ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНФОРКА Российский патент 1996 года по МПК H05B3/68 F24C7/08 

Изобретение относится к электротермии и предназначено для использования в электроплитах.

Известна конфорка для электроплит предприятий общественного питания типа КЭ-0,17 с массивным литым чугунным настилом, в пазах которого уложена спираль из нихромовой проволоки, заключенная в керамические электроизоляторы.

Основными недостатками конфорки являются большая масса, высокая установочная электрическая мощность, большое время разогрева жарочного настила до рабочей температуры, значительные затраты электроэнергии на разогрев массивного настила до рабочей температуры и на поддержание конфорки в рабочем состоянии (в связи с большой длительностью разогрева чугунного настила конфорки практически не отключаются в течение рабочей смены), малая наработка конфорки до ремонта, вызванная в основном растрескиванием и термической деформацией жарочного настила при неожиданных проливах на него жидкости и перегоранием нихромовой спирали, работающей в области температур 900-1000^оС, в связи с тем, что керамическая электроизоляция спирали является одновременно и тепловой изоляцией, неудовлетворительные санитарные условия работы обслуживающего персонала, связанные с большими тепловыделениями конфорок, длительно задействованных в режиме холостого хода, недостаточные безопасность и надежность конфорок в эксплуатации, связанные с вероятностью неожиданного коробления и растрескивания чугунного настила после воздействия непредсказуемого количества рабочих теплосмен или случайных проливов жидкости на разогретую поверхность настила (так как неустойчивость характеристик литых чугунных изделий находится в сильной зависимости от свойств металла и качества литья), значительные непроизводственные затраты рабочего времени обслуживающего персонала, связанные с длительным разогревом конфорки до рабочей температуры, невозможность автоматизации и программного регулирования процесса приготовления пищи вследствие значительной тепловой инерции конфорки, связанной с ее большой массой.

Известны также бытовые чугунные конфорки типа ЭКЧ с уложенными спиралями из нихромовой проволоки и с запрессованной электроизоляционной массой.

Основными недостатками этих конфорок являются неустойчивость обогреваемого настила к переменным температурным нагрузкам, вызываемым проливом жидкости на разогретый настил, коробление поверхности и вследствие этого снижение эксплуатационной надежности.

Цель изобретения создание надежной конструкции конфорки, устойчиво работающей без термических деформаций и растрескивания жарочного настила в условиях воздействия экстремальных силовых и термических нагрузок, значительное сокращение массы жарочного настила конфорки, уменьшение установленной электрической мощности конфорки, значительное сокращение времени разогрева жарочного настила конфорки до рабочей температуры, снижение затрат электроэнергии на разогрев конфорки до рабочей температуры, повышение срока наработки конфорки до ремонта, улучшение санитарных условий и повышение безопасности работы обслуживающего персонала, обеспечение возможности автоматического регулирования мощности конфорки в зависимости от характера технологического процесса приготовления пищи.

Цель достигается следующим. Конструктивно электрическая конфорка представляет собой плоский жарочный настил и размещенный под ним нагреватель со слоем тепловой изоляции, заключенной в кожух, образованный нижней силовой пластиной, прикрепленной к настилу. Согласно изобретению металлический настил выполнен в виде тонкостенных плоских верхней оболочки с отбортовкой по периметру, направленной вниз, и нижней оболочки, прикрепленной торцовыми поверхностями к отбортовке. Между оболочками расположена панель со сквозными вертикальными каналами, образованными спаянными между собой гофрированными ленточными элементами, жестко соединенными торцовыми поверхностями с верхней и нижней оболочками настила. В качестве тепловой изоляции используется легковесный жесткий материал с низкой теплопроводностью. Отбортовка верхней оболочки и гофрированные ленточные элементы являются факторами жесткости и обеспечивают прочность теплосиловой конструкции, достаточную для выдерживания как силовых нагрузок наполненной наплитной посуды, так и интенсивных термических ударов, связанных с проливами жидкости на разогретый жарочный настил. При этом необходимая прочность настила при его минимальном весе и максимальной скорости нагрева до рабочей температуры обеспечивается при суммарном термическом сопротивлении настила в поперечном направлении, не превышающим 0,003 м² · град./Вт, и при суммарном объеме элементов жесткости настила не менее 10% от объема пространства между оболочками.

Сопоставительное сравнение новой электрической конфорки с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявленная конструкция содержит существенные положительные отличительные признаки и что заложенные в нее технические решения соответствуют критерию новизны.

На чертеже схематично представлена конфорка с разрезом.

Электрическая конфорка содержит металлический жарочный настил, состоящий из оболочек 1 и 2. Верхняя оболочка 1 имеет по всему периметру отбортовку 3, жестко соединенную с нижней оболочкой. Между оболочками размещена панель 4 со сквозными вертикальными каналами, образованными соединенными между собой тонкостенными гофрированными ленточными элементами, верхние и нижние торцовые поверхности которых припаяны (или приварены) к оболочкам 1 и 2. Под оболочкой 2 находится электронагреватель 5, состоящий из пластин электроизоляционного материала с нагревательным элементом, расположенным между ними. Электронагреватель снизу изолирован слоем легковесной жесткой тепловой изоляции 6, помещенной в кожух 7, который крепится к отбортовке 3 и поджимает тепловую изоляцию и электронагреватель к нижней оболочке 2.

Электрическая конфорка работает следующим образом.

При подаче электрического напряжения на конфорку разогревается электронагреватель, тепловой поток от которого передается оболочке 2, а далее теплопроводностью, конвекцией и излучением по металлическим стенкам и воздушным прослойкам каналов панели 4 верхней оболочке 1. Последняя нагревается до рабочей температуры и отдает тепло емкости, установленной на ней. Скорость нагрева оболочки 1 до рабочей температуры тем выше, чем меньше масса конфорки, больше мощность электронагревателя и чем ниже суммарное термическое сопротивление конструкции жарочного настила.

Такое выполнение электрической конфорки с легковесным металлическим жарочным настилом, состоящим из двух тонкостенных оболочек, верхняя из которых имеет отбортовку по периметру, соединенную с нижней оболочкой, с размещенной между оболочками панелью со сквозными вертикальными каналами, образованными соединенными между собой пайкой или сваркой тонкостенными гофрированными ленточными элементами, торцовые поверхности которых припаяны или приварены к обеим оболочкам, позволяет по сравнению с прототипом значительно повысить прочность и жесткость жарочного настила и практически исключить его коробление и растрескивание при рабочих переменных температурных нагрузках и неоднократных проливах холодной жидкости на разогретую до рабочей температуры конфорку (экспериментальные экземпляры конфорок выдержали без растрескивания и без остаточных деформаций 100 проливов горячей поверхности холодной водой, из них 25 проливов жидкости подряд), снизить массу конструкции конфорки в 4 раза, сократить установленную электрическую мощность конфорки на 25% сократить время разогрева жарочного настила конфорки до рабочей температуры 400^оС в 4 раза, снизить расход электроэнергии на приготовление пищи на 30% улучшить санитарные условия труда обслуживающего персонала и повысить его производительность в связи с сокращением времени работы конфорок на холостом ходу и уменьшением выделений тепла в окружающую среду, в 2-3 раза увеличить время наработки конфорки до ремонта в связи с высокой устойчивостью жарочного настила к теплосменам и снижением температуры нагревательного элемента плоского тонкослойного нагревателя, используемого в составе конфорки, за счет поджатия нагревателя к нижней оболочке настила и интенсификации тем самым отвода тепла от него, повысить безопасность работы обслуживающего персонала в связи с исключением образования трещин в настиле, возможного попадания влаги на электронагреватель и замыкания его на корпус конфорки, повысить ремонтоспособность конфорки за счет возможности быстрой замены любого узла, автоматизировать процесс приготовления пищи в связи со значительным снижением тепловой инерции конфорки.

Толщина верхней и нижней оболочек жарочного настила, толщина и высота ленточных гофрированных элементов, размеры и форма каналов, образованных соединенными ленточными элементами, определяются из условий минимального веса, максимальной эффективной теплопроводности и необходимой прочности конструкции настила для обеспечения минимального времени разогрева конфорки до рабочей температуры и устойчивости при эксплуатационных силовых и температурных нагрузках и при неожиданных интенсивных термических воздействиях, вызванных проливами жидкости на разогретый настил.

Названные выше условия обеспечиваются при суммарном термическом сопротивлении настила, не превышающем 0,003 м² · град./Вт и при суммарном объеме элементов жесткости настила, соединяющих две оболочки не менее 10% от объема пространства между этими оболочками.

Используется в электроплитах. Сущность изобретения состоит в том, что конфорка содержит настил с размещенным под ним электронагревателем, причем настил выполнен в виде оболочки, внутри которой размещен гофрированный ленточный элемент, поставленный ребром, образующий конвективные каналы, что снижает тепловую инерционность путем уменьшения массы настила и сохранения кондуктивного характера передачи тепла. 1 ил.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНФОРКА, содержащая плоский металлический жарочный настил и размещенные под ним электронагреватель и слой тепловой изоляции, расположенной в кожухе, прикрепленном к настилу, отличающаяся тем, что настил выполнен из верхней оболочки с направленной вниз отбортовкой по всему периметру и нижней оболочки и между оболочками, жестко соединенными отбортовкой, расположена панель со сквозными вертикальными каналами, образованными соединенными между собой гофрированными ленточными элементами, жестко прикрепленными торцевыми поверхностями к оболочкам.