ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H05B3/68 

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано в бытовых электронагревательных приборах, в частности, в электроплитах.

Известны электронагревательные устройства, в которых тепловой поток передается на нагреваемый объект посредством излучения, испускаемого в основном в инфракрасной части спектра.

Аналоги заявляемого изобретения раскрыты в патентах США: 1. N 5177339 Jan 5, 1993, US. cl. 219/467, Int. cl. H 05 B 3/74, (ближайший аналог); 2. N 5171973 Dec 15,1992, US. cl. 219/464, Int. cl. H 05 B 3/74, (аналог).

В патенте США [1] приводится описание излучающего электрического нагревателя прототипа заявляемого устройства, совокупностью существенных признаков которого является: наличие комбинации излучающих нагревательных элементов в виде галогенных ламп кольцевой формы и в виде спиральных элементов резистивного типа, закрепленных в металлическом чашеобразном корпусе с плоской донной частью над слоем теплозащитного материала, заполняющего пространство между корпусом и нагревательными элементами, наличие выключателя - ограничителя нагрева механического типа, совмещенного с стержневым термодатчиком, обеспечивающего выключение нагревателя при достижении максимальной допустимой температуры в надламповом пространстве и последующее включение нагревателя при ее снижении до заданного уровня.

В патенте США [2] приводится описание излучающего электрического нагревателя аналога заявляемого изобретения, совокупность существенных признаков которого также полностью совпадает с существенными признаками заявляемого устройства.

Отличия признаков нагревателей-аналогов, приведенных в указанных патентах, заключаются в форме профиля слоя теплоотражающего материала, заполняющего донную часть корпуса, конфигурации нагревательных резистивных элементов, форме и количестве ламповых излучателей.

Общим конструктивным признаком для нагревателей-аналогов аналогов является термозащита резистивного нагревательного элемента от теплового излучения лампового нагревателя.

Основной технический результат, достигаемый в результате применения излучающих нагревателей по отношению к контактному способу теплопередачи заключается в снижении теплопотерь вследствие непосредственной передачи теплового потока на нагреваемый объект.

Получению требуемого технического результата в полной мере в аналогах заявляемого устройства препятствует использование выключателя-ограничителя в качестве терморегулятора, которое вызвано необходимостью ограничения максимальной температуры нагрева материала конструкции (в частности, максимальной температуры нагрева стекло-керамической пластины, закрывающей надламповое пространство нагревателя). Использование ограничителя-выключателя в качестве регулятора температуры приводит к прерывистому режиму работы нагревателя (фиг. 5) и, как следствие, к увеличению длительности полезного нагрева и уменьшению рабочего ресурса ламповых нагревателей.

Изобретение направлено на уменьшение длительности полезного нагрева и увеличение рабочего ресурса нагревателя посредством введения в его электрическую схему термоактивного резистора, выполняющего функцию авторегулятора мощности излучения галогенных ламп, обеспечивающего непрерывный режим работы нагревателя, а также на увеличение полезной теплоотдачи посредством использования полусферической формы отражателя теплового потока.

Дополнительным техническим результатом применения изобретения является существенное уменьшение потребляемой нагревателем электроэнергии при фиксированном теплопотреблении.

Существенными признаками изобретения являются представленные на фиг. 1: кольцевой металлический бандаж 2, обеспечивающий крепление термоизлучающих галогенных ламп 6 и отражатель теплового потока 3, изготовленный как минимум из двух слоев термостойкого переизлучающего материала, обладающего электроизолирующим свойством; подпружиненные кронштейны 12, обеспечивающие крепление нагревателя к панели электроплиты; полусферическая форма отражателя 3 теплового потока; терморегулятор-ограничителя 11, соединенный гибким тепловодом 10 с полусферическим теплоотражателем 3, предназначенный для отключения нагревателя при достижении материалом отражателя предельно допустимой температуры и включения нагревателя при уменьшении температуры ниже заданного уровня; жесткий нихромовый каркас 9, размещенный ниже плоскости нагревательных элементов между слоями материала отражателя теплового потока и включенный в электрическую цепь последовательно с ламповыми излучателями 6 и терморегулятором-ограничителем 11.

Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога, обеспечивающие получение основного технического результата во всех случаях, на которые испрашивается режим патентной защиты: нихромовое термоактивное электрическое сопротивление 9, включенное в электрическую цепь последовательно с терморегулятором-ограничителем 11 и излучающими нагревательными элементами 6, выполняющего функцию авторегулятора мощности и нагревательного элемента, размещенного между слоями материала теплоотражателя 3; полусферическая форма отражателя теплового потока 3.

Признаками, отличительными от аналогов, обеспечивающими получение дополнительного технического результата является: металлический бандаж 2 кольцевой формы с закрепленными на нем подпружиненными кронштейнами 12, упрощающими закрепление нагревателя на панели электроплиты; использование при изготовлении теплоотражателя 3 материалов с низкой удельной плотностью (стеклоткань и стекловолоконный матик) уменьшающей вес конструкции; использование нихромового термоактивного элемента 9 по двойному назначению: в качестве авторегулятора мощности и жесткого каркаса, обеспечивающего полусферическую форму отражателя 3 теплового потока и снижающего материалоемкость конструкции.

На фиг. 1 представлен общий вид сбоку излучающего нагревателя; на фиг. 2 вид сверху излучающего нагревателя; на фиг. 3 электрическая схема нагревателя; на фиг. 4 диаграмма зависимости температуры нагрева конструкции нагревателя от времени при наличии авторегулятора 9 и терморегулятора-ограничителя 11; на фиг. 5 диаграмма зависимости температуры нагрева конструкции нагревателя от времени в отсутствии авторегулятора 9, при наличии регулятора-ограничителя 11.

Электронагреватель содержит: (фиг. 1 и 2) два соосных, вложенных друг в друга металлических кольца 1 и 2, на которых укреплен отражатель теплового потока 3, состоящий из нескольких слоев теплоотражающих материалов 4 и 5 имеющих различную структуру и теплофизические свойства, ламповые галогенные термоизлучатели 6, закрепляемые с помощью изоляторов 7 и кронштейнов 8 на внешнем кольце 2, сетчатый нихромовый каркас 9, который располагается в отражателе 3 ниже плоскости установки ламповых термоизлучателей между термозащитным матом 5 и внутренним слоем материала 4, обращенным к термоизлучателю, гибкий металлический тепловод 10, закрепленный на внешней поверхности отражателя 3, терморегулятор 11, соединенный с тепловодом, лапки подпружиненных кронштейнов 12, посредством которых электронагреватель может крепиться к корпусу электроплиты.

Электронагреватель работает следующим образом.

Тепловой поток от лампового излучателя 6 формируется термоотражателем 3, и направляется на нагреваемый предмет. Сетчатый нихромовый каркас 9, входящий в конструкцию термоотражателя и выполняющий дополнительную функцию несущей конструкции, последовательно подключен к ламповому излучателю 6 и терморегулятору 11, выполняет роль добавочного электрического сопротивления и элемента обратной связи по температуре (фиг. 3).

При подаче напряжения на ламповый излучатель 6 ток, проходящий по цепи устройства, уменьшается в основном в процессе нагревания добавочного сопротивления R_d, что обеспечивает установившийся заданный режим нагрева (фиг. 4).

В случае перегрева конструкции электронагревателя (из-за скачков напряжения в сети, загрязнения поверхности отражателя 3 и т.п.), терморегулятор 11 обеспечивает аварийное выключение нагревателя в результате срабатывания порогового устройства терморегулятора-ограничителя 11 и последующее включение при снижении температуры до заданного уровня.

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано в бытовых электронагревательных приборах, в частности электроплитах. Электронагреватель содержит металлический кольцевой бандаж, на котором закреплены ламповые термоизлучатели кронштейны крепления электронагревателя к панели электроплиты и теплоотражатель полусферической формы. Теплоотражатель образован несколькими слоями материала, обладающего термоотражающим и электроизолирующим свойствами и содержит жесткий нихромовый каркас. Подключение нихромого каркаса в электрическую цепь последовательно с ламповыми излучателями и терморегулятором - ограничителем, обеспечивает автоматическое поддержание заданного терморегулятором уровня температуры нагрева, что повышает надежность функционирования электронагревателя и эффективность его работы по полезной теплоотдаче. Использование полусферической формы многослойного отражателя теплового потока, повышает полезную теплоотдачу нагревателя. 5 ил.

Электронагреватель, содержащий теплоотражающий корпус и включенные последовательно в электрическую цепь ламповый термоизлучатель, резистивный нагревательный элемент, терморегулятор-ограничитель, отличающийся тем, что электронагреватель снабжен кольцевым металлическим бандажом, к которому прикреплен ламповый термоизлучатель и теплоотражающий корпус, выполненный в виде многослойного теплоотражателя-изолятора полусферической формы, армированного изнутри нихромовым каркасом, выполняющим функцию указанного резистивного нагревательного элемента.