SI9111903A - Električno grelo, posebno sevalno grelo - Google Patents

Abstract

Rob električnega sevalnega grela je oblikovan z večplastnim telesom (13). To ima lahko obliko preseka U, katerega notranji prostorje napolnjen z dobro izolirajočim materialom. V notranjem prostoru (23) je nameščena, dobro zaslonjena pred toploto in mehanskimi vplivi, senzorska tuljava (27) za sistem za razpoznavanje lonca.

Description

Električno grelo, posebno sevalno grelo

Izum se nanaša na električno grelo, posebno sevalno grelo, s termično stransko omejitveno izolacijo.

Neobjavljena EP 0 442 275 A2 (ustrezno patentni prijavi ZDA 650 489 od 5. februarja 1991) opisuje sevalno grelo, v katerega zunanjem robu je v navzven odprt utor vložena senzorska tuljava sistema za razpoznavanje lonca.

DE 37 35 179 Al prikazuje večplastno izgradnjo roba sevalnega grela.

Naloga izuma je, da ustvari električno grelo, katerega stranska omejitev se pri dobri trdnostni in toplotni omejitvi zlahka izdeluje.

Indukcijska tuljava, ki poteka okoli sevalnega grela, se vloži v rob. To se lahko izvede npr. v notranjosti preseka roba U-oblike, ki se potem zapolni dodatno z drugim izolacijskim materialom, ali pa se lahko tuljava tudi vtisne. S tem je možno, da se namesti pri istočasni električni izolaciji to tuljavo izolirano pred glavnim toplotnim tokom, vendar pa blizu plošče iz steklene keramike. Tudi njeni dovodi in ostali dovodi h grelnemu elementu se lahko izvedejo v področju izrezov roba, ki so lahko vtisnjeni neposredno v oblikovanec. Tudi priključni element se lahko razteza navznoter neposredno v področje robnega izseka. Učvrstitev se lahko izvaja z zaskočno ali zapognitveno povezavo ter s krempljastim vprijemom izštancanega jezika nosilne skodele.

Stranska omejitvena izolacija, torej izolacija robnega področja grela, ki je najpogosteje obročasta, se lahko razdeli v več, zaželenim lastnostim sestavljenih ustreznih plasti. Tako lahko sestojijo npr. mehansko bolj obremenjene strani, npr. proti sevalnemu grelnemu prostoru usmerjena notranja stran, iz mehansko bolj čvrste plasti in tudi na zunanjem obodu je lahko predvidena nekoliko bolj čvrsta plast, tako da se lahko z obročem lažje rokuje in ga tudi montira. V nasprotju s tem bi bila lahko nameščena znotraj mehansko manj čvrsta, zato pa termično dobro izolirajoča plast. Posamezne plasti so lahko opremljene tudi z reflektirajočo plastjo ali lahko vsebujejo vmes položene refleksijske folije. Nanešena plast je lahko kovinska in/ali izvedena z drugimi refleksijskimi sredstvi, npr. kovinskimi oksidi, ki učinkujejo odbijajoče v glavno nastopajočem valovnem področju.

Rob bi bil lahko npr. oblikovanec iz Vermiculita s presekom U-oblike, kije na proti plošči iz steklene keramike obrnjeni gornji strani zaprt in nalega s svojima obema krakoma na preostali izolaciji sevalnega grela. Pri tem je lahko notranji prostor napolnjen z zrakom ali pa obdan tudi z dobro izolirajočim nasipnim materialom ali podobnim. Možna je tudi izdelava s kot sendvič oblikovanimi cevnimi odseki. Predvideno je lahko oblikovanje z vodoravnimi plastmi, če gre predvsem za to, da se oblikuje proti sevalni strani ležečo plast mehansko trdno.

S tem se lahko ustvari oblikovanje roba, ki povezuje odlično izolacijo z dobro površinsko čvrstostjo. Preostala izolacija se lahko izdeluje v veliki meri plosko in s tem je relativno ugodno in z dobro sposobnostjo toplotne izolacije. Z namestitvijo plasti je možno, da se vpliva na profil toplotne prevodnosti. Tako je lahko npr. blizu plošče iz steklene keramike nameščen most med plastmi, npr. U-krak profila, tako da se lahko tja prenešena toplota odvede prednostno skozi ploščo iz steklene keramike. Oblikovna obstojnost in dimenzijska obstojnost omogočata, da se namesti rob v nosilno skodelo brez posebnih prilagoditvenih ukrepov. Tako lahko s tem drži v nosilni skodeli tudi preostalo izolacijo grela. Tudi izdelava s tekočimi prehodi med izolacijskimi plastmi je možna. Tako se lahko doseže npr. z ustreznim napihovanjem oz. penjenjem izolacijskega materiala v kalupu integralni peni podobna struktura, pri kateri je površina bolj gosta ter se proti sredini specifična teža zmanjšuje in s tem povečuje izolacijska sposobnost.

Prednostno je lahko izolacijsko telo deloma ali v celoti opremljeno z zunanjo plastjo iz mehansko bolj čvrstega materiala, npr. Vermiculita, ki lahko v danih pogojih celo nadomesti v ostalem običajno pločevinasto nosilno skodelo in je s tem samonosilen, relativno na obrabo obstojen ovoj, ki tvori tudi oporno točko za priključke, temperaturna tipala itd. Pri tem lahko gre za ločen oblikovanec, v katerega so vtisnjeni drugi izolacijski materiali, pri čemer pa lahko poteka stiskanje tudi istočasno z ostalim izolacijskim materialom, pri čemer nastopajo v mejnih ploskvah med izolacijskimi materiali vsekakor zaželena prehajanja oz. medsebojna mešanja izolacijskih materialov. S tem nastane v veliki meri brezstopenjski prehod med temi materiali, ki skrbi za dobro medsebojno sprejemanje plasti.

Možno je tudi, da se uporablja mešanice iz izolacijskih materialov, posebno Vermiculita s pirogenim aerogelom kremenične kisline, ki se lahko oba stiskata suho in tvorita termično dobro izolirajoč, vendar mehansko bolj čvrst material kot sam aerogel. Iz tega materiala bi se lahko oblikovala potem tudi, prednostno enodelno z robno plastjo, nosilna plast, ki nosi grelne upore. Ti se lahko pritrdijo na njej na poljuben način, pri čemer je dati prednost posebno postopku, izhajajočem iz EP 0 355 388 Al. Na ta spis se sklicujemo zaradi podrobnosti.

Te nadaljnje značilnosti izhajajo razen iz zahtevkov tudi iz opisa in risb, pri čemer se lahko posamezne značilnosti uresničujejo pri izvedbeni obliki izuma in na drugih področjih vsakokrat same zase ali več skupaj v obliki podkombinacij in lahko predstavljajo prednostne ter same zase zaščite sposobne izvedbe, za katere se tukaj zahteva zaščita. Prednostni izvedbeni primeri izuma so prikazani v risbah in bodo v nadaljnjem podrobneje pojasnjeni. V risbah prikazujejo:

sl. 1 do 7 več variant grel vsakokrat v delnem prerezu, sl. 8 delni prerez skozi izvedbeno obliko po sl. 7 v priključnem področju, sl. 9 podrobnost s sl. 7, sl. 10 drugo izvedbo pritrditve omejitvene izolacije, sl. 11 shematski tloris dvokrožnega grela, sl. 12 delni prerez skozi dvokrožno grelo.

Sl. 1 prikazuje električno sevalno grelo 11, kije nameščeno pod kuhalno ploščo 12 iz steklene keramike in je pritisnjeno ob njeno spodnjo stran z omejitveno izolacijo 13.

V nosilni skodeli 17 je nameščena spodnja izolacijska plast 15, ki je oblikovana s v pločevinasto nosilno skodelo 14 vsipan in zatem stisnjen pirogeni aerogel kremenične kisline. Ta je izolacijski material pri dobri temperaturni obstojnosti kar najbolje toplotno izolira, vendar pa mehansko ni zelo trden. Na izolacijsko plast 15 je nameščena nadaljnja izolacijska plast 16 iz mehansko bolj trdnega izolacijskega materiala, npr. iz vlaknatega materiala, kot je v prodaji pod komercialnim imenom Fiberfrax, ali iz drugega keramičnega vlaknatega materiala, ki je stisnjeno z vezivi.

V to plast 16 so vložene s svojimi spodnjimi temeni grelne vijačnice 17 iz električnega uporovnega materiala in sicer v občutnem odmiku od plošče 12 iz steklene keramike, na katero se lahko postavijo kuhalne posode. Grelo pa je primerno tudi za druge ogrevalne namene, npr. za sevalno ogrevanje pečic ali za ogrevanje drugih predmetov, npr. kovinskih kuhalnih plošč.

Nad grelnimi upori 17 oblikovani sevalni prostor 18 je obdan z omejitveno izolacijo

13. Ta tvori okoli grela obtočni rob, ki štrli nekoliko prek roba 19 pločevinaste nosilne skodele in tvori s tem kontakt k plošči iz steklene keramike.

Omejitvena izolacija 13 je sestavljena iz vodoravno ležečih plasti. Sestoji iz obročastega oblikovanca, ki obsega na svoji, proti sevalni strani 25 obrnjeni, to je npr. na plošči iz steklene keramike nalegajoči gornji strani čvrsto plast 23 iz stisnjenega Vermiculita, medtem ko lahko sestoji preostali del 26 oblikovanca, ki zavzema največji del višine obroča, iz mešanice Vermiculita, aerogela pirogene kremenične kisline in ojačitvenih vlaken. Vanjo je vtisnjena in sicer v področju mejne ploskve med plastema 22 in 26 senzorska tuljava 27 iz oksidacijsko izolirane aluminijeve žice, ki poteka okoli v robu in leži s tem relativno tesno pod ploščo iz steklene keramike, vendar termično izolirano. Ta je tipalo naprave za razpoznavanje lonca, ki pri spremembi indukcije v tuljavi 27 z nameščenim ali tja potisnjenim loncem tega razpozna in vključi sevalno grelo.

Omejitvena izolacija se lahko izdela s tem, da se vnese v žlebasto poglobitev kalupa najprej Vermiculit z ustreznim vezivom, zatem vloži tuljava in končno material, ki tvori del 26 ter se vse skupaj stisne.

Razvidno je, daje iz materiala roba 19 nosilne skodele 14 izštancan pločevinast jezik 30 in zapognjen nekoliko navznoter, ki se pri vstavitvi obroča vzmetno poda, se pa s svojim navzdol usmerjenim prostim robnikom v obliki nasprotne kljuke zaje v material omejitvene izolacije in jo s tem zanesljivo pričvrčuje v nosilni skodeli (glej sl. 10).

Omejitvena izolacija 13 sestoji pri sl. 2 iz oblikovanca iz stisnjenega Vermiculita (napihnjena sljuda). Ta se stisne v zrnati obliki, premešana z vezivom, kot je to opisano tudi že v DE-U-87 02 714, na katero se tukaj sklicujemo. Presek oblikovanca je obrnjene U-oblike, tako da ima omejitvena izolacija 13 notranji krak 20, zunanji krak 21, gornji povezovalni odsek 22 in v navpični smeri razpotegnjeno notranjo obročasto izvotlino 23. V njenem gornjem delu je nameščena senzorska tuljava 27. Tudi tam je blizu plošči iz steklene keramike. Preostali del obročaste izvotline 23 je zopet izpolnjen z izolacijskim materialom. Senzorska tuljava 27 sestoji iz kot spirala oblikovanega navitja izplosko krakastega oksidno izoliranega prevodnega materiala, podobno ozko napeti vzmeti za uro. Trakovi prevodnika stojijo navpično. Ta način navijanja omogoča visoko gostoto tuljavnika pri majhnih izgubah. Stene, posebno v notranjosti obročaste izvotline 23, imajo lahko reflektirajočo plast, npr. z naparevanjem kovine ali z namestitvijo refliktirajočih kovinskih oksidov, tako da je prenos sevalne toplote skozi obročasti prostor 23 zaviran. Obrosta izvotlina 23 v omejitveni izolaciji 13 je napolnjena s polnitvijo 24 iz izolacijskega materiala, katere material se razlikuje od tega od oblikovanca U-oblike. Pri tem lahko gre posebno za enak material, kot je to spodnja izolacijska plast 15 ali pa se lahko uporablja še lažji in bolje izolirajoč material, ki je vstavljen v obročasto izvotlino in v danih pogojih tam nekoliko vtisnjen, da se lahko z obročem lažje rokuje. Pri sl. 2 je uporabljena vrvica iz keramičnih vlaken. Izolacija je s tem mnogokrat bolja, kot bi bilo to pri masivnem oblikovancu. Edino mesto, kjer prehaja oblikovanec od notranje proti zunanji strani, je v področju povezovalnega odseka 22, kjer pa se lahko toplota zlahka odvaja skozi ploščo 12 iz steklene keramike.

Vidi se, daje oblikovanec ki tvori omejevalno izolacijo, stabilen oblikovanec, ki se ga lahko izdeluje z ostrimi omejitvenimi ploskvami, ki pa vsebuje na gornji notranji strani vlakno 53, da bi tvorilo pred zarezami zavarovano optično omejitveno ploskev.

Obročasta omejitvena izolacija varuje tudi izolacijski plasti 15, 16 in jih potiska v nosilno skodelo 14.

Sevalno grelo je izredno primerno tudi za uporabo v visokotemperaturnih sevalnih grelih, vloženih v kremenčevo steklo, kot so to npr. halogenske žarnice. Tudi za to se lahko izbere enoplastno izolacijsko izvedbo, pri kateri je gornja izolacijska plast 16 opuščena. Grelne vijačnice 17 in omejitvena izolacija 13 so nameščene tam neposredno na izolacijski plasti 15, ležijo na njeni površini in so lahko pritrjene tam npr. s kovinskimi sponkami.

Sl. 3 prikazuje obročasto izvedbo z oblikovancem kot v sl. 2, vendar s tuljavo 27 iz okrogle žice in vtisnjeno izolacijo 24 iz nasipnega materiala, ki izpolnjuje izvotlino 23.

Izolacijska plast 16 ima zvišano robno področje 28, ki leži približno v višini gornje strani grelnih vijačnic 17. S tem se lahko izolacijska past 16 lažje izdeluje, ker se lahko z vtisnjenimi grelnimi vijačnicami položi plosko na suho ploščo, ne da bi se bilo bati preoblikovanj.

V mejni ploskvi 29 med izolacijsko plastjo 16 in omejitveno izolacijo 13 so lahko izvedeni tudi priključni vodniki grelnih uporov 17, kot prikazuje sl. 4. Tam sicer U-presek v ostalem sl. 3 ustrezajoče omejitvene izolacije ni enakokrak, s tem da je notranji krak 20 daljši kot zunanji. Ustrezno ima notranji krak 20 na svoji spodnji strani vtisnjene izreze 31, skozi katere lahko segajo priključni vodniki 32.

Sl. 5 prikazuje iz izolacijskega materiala sestoječ obročast rob 26 brez notranje izvotline. Na njem leži ploščat, iz mehansko bolj čvrstega izolacijskega materiala, npr. Vermiculita sestoječ obroč 22, v katerega je vložena plosko obročasta senzorska tuljava iz druga poleg druge ležečih žic. Ta ne ščiti idealno samo tuljave, temveč tudi gornjo ploskev roba 26.

V sl. 6 je predviden podoben obroč 22 z izvotlino 23, v katerem leži običajna tuljava na površini roba 26, to je, vložena oz. zaprta je v omejitveni ploskvi roba 26 in obroča 22.

Sl. 7 prikazuje izvedbo z omejitveno izolacijo ustrezno sl. 3 in 4. Predvidena je zaskočna povezava 33 med robom 19 skodele in omejitveno izolacijo 13, ki sestoji iz poševno navzdol in navznoter štrlečega prožnega jezika 30, ki se pri vtiskanju omejitvene izolacije 13 potisne nazaj in vpade potem v na zunanjem obodu kraka 21 oblikovane utore 34, ki segajo samo prek dela višine. (Podrobnost glej sl. 9).

Sl. 8 prikazuje izvedbo po sl. 7 na mestu, na katerem so priključni vodniki za grelne vijačnice 17 in senzorsko tuljavo 27 vodeni navzven. Razvidno je, da imata tam oba kraka 20, 21 oblikovanca izreze 35, skozi katere štrlijo priključni vodniki 32 grelnih vijačnic 17 in priključni vodniki 36 senzorske tuljave navzven. Ti vodijo do priključnega telesa 37, ki obsega ploske vtične jezike 38 za dovode. Priključno telo je pritrjeno na nosilni skodeli, lahko pa prav tako vprijema v izrez 35 omejitvene izolacije 13. Tudi eventualno skozi sevalni prostor 18 sevajoča temperaturna tipala naprav za omejevanje temperature in regulacijo se lahko vodijo skozi izreze v omejitveni izolaciji. Razvidno je, da tvori relativno oblikovno obstojen in kljub temu dobro izolirajoč rob idelno možnost, da se vodijo priključki navzven, pri čemer se lahko izrezi pri oblikovanju roba že vdelajo. Skupaj s v celoti dobro oblikovno in dimenzijsko obstojnostjo je podana s tem občutna montažna olajšava.

Sl. 11 prikazuje tloris dvokrožnega grela, pri katerem sta dve okrogli grelni coni, ki se lahko v danih pogojih ločeno krmilita ali regulirata, zajeti v ovalno oz. kot dolga luknja oblikovano ploščo. Obe coni 40, 41 sta medsebojno ločeni s središčnim odsekom 43, ki je lahko prav tako, kot ovalni zunanji rob 13 zgrajen večplastno po načinu prej opisanih omejitvenih izolacij.

Tako ima lahko npr. dvojno konkavno oblikovan središčni odsek 43 kot enojni ali dvojni U-oblikovan profil, v katerem so lahko v danih pogojih vloženi tudi drugi senzorji kot senzorji za razpoznavanje lonca, npr. temperaturna tipala ali podobno.

K postopku izdelave je še pripomniti, daje lahko senzorska tuljava 27 npr. pri izvedbi po sl. 2 do 4 oblikovana že hkrati z izdelavo oblikovanca. Tako je lahko navita tuljava npr. na prednji robnik jedra kalupa, ki se vstavi v žlebasto oblikovan kalup in tvori izvotlino 23. Po stisnjenju se izvleče in pusti tuljavo v izvotlim. Ta prednostni postopek izdelave ustvari posebno dobro vložitev senzorske tuljave 27 tesno pod ploščo iz steklene keramike.

Sl. 12 prikazuje prerez skozi dvokrožno grelo 11 ustrezno sl. 11. Tam se vidi, da lahko nosi središčni mostič 43 ročico senzorske tuljave 27, ki je oblikovana tukaj ustrezno sl.

2. Pri koncentrični razporeditvi grelnih con 40, 41 je lahko opremljen s senzorsko tuljavo 27 tudi samo rob, ki tvori omejitveno izolacijo 13 notranje grelne cone.

Senzorska tuljava je priključena na sistem za razpoznavanje lonca, ki deluje na indukcijskem merilnem principu. Če se pri namestitvi lonca spremeni dušenje indukcijske tuljave, se vključi sevalno grelo. Ker se vrednosti induktivnosti tuljave pri spremembah temperature spreminjajo, je važno kar najbolj dobro temperaturno zaslanjanje tuljave, tudi za izbiro ugodnega materiala tuljave. Sicer omogočajo dobri sistemi za razpoznavanje lonca, npr. po EP 0 442 275 A2 (ustrezno prijavi ZDA 650 489) izravnavo za temperaturno pogojeno spreminjanje vrednosti tuljave, vendar pa dobro termično zaslanjanje funkcijo izboljša.

Pri odvzemu lonca se vrednosti indukcije zopet spremenijo in sistem za razpoznavanje lonca deluje na krmiljenje grela tako, da ta odklopi.

Claims (14)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Električno grelo, posebno sevalno grelo, s termično omejitveno izolacijo 13, označeno s tem, daje v omejitveni izolaciji (13) vložena senzorska tuljava (27) za sistem za razpoznavanje lonca.
2. 2. Grelo po zahtevku 1, označeno s tem, da sestoji omejitvena izolacija (13) iz ločenega, notranji prostor (18) grela obdajajočega obroča, ki je razporejen na izolacijski središčni plasti in/ali sestoji sam iz več izolacijskih središčnih plasti (20 do 24, 26).
3. 3. Grelo po zahtevku 1 ali 2, označeno s tem, da ima omejitvena izolacija (13) v glavnem presek U-oblike, katerega med U-krakoma (20, 21) nahajoč se obročast prostor (23) vsebuje senzorsko tuljavo in v danih pogojih izolacijsko sredstvo (24), pri čemer je obročast prostor (23) zaprt prednostno proti sevalni strani (25) sevalnega grela (Π).
4. 4. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da vsebuje omejitvena izolacija (13) oblikovanec, prednostno iz stisnjenega Vermiculita, pri Čemer so v oblikovancu voblikovani v danih pogojih izrezi (35) za električne vodnike (32, 36) k sevalnemu grelu in/ali senzorski tuljavi (27) ter v danih pogojih za priključno telo (37).
5. 5. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da štrli izolacijska središčna plast (21) na tisti strani, ki kaže proti zunanjosti sevalnega grela (11), manj navzdol, tam v danih pogojih nalega na zvišanem robnem področju (28) izolacijske plasti (16) in so v tej višini predvideni izrezi (35) za vodnike v omejitveni izolaciji (13) in/ali izolacijski plasti (16).
6. 6. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je omejitvena izolacija povezana z enim robom (19) nosilne skodele (14) sevalnega grela (11) z zaskočenjem, vpognitvijo in/ali krempljastim oprijemom robnih odsekov po načinu nasprotne kljuke.
7. 7. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je omejitvena izolacija (13) na svojem, proti sevalni strani (25) in k sevalnemu prostoru (18) obrnjenem robniku (53) posneta.
8. 8. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sestoji omejitvena izolacija (13) iz medsebojno stisnjenih izolacijskih središčnih plasti z voblikovano senzorsko tuljavo (27), pri čemer je proti sevalni strani (25) ležeča plast (22) mehansko bolj čvrsta in sestoji iz materiala, kot je to vermikulit, medtem ko sestoji nanjo se priključujoča se plast (26) iz manj čvrstega, vendar termično bolje izolirajočega izolacijskega materiala, kot mešanega iz pirogenega aerogela kremenične kisline z dodatnimi snovmi in v danih pogojih Vermiculita, pri čemer tvorijo prednostno iz različnih izolacijskih materialov sestoječe izolacijske plasti (23, 45), prednostno z skupnim stiskanjem, v svojih mejnih področjih prehodno cono, v katerih obstajajo izolacijski materiali obeh plasti.
9. 9. Postopek za izdelavo grela s termično omejitveno izolacijo, označen s tem, da se senzorska tuljava navije na jedro kalupa ali se na njem namesti, okoli katerega je stisnjen oblikovanec, ki tvori omejitveno izolacijo (13).
10. 10. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da obsega omejitvena izolacija (13) središčni odsek (43) med dvema odsekoma (40, 41) grela, katera se lahko ločeno krmilita oz. regulirata.
11. 11. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je izolacijska plast (23) omejitvene izolacije (13) oblikovana z nosilno plastjo (16), ki nosi grelne upore, enodelno.
12. 12. Grelo po enem od zahtevkov 2 do 11, označeno s tem, da se najmanj dve, prednostno vse izolacijske plasti stisnejo suho skupno, pri Čemer se vijačnice (17) grelnih uporov vtisnejo deloma hkrati, pri čemer so v danih pogojih grelne vijačnice med potekom vlaganja napolnjene deloma s polnilnim sredstvom, ki se lahko po poteku vtiskavanja odstrani.
13. 13. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sestoji senzorska tuljava (27) iz navitja ploskega vodniškega traku.
14. 14. Grelo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, daje senzorska tuljava zaprta v ploskem, na robni odsek (26) postavljenem obroču, ali v področju ločilne ploskve med tem in robnim odsekom (26) in/ali sestoji iz ploske tuljave z druga ob drugi ležečimi vodniškimi žicami.