Нагревательные элементы

 
 Для нагревания воды в процессе стирки или воздуха при сушке во всех типах СМА применяются специальные нагреватели — ТЭНы — трубчатые электронагреватели или просто — нагревательные элементы. Для нагревания воды ТЭНы устанавливаются в нижней части бака, а для нагревания воздуха при сушке белья ТЭНы устанавливаются в так называемой камере сушки.
Конструкции ТЭНов для нагревания воды в большинстве случаев схожи, разница лишь в мощности. Наиболее экономные потребляют мощность 750—800 Вт, а наиболее прожорливые — от 1200 до 3000 Вт.
Рассмотрим несколько интересных конструкций нагревательных элементов. Эти ТЭНы снабжены оригинальными системами защиты от перегрева и крайне редко окончательно выходят из строя. Даже если при продолжительной эксплуатации они покрываются толстым слоем «шубы» из накипи, защитная система отключит напряжение питания ТЭНа раньше, чем перегорит спираль, а ТЭНы обычной конструкции имеют внутри лишь предохранитель однократного действия: если он перегорает, ТЭН приходится заменять.
Итак, на рис. 1 показан один из ТЭНов с системой защиты.

Рис. 1. Нагревательный элемент с системой защиты
Крышка корпуса, в которой установлен элемент защиты, для наглядности снята.
Работает система защиты следующим образом: при перегреве растекается сплав, находящийся в торцах трубок (1). Внутри трубок находятся подпружиненные медные стержни — концы этих стержней фактически припаяны легкоплавким припоем к торцам трубок. Трубки закреплены хомутиками (2) из полосок стали. При перегреве один из стержней выталкивается пружиной и — через керамический плунжер (3) — размыкает контакты питания.
В данном ТЭНе система защиты дублирована, чаще встречаются конструкции, в которых только одна ступень защиты. Восстановить работоспособность такой конструкции очень легко: после очистки ТЭНа от накипи корпус защиты разбирают, предварительно рассверлив пластмассовые заклепки.
В сработавшей ступени защиты укорачивают керамический плунжер — отламывают отрезок 1—1,5 миллиметра и убеждаются, что контакты опять замкнуты. Затем крышку корпуса приклеивают суперклеем, и ТЭН снова пригоден к работе.
Можно совсем удалить плунжер, но если ступень защиты одна, то в следующий раз ТЭН неминуемо перегорит.
Еще одна конструкция представлена на рис. 2.

Рис. 2. Нагревательный элемент с биметаллической  системой защиты
 
Этот ТЭН имеет систему защиты не менее эффективную — на основе биметаллического стержня и микровыключателя. Микровыключатель укреплен шарнирно прямо на наружной скобе ТЭНа. При перегреве микровыключатель разрывает цепь питания ТЭНа. Для восстановления цепи необходимо сначала демонтировать ТЭН и очистить его от накипи. Затем нужно вытянуть кнопку микровыключателя, восстановив таким образом цепь питания.
Некоторые модели ТЭНов имеют отдельный термопредохранитель на температуру 157 °С. Этот предохранитель показан на рис. 3.

Рис. 3. Термопредохранитель с защитной изоляцией
 
Он вставлен в защитный термостойкий чехол, и в свою очередь чехол с предохранителем вставляется в металлическую тонкостенную гильзу, приваренную к наружной скобе ТЭНа и постоянно находящуюся в зоне нагрева в воде. Предохранитель также включен последовательно со спиралью ТЭНа.
Наряду с плавными и механическими предохранителями применяют и другие устройства защиты ТЭНов. Это специальные защитные термостаты на биметаллической основе, которые включаются последовательно со спиралью ТЭНа в цепь питания.
В некоторых моделях СМА для защиты ТЭНа применяют датчик давления (или одну его секцию). В такой системе невозможна подача напряжения на выводы ТЭНа, если в баке по каким-то причинам нет воды.
Рассмотрим еще одну интересную конструкцию. Это нагреватель проточного типа. Внешний вид показан на рис. 4, а внутреннее устройство — на рис. 5.

Рис. 4. Нагревательный элемент проточного типа корпус-рубашка

Рис. 5. Устройство нагревательного элемента проточного типа
 
 В этой конструкции тоже используется трубчатый нагреватель. Он намотан в виде спирали на металлическую трубку, через которую прокачивается вода. Вся конструкция заключена в корпус-рубашку, на котором расположен защитный термостат.
На рис. 6 представлена схема СМА с проточным ТЭНом.

Рис. 6. Схема СМА с нагревательным элементом проточного типа
 
Для нормальной работы СМА необходимо, чтобы вода (или моющий раствор) непрерывно, до необходимого нагрева, прокачивались через. ТЭН.
Для этой цели служит циркуляционный насос — точно такой же, как и сливной насос-помпа. Циркуляционный насос прокачивает моющий раствор через проточный нагреватель и заодно подает его в верхнюю часть бака для дополнительного орошения белья.
В порядке еще одного экскурса в историю вспомним, что в 70-х годах прошлого столетия в некоторых моделях применялся нагревательный элемент необычного типа. Это был нагреватель индукционного типа, представляющий собой трансформатор с первичной обмоткой и короткозамкнутым вторичным витком из алюминия.
Принцип работы основан на эффекте прогрева металла вихревыми токами электромагнитного поля. Индукционные нагреватели имеют более развитую поверхность теплообмена по сравнению с трубчатыми, поэтому перепад температуры между теплоносителем и поверхностью теплообменника индукционного нагревателя не превышает 20—30 °С. Это полезное свойство многократно замедляет процесс отложения накипи, и к тому же в подобных нагревателях нет элементов, подверженных износу. Их срок службы определяется только сроком службы электромагнитной катушки.
И еще одно полезное свойство следует упомянуть: по мере прогрева вторичного витка (именно от его поверхности и передавалось тепло в моющий раствор), потребляемая мощность снижалась примерно на 30 %, в то время как у обычных ТЭНов мощность потребления постоянна. К сожалению, в настоящее время индукционные нагреватели практически в бытовых СМА не применяются.
А теперь мы посмотрим, каким образом осуществляется крепление ТЭНов в баках СМА. Во всех СМА — в баках или в крышках баков — делаются отверстия стандартной формы. Основание и резиновое уплотнение всех ТЭНов соответствуют этим отверстиям.
Взглянем на рис. 7, а и б, на нем показано в двух видах основание ТЭНа — без термистора и с термистором.

а)
 

б)
Рис. 7. Система закрепления нагревательных элементов в посадочном отверстии пластиковых баков
 
Как видим, крепление ТЭНа состоит из наружной и внутренней скоб. Между скобами резиновая прокладка — уплотнитель. Для прочности наружная скоба имеет отбортовку (загнутую внутрь кромку), а внутренняя скоба имеет ребра жесткости, также отогнутые. К внутренней скобе приклепан винт, который проходит насквозь через резиновое уплотнение и наружную скобу.
При установке ТЭНа в посадочное отверстие бака резиновая прокладка помещается в середине посадочного места. Затем, завинчивая гайку, мы сжимаем эту прокладку между двумя скобами, и прокладка заполняет все посадочное отверстие, предотвращая утечку воды из бака.
На рис. 8, а)  и б) мы показали, как закрепляется ТЭН в посадочном отверстии пластикового бака,

 

Рис. 8. Крепление ТЭНа в посадочном отверстии пластикового бака,
 
 а на рис. 9 видно, как удерживается ТЭН в посадочном отверстии металлических баков после затягивания гайки.

Рис. 9. Закрепление нагревательного элемента в металлическом баке
 
С другого конца ТЭН обычно фиксируется скобой, установленной на дне баков. Обратите внимание: в ТЭНах, предназначенных для установки в металлические баки, по краям резинового уплотнения есть дополнительная кромка, как на рис. 10, а в уплотнении ТЭНов для пластиковых баков — такой кромки нет.

Рис. 10. Устройство уплотнения в нагревательном элементе для металлических баков
 
Если возникает необходимость установить ТЭН для металлических баков в пластиковый, то следует острым ножом срезать кромку уплотнителя. При приобретении ТЭНа следует осмотреть ребра жесткости на скобах.
Вот, например, на рис. 11 показан бракованный ТЭН.

Рис. 11. Бракованный нагревательный элемент
Статья по материалам издательства СОЛОН-ПРЕСС РЕМОНТ, вып.104.http://www.solon-press.ru/