CN102573148A - 可折叠的电阻加热器和电阻加热器的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可折叠的电阻加热器及其使用方法，所述可折叠的电阻加热器包括至少一对绝缘板，其中，电阻丝穿过绝缘板中的开口。在一种模式中，把绝缘板关于彼此折叠，并用一个或更多个紧固件紧固在一起。在另一种模式中，板可以具有其他关于彼此成角度的配置。一个或更多个绝缘体放置在折叠板之间或者与板相邻放置以隔离电阻丝。折叠板配置和电阻丝在制造成本方面提供了显著优势，同时形成了更耐用的加热器配置。

Description

可折叠的电阻加热器和电阻加热器的使用方法

技术领域

本发明涉及一种具有改进的绝缘体配置的电阻加热器，具体地涉及一种使得支撑电阻丝的绝缘板能够折叠以形成更耐用或更灵活的加热器配置的加热器。

背景技术

在现有技术中，电阻丝加热器是众所周知的。多种应用中都使用这些加热器来加热流体，该流体通常是移动的空气流。一种典型的应用是用于干衣机，其中，加热空气流以使衣服变干。

图1-3中图示了这些加热器的一种类型。加热器由附图标记10标明，并使用具有正方形或矩形横截面的带状电阻丝1，这与使用具有圆形横截面的电阻丝的其他加热器是相对的。加热器10包括一对绝缘板3和5，绝缘板3和5中的每一个板具有多个穿透该板的开口。对位于绝缘板3和5中的开口进行定位，以使带顺着沿着绝缘体的从丝的第一终端9至丝的第二终端11的路径。然后，终端9和11经由端子和引线或一些其他连接器连接至电源，以给加热器供电。板3和5通常由与加热器框架中的槽接合的板的端部支撑；板不固定至框架以使板可以移动。但是，由于容纳板的端部的框架是隔开的，因此，当板在框架之间延伸时，在板之间延伸的电阻丝仍保持板之间的间距。

图1示出了一种配置，其中，带1沿着在两个板3和5之间的回旋路径4。带1穿过板3中的第一开口13，经过一定的距离，然后穿过开口15，形成环(loop)，并穿过在第二板5中的开口15返回。然后，带1到达板3，进入开口17，形成另一个环，并穿过同一开口17向着板5返回。这个环绕持续，直到带的终端11在板3的相对端处终止为止。

在优选的配置中，带11被形成为具有扩展的且隔开的部分21和22。这些部分在如下位置处沿着带的长度方向形成，该位置使得绝缘板的一部分位于隔开的部分21与22之间。该布置将两个绝缘板3和5保持在适当的位置，以在带穿过板3和5中的开口时帮助维持板的间距。

尽管加热器要求可能指定，然而两个绝缘板的间距可以变化。见图1，间隔距离“A”通常是大约1英寸的量级。该间距通常由具体的加热器应用指定。

丝行进的路径由板3和5中的开口的数量和间距指定。图2示出了开口的典型布置，其中，带顺着第一行24向下行进，在开口23处跨接(crossover)，顺着第二行25向下行进，以使丝的第一端部27和丝的第二端部29在加热器的同侧终止，以便于连接至电源。

图3示出了另一现有技术的加热器配置，其中，对于板33和35中的每一个板，分别存在仅仅一行30和31。在板33的一个端部32和丝1的端部36开始，丝穿过板33和35环绕，在板33和35的相对端上的第二端部38处终止。在此可以看出，为了沿着板移动丝，板33有五个开口而板35有仅仅四个开口，并且，板中的开口关于彼此偏移以产生带的环绕。这意味着制作该加热器需要两个不同的板配置，这增加了制造成本。

加热器应用通常控制所需要的电阻丝的长度以得到正确的欧姆数，从而基于所使用的电源产生要求的瓦数。这导致了对于绝缘板的尺寸以及用于丝在其中行进的开口的数量的限定。通常地，电阻丝的长度是使得丝必须沿着两行前进，如图2中所示。此外，为了使丝的端部27和29在相同的位置处终止，要求具有相同开口数量的、偶数数量的行。在图2中，这通过一对具有四个开口的行示出。

然而，图1的加热器设计不是没有它的问题。第一，它要求特别形成有部分21和22以保持板3和5的间距。第二，由于需要匹配板中的行以使丝的端部在相同端部上终止，因此，在设计具有要求的丝的长度以满足加热要求的加热器方面灵活性较小。第三，制造是复杂的，这是因为必须把丝穿过两个绝缘板并使用部分21和22以保持板3和5的间距。还有一个问题是丝在两个板之间行进的长度。两个板之间的距离越长，丝移动的机会就越多，就越有可能接触彼此从而烧坏加热器。

鉴于当前加热器存在的问题，需要提供一种改进的加热器设计，改进的加热器设计简化制造，并且通过关于绝缘板的电阻丝配置，在满足加热负载要求方面提供更大的灵活性。

响应该需要，本发明提供了一种改进的加热器设计，消除了现有技术的加热器中存在的许多问题。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种改进的电阻加热器。

本发明的另一个目的是提供一种电加热器，该电加热器使用折叠在一起的电阻丝元件和绝缘板，以产生比现有技术中使用类似种类的绝缘板的加热器更耐用的配置。

随着对发明的描述的继续，其他目的和优点将变得清楚。

本发明是使用例如带的电阻丝的电阻加热器的改进，该电阻丝穿过诸如云母板的绝缘板中的开口迂回前进。在一个实施例中，本发明包括具有至少第一绝缘板和第二绝缘板的电阻丝加热器，其中，每一个绝缘板中具有多个开口以容纳电阻丝。电阻丝以环形配置穿过第一绝缘板和第二绝缘板中的多个开口。至少一个绝缘体在电阻丝接触开口处与环形电阻丝相邻布置以用于短路保护。第一绝缘板和第二绝缘板以成角度的配置关于彼此折叠。绝缘板的数量和角度可以取决于加热器的加热要求而变化。可以使用锐角、直角或钝角。

尽管加热器可以使用仅仅两个绝缘板，但是可以设置连接至第二绝缘板的第三绝缘板。第三绝缘板也可以以成角度的配置关于第二绝缘板折叠。

绝缘体可以由任意绝缘材料制成，优选的材料是云母材料。与接触绝缘板中的开口的电阻丝相邻的绝缘体可以具有任意形式；它可以是诸如板的单个部件或如期望的多个部件。

电阻丝可以具有任意的配置，例如，圆形、椭圆形或多边形横截面，例如，正方形或矩形。优选的配置是带。

在另一个实施例中，第一绝缘板和第二绝缘板关于彼此折叠，其中至少一个绝缘体位于折叠的板之间。使用一个或更多的紧固件把三个板紧固在一起，从而提供更耐用的加热器设计。

当板处于折叠起来的配置或成角度的配置时，可以配置电阻丝和/或绝缘板以使得电阻丝的端部在绝缘板的相同侧上终止或者在绝缘板的相对侧上终止。

在又一个实施例中，第一绝缘板和第二绝缘板在它们的开口配置中可以是对称的，以使得仅需要一个板配置来制造加热器。

不像现有技术设计，第一绝缘板和第二绝缘板成角度意味着绝缘板中的开口的行可以是奇数，并且仍在加热器的相同侧上终止。

绝缘板彼此折叠使得能够制造其中电阻丝的环形配置可以具有不同高度的加热器。如果需要，加热器一侧上的环可以比另一侧上的环短或长，以提供不同的加热。

在折叠起来的加热器配置中，电阻丝在从第一绝缘板行进至第二绝缘板时将弯曲大约180度。为了容纳折叠或弯曲，并且在使用形成为紧固环形电阻丝的两个板之间的板的绝缘体时，绝缘板可以包括凹槽以容纳弯曲时的电阻丝。

本发明还包括加热器组件，该加热器组件包括加热器和加热器框架。本发明的加热器可以用在该加热器组件中，其中本发明的加热器以固定的方式或允许加热器在安装至框架时移动的方式安装至加热器框架。例如，可以配置加热器以使得加热器的一个或更多个板部分与加热器中的槽接合，其中，由于加热器的操作，板部分能够在槽中移动。可替选地，加热器可以固定在一个部分处并且可移动地安装在另一个部分处，以使得加热器在操作期间仍然能够移动。如果要求，也可以把加热器刚性紧固至框架。

本发明也是使用电阻丝加热期望间距或材料的一种改进。本发明的加热器可用在任何正常使用电阻丝加热器的地方，例如，干衣机、测试设备、空间加热的工业应用等。

附图说明

现在，参照本发明的附图，其中：

图1是现有技术的加热器配置的侧视图；

图2示出了用于图1的加热器中的现有技术的绝缘板的顶视图；

图3示出了现有技术的加热器的分解图，示出了电阻丝和相对的绝缘板；

图4示出了本发明的加热器的第一实施例的侧视图；

图5示出了部分折叠的配置的图4的加热器；

图6A示出了完全折叠的配置的图4的加热器。

图6B示出了用于图4的加热器的示例性的绝缘体；

图7示出了图4的加热器的绝缘板的顶视图；

图8示出了具有不同的板配置的图4的加热器的另一个实施例；

图9示出了具有可选电阻丝配置的图4的加热器的另一个实施例；

图10示出了图4的加热器的一个替选实施例，示出了不同的折叠配置；

图11示出了具有仍旧不同的折叠配置的图4的加热器的又一个实施例；

图12示出了用作本发明的加热器的一部分的一对对称的绝缘板；以及

图13是把本发明的加热器安装至加热器框架的示意性表示。

具体实施方式

在图4-7中示出了本发明的加热器的一个实施例。参照图4和图5，本发明的加热器由附图标记40表示，并且包括一对绝缘板41和43。

板41和43的每一个板具有多个开口45，这些开口被限定尺寸以容纳电阻丝47。电阻丝穿过开口45，在第一端部49处开始，且在第二端部51处终止。

如在图4和7中可见，从端部49开始的丝47，沿行53在相邻的开口45之间环绕，经由开口55跨接至第二行57，然后沿着第二行57行进，在端部51处终止。通过比较图1的现有技术设计与图4的实施例，很明显，环绕丝47使其穿过并排的板41和43是比较容易的，这是由于环58可以有自由端59，这与现有技术设计的环延伸穿过每一个板的要求相反。在图1中，环要求把丝穿过第二板5中的开口的附加步骤，这在制造本发明的加热器时不要求。尽管图示了用于本发明的加热器的一个电阻丝，应该理解的是，如果需要，加热器可以具有要求数量的开口和行以容纳多于一个电阻丝。

图4也示出了板61形式的附加的绝缘体，板61被设计用来在板41和43折叠在一起时提供附加的绝缘保护以避免线与线接触。尽管示出了板，也可以使用其他形状或配置来保持板41和43之间的间距。例如，可以把多个分离的绝缘体定位在板41和43之间的间隔开的位置中，以在丝环绕穿过板41和43时保持丝之间的间距。

绝缘板和绝缘体可以由任意绝缘材料制成，优选的材料是云母。电阻丝优选地是带，但是，事实上可使用能够环绕穿过如所示的板41和43中的开口的任意配置的丝。

图5-6B示出了部分折叠位置和折叠位置中的加热器40，其中附加的绝缘板61在适当的位置。图6A也图示了紧固件63，该紧固件63延伸穿过板41、43和61中的每一个板的开口(未示出)。紧固件可以是能把三个板保持在一起的任意类型，由此，与图1中的实施例相比，提供了板之间的更耐用的连接，图1中的实施例必须依赖带1把板连接在一起并保持间距。图6B仅示出了板61和容纳紧固件63的开口62。对应的开口位于板41和43中的每一个板中以允许紧固。尽管示出了一个开口62，但是，可以使用多于一个开口以把板41和43更好地紧固在一起。板61还包括凹槽64。设计凹槽以提供空间，用于丝的部分66在两个板41和43之间延伸，参见图5。该凹槽便于丝从板41上的一个环58行进至板43上的第二环58的开端。

再次参照图7，可以看出，不必要匹配板41和43之间的开口的数量以使丝47在板的同一端部上终止。板41有两行的三个开口，板43有两行的仅两个开口。

图8示出了本发明的另一个实施例。在图1和2的实施例中，要求偶数行以确保电阻丝的终端在板的相同侧上终止。本发明的加热器能够使用奇数行，这在限定用于加热器的丝的长度和加热负载方面提供了更大的灵活性。即，图8示出了板41′和43′可以具有用于丝行进的三行65、67和69，并且仍使线在加热器的相同侧上终止。

本发明的一个显著优点是加热器40能匹配现有技术的加热器中使用的高度“A”，但是，成环的丝仅为长度的大约一半，参见图6A。这消除或减少了上面提到的在现有技术的加热器的板之间的丝的长度一定时的问题。采用本发明的加热器，用于环的丝的长度显著减小。如图6A中所示，加热器40仍可以与现有技术的加热器的尺寸“A”匹配，而无需复杂的环绕以及丝配置。由于现有技术的加热器的尺寸“A”由至少具体的加热器应用和安装指定，因此本发明的显著优点是能够以显著简单和成本更高效的方式制造具有这样尺寸的加热器。

图9图示了本发明的方面，其中，对于加热器的每一侧，丝的环长度可以变化。现有技术设计受限于绝缘板之间的设定距离，但是本发明的加热器能提供与一组环具有不同高度的另一组环。因此，对于宽度是1英寸的加热器设计，图9中的加热器可以具有高度比环75的高度短的环73。在该实施例中，环75是与0.33英寸相比大约为其两倍的0.67英寸。由于一个区域可能比另一个区域需要更多的热量，且环75将用于加热需要更多热量的区域，因此这提供了在加热器设计中的更多灵活性。

图10和11示出了本发明的其他实施例。图10示出了具有L形配置的加热器80。在该配置中，加热器具有板81和83，板81和83可以被定位成使它们形成正确的角度，从而把热量提供给区域B和C。由于绝缘板84的放置，因此很少或者没有热量被施加于区域D。不像图4-7的实施例，绝缘板不紧固在一起。而是如下面详细描述的，板可附接于加热器的用于支撑的框架或其他结构。

图11示出了具有u形配置的加热器90。该加热器使用三个板91、93和95，以把热量提供给三个区域E、F和G。由于绝缘板94，因此很少或者没有热量施加于区域H中。

图10和11中图示的实施例仅仅是示例性的，可以使用其他的配置以仅在一定区域中提供热量。例如，可以使用五个板以形成如S形的配置。此外，两个板之间的角度可以比如配置所指定的、图10中所示出的90度更大或更小，例如锐角或钝角。

在图10和11的实施例中的每个实施例中，绝缘板84和94分别被布置具有容纳电阻丝的每一个绝缘板。板84和94提供进一步的保护避免丝短路以及隔离不需要热量的区域，该丝穿过绝缘板81和83中的开口、绝缘板91、93和95中的开口。尽管未示出，绝缘板84和94可以以任意已知形式、例如紧固件等附接至保持电阻丝的板。对于本发明的其他实施例，可以以下面描述的类似的方式安装配置，以使得在理解这些实施例时不需要板安装的具体示例。

本发明提供了超过现有技术设计的显著优点。一个改进涉及加热器的容易制造。在图1和2的现有技术设计中，在丝穿过开口时或在加热器组装之后，必须扩展或形成保持板的分离所需要的丝的突出部分21和22。相反，在本发明中，图4-8的实施例的两个板使用紧固件等连接，该刚性连接消除了对于扩展电阻丝以保持板之间的间隔的要求。另外，当使用图4-8的紧固在一起的三个板设计时，加热器更加的耐用，这是由于保持在一起的三个板赋予加热器以改进的刚性。在现有技术中，电阻丝本身向加热器提供了其相当大部分的刚性，但是，这远远小于本发明的加热器所提供的刚性。

由于在图1-3的现有技术设计中使用两个相对板，以及要求电阻丝穿过板中的开口，因此现有技术设计中的板是不对称的。这是由于顶部的板中的开口的位置与底部的板中的开口的位置不对准，并且具有不同开口配置的两个板必须用于加热器，参见图3。由于本发明的加热器每次仅仅使电阻丝穿过一个板中的开口，因此，组成加热器的板可以是对称的，从而降低制造成本。这在图12中示出，其中，板111和113的每一个板具有相同的开口模式。虽然一个开口114不容纳电阻丝，但是当考虑到不必要制造两个不同的板以形成加热器时，制造该额外开口的费用是无关紧要的。

可以用与现有技术的加热器相同的方式安装本发明的加热器，即，绝缘板的端部可以接合加热器中的槽而不无需固定的附接件。可替选地，折叠板的一个或两个端部可以刚性附接至加热器支撑结构。对于图11和12的实施例，板还可以与加热器结构有松散的接合，其中，板仅仅接合槽或者具有用于板的刚性附接件或其组合。图13示出了加热器至加热器框架的示例性安装的示意图。该折叠的加热器由附图标记120示意性地标识，但是，没有示出环形电阻丝(在观看图时会穿过页面)、丝的端部、一个或更多个将板保持在一起的紧固件等。加热器120的一个端部121具有电阻丝的终端，另外一个端123具有电阻丝的折叠。端部123具有板125，板125的一个端部在126处附接至加热器120。板125的另一端与加热器框架129中的槽127接合。附接件可以是紧固件等任意类型。加热器120的另一端可以使用支架131刚性附接至框架129。应该理解，图13中加热器120被加热器框架支撑的方式是示例性的，也可以使用其他的配置，包括用于加热器的两个端部的松散的或滑动的附接件或在一端处的固定附接件。尽管不经常使用，但是某些加热器应用甚至允许在加热器的两端处的固定附接。虽然加热器的短端显示为连接至加热器框架，但是也可以单独或与短端结合支撑加热器的长端。如果需要，也可以使用沿加热器的长度方向的附加的支撑。

加热器几乎可以用于需要加热空间或材料的任意应用。这些应用包括用于测试或分析的加热设备、加热移动的空气流的干衣机、空气或其他气体的工业加热等。加热器几乎可用于允许发生期望的加热的任意安装的装置。

这样，已经以其优选实施例的形式公开了本发明，本发明实现了如上述本发明的目的中的每一个，并且提供了新的改进的电阻加热器及其使用方法。

当然，本领域的技术人员可以根据本发明的教导想到各种变化、修改和改变，而不背离预期的精神和范围。本发明意在只受所附权利要求项的限制。

Claims (19)

1.一种电阻丝加热器，包括：

至少第一绝缘板和第二绝缘板，其中，所述绝缘板中的每个绝缘板中具有多个开口以容纳电阻丝；

至少一个电阻丝，所述至少一个电阻丝以环形配置穿过所述第一绝缘板和第二绝缘板中的所述多个开口；以及

至少一个绝缘体，所述至少一个绝缘体被布置成与接触所述多个开口的所述电阻丝相邻，以用于短路保护，

其中，所述至少第一绝缘板和第二绝缘板以成角度的配置关于彼此折叠。

2.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述至少第一绝缘板和第二绝缘板形成大约90度的角。

3.根据权利要求1所述的加热器，还包括连接至所述第二绝缘板的第三绝缘板，其中，所述第三绝缘板以成角度的配置关于所述第二绝缘板折叠。

4.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述绝缘板和所述绝缘体由云母制成。

5.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述至少一个绝缘体是板。

6.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述电阻丝是带。

7.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述至少第一绝缘板和第二绝缘板关于彼此折叠，其中，当处于折叠位置时所述至少一个绝缘体位于所述第一绝缘板与所述第二绝缘板之间；并且，至少一个紧固件将所述至少第一绝缘板和第二绝缘板保持在一起。

8.根据权利要求7所述的加热器，其中，所述电阻丝的第一端和第二端在所述绝缘板的相同侧上终止或者在所述绝缘板的相对侧上终止。

9.根据权利要求7所述的加热器，其中，所述第一绝缘板和第二绝缘板在的开口配置是对称的。

10.根据权利要求7所述的加热器，其中，在所述第一绝缘板和第二绝缘板中的每个绝缘板中的所述多个开口还包括奇数行的开口。

11.根据权利要求7所述的加热器，其中，所述环形配置还包括从所述第一绝缘板延伸的第一组环和从所述第二绝缘板延伸的第二组环，其中，所述第一组环的高度和所述第二组环的高度不同。

12.根据权利要求7所述的加热器，其中，所述电阻丝在从所述第一绝缘板行进至所述第二绝缘板时弯曲大约180度。

13.根据权利要求12所述的加热器，其中，所述绝缘体是板，并且，所述板具有凹槽以容纳所述电阻丝的所述弯曲。

14.一种加热器组件，所述加热器组件具有加热器框架和由所述加热器框架支撑的加热器，所述加热器组件的改进包括如权利要求1所述的加热器。

15.根据权利要求14所述的加热器组件，其中，所述加热器由所述加热器框架支撑以使得所述加热器能够关于所述加热器框架移动。

16.一种加热器组件，所述加热器组件具有加热器框架和由所述加热器框架支撑的加热器，所述加热器组件的改进包括如权利要求6所述的加热器。

17.根据权利要求16所述的加热器组件，其中，所述加热器由所述加热器框架支撑以使得所述加热器能够关于所述加热器框架移动。

18.一种使用电阻加热的加热方法，所述方法的改进包括使用如权利要求1所述的加热器用于所述加热。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述至少第一绝缘板和第二绝缘板关于彼此折叠，其中，当在所述折叠位置中时至少一个绝缘体位于所述第一绝缘板与第二绝缘板之间；并且，至少一个紧固件将所述第一绝缘板和第二绝缘板保持在一起。

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