ЭЛЕКТРОКОНФОРКА Российский патент 1994 года по МПК H05B3/68 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электронагревательным приборам.

Известны электрические конфорки с литым или листовым металлическим корпусом и резистивными нагревательными элементами, размещенными с нижней стороны корпуса или металлического листа, в которых нагрев надконфорочной посуды осуществляется при контакте ее с нагретой металлической поверхностью корпуса. Недостатки этих конфорок заключаются в недостаточной электро- и пожаробезопасности и исключении магнитного воздействия на содержимое надконфорочной посуды, так как токи, протекающие непосредственно в резисторе, а наружная стенка корпуса из стального листа или чугунная является достаточно надежным экраном для магнитного поля, создаваемого током резистора. Кроме того, эти конфорки обладают существенной тепловой инерционностью, в результате чего в период разогрева (проникновения тепла от раскаленного резистора к внешней поверхности конфорки) и тем более после снятия с конфорки нагретой посуды тепловая энергия практически полезно не используется, что снижает общий энергетический КПД этих конфорок.

Известны индукционные электроконфорки, в которых нагрев внешнего настила конфорки или металлического дна надконфорочной посуды обеспечивается при концентрации в них СВЧ-энергии.

При использовании таких конфорок существенно ослаблено (практически исключено) магнитное воздействие на содержимое надконфорочной посуды, особенно в виде водных растворов или суспензий, так как проводящий концентратор (настил или дно посуды) экранирует проникновение высокочастотного электромагнитного излучения в объем нагреваемого продукта. Энергетический КПД, таких конфорок с учетом малого КПД, источников СВЧ-энергии (магнетронов) также остается низким.

Известна электроконфорка с магнитом для подогрева или поддержания в горячем состоянии жидкости или жидкой пищи, напитка, находящихся в стационарном магнитном поле, принятая за прототип и содержащая корпус, состоящий из верхней и нижней части, постоянный магнит кольцевой формы и электронагревательный резисторный элемент. Конфорка выполнена с верхним плоским круглым металлическим основанием для установки на нем надконфорочной посуды. Под этим основанием установлен слой миканитовой электроизоляции нагревательного элемента, который может быть выполнен в виде кольца вокруг магнита или в виде плоской таблетки, расположенный внутри кольцевого магнита. В одном из реализованных вариантов этой конфорки (мармита) предусмотрена спиральная пружина, прижимающая резисторный нагревательный элемент плотно к миканиту и верхней наружной пластине. Пружина упирается в нижнюю часть (дно) корпуса конфорки. В этой конфорке обеспечивается одновременно подогрев и намагничивание воды, водного раствора или другой жидкой фазы пищи непосредственно перед употреблением, при этом нагрев жидкости в зоне действия постоянного магнитного поля несколько интенсифицирует ее омагничивание за счет вертикальной циркуляции.

К недостаткам прототипа, обусловленным применением в нем резисторного нагревательного элемента, подключаемого к сети, следует отнести повышенную опасность поражения электрическим током (например, при пробое изоляции резисторного нагревательного элемента с образованием непосредственного контакта между металлической частью электроконфорки и сетью), недостаточную пожаробезопасность из-за высокой рабочей температуры резистора, способной привести к воспламенению соприкасаемой среды в случае нарушения жаропрочной изоляции раскаленного резистора, а также ограниченную скорость нагрева верхнего основания конфорки с надконфорочной посудой из-за большого теплового сопротивления миканитовой и собственной высокотемпературной изоляции резистора.

К недостаткам прототипа, связанным с применением подконфорочного постоянного магнита, следует отнести недостаточную интесивность процесса омагничивания и невозможность регулирования процессом омагничивания жидкой фазы в надконфорочной посуде из-за неизменности во времени параметров магнитного поля (величина и направление магнитной индукции в объеме надконфорочной посуды), а также неудобство обслуживания конфорки с постоянным магнитом из-за возможности прилипания к ней ферромагнитных предметов и частиц в холодном нерабочем состоянии конфорки.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о целесообразности создания электроконфорки, которая, обладая положительными свойствами аналогов, должна обеспечивать лучшую электро- и пожаробезопасность, более высокую скорость нагрева и более интенсивное омагничивание надконфорочного продукта.

Это достигается тем, что электроконфорка, содержащая корпус, состоящий из верхней в виде плоского основания для установки нагреваемой надконфорочной емкости (посуды) и нижней частей, и электронагревательный элемент, снабжена трансформатором, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, причем основание конфорки является электронагревательным элементом, выполненным в виде общей части вторичных параллельно соединенных между собой короткозамкнутых обмоток трансформатора.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и на чертеже показана предлагаемая конфорка.

Конфорка содержит корпус, состоящий из верхней 1 и нижней частей. Верхняя часть 1 - основание конфорки является электронагревательным элементом. Конфорка снабжена трансформатором, первичная обмотка 2 которого с шихтованным или магнитодиэлектрическим магнитопроводом 3 подключается к источнику питания (к сети или источнику регулируемого напряжения - синусоидального или импульсного). Обмотка 2 и магнитопровод 3 помещены в электроизоляционный короб 4 из жаропрочного материала. Электронагревательный элемент (основание) представляет собой общую часть вторичных параллельно соединенных короткозамкнутых обмоток трансформатора, например, в виде токопроводящих шин 5, обладающих меньшим активным сопротивлением по сравнению с верхней электропроводящей частью (основанием) корпуса, электрически замыкающей вторичные обмотки. Теплоизоляционный короб 4 имеет выступы 6 для установки электроконфорки, а вся нижняя часть конфорки заключена в защитную оболочку 7.

Предлагаемая электроконфорка с подмагничиванием работает следующим образом.

При подключении обмотки 2 к питающей сети регулируемого синусоидального или импульсного напряжения в магнитопроводе 3 возникает переменный во времени магнитный поток, вызывающий соответственно во вторичных обмотках трансформатора токи короткого замыкания порядка нескольких килоампер. Под действием этих токов в замыкающей части 1 вторичных обмоток, конструктивно совмещенной с верхней частью корпуса электроконфорки и обладающей большим активным сопротивлением по сравнению с электрическим сопротивлением шин 5, выделяется основная электрическая энергия, непосредственно преобразуемая в тепловую. Кроме того, протекание токов короткого замыкания во вторичных обмотках и их замыкающем участке, конструктивно совмещенном с верхней частью корпуса электроконфорки, создает в надконфорочной зоне интенсивное магнитное поле, величина индукции которого, частота изменения во времени и форма импульсов определяются характером питания первичной обмотки трансформатора.

Технический эффект предлагаемой электроконфорки состоит в следующем: обеспечивается более высокий уровень электроконфорки, так как величина напряжения на короткозамыкающей части вторичных обмоток, конструктивно совмещенной с крышкой, доступной для соприкасания рук человека, не превышает десятых долей вольта, а проводники первичной обмотки 2, находящиеся под напряжением сети, изолированы от корпуса электроконфорки двойной изоляцией (витковой и жаропрочным изоляционным материалом короба); обеспечивается более высокий уровень пожаробезопасности, так как в предлагаемой электроконфорке отсутствует раскаленный резистор, а максимальная температура, возможная в ней, определяется температурой металлической крышки конфорки, на которую ставится нагреваемая посуда; уменьшается тепловая инерционность электроконфорки, так как исключается тепловое сопротивление между нагреваемой посудой и греющим резистором, из-за отсутствия между ними промежуточных слоев жаропрочной среды и защитной оболочки, что имеет место в прототипе и приводит к увеличению скорости нагрева; повышается интенсивность омагничивания продукта в надконфорочной посуде за счет протекания переменных во времени (с частотой сети) больших токов короткого замыкания (измеряемых кА) в металлическом основании с одновременным электронагревом надконфорочной емкости.

При питании предлагаемой конфорки от управляющего импульсного источника электроэнергии обеспечивается многообразие магнитных воздействий на содержимое надконфорочной посуды (предпочтительно неферромагнитной). (56) Заявка Великобритании N 2218888, кл. H 05 B 3/68, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 8301, кл. H 05 B 6/10, 1929.

Сущность изобретения: электроконфорка содержит корпус, состоящий из верхней в виде оснований и нижней частей, и электронагревательный элемент, являющийся основанием и выполненный в виде общей части вторичных параллельных соединенных между собой короткозамкнутых обмоток трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику питания. 1 ил.

ЭЛЕКТРОКОНФОРКА, содержащая трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику питания, и нагревающую часть, являющуюся основанием для установки надконфорочной емкости и выполненную в виде части короткозамкнутой вторичной обмотки трансформатора, отличающаяся тем, что она снабжена кольцевым теплоизоляционным корпусом, на котором установлено основание, а другая часть короткозамкнутой вторичной обмотки выполнена в виде нескольких параллельных полувитков, соединенных с основанием в его центре и на его периферии, охватывающих шихтованный магнитопровод трансформатора с первичной обмоткой, заключенных в кольцевой теплоизоляционный корпус, при этом короткозамкнутая вторичная обмотка выполнена таким образом, что активное сопротивление ее полувитков меньше активного сопротивления нагревающей части.