PL234311B1

PL234311B1 - Moduł grzejny

Info

Publication number: PL234311B1
Application number: PL409235A
Authority: PL
Inventors: Sławomir BURSZTEIN; Sławomir Bursztein
Original assignee: Formaster Spolka Akcyjna
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2020-02-28
Also published as: PL3183938T3; PT3183938T; US11076452B2; LT3183938T; US20170238366A1; EP3183938B1; CY1122207T1; HRP20191719T1; DK3183938T3; ES2750618T3; WO2016027255A1; HUE045620T2; SI3183938T1; EP3183938A1; PL409235A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest moduł grzejny zawierający oporowy element grzejny umieszczony w ramie. Moduł grzejny stanowi gotowy podzespół grzewczy służący do ogrzewania gazu lub cieczy, w szczególności do ogrzewania powietrza. Moduł grzejny może być stosowany w różnego typu urządzeniach ogrzewających np. w grzejnikach, kurtynach powietrznych, nagrzewnicach.

Każdy moduł grzejny stanowi jednostkowy podzespół gotowy do zastosowania w urządzeniu grzewczym. W celu uzyskania części grzewczej o określonej wielkości i mocy, stosuje się kilka jednakowych modułów. W wyniku zastosowania takiego rozwiązania, w przypadku awarii danego podzespołu, możliwa jest szybka i prosta wymiana uszkodzonego modułu bez konieczności wymiany całej części grzewczej.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr PL 398907 znany jest oporowy element grzejny posiadający przelotowe otwory, który jest wyposażony w zaciski doprowadzające prąd elektryczny. Zaciski posiadają blaszki dociskające, które mocują element grzejny. Element grzejny wraz z zaciskami jest mocowany bezpośrednio w urządzeniu lub do ramy. Z uwagi na swoją konstrukcję i umiejscowienie, blaszki dociskające unieruchamiają element grzejny tylko w jednym kierunku. Takie mocowanie może skutkować niekontrolowanym przesuwaniem się elementu grzejnego, skutkiem czego może dojść do kontaktu elementu grzejnego z częściami innymi niż styki, przez co może nastąpić rozgrzanie, a w konsekwencji uszkodzenie tych elementów. Ponadto element grzejny przesunięty względem swojego optymalnego położenia, którym jest zazwyczaj położenie wycentrowane względem ramy, nie pracuje w sposób optymalny, ponieważ przepływ powietrza wokół niego jest nierównomierny.

W celu rozwiązania wyżej wymienionych problemów opracowano moduł grzejny według wynalazku.

Celem wynalazku jest opracowanie modułu grzejnego, w którym element grzejny jest bardziej stabilnie i skutecznie zamocowany, niż w znanych modułach podobnego typu.

Ponadto, celem wynalazku jest uzyskanie lepszego odizolowania elementu grzejnego od jego ramy.

Celem wynalazku jest również opracowanie modułu grzejnego, w którym przepływ powietrza jest bardziej wyrównany niż w znanych modułach grzejnych.

Moduł grzejny według wynalazku zawierający nieprzewodzącą prąd elektryczny ramę, oporowy element grzejny zawierający ściany boczne, co najmniej dwa styki rozmieszczone między ramą a elementem grzejnym, doprowadzające prąd elektryczny do elementu grzejnego, przy czym styki są rozmieszczone przy przeciwległych ścianach bocznych elementu grzejnego, charakteryzujący się tym, że każdy styk zawiera co najmniej jeden zaczep, który jest rozłącznie sprzęgnięty z ramą, co najmniej dwie obejmy rozłącznie sprzęgnięte ze ścianą boczną elementu grzejnego, oraz co najmniej jeden element sprężysty, który jest połączony z obejmami i z co najmniej jednym zaczepem, przy czym każdy element sprężysty jest naprężony i umieszczony w styczności ze ścianą boczną elementu grzejnego i wywiera siłę rozpierającą, działającą na połączenie styku z ramą i elementem grzejnym do utrzymywania tego elementu grzejnego w położeniu w ramie.

Korzystnie styk składa się z dwóch obejm i znajdującego się między obejmami elementu sprężystego.

Korzystnie styk składa się z dwóch obejm i dwóch elementów sprężystych, przy czym obie obejmy są umieszczone obok siebie między elementami sprężystymi.

Korzystnie styk składa się z dwóch obejm i trzech elementów sprężystych, przy czym obejmy i elementy sprężyste są rozmieszczone w styku naprzemiennie.

Korzystnie między ramą a elementem grzejnym modułu grzejnego znajduje się szczelina powietrzna.

Korzystnie ściany boczne elementu grzejnego, przy których znajdują się styki, są płaskie.

Korzystnie element grzejny ma postać prostopadłościanu o strukturze plastra miodu i zawiera wiele podłużnych, przelotowych kanałów równoległych do ścian bocznych.

Korzystnie obejmy zawierają hakowo zagięte końce, które są umieszczone w naprzeciwległych wylotach kanałów elementu grzejnego przylegających do jego ściany bocznej.

Korzystnie element sprężysty stanowi co najmniej jedna zagięta sprężyście blaszka.

Korzystnie element sprężysty stanowi element sztywny połączony ze sprężyną.

Korzystnie ściany boczne elementu grzejnego są pokryte powłoką przewodzącą prąd.

PL 234 311 B1

Zastosowany w module grzejnym sprężysty styk w połączeniu z ramą zapewnia mocowanie elementu grzejnego, które kompensuje drgania, w które ten może zostać wprawiony podczas transportu lub użytkowania. Taka konstrukcja unieruchamia element grzejny względem ramy we wszystkich kierunkach, co zapewnia równomierne i sprężyste utrzymywanie elementu grzejnego w ramie. Siła rozpierająca działająca na połączenie styku z ramą i elementem grzejnym pozwala na utrzymanie tego elementu we właściwej pozycji.

Element grzejny jest wykonany z materiału, który jest kruchy, przez co jest narażony na pęknięcia. Dzięki konstrukcji modułu grzejnego według wynalazku, w szczególności dzięki sile rozpierającej działającej na element grzejny, w przypadku, gdy nastąpi pęknięcie elementu grzejnego, element pozostaje w położeniu praktycznie niezmienionym w stosunku do położenia optymalnego. W konsekwencji nie ma możliwości, aby część elementu grzejnego wypadła lub nawet przesunęła się. Skutkiem tego uszkodzony element grzejny nie zbliży się do innych części urządzenia, a zatem można wykluczyć niebezpieczeństwo uszkodzenia tych części przez pęknięty element grzejny.

Nowatorskie mocowanie elementu grzejnego w ramie modułu według wynalazku jest bardziej stabilne i niezawodne od znanych rozwiązań tego typu, a jednocześnie pozwala utrzymać między ramą a elementem grzejnym szczelinę zapewniającą równomierny przepływ powietrza.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny modułu grzejnego;

Fig. 2a - widok ogólny styku zastosowanego w module grzejnym według pierwszego przykładu wykonania;

Fig. 2b - widok perspektywiczny styku zastosowanego w module grzejnym według drugiego przykładu wykonania;

Fig. 2c - widok perspektywiczny styku zastosowanego w module grzejnym według trzeciego przykładu wykonania;

Fig. 2d - widok perspektywiczny styku zastosowanego w module grzejnym według czwartego przykładu wykonania;

Fig. 3 - widok perspektywiczny elementu sprężystego według czwartego przykładu wykonania;

Fig. 4 - widok perspektywiczny elementu grzejnego z zamocowanym do niego stykiem;

Fig. 5 - powiększony widok z góry fragmentu elementu grzejnego;

Fig. 6 - widok perspektywiczny ramy elementu grzejnego;

Fig. 7 - widok perspektywiczny dwóch połączonych modułów grzejnych.

Fig. 1 przedstawia moduł grzejny 1 zawierający ramę 5 oraz umieszczony w ramie 5 oporowy element grzejny 2. Element grzejny jest rezystancyjnym elementem grzejnym, to znaczy rozgrzewa się w wyniku przepływu przez niego prądu elektrycznego. Element rezystancyjny jest wykonany z dowolnego znanego oporowego materiału rezystancyjnego. Zazwyczaj taki materiał zawiera składnik ceramiczny oraz składnik przewodzący, np. kaolin (glinka porcelanowa) i grafit. W przedstawionym przykładzie wykonania element grzejny 2 ma strukturę plastra miodu z wieloma równoległymi przelotowymi kanałami 4 (pokazanymi w powiększeniu na fig. 5), a ściany boczne 3, 3' elementu grzejnego 2 są zwrócone do ramy 5. Dzięki kanałom 4 powierzchnia ogrzewająca elementu grzejnego 2, z którą kontaktuje się ogrzewane powietrze, jest bardzo duża. Generalnie kształt przekroju poprzecznego kanałów przelotowych 4 może być dowolny, np. może to być kwadrat, prostokąt, sześciokąt. Struktura plastra miodu, z kanałami w kształcie sześciokąta, jest szczególnie korzystna, ponieważ zapewnia jednolity przepływ prądu w całym elemencie grzejnym, a tym samym jego jednolite nagrzewanie się.

Rama 5 modułu grzejnego 1 wykonana jest z materiału, który nie przewodzi prądu. Pożądane jest, aby rama 5 była jak najcieńsza, dzięki czemu, przy danej powierzchni modułu grzejnego można zastosować odpowiednio większy element grzejny. Rama 5 jest wykonana z tworzywa będącego izolatorem elektrycznym, mimo to rozgrzewa się podczas użytkowania modułu grzejnego. Czynnikiem ogrzewającym ramę 5 jest otaczające ją rozgrzane powietrze. Aby rama 5 nie zmieniała swoich cech pod wpływem ciepła, wykonana jest z tworzywa sztucznego, odpornego na wysoką temperaturę. Tworzywo sztuczne może stanowić np. poliamid z włóknem szklanym z dodatkiem uniepalniającym. Rozgrzana rama może osiągnąć temperaturę, np. ponad 200°C.

Podczas użytkowania element grzejny 2 nagrzewa się do odpowiedniej temperatury, np. ok. 80-200°C. W urządzeniu grzewczym oprócz elementu grzejnego 2 zazwyczaj stosuje się standardowe elementy zabezpieczające np. termostat regulujący temperaturę, bezpiecznik termiczny, czy wyłącznik awaryjny, który zadziała w przypadku przewrócenia urządzenia.

PL 234 311 B1

Jak można zaobserwować na Fig. 1, element grzejny 1 jest przymocowany do ramy 5 za pomocą styków 7, 7', umieszczanych na odpowiednich naprzeciwległych ścianach bocznych 3, 3' elementu grzejnego 2. Korzystnie, na obu przeciwległych ścianach 3, 3', styki 7 i 7' mają taką samą konstrukcję. Każdy styk 7, 7' musi zapewnić dobry przepływ prądu do elementu grzejnego 2, jest więc wykonany z materiału przewodzącego prąd, korzystnie jest srebrzony. W korzystnym wariancie rozwiązania, na zakończeniach elementu grzejnego 2 znajduje się dodatkowy element (niepokazany) zapewniający jednorodne rozprowadzanie prądu elektrycznego na całej szerokości elementu grzejnego. Takim elementem rozprowadzającym może być na przykład warstwa miedzi lub zatopiony w zakończeniach elementu grzejnego pasek miedzi.

Styki 7, 7' dzięki swojej konstrukcji zapewniają sprężyste połączenie elementu grzejnego 2 z ramą 5, natomiast dzięki temu, że są wykonane z materiału przewodzącego prąd elektryczny, doprowadzają prąd elektryczny do elementu grzejnego 2.

Fig. 2a-2d pokazują różne przykłady wykonania styku 7, 7'. Jak widać, każdy styk 7, 7' zawiera co najmniej dwie obejmy 8, 8' oraz co najmniej jeden element sprężysty 10. Ilość obejm 8, 8' i elementów sprężystych 10 jest dostosowana do natężenia prądu stosowanego podczas użytkowania elementu grzejnego. Styk 7, 7' nie powinien składać się ze zbyt dużej ilości elementów składowych, aby nie tłumić przepływu powietrza wokół elementu grzejnego. Styki 7, 7' znajdują się na przeciwległych stronach elementu grzejnego 2 między elementem grzejnym 2 a ramą 5. Fig. 2a przedstawia strukturę styku 7, 7' według pierwszego przykładu wykonania. W przedstawionym na Fig. 2a przykładzie wykonania, styk 7, 7' zawiera dwie obejmy 8, 8', jeden element sprężysty 10 umieszczony między obejmami 8, 8' oraz zaczep 13 do mocowania styku 7 do ramy 5. W tym przykładzie wykonania element sprężysty 10 ma postać zagiętych blaszek 12. W takim przypadku, w celu uzyskania siły dociskającej wykorzystywana jest sprężystość blachy. Obejmy 8, 8' styku 7, 7' posiadają hakowo zagięte końce 11, 11'. Zagięte do wnętrza elementu grzejnego 2 końce 11, 11' obejm 8, 8' pewnie mocują element grzejny 2 w ustalonej pozycji. W tym przykładzie wykonania wykorzystuje się standardowo ukształtowane otwory przelotowe jako część elementu grzejnego 2, do której mocuje się styk 7, 7', dzięki czemu nie ma konieczności kształtowania w strukturze elementu grzejnego żadnych innych części, które pełniłyby taką funkcję. Istnieje jednak możliwość przewidzenia w elemencie grzejnym specjalnych formacji do mocowania styku. Styk 7, 7' przedstawiony na Fig. 2b zawiera dwie obejmy 8, 8' i dwa elementy sprężyste 10, 10'. Obejmy 8, 8', mające hakowo zagięte końce 11, 11', sąsiadują ze sobą, natomiast elementy sprężyste 10, 10' znajdują się po przeciwnych stronach obejm 8, 8'. Zaczep 13 może być połączony z dowolnym elementem sprężystym 10 styku 7, 7'.

Styk 7, 7' przedstawiony na Fig. 2c zawiera dwie obejmy 8, 8', mające hakowo zagięte końce 11, 11' oraz trzy elementy sprężyste 10, 10', 10. Obejmy 8, 8' i elementy sprężyste 10, 10', 10 są rozmieszczone naprzemiennie w styku 7, 7'. Zaczep 13 jest połączony ze środkowym elementem sprężystym 10', który znajduje się między obejmami 8, 8'.

Na Fig. 2d przedstawiono styk 7, 7' według czwartego przykładu wykonania. W tym przykładzie wykonania obejmy 8, 8' styku 7 mają niezagięte końce.

Na Fig. 3 przedstawiono alternatywne wykonanie elementu sprężystego 10 styku 7, 7'. Element sprężysty zawiera element sztywny 16 w postaci np. styku bimetalowego połączonego ze sprężyną 17. Zaczep 13 jest przedstawiony w konfiguracji płaskiej, przed sprzęgnięciem z ramą 5.

Na Fig. 4 przedstawiono styk 7 według pierwszego przykładu wykonania przymocowany do ściany bocznej 3 elementu grzejnego 2. Obejmy 8, 8' rozciągają się na całej wysokości ściany bocznej 3' elementu grzejnego 2, a końce 11, 11' obejm 8, 8' są zagięte do wnętrza kanałów 4 elementu grzejnego 2.

Fig. 5 przedstawia powiększony widok z góry fragmentu elementu grzejnego, pokazujący przekrój kanałów 4 w kształcie plastra miodu.

Na Fig. 6 przedstawiono ramę 5 przed umieszczeniem w niej elementu grzejnego 2. W naprzeciwległych ścianach bocznych ramy 5 widoczne są przelotowe szczeliny 14 do montażu styków 7, 7'. Elementem do montażu styków w ramie może być np. wgłębienie (nie pokazano) lub kilka szczelin (nie pokazano). Na brzegach ramy 5 znajdują się ponadto elementy mocujące 18, za pomocą których rama 5 jest mocowana w urządzeniu grzewczym. W celu wykonania modułu grzejnego 1 według wynalazku, przedstawiony na Fig. 4 element grzejny 2 wraz z zamocowanymi do niego stykami 7, 7' montuje się w ramie 5 tak, że zaczepy 13 styków wsuwa się od góry w szczeliny 14 (wyrażenie „od góry” odnosi się do konfiguracji pokazanej na fig. 1, 4 i 6). Następnie, umieszczone w ten sposób w szczelinach 14

PL 234 311 B1 zaczepy 13 styków 7, 7', wystające z drugiej strony ze szczelin 14, blokuje się w ramie 5, np. poprzez ich zagięcie.

Na Fig. 7 przedstawiono dwa połączone ze sobą moduły grzejne 1 w takim rozmieszczeniu w jakim znajdują się w urządzeniu grzewczym. W przedstawionym przykładzie wykonania moduły grzejne 1 są umieszczone między prowadnicami 15, które stanowią konstrukcję mocującą dla modułów grzejnych 1.Moduły grzejne 1 są rozmieszczone jeden obok drugiego w taki sposób że styki 7, 7' są zwrócone ku sobie. Styki 7 i 7' sąsiadujących modułów grzejnych 1 łączy się ze sobą, a prąd elektryczny doprowadza się do styków skrajnie umieszczonych modułów grzejnych. Moduły grzejne 1 łączy się ze sobą szeregowo. Prąd elektryczny doprowadza się do styków 7, 7' elementów grzejnych umieszczonych skrajnie w urządzeniu.

W urządzeniu grzewczym moduły grzejne mogą być montowane na prowadnicach lub do elementów urządzeń.

Element grzejny 2 zamocowany w ramie 5 stanowi gotowy podzespół konstrukcyjny do zastosowania w urządzeniach z funkcją ogrzewania powietrza. W urządzeniach grzejnych można także zastosować ramę, w której jest umieszczona większa liczba elementów grzejnych 2, jeden obok drugiego. Takie ramy z wieloma elementami grzejnymi 2 można również łączyć ze sobą, aby wytworzyć większe zespoły grzejne.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Moduł grzejny zawierający nieprzewodzącą prąd elektryczny ramę (5), oporowy element grzejny (2) zawierający ściany boczne (3, 3'), co najmniej dwa styki (7, 7') rozmieszczone między ramą (5) a elementem grzejnym (2), doprowadzające prąd elektryczny do elementu grzejnego (2), przy czym styki (7, 7') są rozmieszczone przy przeciwległych ścianach bocznych (3, 3') elementu grzejnego (2), znamienny tym, że każdy styk (7, 7') zawiera co najmniej jeden zaczep (13), który jest rozłącznie sprzęgnięty z ramą (5), co najmniej dwie obejmy (8, 8') rozłącznie sprzęgnięte ze ścianą boczną (3, 3') elementu grzejnego (2), oraz co najmniej jeden element sprężysty (10, 10', 10), który jest połączony z obejmami (8, 8') i z co najmniej jednym zaczepem (13), przy czym każdy element sprężysty (10, 10', 10) jest naprężony i umieszczony w styczności ze ścianą boczną (3, 3') elementu grzejnego (2) i wywiera siłę rozpierającą, działającą na połączenie styku (7, 7') z ramą (5) i elementem grzejnym (2) do utrzymywania tego elementu grzejnego (2) w położeniu w ramie (5).
2. Moduł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że styk (7, 7') składa się z dwóch obejm (8, 8') i znajdującego się między obejmami (8, 8') elementu sprężystego (10).
3. Moduł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że styk (7, 7') składa się z dwóch obejm (8, 8') i dwóch elementów sprężystych (10, 10'), przy czym obie obejmy (8, 8') są umieszczone obok siebie między elementami sprężystymi (10, 10', 10).
4. Moduł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że styk (7, 7') składa się z dwóch obejm (8, 8') i trzech elementów sprężystych (10, 10', 10), przy czym obejmy (8, 8') i elementy sprężyste (10, 10', 10) są rozmieszczone w styku (7, 7') naprzemiennie.
5. Moduł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że między ramą (5) a elementem grzejnym (2) znajduje się szczelina powietrzna (6).
6. Moduł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że ściany boczne (3, 3') elementu grzej- nego (2), przy których znajdują się styki (7, 7'), są płaskie.
7. Moduł grzejny według zastrz. 1 albo 5, albo 6, znamienny tym, że element grzejny (2) ma postać prostopadłościanu o strukturze plastra miodu i zawiera wiele podłużnych, przelotowych kanałów (4) równoległych do ścian bocznych (3, 3').
8. Moduł grzejny według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że obejmy (8, 8') zawierają hakowo zagięte końce (11, 11'), które są umieszczone w naprzeciwległych wylotach kanałów (4) elementu grzejnego (2) przylegających do jego ściany bocznej (3, 3').

PL 234 311 Β1
9. Moduł grzejny według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że element sprężysty (10) stanowi co najmniej jedna zagięta sprężyście blaszka (12).
10. Moduł grzejny według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że element sprężysty (10') stanowi element sztywny (17) połączony ze sprężyną (18).
11. Moduł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że ściany boczne (3, 3') elementu grzejnego (2) są pokryte powłoką przewodzącą prąd.

Rysunki

Fig. 2a

PL 234 311 Β1

Fig. 2b Fig. 2c

7.7'

Fig. 2d

Fig. 3

PL 234 311 Β1

Fig. 6

PL 234 311 Β1

Fig. 7