ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УТЮГ Российский патент 1995 года по МПК D06F75/00 H05B3/64 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бытовым электронагревательным устройствам.

Известен электрический утюг с подковообразным трубчатым нагревательным элементом квадратного или круглого сечения, резистивный элемент которого выполнен из нихромовой проволоки, изоляция из окиси магния высокой степени очистки, а корпус из нержавеющей стали.

Однако такие устройства имеют высокую стоимость резистивного элемента, сложную технологию производства материала изолятора и сборки всего нагревательного элемента. При этом нагревательный элемент занимает не более 20% площади рабочей поверхности утюга, что определяет значительную неизотермичность подошвы.

Известен электрический утюг с нагревательным элементом в виде плоской токопроводящей дорожки, зажатой между двумя пластинами из слюды, что существенно влияет на стоимость самого устройства.

Наиболее близким к предлагаемому решению является электрический утюг, в котором изолятор выполнен из окиси алюминия, которая тонким слоем наносится на подошву утюга, причем в поверхности изоляционного слоя формируется канавка по форме токовой дорожки резистивного элемента, выполненного из сплава серебро-палладий, который наносится в соответствующие канавки способом фотофильмопечати с последующей сушкой и отжигом.

Эта конструкция имеет сложную технологию как нанесения окиси алюминия на подошву, так и изготовления резистивного элемента. Материалы резистивного элемента дороги. Будучи выполненным как одно целое с подошвой утюга такой нагревательный элемент не ремонтопригоден.

Таким образом, из анализа уровня техники видно, что в известных конструкциях не решена проблема простых технологий относительно недорогих материалов и ремонтопригодности плоского нагревательного элемента.

Задача изобретения заключается в создании устройства, имеющего простую технологию изготовления и высокую ремонтопригодность.

Поставленная задача решается так, что в известном электрическом утюге, содержащем закрепленный на подошве через плоские электроизоляторы, имеющие форму подошвы, плоский резистивный элемент в виде токовой дорожки и токоподводящий узел с двумя токоподводами; резистивный элемент выполняется из фольги терморасщепленного графита (ТРГ) толщиной 0,15-0,2 мм, электроизолятор выполнен из материала на основе стеклослюдинита, а токоповодящий узел снабжен для каждого токоподвода двумя керамическими втулками и расположенной между ними торированной пружиной, установленной на токоподводе, и пластиной, поджимающей токоподвод к резистивному элементу.

На фиг. 1 показан предлагаемый утюг с плоским нагревательным элементом; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1.

Утюг содержит рабочую подошву 1, плоский резистивный нагревательный элемент 2, выполненный в виде токовой дорожки из фольги терморасщепленного графита, расположенный между двумя плоскими электроизоляторами 3, совпадающими по форме с подошвой утюга. Сверху располагается экранирующая пластина 4, которая механически связана с подошвой 1 винтами 5. На экранирующей пластине крепятся терморегулятор 6 и корпус 7 утюга. Токоподвод 8 прижимается к резистивному элементу 2 с помощью торированной пружины 9, расположенной между двумя керамическими втулками 10. Пружины сжимаются нажимной пластиной 11 с помощью винта с ограниченным ходом 12.

Утюг работает следующим образом.

При подаче напряжения токовая дорожка резистивного элемента 2 нагревается и через слой электроизолятора 3 толщиной 0,3-0,5 мм передает тепло к подошве 1 и экранирующей пластине 4, выполняющей одновременно роль теплового аккумулятора. Токовая дорожка из фольги терморасщепленного графита толщиной 0,15-0,2 мм может быть изготовлена штамповкой с усилием не более 50 кг/см². Исходным материалом для ТРГ являются наиболее дешевые марки искусственного графита типа ГМЗ. Так как удельное сопротивление фольги терморасщепленного графита на 1,5-2 порядка больше, чем у металлов, то при заданном сопротивлении токовой дорожки ее площадь составляет не менее 80% площади поверхности подошвы утюга. Следствием развитой поверхности при фиксированном тепловом напоре и мощности является понижение температуры резистивного элемента до того уровня, когда оказывается возможным перейти от дорогих и технологически сложных высокотемпературных электроизоляционных материалов (окись магния, окись алюминия, слюда) к более простым и дешевым плоским изоляторам на основе стеклослюдинитов. Крепление токоподводов осуществляется их прижимом к соответствующим площадкам резистивного элемента 2 через торированные пружины 9, обеспечивающие давление порядка 10 кг/см² (1 мПа) и плоскостность прилегания. Прижим без ограничивающих давление пружин может привести к разрушению резистивного элемента.

Развитая поверхность резистивного элемента обеспечивает высокую изотермичность рабочей подошвы. Этот же факт в сочетании с малой толщиной электроизоляторов существенно понижает температуру резистивного элемента: так, при температуре подошвы 200^оС температура резистивного элемента не превышает 270^оС. Столь невысокая температура в сочетании с высокой окислительной стойкостью терморасщепленного графита позволяет прогнозировать срок службы такого нагревательного элемента в десятки тысяч часов.

При толщине фольги более 0,2 мм уменьшается линейное сопротивление материала и соответственно падает коэффициент заполнения (отношение площади резистивного элемента к площади подошвы). Это имеет следствием увеличение плотности мощности на резистивном элементе, повышение его температуры, понижение срока службы. При использовании подошвы с малой массой такой резистивный элемент не обеспечит высокой изотермичности. При толщине < 0,15 мм фольга становится нетехнологичной при штамповке и уменьшается ее механическая прочность.

Готовая токовая дорожка укладывается между двумя листовыми электроизоляторами из стеклослюдинита. Этот материал сохраняет высокие изоляционные качества до 500^оС, является относительно дешевым (по сравнению с окисью магния или слюдой). Количество материала на одно изделие не превышает 25 г).

Такая конструкция позволила выполнить нагревательный элемент совершенно автономным и легко заменяемым. Технологическое оборудование включает только пресс для штамповки токовой дорожки и изоляторов.

Использование: в бытовых электронагревательных устройствах и позволяет создать устройство, имеющее простую технологию изготовления и высокую ремонтопригодность. Сущность изобретения: утюг содержит рабочую подошву 1, плоский резистивный нагревательный элемент 2 в виде токовой дорожки из фольги терморасщепленного графита, расположенный между двумя плоскими электроизоляторами 3. При подаче напряжения токовая дорожка элемента 2 нагревается и через слой электроизолятора 3 передает тепло к подошве 1 и экранирующей пластине 4, выполняющей одновременно роль теплового аккумулятора. Крепление токоподвода осуществляется их прижимом к соответствующим площадкам элемента 2 через торированные пружины. 3 ил.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УТЮГ, содержащий закрепленный на подошве через плоские электроизоляторы, имеющие форму подошвы, плоский резистивный элемент в виде токовой дорожки и токоподводящий узел с токоподводами, отличающийся тем, что токовая дорожка выполнена из фольги терморасщепленного графита толщиной 0,15
0,2 мм, электроизолятор выполнен из материала на основе стеклослюдинита, токоподводящий узел снабжен для каждого токоподвода двумя керамическими втулками, тарированной пружиной, установленной на токоподводе, и пластиной для прижима токоподводов к резистивному элементу.