RU2269212C2

RU2269212C2 - Electric heater

Info

Publication number: RU2269212C2
Application number: RU2004104001/09A
Authority: RU
Inventors: Игорь Игоревич Марореску (UA); Игорь Игоревич Марореску
Original assignee: Игорь Игоревич Марореску
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2006-01-27
Also published as: RU2004104001A; UA68789A; UA68789C2

Abstract

FIELD: electric engineering, in particular, engineering of electric heaters, possible use in stomatology for working with wax models, for sterilization of medical tools and also in any other industrial branch dealing with electric heaters, including biology, microbiology, chemistry, jewel craft, anywhere, where it is necessary to perform fast heating and melting of easily melting materials, or heating of objects, positioned inside the electric heater.

SUBSTANCE: in electric heater having body with solid inner hollow and electric-conductive element in form of wire coils, positioned on its external surface, in accordance to invention, coils of electric-conductive element wire are positioned in grooves positioned along spiral and displaced relatively to each other on outer surface of body, made of ceramic material, and their outer surface is covered by electric-isolating material. For aforementioned conditions, electric heater is optimal, in which as electric-insulating material, electric-insulating ceramics are used; inner surface of body has layer made of acid and alkali-resistant ceramic material, step of wire coils increases in direction towards upper end of body, it is provided with thermo-compensating element, enveloping external side surface of body and its lower end, which can possibly be made of basalt fiber.

EFFECT: substantial heat losses decrease, evenness of heating and of temperature field distribution, simplified construction, reliability, efficiency and electric safety during operation, and also possible operation with any voltage without transformer.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям электронагревателей, и может быть использовано в стоматологии для работы с восковыми моделями, для стерилизации инструментов, а также во всех других областях техники, в том числе в биологии, микробиологии, химии, медицине, ювелирном деле, везде, где необходимо осуществлять быстрый разогрев и плавление легкоплавких материалов или нагрев объектов, размещаемых внутри электрического нагревателя.The invention relates to electrical engineering, in particular to the designs of electric heaters, and can be used in dentistry for working with wax models, for sterilizing instruments, as well as in all other areas of technology, including biology, microbiology, chemistry, medicine, jewelry, wherever it is necessary to carry out rapid heating and melting of fusible materials or heating objects placed inside an electric heater.

Известен электрический нагреватель (см. авт. св. СССР №5339, МПК G 21 H 2/02, опубл. 1925 г.), содержащий слюдяной цилиндр, по которому намотана нагревательная спираль из проволоки, покрытой слоем оплавленной борной кислоты и защищенной вторым слюдяным цилиндром не нашедший широкого применения в промышленности, поскольку имеют место большие теплопотери с его поверхности, т.к. ни борная кислота ни слюда не обеспечивают должной теплоизоляции, кроме того, необходимы затраты дорогостоящей слюды.Known electric heater (see ed. St. USSR No. 5339, IPC G 21 H 2/02, publ. 1925) containing a mica cylinder, on which a heating coil is wound from a wire coated with a layer of fused boric acid and protected by a second mica the cylinder is not widely used in industry, since there are large heat losses from its surface, because neither boric acid nor mica provide adequate thermal insulation; moreover, the cost of expensive mica is required.

Известен также наиболее близкий по технической сути к заявляемому электрический нагреватель (см. проспект фирмы "Кристар" с описаним изделия этой фирмы воскотопки OPTIMA-WAX 3, c.2, раздел «БЕЗОПАСНАЯ»), содержащий корпус с глухой внутренней полостью и электропроводный элемент в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, при этом корпус выполнен из металла, витки проволоки навиты непосредственно на поверхности изолятора, размещенного на наружной поверхности корпуса.Also known is the closest in technical essence to the claimed electric heater (see the prospectus of the company "Kristar" with a description of the products of this company wax refinery OPTIMA-WAX 3, p.2, section "SAFE"), containing a housing with a blind internal cavity and an electrically conductive element in in the form of coils of wire placed on its outer surface, while the casing is made of metal, the coils of wire are wound directly on the surface of the insulator located on the outer surface of the casing.

Недостатки этого нагревателя следующие:The disadvantages of this heater are as follows:

- существенные потери тепла в связи с необходимостью введения изолятора между металлическим корпусом и электропроводным элементом, а также возможность разогрева корпуса прибора, в котором этот нагреватель будет встроен, как следствие, неэкономичность работы, низкий кпд,- significant heat loss due to the need to introduce an insulator between the metal casing and the conductive element, as well as the possibility of heating the casing of the device in which this heater will be integrated, as a result, uneconomical operation, low efficiency,

- несмотря на наличие изолятора, возможно электрическое замыкание при его повреждении или пробое, электро- и пожароопасность при использовании,- despite the presence of an insulator, it is possible that an electrical circuit can occur if it is damaged or breakdown, electrical and fire hazard when used,

- возможно замыкание витков проволоки между собой при их разогреве и смещении, как следствие, выход всего прибора из строя, ненадежность конструкции,- it is possible to close the turns of wire with each other when they are heated and displaced, as a result, the failure of the entire device, the unreliability of the design,

- в связи с недостаточно высокой теплоемкостью корпуса электронагревателя неравномерность поддерживаемой температуры в емкости нагревателя,- due to the insufficiently high heat capacity of the electric heater body, the unevenness of the maintained temperature in the heater’s tank,

- невозможность подключения без понижающих напряжение устройств, т.е. сложность конструктивного исполнения при введении в прибор.- the inability to connect without voltage-reducing devices, i.e. the complexity of the design when introduced into the device.

В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования электрического нагревателя, при котором за счет выполнения его корпуса керамическим, исключения изолятора, поскольку изолятором служит сам корпус, и размещения витков проволоки в канавках со смещением обеспечивается существенное понижение потерь тепла, равномерность разогрева и распределения температурного поля, упрощение конструкции, надежность, экономичность и электробезопасность при эксплуатации, а также возможность работы с любым напряжением без трансформатора.The basis of the invention is the task of such an improvement of the electric heater, in which due to the execution of its body ceramic, elimination of the insulator, since the body serves as an insulator, and the placement of the turns of wire in the grooves with offset provides a significant reduction in heat loss, uniform heating and distribution of the temperature field, simplification design, reliability, efficiency and electrical safety during operation, as well as the ability to work with any voltage without a transformer.

Для решения этой задачи в электрическом нагревателе, содержащем корпус с глухой внутренней полостью и электропроводный элемент в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, согласно изобретению витки проволоки электропроводного элемента размещены в расположенных по спирали и смещенных относительно друг друга канавках на наружной поверхности корпуса, выполненного из керамического материала, а их наружная поверхность покрыта электроизоляционным материалом оптимальным при этом будет выполнение электрического нагревателя, в котором в качестве электроизоляционного материала использована электроизоляционная керамика; внутренняя поверхность корпуса имеет слой, выполненный из кислотощелочестойкого керамического материала, шаг витков проволоки возрастает к верхнему торцу корпуса, он снабжен термокомпенсационным элементом, охватывающим внешнюю боковую поверхность корпуса и его нижний торец, который может быть выполнен из базальтового волокна.To solve this problem, in an electric heater comprising a housing with a blind internal cavity and an electrically conductive element in the form of turns of wire placed on its outer surface, according to the invention, the turns of wire of the electrically conductive element are arranged in helical and offset relative to each other grooves on the outer surface of the housing, made of ceramic material, and their outer surface is covered with an insulating material, the optimal performance will be electric a binder, in which an electrically insulating ceramic is used as an insulating material; the inner surface of the casing has a layer made of acid-alkali-resistant ceramic material, the pitch of the wire turns increases to the upper end of the casing, it is equipped with a thermal compensation element covering the outer side surface of the casing and its lower end, which can be made of basalt fiber.

Причинно-следственная связь между предлагаемой совокупностью признаков и техническими результатами, которые достигаются при ее реализации состоит в следующем.A causal relationship between the proposed set of features and the technical results that are achieved during its implementation is as follows.

Поскольку корпус электрического нагревателя выполнен керамическим, т.е. из материала-диэлектрика с высокой теплоемкостью, он не предполагает использование дополнительного конструктивного элемента - изолятора, имеет канавки, в которых располагается электропроводный элемент без смещения и замыкания витков между собой при эксплуатации, наружная поверхность витков покрыта слоем электроизоляционного материала, что в совокупности образовывает единую герметичную конструкцию и обеспечивает передачу всего тепла непосредственно в разогреваемую емкость, одновременно обеспечивается увеличение мощности, равномерность нагрева, упрощается конструкция, повышается ее электробезопасность и кпд, а при наличии термокомпенсационного элемента, охватывающего внешнюю боковую поверхность корпуса и его нижний торец, если его наличие уже не предусмотрено в конструкции, для которой электрический нагреватель предназначен и в сборе с которой он будет использоваться, дополнительно будут уменьшаться теплозатраты, тепло направленно будет передаваться внутрь полости электрического нагревателя и равномерно распределяться с минимальными потерями, кроме того, конструкция обеспечивает регулирование распределения температурного поля, как представлено, например, в п.4 формулы изобретения и возможна работа без снижающего напряжение трансформатора.Since the body of the electric heater is ceramic, i.e. of a dielectric material with a high heat capacity, it does not imply the use of an additional structural element - an insulator, has grooves in which an electrically conductive element is located without displacement and shorting of coils between themselves during operation, the outer surface of the coils is covered with a layer of electrical insulation material, which together forms a single tight design and ensures the transfer of all heat directly to the heated tank, at the same time, an increase in power is provided, equal to heating rate, the structure is simplified, its electrical safety and efficiency are increased, and if there is a thermal compensation element covering the outer side surface of the housing and its lower end, if its presence is no longer provided for in the structure for which the electric heater is intended and assembled with which it will be used , heat consumption will additionally decrease, heat will be directed inwardly into the cavity of the electric heater and evenly distributed with minimal losses, in addition to the design provides control of the distribution of the temperature field, as presented, for example, in paragraph 4 of the claims and it is possible to operate without a voltage-reducing transformer.

На чертеже проиллюстрирован предлагаемый электрический нагреватель, где на фиг.1 представлен его общий вид, на фиг.2 - вид 1 на фиг.1.The drawing illustrates the proposed electric heater, where figure 1 shows its General view, figure 2 - view 1 in figure 1.

Электрический нагреватель содержит корпус 1 с глухой внутренней полостью 2 и электропроводный элемент 3 в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, согласно изобретению витки проволоки электропроводного элемента 3 размещены в расположенных по спирали и смещенных относительно друг друга канавках 4 на наружной поверхности корпуса 1, выполненного из керамического материала, а их наружная поверхность покрыта электроизоляционным материалом 5, оптимальным при этом будет такое выполнение электрического нагревателя, в котором в качестве электроизоляционного материала использован керамический материал; внутренняя поверхность корпуса 1 имеет слой 6, выполненный из кислотощелочестойкого керамического материала, шаг витков проволоки электропроводного элемента 3 возрастает к верхнему торцу корпуса 1, а эквидистантно наружной поверхности корпуса 1 установлен термокомпенсационный элемент 7.The electric heater comprises a housing 1 with a blind inner cavity 2 and an electrically conductive element 3 in the form of turns of wire placed on its outer surface, according to the invention, the turns of wire of the electrically conductive element 3 are placed in helical and offset relative to each other grooves 4 on the outer surface of the housing 1, made of ceramic material, and their outer surface is covered with an insulating material 5, the optimal implementation would be such an electric heater, in which Hur as electrically insulating material is a ceramic material; the inner surface of the housing 1 has a layer 6 made of acid-alkali-resistant ceramic material, the pitch of the turns of wire of the electrically conductive element 3 increases to the upper end of the housing 1, and the thermal compensation element 7 is installed equidistantly on the outer surface of the housing 1.

Работа предлагаемого электрического нагревателя заключается в следующем.The work of the proposed electric heater is as follows.

Он устанавливается в приборе, например воскотопке, предназначенной для плавления различных видов воска. При наличии в электрическом нагревателе термокомпенсационного элемента 7 прибор может не содержать последнего. Воскотопка включается в сеть, устанавливается требуемый температурный режим, в диапазоне 40...120°С и электропроводный элемент 3 выделяет джоулево тепло и нагревается, передавая тепло корпусу 1, вследствие чего расплавляется помещенный в полости 2 корпуса 1 воск. Вследствие высокой теплоемкости корпуса 1 из керамического материала поддерживается равномерная температура в зоне нагрева, что может быть достигнуто на максимальном уровне, если шаг витков проволоки электропроводного элемента 3 увеличить к верхнему торца корпуса 1, что компенсирует возможный рассев тепла в этой части, а при выполнении внутренней поверхности корпуса 1 со слоем 6, выполненным из кислотощелочестойкого керамического материала, обеспечивается защита этой поверхности от разрушения.It is installed in a device, for example a wax refinery designed to melt various types of wax. If there is a temperature compensation element 7 in the electric heater, the device may not contain the latter. The wax refinery is included in the network, the required temperature regime is set, in the range of 40 ... 120 ° С and the electrically conductive element 3 generates Joule heat and heats up, transferring heat to the housing 1, as a result of which the wax placed in the cavity 2 of the housing 1 melts. Due to the high heat capacity of the case 1 made of ceramic material, a uniform temperature is maintained in the heating zone, which can be achieved at a maximum level if the pitch of the turns of the wire of the electrically conductive element 3 is increased to the upper end of the case 1, which compensates for possible heat dissipation in this part, and when performing the internal the surface of the housing 1 with a layer 6 made of acid-alkali-resistant ceramic material, this surface is protected from destruction.

Claims

1. An electric heater comprising a ceramic casing and an electrically conductive element in the form of coils of wire located in offset grooves on the outer surface of the casing, characterized in that the casing is made with a blind inner cavity, the outer surface of the coils of wire is coated with ceramic material, and the inner surface The casing has a layer made of acid-alkali-resistant ceramic material.

2. The heater according to claim 1, characterized in that the step of the turns of wire increases to the upper end of the housing.