ИНФРАКРАСНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК H01K1/04 H01K1/38 

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к инфракрасным нагревателям открытого типа, имеющим тело накала, преимущественно применяемым в качестве нагревателей для производственных и бытовых нужд, например: для обогрева помещений, сушки и т.д.

Данное изобретение может быть использовано в энергетике, химической, легкой промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Известны инфракрасные излучатели, содержащие вакуумированную трубчатую колбу и установленное в ней тело накала, выполненное металлическим (см., например патент Великобритании №1449510, кл. HIF, 1976).

В данном излучателе технический результат, достигаемый предложенным изобретением, не обеспечивается, так как металлическое тело накала имеет меньшую эмиссионную способность и не обеспечивает требуемый поток излучения.

Известен также инфракрасный излучатель, содержащий вакуумированную оптически прозрачную трубчатую колбу и размещенное в ней тело накала из углеродного волокнистого материала с токовыводами на концах (см. авторское свидетельство СССР №1116472, кл. Н 01 К 1/04, 1983).

В данном излучателе тело накала выполнено из тканого материала, а токовыводы выполнены в виде металлических стержней.

Данный излучатель выбран нами за прототип. Однако и в этом излучателе технический результат, достигаемый предложенным изобретением, не обеспечивается, так как тканый материал имеет менее развитую ( по сравнению с нетканым) поверхность, что приводит к уменьшению теплового потока.

Задача изобретения - создание недорогого и простого по конструкции инфракрасного излучателя, обеспечивающего мощный тепловой поток.

Технический результат, достигаемый предложенным изобретением - увеличение теплового потока с одновременным повышением ресурса.

Технический результат достигается тем, что инфракрасный излучатель содержит вакуумированную оптически прозрачную трубчатую колбу, размещенное в ней тело накала из нетканого углеродного волокнистого материала с токовыводами по концам, выполненными из термостойкой проволоки, скрученной в пружины, внутри которых размещены концы тела накала, и выведенной наружу колбы через присоединенные к ним отрезки термостойкой фольги, при этом на концах колбы образованы монолитные участки.

В частных случаях данный результат достигается тем, что в инфракрасном излучателе, характеризуемым вышеописанными признаками тело накала в поперечном сечении имеет форму прямоугольника; соотношение ширины тела накала к внутреннему диаметру трубчатой колбы составляет N=0.6-0.7; соотношение внутреннего диаметра пружины из проволоки к геометрическим размерам тела накала выражено формулой: , где а - ширина тела накала, а b - толщина тела накала; тело накала выполнено из скрученной ленты с шагом h=30-40 см; соотношение толщины и ширины тела накала составляет: К=0.4-06.

На фиг.1 схематически изображен описываемый инфракрасный излучатель с телом накала, выполненным из скрученной ленты. На фиг.2 схематически изображен увеличенный узел А фиг.1.

Инфракрасный излучатель содержит вакуумированную оптически прозрачную трубчатую колбу 1, размещенное в ней тело 2 накала с токовыводами на концах, выполненными из термостойкой проволоки, скрученной в пружины 3, 4, внутри которых размещены концы тела накала. Концы 5, 6 проволоки выведены наружу через присоединенные к проволоке отрезки 7, 8 термостойкой фольги. На концах колбы образованы монолитные участки 9, 10 из материалов колбы, фольги и проволоки. К этим участкам прикреплены цоколи 11, 12 лепесткового типа.

Тело накала, размещенное в вакуумированной трубчатой колбе выполнено из нетканого углеродного материала с развитой поверхностью. В настоящее время такие материалы (например “Карбопон”, “УВИС-АК-В”) используются в качестве обьемно-пористых электродов, сорбентов, фильтров и т.д., и применяются в гальваническом производстве, гидрометаллургии, электрохимической обработки металлов и т.д. Тело накала в поперечном сечении может иметь прямоугольную форму. В общем случае, тело накала может иметь различную форму, например с поперечным сечением в виде окружности, эллипса и т.п. Соотношение ширины тела накала к внутреннему диаметру трубчатой колбы составляет 0.6-0.7. Тело накала выполнено из скрученной ленты, имеющей шаг скрутки 30-40 см, соотношение толщины и ширины тела накала составляет 0.4-0.6. Токовыводы на концах тела накала скручены в пружины, причем соотношение внутреннего диаметра пружины к геометрическим размерам тела накала выражено формулой: , где а - ширина тела накала, а b - толщина тела накала. Описанное выполнение токовыводов обеспечивает надежный электрический контакт и повышенный ресурс благодаря отсутствию жесткого соединения (путем вальцовки, пайки и т.п.), влияющего на структуру материала.

Трубчатая колба выполнена из кварцевого стекла, герметична и имеет вакуум глубиной 10^-3-10^-4 кг/см². Монолитные участки на концах колбы выполнены методом запайки или заштамповки.

Работает инфракрасный излучатель следующим образом.

От сети переменного тока напряжением 220/380 в подается питание к токовыводам инфракрасного излучателя. Токопроводящее тело накала, изготовленное из углеродного материала быстро нагревается и генерирует тепловой поток, причем использование нетканого углеродного волокнистого материала с развитой поверхностью обеспечивает увеличение теплового потока на 10-15%. Используя тело накала с различными геометрическими размерами можно изготавливать излучатели различной температуры (удельной мощности излучения) и длины волны инфракрасного излучения.

В настоящее время разработаны опытные образцы описанных инфракрасных излучателей. Одним из таких образцов является инфракрасный излучатель, характеризующийся следующими параметрами: напряжение питания 220 в, потребляемая мощность 1000 вт, температура тела накала 1000°С, ширина тела накала 7 мм, толщина тела накала 2 мм, длина рабочей части тела накала 450 мм. Проволока изготовлена из молибдена. Внутренний диаметр пружины 3.5 мм, отрезок фольги изготовлен из молибдена.

Проведены испытания излучателей, которые подтвердили выполнение задачи изобретения и достижение технического результата.

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно - к инфракрасным нагревателям открытого типа, применяемым для производственных и бытовых нужд. Данное изобретение может быть использовано в энергетике, химической промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: инфракрасный излучатель содержит вакуумированную оптически прозрачную колбу 1, размещенное в ней тело 2 накала из нетканного углеродного волокнистого материала с токовыводами по концам. Токовыводы выполнены из термостойкой проволоки, скрученной в пружины 3, 4, внутри которых размещены концы тела накала. Проволока выведена наружу через присоединенные к ней отрезки 7, 8 термостойкой фольги, при этом на концах колбы образованы монолитные участки 9, 10. Технический результат: увеличение мощности теплового потока с одновременным повышением ресурса инфракрасного излучателя. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Инфракрасный излучатель, содержащий вакуумированую оптически прозрачную трубчатую колбу, размещенное в ней тело накала из нетканого углеродного волокнистого материала с токовыводами по концам, выполненными из термостойкой проволоки, скрученной в пружины, внутри которых размещены концы тела накала, и выведенной наружу колбы через присоединенные к ней отрезки термостойкой фольги, при этом на концах колбы образованы монолитные участки.2. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что тело накала в поперечном сечении имеет форму прямоугольника.3. Излучатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что соотношение ширины тела накала к внутреннему диаметру трубчатой колбы составляет N=0,6-0,7.4. Излучатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что соотношение внутреннего диаметра пружины к геометрическим размерам тела накала выражено формулой

где а - ширина тела накала;

b - толщина тела накала.