. The value of the variable resistor R3 "Temperature Controller" 69 determines the adjustment range. Resistor R7 is a current limiter in the voltage divider. In the current sensor 57, the terminals of the secondary winding of the current transformer T4 are connected to the diagonal of the alternating current of the rectifier bridge VD5, respectively. The negative output of the rectifier bridge VD5 is connected to the output of the voltage divider, consisting of resistors R14, R15, R16, R17. The positive terminal of the rectifier bridge VD5 is connected to the terminal of resistor R17 and is grounded. The connection points of the resistors R14 - R15, R15 - R16, R16 - R17 are connected respectively to the contacts of the positions of the switch 58 "Current Regulator", the output (slider) of the direction contact is the output terminal of the current sensor 57. When you turn off the switch 59 (or short-term shutdown of the first phase) at the first input terminal of the control unit 62 there is no negative voltage and due to the residual voltage at the terminals of the accumulating smoothing capacitors C1, C2 of the power supply 60, an additional capacitor C4 is recharged in the control unit line 62 and the positive potential through the resistor R18 (limiting current) and the diode VD7 opens the transistor VT3, and that one - VT4, through which the resistor 71 - R22 (limiting current) discharges the polar capacitor 70 - C5 of the timing RC circuit. Therefore, when you turn on again, the function of a smooth increase in power in the load 55 remains. Resistor R20, the output of which is the fourth input terminal of control unit 62, limits the current to the base of transistor VT4. The diode VD6 eliminates the influence of the capacitance of the additional capacitor C4 on the operation of the pulse generator 61, and VD3 - capacitance C1. Diodes VD7, VD8 protect the base of transistors VT3, VT6, respectively, from applying a negative polarity current to them.

Работа генератора импульсов 61 второй фазы отличается от работы генератора импульсов 61 первой фазы лишь тем, что осуществляется с привязкой к нулевым точкам второй фазы от источника выпрямленного напряжения 77. На фиг.7 в качестве симистора 56 второй фазы показано подключение симистора VS2, выводы управления которого связаны с выходными выводами генератора импульсов 61 второй фазы через импульсный трансформатор Т3. Импульсный трансформатор Т3 является гальванической развязкой выходных выводов генератора импульсов 61 от напряжения второй фазы. При расхождении значений токов в нагревателях Rн1 и Rн2 можно произвести подстройку резисторами 75 - R4, R32 (в качестве которых лучше использовать подстроечные). Для уменьшения чувствительности схемы к температуре окружающей среды между первым выводом микросхемы DA2 и выводом резистора балансировки R13 устанавливается дополнительный терморезистор ТРА-1 - 3KQ (не показано). При подключении трех нагревателей на три фазы сетевого питания, сетевые трансформаторы можно заменить одним трехфазным.The operation of the pulse generator 61 of the second phase differs from the operation of the pulse generator 61 of the first phase only in that it is tied to the zero points of the second phase from the rectified voltage source 77. In Fig. 7, the connection of the triac VS2 is shown as a triac 56 of the second phase, the control terminals of which connected to the output terminals of the pulse generator 61 of the second phase through a pulse transformer T3. Pulse transformer T3 is a galvanic isolation of the output terminals of the pulse generator 61 from the voltage of the second phase. If the current values diverge in the heaters Rн1 and Rн2, it is possible to make adjustments with resistors 75 - R4, R32 (which are better used for tuning). To reduce the sensitivity of the circuit to ambient temperature, an additional TPA-1 - 3KQ thermistor (not shown) is installed between the first output of the DA2 chip and the output of the balancing resistor R13. When connecting three heaters to three phases of the mains supply, the network transformers can be replaced by one three-phase.

Предлагаемое техническое решение - нагреватель воды, по всем вариантам технического решения, не зарастающий накипью, с возможностью его использования как в замкнутой системе нагрева воды, так и в качестве проточного водонагревателя обладает достоинствами по сравнению с прототипами - создана конструкция нагревателя воды в виде малогабаритного элемента трубопровода со стандартным соединением, с возможностью его подключения к схеме электропитания с функциями:The proposed technical solution - a water heater, according to all variants of the technical solution, not overgrowing with scale, with the possibility of its use both in a closed water heating system and as a flow-through water heater, has advantages in comparison with prototypes - a water heater design in the form of a small-sized pipeline element has been created with a standard connection, with the possibility of connecting it to a power supply circuit with functions:

Claims

1. A water heater comprising a cylindrical hollow body having an earth terminal on the bottom of which a hollow threaded nozzle is screwed, and electrodes made of disk plate with flowing holes fastened through dielectric insulators to each other and the body, two of which are phase, one of which it is removable in the nozzle cavity, the other in the housing cavity, and the middle electrode located between the phase electrodes with its corresponding plane along the perimeter adjacent to the housing is is a zero electrode, the inlet pipe, characterized in that it is additionally equipped with two zero electrodes located respectively in the nozzle cavity with its plane adjacent to the nozzle and in the body cavity with its plane adjacent to the body, and a ring placed with its ends adjacent to the additional the zero electrode located in the nozzle, and the middle zero electrode, the outlet pipe is located in the upper part of the hollow body, and the inlet pipe is located in the lower part of the nozzle.

2. The heater according to claim 1, characterized in that the outlet pipe is equipped with a temperature sensor with leads intended for connection to the temperature controller of the power circuit of the water heater.