Устройство для генерирования пара и способ генерирования пара - RU2700460C1
Код документа: RU2700460C1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к парогенерирующему устройству и способу генерирования пара.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во многих парообразующих устройствах, особенно устройствах с высокой интенсивностью подачи пара, электрический насос используется для подачи воды на горячую поверхность для парообразования по мере необходимости. В некоторых устройствах вода подается при использовании электрического насоса из дозирующей головки в виде одного потока или одной струи на парообразующую поверхность, как правило, при включении пускового механизма пользователем.
В некоторых случаях применения требуется распределение воды на большей площади для лучшего отвода тепла и, тем самым, лучшей характеристики парообразования. В таких случаях распылительное сопло или струйное (или многоструйное) сопло может быть использовано для распределения воды по большой парообразующей поверхности.
Поскольку используемая вода может иметь соли и соединения, которые приводят к образованию накипи, следует избегать использования распылительных сопел для распределения воды по парообразующей поверхности, поскольку малые сопловые отверстия легко забиваются отложениями накипи, вызывающими нарушение функции парообразования.
Сопло со сравнительно большим отверстием является более устойчивым к проблемам, связанным с забиванием накипью. Однако вода может течь вдоль очень узкой траектории вдоль парообразующей поверхности, и, таким образом, получение большого объема пара потребует очень длинной парообразующей поверхности для гарантирования полного испарения воды посредством парогенератора, что делает устройство громоздким. Кроме того, струя, сталкивающаяся с парообразующей поверхностью, приводит к разбрызгиванию капель воды, которые попадают на другие части парогенератора, вызывая низкую эффективность парообразования и долговременные воздействия после парообразования (каплям воды, попадающим на компоненты, не подвергаемые прямому нагреву, требуется больше времени для испарения).
ЗАДАЧА И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство для генерирования пара, которое позволяет избежать вышеупомянутых проблем или уменьшить их остроту.
Изобретение определяется независимыми пунктами формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения определены предпочтительные варианты осуществления.
Согласно настоящему изобретению предложено устройство для генерирования пара.
Настоящее изобретение относится к устройству для генерирования пара. Устройство содержит парообразующий элемент, имеющий поверхность для преобразования воды в пар, нагревательный элемент для нагрева парообразующего элемента до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды, водовпускной элемент для подачи воды и направляющую перегородку, выполненную с возможностью приема воды, подаваемой посредством водовпускного элемента, при этом указанная направляющая перегородка дополнительно выполнена с возможностью направления воды к парообразующему элементу, при этом поверхность для преобразования воды в пар проходит ниже направляющей перегородки так, что вода течет с направляющей перегородки на поверхность парообразующего элемента, и при этом парообразующий элемент выполнен с такой конфигурацией, что вода течет вниз по парообразующему элементу для ее испарения.
Направляющая перегородка может способствовать распределению воды по большой ширине (или площади) на направляющей перегородке для обеспечения возможности подачи воды на парообразующую поверхность на всей ширине (площади) парообразующего элемента. Поскольку вода растекается на большей ширине или площади, поверхность для преобразования воды в пар может быть сохранена более короткой (вдоль направления потока воды на парообразующей поверхности), что приводит к более компактному устройству.
Парообразующий элемент может представлять собой пластину для преобразования воды в пар или любой элемент, который выполнен с возможностью преобразования воды в пар. Парообразующий элемент может быть назван основной частью парогенератора. Нагревательный элемент может представлять собой нагреватель, такой как электрический нагреватель.
Пластина для преобразования воды в пар может иметь первый конец и второй конец.
Устройство может дополнительно включать в себя контейнер, содержащий нижнюю поверхность, проходящую, по меньшей мере, под концом пластины, то есть первым концом пластины. Контейнер может быть выполнен с возможностью сбора накипи, падающей вниз с пластины. Пластина может иметь дополнительный конец, то есть второй конец, который удален от контейнера.
Пластина может быть наклонена под углом (А0) относительно горизонтального направления (Н) для образования верхнего конца и нижнего конца. Нижний конец может представлять собой первый конец, и верхний конец может представлять собой второй конец. Участок нижней поверхности контейнера может проходить под нижним концом пластины. Вода, подаваемая на пластину, может проходить вниз по поверхности пластины при одновременном превращении в пар и может нести известковую накипь, образовавшуюся на поверхности пластины. По существу, известковая накипь может скапливаться в контейнере, размещенном под пластиной. Контейнер может быть расположен рядом с указанной пластиной.
Подача воды на наклонную нагретую пластину или наклонный нагретый парообразующий элемент вызывает образование тонкой водяной пленки на ней (нем) и более быстрое испарение воды, чем в случае, если бы пластина была горизонтальной. Поскольку пленка воды, подаваемой на пластину или парообразующий элемент, является холодной по отношению к нагретой поверхности, любая накипь на пластине или парообразующем элементе будет подвергаться термическому удару. То есть, охлаждающее воздействие воды (по меньшей мере, до тех пор, пока она не испарится) и нагревающее воздействие поверхности будут вызывать термические напряжения и деформации в любой накипи, которая образовалась на поверхности, и вызывать ее отрыв и отделение от поверхности.
Угол наклона поверхности пластины обеспечивает перемещение отделенной накипи вниз по поверхности пластины к нижнему концу пластины и в конце концов в контейнер. Кроме того, угол наклона пластины способствует повышению эффективности испарения. Большой угол наклона поверхности пластины гарантирует непрерывное перемещение воды по указанной поверхности пластины под действием силы тяжести.
Поверхность пластины или парообразующего элемента предпочтительно может представлять собой плоскую поверхность. В альтернативном варианте поверхность пластины может быть выполнена с шероховатостью или рельефными структурами (например, выступами/столбиками) для увеличения площади поверхности, открытой для воздействия воды во время парообразования.
В одном варианте осуществления направляющая перегородка может иметь край, находящийся в контакте с данной поверхностью.
В другом варианте осуществления направляющая перегородка может быть расположена на расстоянии от данной поверхности.
Направляющая перегородка может иметь край, расположенный на заданном расстоянии от плоской поверхности. Заданное расстояние может иметь, например, любую величину от приблизительно 0,1 см до приблизительно 5 см, например, от приблизительно 0,1 см до приблизительно 2 см.
Край может быть выполнен с пилообразным профилем. Пилообразный профиль может содержать множество зубцов или иметь конфигурацию, подобную зубьям пилы. Пилообразный профиль может обеспечить более равномерное распределение воды по ширине направляющей перегородки, особенно при наклоне устройства вбок. Другими словами, пилообразный профиль может обеспечить повышение устойчивости устройства к наклонам вбок при обеспечении равномерной подачи воды за счет направления или перемещения воды, доходящей до пилообразных краев, в виде отдельных капель на парообразующую поверхность. Край, имеющий пилообразный профиль, может представлять собой свободный край направляющей перегородки, то есть край, который не прикреплен ни к какому другому конструктивному элементу.
Устройство предпочтительно содержит направляющий элемент, выполненный с возможностью направления капель воды, разбрызгиваемых под действием направляющей перегородки в обратном направлении, к пластине или парообразующему элементу. Направляющий элемент способствует направлению капель воды, разбрызгиваемых в обратном направлении вследствие столкновения струи воды с направляющей перегородкой. Капли воды, которые разбрызгиваются в обратном направлении, будут улавливаться направляющим элементом и направляться направляющим элементом на поверхность пластины или парообразующего элемента.
Направляющий элемент может проходить от направляющей перегородки так, что направляющий элемент будет нависать над направляющей перегородкой. Направляющий элемент и направляющая перегородка могут образовывать непрерывную конструкцию. Направляющий элемент может иметь край, имеющий пилообразный профиль. Край, имеющий пилообразный профиль, может представлять собой свободный край. Край направляющего элемента может находиться непосредственно над свободным краем направляющей перегородки.
Направляющий элемент предпочтительно содержит отверстие, выполненное с возможностью обеспечения прохождения воды из водовпускного элемента на направляющую перегородку. Вода, подаваемая посредством водовпускного элемента, может беспрепятственно проходить через отверстие к направляющей перегородке, при этом направляющий элемент может способствовать направлению капель воды, разбрызгиваемых в обратном в направлении вследствие столкновения струи воды с направляющей перегородкой, обратно к пластине.
Водовпускной элемент предпочтительно содержит одно или более струйных сопел. Данные одно или более струйных сопел выполнены с возможностью подачи воды с высокой скоростью. Струйные сопла являются менее «уязвимыми» (то есть более устойчивыми) по сравнению с распылительными соплами, которые могут легко забиваться накипью. Соли и соединения, имеющиеся в воде, могут вызывать образование накипи. В случае устройств с наклонной парообразующей поверхностью использование струйного сопла для подачи воды непосредственно к поверхности может привести к превращению воды в пар вдоль узкой траектории, проходящей вниз по парообразующей поверхности. Таким образом, получение пара с высокой скоростью может потребовать очень длинной парообразующей поверхности для гарантирования испарения воды посредством нагревателя. Устройство с парогенератором, имеющим длинную парообразующую поверхность, будет громоздким. Кроме того, струя воды, сталкивающаяся с парообразующей поверхностью, может привести к разбрызгиванию капель воды, которые могут попадать на другие компоненты парогенератора, что приводит к низкой эффективности парообразования и долговременным эффектам после парообразования (каплям воды, попадающим на компоненты парогенератора, которые не подвергаются прямому нагреву, может потребоваться больше времени для испарения). Наличие направляющей перегородки может обеспечить уменьшение длины парообразующей поверхности и/или уменьшение разбрызгивания капель воды.
Направляющая перегородка может иметь или может содержать гидрофильную поверхность. Гидрофильная поверхность может содержать металл, керамические материалы или композиционные материалы. Вода, которая сталкивается с гидрофильной поверхностью, образует пленку и растекается по ширине направляющей перегородки.
В альтернативном варианте направляющая перегородка может иметь или может содержать гидрофобную поверхность. Гидрофобная поверхность может содержать эластомер, например, силоксановый каучук, или полимер, например, политетрафторэтилен (ПТФЭ) или полиимид. Вода, которая сталкивается с гидрофобной поверхностью, может проходить по гидрофобной поверхности в виде множества потоков или струек.
Направляющая перегородка может содержать один или более направляющих элементов, выполненных с возможностью направления воды к пластине или парообразующему элементу. Данные один или более направляющих элементов могут быть выполнены с возможностью распределения воды на большей ширине или площади пластины или парообразующего элемента. Данные один или более направляющих элементов могут быть выбраны из группы, состоящей из желобков, канавок, пазов и их комбинаций.
Парообразующий элемент или пластина предпочтительно имеет, по меньшей мере, один паз, проходящий между первым концом и вторым концом. Данный, по меньшей мере, один паз содержит множество пазов, проходящих параллельно. Если парообразующий элемент или пластина наклонен (-а) под некоторым углом относительно горизонтали, при подаче воды на нагретую плоскую пластину или нагретый парообразующий элемент вода образует пленку, и направление перемещения пленки относительно пластины или парообразующего элемента определяется комбинацией поверхностного натяжения воды и силы тяжести. Воздействие поверхностного натяжения может вызвать перемещение воды в поперечном направлении по поверхности пластины или элемента так, что отдельные струйки будут скапливаться и образовывать более толстую пленку. Наличие пазов предотвращает перемещение воды по поверхности пластины или элемента в поперечном направлении, поскольку воздействие поверхностного натяжения будет недостаточным для обеспечения выхода воды из паза; вместо этого воздействие силы тяжести обеспечивает перемещение воды вниз по пазу и образование более тонкой пленки, которая будет испаряться быстрее и при использовании меньшего количества энергии, чем в случае наличия возможности образования более толстой пленки. Кроме того, увеличенная скорость испарения означает, что расстояние между верхним концом и нижним концом нагреваемой пластины или нагреваемого элемента может быть уменьшено при том или ином количестве подаваемой воды. Ускоритель парообразования (покрытие или отдельная прикрепленная сетка) может быть предусмотрен на парообразующем элементе для повышения эффективности парообразования.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно предложено устройство для генерирования пара, описанное в данном документе. Устройство может включать в себя парогенератор. Парогенератор может включать в себя парообразующий элемент. Парогенератор может дополнительно включать в себя направляющую перегородку. Парогенератор может также включать в себя нагревательный элемент. Парогенератор может дополнительно включать в себя водовпускной элемент.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно предложено устройство для обработки паром, подобное вышеописанному, содержащее водяной насос для подачи воды к указанному водовпускному конструктивному элементу и блок управления для регулирования скорости потока воды, подаваемого к водовпускному конструктивному элементу, в зависимости от указанной заданной температуры. Устройство также может содержать резервуар или емкость для удерживания воды перед ее подачей к водовпускному конструктивному элементу. Вода может быть подвергнута фильтрации или предварительной очистке перед подачей на парообразующий элемент.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ генерирования пара. Способ может включать нагрев парообразующего элемента до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды. Способ может дополнительно включать подачу воды на направляющую перегородку, при этом направляющая перегородка выполнена с возможностью направления воды к поверхности парообразующего элемента. Способ может дополнительно включать подачу воды от направляющей перегородки на парообразующий элемент так, чтобы она проходила вдоль поверхности парообразующего элемента для генерирования пара.
Парообразующий элемент может представлять собой пластину. Пластина может образовывать или иметь первый конец и второй конец.
Пластина может быть наклонена под углом (А0) относительно горизонтального направления (Н). Первый конец может представлять собой нижний конец, и второй конец может представлять собой верхний конец.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ улавливания накипи в устройстве для генерирования пара. Способ может включать нагрев парообразующего элемента или пластины до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды, при этом парообразующий элемент или пластина образует первый конец и второй конец. Способ может дополнительно включать подачу воды на направляющую перегородку, при этом направляющая перегородка выполнена с возможностью направления воды к парообразующему элементу или пластине для генерирования пара. Способ может дополнительно включать улавливание в контейнере или некоторой зоне любой накипи, падающей вниз с парообразующего элемента или пластины, при этом контейнер или зона содержит участок нижней поверхности, проходящий, по меньшей мере, под первым концом (то есть нижним концом).
Контейнер предпочтительно расположен рядом с указанным парообразующим элементом или указанной пластиной.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны далее только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг. 1 показывает вид сбоку в разрезе устройства для генерирования пара согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2А показывает вид сбоку в разрезе устройства для генерирования пара согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2В показывает вид в перспективе устройства, проиллюстрированного на фиг. 2А;
фиг. 3А показывает направляющую перегородку, находящуюся в контакте с пластиной согласно одному варианту осуществления;
фиг. 3В показывает направляющую перегородку, расположенную на расстоянии от пластины согласно другому варианту осуществления;
фиг. 4А показывает направляющую перегородку с нависающим направляющим элементом согласно еще одному варианту осуществления, когда устройство находится в наклонном положении во время использования;
фиг. 4В показывает направляющую перегородку, когда устройство находится в горизонтальном положении во время использования;
фиг. 5 показывает вид в перспективе еще одного варианта осуществления устройства;
фиг. 6 показывает схему последовательности операций согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения; и
фиг. 7 представляет собой схему последовательности операций, показывающую еще один аспект настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 показывает вид сбоку в разрезе устройства (1) для генерирования пара согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство (1) содержит парообразующий элемент (2), образующий поверхность (3) для преобразования воды в пар. Устройство (1) может дополнительно содержать нагревательный элемент (4) для нагрева парообразующего элемента (2) до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды. Устройство (1) может также включать в себя водовпускной элемент (5) для подачи воды. Устройство может дополнительно включать в себя направляющую перегородку (6), выполненную с возможностью приема воды, подаваемой посредством водовпускного элемента (5). Направляющая перегородка (6) может быть дополнительно выполнена с возможностью направления воды к парообразующему элементу (2).
Другими словами, устройство (1) может включать в себя парообразующий элемент (2) с поверхностью (3). Вода подается к пластине (2) из водовпускного элемента (5) посредством направляющей перегородки (6). Парообразующий элемент (2) может быть нагрет до соответствующей температуры посредством нагревательного элемента (4) для преобразования воды в пар.
Направляющая перегородка (6) может способствовать распределению/растеканию воды на большой ширине (или площади) по направляющей перегородке (6) для обеспечения возможности подачи воды на парообразующую поверхность (3) на всей ширине (или площади). Поскольку вода растекается на большей ширине или площади, поверхность (3) для преобразования воды в пар может быть сохранена более короткой, в результате чего получают более компактное устройство. Направляющая перегородка может представлять собой пластину для улавливания брызг.
Температура испарения воды может составлять от приблизительно 90 до 105°С, например, приблизительно 100°С. Водовпускной элемент может содержать один или более водовпускных каналов для подачи воды на направляющую перегородку. Водовпускной элемент может содержать одно или более струйных сопел.
Вода может направляться посредством направляющей перегородки (6) к поверхности (3) парообразующего элемента (2). Парообразующий элемент (2) может быть наклонен под углом (А0) относительно горизонтального направления (Н) для образования нижнего конца (7а) и верхнего конца (7b). Например, пластина (2) может быть наклонена под углом, составляющим, по меньшей мере, 45 градусов, относительно горизонтали. Однако также может быть предусмотрено, что парообразующий элемент (2) и/или поверхность (3) парообразующего элемента (2) будет параллелен (параллельна) горизонтальному направлению (Н). Поверхность (3) может представлять собой плоскую поверхность. Нижний конец (7а) может быть назван первым концом, и верхний конец (7b) может быть назван вторым концом.
Парообразующий элемент (2) может представлять собой пластину, как показано на фиг. 1. Однако также может быть предусмотрено, что парообразующий элемент (2) может представлять собой пластину с рельефной поверхностью (3) или может представлять собой любой элемент, который выполнен с возможностью нагрева воды и превращения ее в пар.
Парообразующий элемент (2) образует вышеупомянутую нагреваемую поверхность (3), на которую попадает вода, когда устройство (1) эксплуатируется. Накипь, образовавшаяся на парообразующем элементе (2), разрушается за счет процесса образования хлопьев. Обеспечивается перемещение хлопьев накипи вниз по наклонной или имеющей уклон поверхности парообразующего элемента (2). Устройство (1) может дополнительно содержать контейнер или зону (не показанные на фиг. 1) для улавливания хлопьев накипи. Контейнер или зона может быть расположен (-а) рядом с указанным парообразующим элементом (2).
Если парообразующий элемент (2) представляет собой наклонную пластину, накипь, образующаяся на пластине (2), перемещается вниз к нижнему концу (7а). Контейнер или зона может быть расположен (-а) под нижним концом (7а). Контейнер может содержать участок нижней поверхности, проходящий под указанным нижним концом. Участок нижней поверхности может представлять собой участок горизонтальной поверхности, расположенный ниже, чем указанный нижний конец.
Предпочтительно может быть предусмотрено множество пластин, которые окружают контейнер или зону. Контейнер или зона может быть образован (-а) как одно целое с пластиной или парообразующим элементом (2).
Контейнер может содержать множество стенок с отсоединяемой открываемой частью, образованной на, по меньшей мере, одной из стенок для обеспечения доступа к внутренней части контейнера.
Направляющая перегородка (6) может быть названа пластиной для улавливания брызг. Направляющая перегородка (6) может представлять собой любой элемент, который выполнен с возможностью приема воды из водовпускного элемента (5) и дополнительно выполнен с возможностью направления принятой воды к парообразующему элементу (2). Как показано на фиг. 1, направляющая перегородка (6) может иметь край (8а), расположенный на заданном расстоянии от поверхности (3). Край (8а) может находиться вблизи пластины (2). Заданное расстояние может иметь, например, любую величину от приблизительно 0,1 см до приблизительно 5 см, например, от приблизительно 0,1 см до приблизительно 2 см. Однако также может быть предусмотрено то, что направляющая перегородка (6) будет находиться в контакте с поверхностью (3), то есть край (8а) будет находиться в контакте с поверхностью (3). Направляющая перегородка (6) может находиться в контакте или почти в контакте с поверхностью (3) и/или парообразующим элементом (2) так, что вода, текущая вниз, будет образовывать почти непрерывную пленку на направляющей перегородке (6) и поверхности (3)/парообразующем элементе (2).
Направляющая перегородка (6) может иметь дополнительный край (8b), который удален от пластины (2). Направляющая перегородка (6) может быть наклонена под углом (В0) относительно горизонтали. Угол (А0) может быть отрицательным и угол (В0) может быть положительным относительно горизонтальной линии Н. Угол (В0) может в основном иметь большую величину. Угол (В0) может быть тупым. Угол (А0) может иметь меньшую величину по сравнению с углом (В0). Угол (А0) может быть острым.
Край (8а) может иметь пилообразный профиль (например, подобный зубьям пилы) или может быть ровным, или может иметь волнистый профиль.
Направляющая перегородка (6) может содержать один или более направляющих элементов (не показанных на фиг. 1), выполненных с возможностью направления воды к пластине или парообразующему элементу (2). Данные один или более направляющих элементов могут быть выполнены с возможностью распределения воды на большей ширине или площади пластины или парообразующего элемента (2). Данные один или более направляющих элементов могут быть выбраны из группы, состоящей из желобков, канавок, пазов и их комбинаций. Направляющие конструктивные элементы могут быть расположены на поверхности направляющей перегородки (6). В качестве дополнения или альтернативы направляющие конструктивные элементы могут находиться на крае (8а) или вблизи (например, в пределах заданного расстояния) от края (8а) направляющей перегородки (6).
Направляющая перегородка (6) может иметь гидрофильную поверхность. Гидрофильная поверхность может содержать металл или керамические материалы. Направляющая перегородка (6) может также содержать металл или керамические материалы, так что поверхность направляющей перегородки (6) будет гидрофильной. Вода, которая сталкивается с гидрофильной поверхностью, растекается по ширине направляющей перегородки (6) для образования тонкой пленки. После этого тонкая пленка направляется на парообразующий элемент (2). Направляющая перегородка (6) может иметь край, имеющий пилообразный профиль для распределения воды по ширине парообразующего элемента (2).
В альтернативном варианте направляющая перегородка (6) может иметь или может содержать гидрофобную поверхность. Гидрофобная поверхность может содержать эластомер, например, силоксановый каучук, или полимер, например, политетрафторэтилен (ПТФЭ) или полиимид. Направляющая перегородка (6) может содержать эластомер или полимер, так что поверхность направляющей перегородки (6) будет гидрофобной. Вода, которая сталкивается с гидрофобной поверхностью, может проходить по гидрофобной поверхности в виде множества потоков или струек. Гидрофобная поверхность обеспечивает возможность быстрого прохождения потоков или струек воды.
Парообразующий элемент или пластина (2) может быть выполнен (-а) с, по меньшей мере, одним пазом (не показанным на фиг. 1). Данный, по меньшей мере, один паз может проходить между первым концом (7а) и вторым концом (7b). Данный, по меньшей мере, один паз может содержать множество пазов. Если парообразующий элемент или пластина (2) наклонен (-а) под углом относительно горизонтали, при подаче воды на нагретую плоскую пластину или нагретый парообразующий элемент (2) вода образует пленку, и направление и скорость перемещения пленки относительно пластины или парообразующего элемента (2) определяются комбинацией поверхностного натяжения воды и силы тяжести. Воздействие поверхностного натяжения может обеспечить перемещение воды в поперечном направлении по поверхности пластины или элемента так, что отдельные струйки будут скапливаться и образовывать более толстую пленку. Наличие пазов предотвращает перемещение воды по поверхности пластины или элемента в поперечном направлении, поскольку воздействие поверхностного натяжения будет недостаточным для обеспечения выхода воды из паза; вместо этого воздействие силы тяжести обеспечивает перемещение воды вниз по пазу и образование более тонкой пленки, которая будет испаряться быстрее и при использовании меньшего количества энергии, чем в случае наличия возможности образования более толстой пленки. Кроме того, увеличенная скорость испарения означает, что расстояние между верхним концом (7b) и нижним концом (7а) нагреваемой пластины или нагреваемого элемента (2) может быть уменьшено при том или ином количестве подаваемой воды. Кроме того, поверхность (3) пластины или элемента может быть выполнена с выступающими элементами или углублениями для увеличения площади контакта с водой.
Фиг. 2А показывает вид сбоку в разрезе устройства (1) для генерирования пара согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, и аналогичные элементы в данном варианте осуществления сохраняют те же ссылочные позиции. Фиг. 2В показывает вид в перспективе устройства (1), проиллюстрированного на фиг. 2А. Как и в вышеприведенном варианте осуществления, устройство (1) содержит пластину (2), образующую поверхность (3) для преобразования воды в пар. Устройство (1) может дополнительно содержать нагревательный элемент (4) для нагрева пластины (2) до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды. Устройство (1) также может включать в себя водовпускной элемент (5), такой как одно или более струйных сопел, для подачи воды. Устройство может дополнительно включать в себя направляющую перегородку (6), выполненную с возможностью приема воды, подаваемой посредством водовпускного элемента (5). Направляющая перегородка (6) может быть дополнительно выполнена с возможностью направления воды к пластине (2).
Кроме того, устройство содержит направляющий элемент (9), выполненный с возможностью направления воды, разбрызгивание которой в обратном направлении вызвано направляющей перегородкой (6), к пластине (2). Направляющий элемент (9) способствует направлению капель воды, разбрызгиваемых в обратном направлении вследствие столкновения водяной струи с направляющей перегородкой (6). Капли воды, которые разбрызгиваются в обратном направлении, будут улавливаться направляющим элементом (9) и направляться направляющим элементом (9) на поверхность (3) пластины (2).
Направляющий элемент (9) может представлять собой часть направляющей перегородки (9). Направляющий элемент (9) может проходить от направляющей перегородки (6) так, что направляющий элемент (9) будет нависать над направляющей перегородкой (6). Направляющий элемент (9) и направляющая перегородка (6) могут образовывать непрерывную цельную конструкцию. В альтернативном варианте направляющая перегородка (9) может представлять собой элемент, отдельный от направляющего элемента (9). Направляющий элемент (9) может иметь край (10), имеющий пилообразный профиль. Край, имеющий пилообразный профиль, может представлять собой свободный край. Край направляющего элемента может находиться непосредственно над свободным краем направляющей перегородки.
Направляющий элемент (9) предпочтительно содержит отверстие (11), выполненное с возможностью обеспечения прохождения воды из водовпускного элемента (5) на направляющую перегородку (6). Вода, подаваемая посредством водопропускного элемента (5), может беспрепятственно проходить через отверстие (11) к направляющей перегородке (6), при этом направляющий элемент (9) может способствовать направлению капель воды, разбрызгиваемых в обратном направлении вследствие столкновения струи воды с направляющей перегородкой (6), обратно к пластине (2). Направляющий элемент (9) и направляющая перегородка (6) могут образовывать конструкцию, полученную загибанием и имеющую отверстие (11) для прохождения струи воды и частично огражденное пространство для того, чтобы способствовать удерживанию воды, которая разбрызгивается в обратном направлении при столкновении с направляющей перегородкой (6).
L, L1 и L2 на фиг. 2А показывают возможные потоки воды. Вода (показанная ссылочной позицией L), подаваемая посредством водовпускного элемента (5), будет проходить через отверстие (11) на направляющую перегородку (6). При столкновении с направляющей перегородкой (6) некоторая часть воды будет течь вдоль направляющей перегородки (6) на пластину (2) (показано ссылочной позицией L2). Некоторые капли воды (показанные ссылочной позицией L1) могут разбрызгиваться в обратном направлении. Капли воды могут попадать на нависающий направляющий элемент (9) и направляться к направляющей перегородке (6) и/или пластине (2). Поверхность (3) пластины (2) нагревается нагревателем (4), что приводит к генерированию пара.
Как показано на фиг. 2А, направляющая перегородка (6) может быть расположена на заданном расстоянии от плоской поверхности. Заданное расстояние может иметь, например, любую величину от приблизительно 0,1 см до приблизительно 5 см, например, от приблизительно 0,1 см до приблизительно 2 см.
На фиг. 2А и 2В водовпускной элемент (5) не проходит через отверстие (11). Водовпускной элемент (5) и направляющая перегородка (6) находятся с противоположных сторон отверстия (11). Однако также может быть предусмотрено то, что водовпускной элемент или струйное сопло (5) может проходить через отверстие (11). Отверстие (11) может быть круглым или полукруглым или может иметь любую подходящую форму. Отверстие (11) может представлять собой V-образную или U-образную канавку, проходящую от края (10).
Фиг. 3А показывает направляющую перегородку (6), находящуюся в контакте с пластиной (2) согласно одному варианту осуществления. Пластина (2) может быть перпендикулярной к направляющей перегородке (6). Как видно на фиг. 3А, вода, проходящая вниз по направляющей перегородке (6), принимается непосредственно поверхностью (3) пластины (2). Фиг. 3В показывает направляющую перегородку (6), расположенную на расстоянии от пластины (2) согласно другому варианту осуществления. Пленка воды образует капли воды вследствие воздействия поверхностного натяжения перед паданием с края (8а) направляющей перегородки (6). На обеих фиг. 3А и 3В вода из струйного сопла (5) подается на направляющую перегородку (6) перед ее направлением посредством направляющей перегородки (6) к парообразующей поверхности (3) пластины (2).
Фиг. 4А показывает направляющую перегородку (6) с нависающим направляющим элементом (9) (то есть конструкцию, полученную загибанием) согласно еще одному варианту осуществления. Как показано на фиг. 4А, когда устройство (1) находится в наклонном положении во время использования, направляющий элемент может по-прежнему обеспечивать возможность распределения воды в достаточной степени по ширине парообразующей поверхности. Фиг. 4В показывает направляющую перегородку (6), когда устройство (1) размещено в горизонтальном положении во время использования. Направляющие конструктивные элементы (9) на обеих фиг. 4А и 4В обеспечивают возможность распределения воды в достаточной степени по ширине парообразующей поверхности. Направляющая перегородка (6) имеет край (8а), который может быть выполнен с пилообразным профилем (края, подобные зубьям пилы). Пилообразный профиль обеспечивает возможность более равномерной подачи воды посредством направляющей перегородки (6) к парообразующему элементу (2) независимо от того, находится ли устройство в горизонтальном или наклонном положении. Направляющий элемент (9) также имеет край (10), который может быть выполнен с пилообразными профилем (края, подобные зубьям пилы). Направляющий элемент (9) включает в себя вырез или отверстие (11), через которое проходит струйное сопло (5). Направляющий элемент (9) может способствовать уменьшению разбрызгивания капель воды в обратном направлении, вызываемого столкновением струи воды с направляющей перегородкой (6), и способствовать повышению эффективности направления воды на парообразующий элемент (2).
Фиг. 5 показывает вид в перспективе еще одного варианта осуществления устройства. Аналогичные элементы в данном варианте осуществления сохраняют те же ссылочные позиции. Фиг. 5 показывает парообразующий элемент (2), имеющий поверхность (3) для преобразования воды в пар. Как показано на фиг. 5, парообразующий элемент (2) может иметь выпуклый профиль, включающий в себя поверхность (3). Устройство дополнительно содержит нагревательный элемент (не показанный на фиг. 5) для нагрева парообразующего элемента (2) до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды. Устройство (1) может также содержать водовпускной элемент (5) для подачи воды. Устройство (1) дополнительно содержит направляющую перегородку (6), выполненную с возможностью приема воды, подаваемой посредством водовпускного элемента (5), при этом указанная направляющая перегородка (6) дополнительно выполнена с возможностью направления воды к парообразующему элементу (2).
Направляющий элемент (9) проходит от направляющей перегородки (6) и нависает над направляющей перегородкой (6). Направляющий элемент (9) может иметь отверстие (11). Вода подается посредством водовпускного элемента (5) через отверстие (11) на направляющую перегородку (6).
Как показано на фиг. 5, поверхность (3) может быть горизонтальной. Парообразующий элемент (2) может представлять собой пластину с рельефной поверхностью (3) в середине пластины. Может быть предусмотрено то, что парообразующий элемент (2) может иметь любые другие пригодные формы. Парообразующий элемент (2) может иметь любую конструкцию с поверхностью (3) для нагрева воды и преобразования ее в пар.
Как показано на фиг. 5, наклонная часть (12) может проходить от рельефной поверхности (3) до плоской нижней поверхности (13). Нижняя поверхность (13) окружает рельефную поверхность (3). Вода стекает с направляющей перегородки (6) на поверхность (3) для парообразования. Неиспарившаяся вода может дополнительно стекать вниз по наклонной части (12), окружающей выпуклую поверхность (3), на нижнюю поверхность (13). Образовавшиеся частицы накипи могут быть перемещены вниз вдоль наклонной части (12) посредством неиспарившейся воды.
Зона или контейнер (14) для улавливания известковой накипи, переносимой водой, может окружать нижнюю поверхность (13). В одном варианте осуществления нижняя поверхность (13) может представлять собой зону или контейнер (14) для улавливания известковой накипи.
Также может быть предложено устройство для обработки паром, включающее в себя различные элементы, описанные в данном документе, и дополнительно содержащее водяной насос (например, электрический насос) для подачи воды в указанный водовпускной элемент (5) и блок управления для регулирования скорости потока воды, подаваемого в водовпускной элемент (5), в зависимости от указанной заданной температуры. Устройство может также содержать резервуар или емкость для удерживания воды перед ее подачей в водовпускной элемент (5). Устройство для обработки паром может представлять собой паровой утюг или устройство для отпаривания одежды. Вода может подаваться из резервуара или емкости к поверхности (3) посредством водовпускного элемента (5) и направляющей перегородки (6), когда пользователь включает пусковой механизм водяного насоса.
Устройство для обработки паром может представлять собой устройство мгновенного действия. Другими словами, устройство для обработки паром может быть выполнено с возможностью подачи воды на нагретую поверхность (3) только тогда, когда требуется пар.
Фиг. 6 показывает схему последовательности операций согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения. Дополнительный аспект настоящего изобретения может относиться к способу генерирования пара, при этом указанный способ включает:
- на этапе S1 нагрев парообразующего элемента (2) до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды; и
- на этапе S2 подачу воды на направляющую перегородку (6), при этом направляющая перегородка (6) выполнена с возможностью направления воды к поверхности (3) парообразующего элемента (2) для генерирования пара.
Направляющая перегородка (6) может способствовать распределению воды по большой ширине (или площади) на направляющей перегородке (6) для обеспечения возможности подачи воды на парообразующую поверхность (3) на всей ширине (площади). Поскольку вода распределяется по большей ширине или площади, поверхность (3) для преобразования воды в пар может быть сохранена более короткой, что приводит к более компактному устройству.
Способ может представлять собой способ генерирования пара посредством использования устройства (1) согласно любому варианту осуществления, описанному в данном документе.
Парообразующий элемент (2) может представлять собой пластину. Пластина (2) может образовывать или иметь первый конец и второй конец.
Пластина (2) может быть наклонена под углом (А0) относительно горизонтального направления (Н). Первый конец (7а) может представлять собой нижний конец, и второй конец (7b) может представлять собой верхний конец.
Устройство (1) может дополнительно содержать контейнер или зону (14), расположенный (-ую) рядом с указанной пластиной (2). Контейнер (14) может содержать участок нижней поверхности, проходящий, по меньшей мере, под указанным нижним концом.
Фиг. 7 представляет собой схему последовательности операций, показывающую еще один аспект настоящего изобретения. Фиг. 7 показывает способ улавливания накипи в устройстве (1) для генерирования пара. Способ может включать:
- на этапе Т1 нагрев парообразующего элемента или пластины (2) до заданной температуры, которая, по меньшей мере, превышает температуру испарения воды, при этом парообразующий элемент или пластина (2) образует первый конец (7а) и второй конец (7b);
- на этапе Т2 подачу воды на направляющую перегородку (2), при этом направляющая перегородка (6) выполнена с возможностью направления воды к парообразующему элементу или пластине (2) для генерирования пара;
- на этапе Т3 улавливание в контейнере или некоторой зоне (15) любой накипи, падающей вниз с парообразующего элемента или пластины (2), при этом контейнер или зона (15) содержит участок нижней поверхности, проходящий, по меньшей мере, под первым концом (7а).
Вышеописанные варианты осуществления являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения технических подходов по настоящему изобретению. Несмотря на то, что настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что технические подходы по настоящему изобретению могут быть модифицированы или в одинаковой мере заменены без отхода от сущности и объема технических подходов по настоящему изобретению и при этом также будут находиться в пределах объема охраны формулы настоящего изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и неопределенный артикль ''a'' или ''an'' не исключает множества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.
Реферат
Изобретение относится к парогенерирующему устройству и способу генерирования пара. Устройство (1) может включать в себя парообразующий элемент (2) с поверхностью (3). Вода подается к парообразующему элементу (2) из водовпускного элемента (5) посредством направляющей перегородки (6). Пластина (2) может быть нагрета до соответствующей температуры посредством нагревательного элемента (4) для преобразования воды в пар. Поверхность (3) для преобразования воды в пар проходит под направляющей перегородкой (6) так, что вода течет с направляющей перегородки (6) на поверхность (3) парообразующего элемента (2). Парообразующий элемент (2) выполнен с такой конфигурацией, что вода течет вниз по парообразующему элементу (2) для ее испарения. Изобретение должно предотвратить разбрызгивание воды и образование накипи. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
