RU27770U1 - Электронагревательное устройство и электронагревательный элемент, входящий в его состав - Google Patents

Description

ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО H ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ВХОДЯЩНЙ В ЕГО СОСТАВ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к управляемому электротехническому оборудованию, и может быть использована для обеспечения заданного теплового режима в различных промышленных, жилых и служебных помещениях, в банях или саунах.

Известен электроконвектор, содержапщй электронагревательные секции, установленные в боковом защитном кожухе с зазором между ними и вьшолненные из каркаса в виде упругой пластины с наложенным на нее электроизолятором из мягкого и объемного материала и навргтой с натягом поверх изоляционного материала нагревательной ленты Опубликованная заявка на вьщачу патента РФ № 94023950, F 24 Н 3/04, опубл. 1996 г..

Однако такая конструкция обладает невысокой теплоотдачей нагревательной ленты, поскольку тепло снимется только с одной стороны ленты. Намотка ленты с натягом создаёт внутреннее напряжение ленты, что увеличивает вероятность её обрьша. Упругая пластина из-за резкого постоянного перепада температур со временем теряет упругость и перестаёт компенсировать линейное тепловое расщирение ленты, что приводит к провису ленты и возможному замыканию витков.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электронагревательное устройство, содержащее боковой кожух, нагревательные секции, установленные внутри бокового кожуха с зазором между собой и выполненные из каркаса и электронагревательной ленты, навитой на каркас и концы которой предназначены для подсоедниения к источнику питания, отражающий экран, установленный внутри вдоль периметра защитного кожуха с зазорами между ним и нагревательными секциями Патент РФ № 2124819, Н 05 В 3/64, F 24 Н 3/04, опубл. 1999 г..

Кроме того, в частных вариантах вьто;шения устройство имеет крышку, выполненную из поддонов, в поперечном сечении С-образных, при этом в вертикальной плоскости поддоны установлены с зазором между собой. Может также использоваться нюкний отражающий экран, установленный на боковом коЫ 05 В 3/64, F 24 H 3/04

лсухе с возможностью регулирования расстояния между нижним отражающим экраном и нагревательными секциями. Для компенсации теплового расширения ленты используется трубчатый изолятор, установленный в месте навивки ленты на каркас. Для обеспечения плавного изгиба нагревательной ленты каркас в месте перегиба ленты вьшолняют из горизонтальных стержней.

Однако такая конструкция обеспечивает недостаточно высокие эксплуатационные характеристики устройства, а также его надежность. Это обусловлено прежде всего тем, что устройство для обеспечения оттока тепла от нагревательных секций имеет достаточно большое количество зазоров и при его использовании для бань и саун возможно попадавие паров воды и отдельных капель на нагревательную ленту. В качестве нагревательной ленты в данной конструкции используется открытая электронагревательная лента, что может привести к возможному замьпсашпо витков ленты к металлическим частям электронагревательного устройства из-за деформации ленты при тепловом расширении. Это создает опасность при эксплуатащш устройства. Кроме того, витки нагревательной ленты не могут быть расположены на близком расстоянии между собой, т.к. это может привести к межвитковому замьжанию, что требует увеличения габаритов каркаса нагревательной секции, а также габаритов устройства в целом. Использование при этом отдельных конструктивных элементов компенсации теплового расширения ленты, таких как стержни, трубчатые изоляторы, также уменьшают надежность в эксплуатащш и усложняет конструкцию в целом. Такая конструкция не обеспечивает достаточно эффектршного прогрева теплоаккумулирующей загрузки, например, камней, расположенных на поддонах и самих поддонов, из-за недостаточной направленности теплового излучения на них.

Известен также электронагревательньгй элемент, содержащий нагревательную ленту, концы которой предназначены для подсоедршения к источник питания Патент РФ № 2124819, Н 05 В 3/64, F 24 Н 3/04, опубл. 1999 г..

Ограничением этой конструкции является низкая электробезопасность. При использовании же различных обычных электроизоляторов, и установки их поверх ленты, например, выполненных из термостойких полимеров или керамики эффективность теплоотдачи от нагревательного элемента резко ухудшается. 2

Решаемая полезной моделью задача - повышение эксплуатациоьшых характеристик конструкции и ее надежности.

Технический результат, который может быть получен при выполнении заявленного нагревательного устройства, - обеспечение возможности регулрфования теплоотдачи, повышение электробезопасности, улучшение эффективности теплоотдачи от нагревательных секций при одновременном уменьшении габаритов конструкции за счет обеспечения навивки нагревательного элемента на каркас с минимально возможным зазором между витками.

Технический результат, который может бьпъ получен при вьшо;шении заявленного нагревательного элемента, входяшего в состав нагревательного устройства, - улучшение эффективности его теплоотдачи и повышение электробезопасности.

Для решения поставленной задачи в известном электронагревательном устройстве, содержанием боковой кожух, нагревательные секции, установленные внутри бокового кожуха с зазором между собой и вьшолненные из каркаса и нагревательной ленты, навитой на каркас и концы которой предназначены для подсоединения к источнику питания, отражаюпщй экран, установленный вертикально внутри вдоль периметра бокового кожуха с зазорами между ним и нагревательными секциями, согласно заявленной конструкции введен теплопроводяший электроизолятор, расположенный на нагревательной ленте по всей ее длине, навитой на каркас, а боковой кожух вверху снабжен дефлекторами, вьшолненными с возможностью регулирования выхода потока тепла наружу от нагревательньпс секций.

Возможны дополнительные варианты вьшолнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:

-теплопроводящий электроизолятор был вьшолнен из трубки, стенка которой выполнена из стеклянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей;

-была введена крышка, вьшолненная из поддонов, в поперечном сечении С-образных, при этом в вертикальной плоскости поддоны установлены с зазором между собой;

-дефлекторы были выполнены из изогнутых пластин, установленных своим краем шарнирно на боковом кожз/осе с возможностью перекрывания сверху зазора между ним и отражающим экраном;

-был введен нижний отражающий экран, установленный на боковом колсухе с возможностью регулирования расстояния между нижним отражающим экраном и нагревательными секциями.

Для рещения поставленной задачи в известном электронагревательном элементе, содержащем нагревательную ленту, концы которой предназначены для подсоединения к источнику питания, согласно заявленной конструкции введен теплопроводящий электроизолятор, расположенный на нагревательной ленте по всей ее длине, выполненный из стеклянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей и имеющий в поперечном сечении овальную форму.

Указанные преимущества полезной модели, а также ее особенности поясняются лучщим вариантом ее вьшолнения со ссылками на чертежи.

Фиг. 1 изображает общий вид заявленного электронагревательного устройства;

Фиг. 2 - поперечное сечение нагревательного элемента.

Электронагревательное устройство (фиг. 1) содержит боковой кожух 1. Нагревательные секции 2 установлены вертикально внутри бокового кожуха 1 с зазором между собой и вьшолнены из каркаса 3 и электронагревательного элемента 4. Электронагревательный элемент 4 вьшолнен из нагревательной ленты 5 (фиг. 2), навитой на каркас 3 и концы которой предназначены для подсоединения к источнику питания (на фиг. 1 не показан т.к. подключение производится таюке как и в ближайщем аналоге). Отражающий экран 6 (фиг. 1) установлен вертикально вдоль периметра внутри бокового кожуха с зазорами между ним и нагревательными секциями 2.

В конструкцию введен теплопроводящий электроизолятор 7, расположенный на нагревательной ленте 5 (фиг. 1, 2) по всей ее длине, навитой на каркас 3. Боковой кожух 1 вверху снабжен дефлекторами 8, вьшолненными с возможностью регулирования выхода потока тепла наружу от нагревательных секций 2.

Теплопроводящий электроизолятор 7 может быть выполнен из трубки (фиг. 2), стенка которой выполнена из стеклянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей.

В конструкцию может быть введена крьпика 9 (фиг. 1), выполненная из поддонов, в поперечном сечении С-образных. В вертикальной плоскости поддоны установлены с зазором между собой также как и в ближайшем аналоге.

Дефлекторы 8 могут быть вьшолнены из сдвигающихся между собой пластин. Однако для дополнительного уменьшения габаритов их целесообразно выполнять из изогнутых пластин, установленных свои краем шарнирно на боковом кожухе 1 с возможностью перекрьшания сверху зазора между нилг и отражаюш,им экраном 6.

В устройство также как и в ближайшем аналоге может быть введен нижний отражающий экран 10, установленный на боковом кожухе 1 или отражающем экране 6 с возможностью регулирования расстояния между нижним отражающим экраном 9 и нагревательными секциями 2.

Электронагревательный элемент 4 (фиг. I, 2) содержит нагревательную ленту 5, концы которой предназначены для подсоединения к источнику питания. Введен тешюпроводящий электроизолятор 7, расположенный на нагревательной ленте 5 по всей ее длиие. Теплопроводящий электроизолятор 7 выполнен из стеклянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей и имеет в поперечном сечении овальную форму.

Для изготовления тешюпроводящего электроизолятора 7 может быть использован «Шнзф-чулок электротехнический из стеклянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей, вьшускаемый в соответствии с ТУ 6-48-05786904156-96 и/или ТУ 6-48-05786904-191-01 и предназначенный в соответствии с этими техническим условиями для изоляции электропроводов, но не нагревательных лент 5. В качестве теплопроводящего электроизолятора 7 такой элемент до настоящего времени не применялся. При надевании трубки с натягом на нагревательную ленту 5 за счет ее деформации на ленте Теплопроводящий электроизолятор 7 принимает в поперечном сечении овальную форму (фиг. 2), что уменьшает поперечные габариты самого электронафевательного элемента 4 и позволяет осуществить достаточно плотную намотку. Выполнение теплопроводящего электроизолятора 7 из стерслянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей нозволяет эффективно осуществить теплоотвод от нагревательной ленты 5 как за счет теплопередачи теплового потока между нитями стенки трубки, так и за счет аккумуляции тепла непосредственно в материале (подобно нагрева1шю каких-либо продуктов в жаропрочной стеклянной посуде при помощи горелкн). Диаметр трубки подбирается в соответствии с шириной нагревательной ленты 5, которая в свою очередь определяется мощностью электронагревательного устройства.

Работает электронагревательное устройство (фиг. 1) следующим образом.

В качестве источника питания может использоваться блок управлегшя, выполненный аналогично конструкции ближайшего аналога, например, обеспечивающий выбор заданной температуры нагрева, время включения нагрева и время выключения электронагревательного устройства. В блок управления также может быть включен сигнализатор неисправности датчика температуры, обеспечивающий диагностику, индикацию типа неисправности (короткое замыкание или обрыв цепи датчика) и отключение электронагревательного устройства при возникшей неисправности датчика.

При достижении заданного времени включения, если достигнутая температура ниже заданной потребителем, то блок управления автоматически включает нагревате.11ьные секции 2, нагревательная лента 5 отдает свое тепло воздушному потоку, который образуется за счет конвекции в зазорах между нагревательными секциями 2, отражающим экраном 6, боковым кожухом 1, а при наличии крьппки 9 и в зазорах между поддонами. Восходящий воздущный поток омывает нагревательную ленту 5 со всех сторон. На смену нагретому воздуху снизу поступает холодный воздух. Таким образом создаётся мощный естественный конвекционный поток воздуха. Регулировкой расстояния между нагревательными секциями 2 и нижним отражающим экраном 10 можно установить максимальную тягу воздущного потока.

Для обеспечения эффективного съема тепла с нагревательной ленты 5, регулирования максимальной тяги и оптимального направления нагретого воздуха в верхней части бокового кожуха 1 установлены дефлекторы 8 с регулируемым 6

зазором между ними и крышкой 9 (поддонами) и с возможностью регулирования угла наклона дефлекторов 8 относительно бокового кожуха 1.

В предложенной конструкции электронагревательного устройства исключена опасность замьшания витков нагревательной ленты 5 между собой и отдельными деталями устройства, что позволяет наматьшать ленту на каркас 3 без зазора между витками и исключает необходилгость компенсации тепловой деформации нагревательной ленты 5. Кроме того, каркас 3 может быть выполнен из электропроводящего материала - стали, алюминия, например, в виде прямоугольной рамки. Поскольку нагревательная лента 5 соприкасается с каркасом 3 через теплопроводящий электроизолятор 7, который дополнительно вьшолняет демпфирующие функции, то устраняются жесткие требования к радиусу перегиба нагревательной ленты 5, а также к необходилюсти изготавливать каркас 3 в виде стержней, круглого поперечного сечения. Таким образом увеличивается надежность и безопасность эксплуатации устройства, упрощается его конструкция и уменьщаются его размеры. Регулирование зазора между крыщкой 9 и дефлекторами 8 позволяет подобрать оптимальную тягу для лучшей конвекции нагретого воздуха, а изменение угла наклона дефлекторов 8 обеспечивает регулирование направления тяги нагретого воздуха. При необходимости быстро прогреть теплоаккумулирующую загрузку, размещаемую на поддонах, поток нагретого воздуха направляют на нее, изменяя угол наклона дефлекторов 8 в сторону крьппки 9. При необходимости быстро прогреть окружающее пространство дефлекторы 8 отводят от крьппки 9 наружу. Кроме того, регулировкой зазора между крьппкой 9 и дефлекторами 8 дополнительно подбирают оптимальную тягу для обеспечения максимального съема тепла с электронагревательной ленты 5. При достюкении заданной температуры автоматически отключают все нагревательные секции 2.

Конструкция нагревательной ленты 5 (фиг. 2) достаточна проста. Материал, из которого изготовлена трубка из стеклянных и/или кремнеземных и/или кварцевых нитей, выбирается в соответствии с максима.геьной температурой нагревательной ленты 5. Экспериментально исследованы указанные материалы по отдельности и в различных сочетаниях. При этом получаемая овальная форма теплопроводящего электроизолятора 7 обуславливается не специальным предварительнылг формированием такой формы, а одеванием цилиндрической трубки с натягом на нагревательную ленту 5. Такая конструкция, как это достаточно подробно объясняется в настоящем описании, позволяет улучшить эффективность теплоотдачи как за счет проникновения тепла между ними, так и за счет аккумулирования тепла непосредственно в материале теплопроводящего изолятора 7 и эффективной его отдачи в окружающее пространство. При использовании такой конструкции во влажных помещеьшя, например, в банях и саунах электробезопасность нагревательного элемента 4 повышается, т.к. отдельные капли или пары воды, соприкасаясь с материалом теплопроводящего изолятора 7 эффективно испаряются непосредственно этим материалом и не воздействуют на нагревательную ленту 5.

Наиболее успешно заявленные электронагревательное устройство и нагревательный элемент промышленно применимы для обеспечения заданного теплового режима в различных промьппленных, жилых и служебных помещениях, и наиболее эффективно их использование в помещениях с повьппенной влажностью или в которых испо.11ьзуется вода, например, в банях или саунах.

Claims (6)

1. Электронагревательное устройство, содержащее боковой кожух, нагревательные секции, установленные внутри бокового кожуха с зазором между собой и выполненные из каркаса и нагревательной ленты, навитой на каркас и концы которой предназначены для подсоединения к источнику питания, отражающий экран, установленный вертикально внутри вдоль периметра бокового кожуха с зазорами между ним и нагревательными секциями, отличающееся тем, что введен теплопроводящий электроизолятор, расположенный на нагревательной ленте по всей ее длине, навитой на каркас, а боковой кожух вверху снабжен дефлекторами, выполненными с возможностью регулирования выхода потока тепла наружу от нагревательных секций.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплопроводящий электроизолятор выполнен из трубки, стенка которой выполнена из стеклянных и/или кремнеземных, и/или кварцевых нитей.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введена крышка, выполненная из поддонов, в поперечном сечении С-образных, при этом в вертикальной плоскости поддоны установлены с зазором между собой.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дефлекторы выполнены из изогнутых пластин, установленных своим краем шарнирно на боковом кожухе с возможностью перекрывания сверху зазора между ним и отражающим экраном.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введен нижний отражающий экран, установленный на боковом кожухе с возможностью регулирования расстояния между нижним отражающим экраном и нагревательными секциями.

6. Электронагревательный элемент, содержащий нагревательную ленту, концы которой предназначены для подсоединения к источнику питания, отличающийся тем, что введен теплопроводящий электроизолятор, расположенный на нагревательной ленте по всей ее длине, выполненный из стеклянных и/или кремнеземных, и/или кварцевых нитей и имеющий в поперечном сечении овальную форму.