ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК H05B3/64 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям электронагревателей, и может быть использовано в стоматологии для работы с восковыми моделями, для стерилизации инструментов, а также во всех других областях техники, в том числе в биологии, микробиологии, химии, медицине, ювелирном деле, везде, где необходимо осуществлять быстрый разогрев и плавление легкоплавких материалов или нагрев объектов, размещаемых внутри электрического нагревателя.

Известен электрический нагреватель (см. авт. св. СССР №5339, МПК G 21 H 2/02, опубл. 1925 г.), содержащий слюдяной цилиндр, по которому намотана нагревательная спираль из проволоки, покрытой слоем оплавленной борной кислоты и защищенной вторым слюдяным цилиндром не нашедший широкого применения в промышленности, поскольку имеют место большие теплопотери с его поверхности, т.к. ни борная кислота ни слюда не обеспечивают должной теплоизоляции, кроме того, необходимы затраты дорогостоящей слюды.

Известен также наиболее близкий по технической сути к заявляемому электрический нагреватель (см. проспект фирмы "Кристар" с описаним изделия этой фирмы воскотопки OPTIMA-WAX 3, c.2, раздел «БЕЗОПАСНАЯ»), содержащий корпус с глухой внутренней полостью и электропроводный элемент в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, при этом корпус выполнен из металла, витки проволоки навиты непосредственно на поверхности изолятора, размещенного на наружной поверхности корпуса.

Недостатки этого нагревателя следующие:

- существенные потери тепла в связи с необходимостью введения изолятора между металлическим корпусом и электропроводным элементом, а также возможность разогрева корпуса прибора, в котором этот нагреватель будет встроен, как следствие, неэкономичность работы, низкий кпд,

- несмотря на наличие изолятора, возможно электрическое замыкание при его повреждении или пробое, электро- и пожароопасность при использовании,

- возможно замыкание витков проволоки между собой при их разогреве и смещении, как следствие, выход всего прибора из строя, ненадежность конструкции,

- в связи с недостаточно высокой теплоемкостью корпуса электронагревателя неравномерность поддерживаемой температуры в емкости нагревателя,

- невозможность подключения без понижающих напряжение устройств, т.е. сложность конструктивного исполнения при введении в прибор.

В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования электрического нагревателя, при котором за счет выполнения его корпуса керамическим, исключения изолятора, поскольку изолятором служит сам корпус, и размещения витков проволоки в канавках со смещением обеспечивается существенное понижение потерь тепла, равномерность разогрева и распределения температурного поля, упрощение конструкции, надежность, экономичность и электробезопасность при эксплуатации, а также возможность работы с любым напряжением без трансформатора.

Для решения этой задачи в электрическом нагревателе, содержащем корпус с глухой внутренней полостью и электропроводный элемент в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, согласно изобретению витки проволоки электропроводного элемента размещены в расположенных по спирали и смещенных относительно друг друга канавках на наружной поверхности корпуса, выполненного из керамического материала, а их наружная поверхность покрыта электроизоляционным материалом оптимальным при этом будет выполнение электрического нагревателя, в котором в качестве электроизоляционного материала использована электроизоляционная керамика; внутренняя поверхность корпуса имеет слой, выполненный из кислотощелочестойкого керамического материала, шаг витков проволоки возрастает к верхнему торцу корпуса, он снабжен термокомпенсационным элементом, охватывающим внешнюю боковую поверхность корпуса и его нижний торец, который может быть выполнен из базальтового волокна.

Причинно-следственная связь между предлагаемой совокупностью признаков и техническими результатами, которые достигаются при ее реализации состоит в следующем.

Поскольку корпус электрического нагревателя выполнен керамическим, т.е. из материала-диэлектрика с высокой теплоемкостью, он не предполагает использование дополнительного конструктивного элемента - изолятора, имеет канавки, в которых располагается электропроводный элемент без смещения и замыкания витков между собой при эксплуатации, наружная поверхность витков покрыта слоем электроизоляционного материала, что в совокупности образовывает единую герметичную конструкцию и обеспечивает передачу всего тепла непосредственно в разогреваемую емкость, одновременно обеспечивается увеличение мощности, равномерность нагрева, упрощается конструкция, повышается ее электробезопасность и кпд, а при наличии термокомпенсационного элемента, охватывающего внешнюю боковую поверхность корпуса и его нижний торец, если его наличие уже не предусмотрено в конструкции, для которой электрический нагреватель предназначен и в сборе с которой он будет использоваться, дополнительно будут уменьшаться теплозатраты, тепло направленно будет передаваться внутрь полости электрического нагревателя и равномерно распределяться с минимальными потерями, кроме того, конструкция обеспечивает регулирование распределения температурного поля, как представлено, например, в п.4 формулы изобретения и возможна работа без снижающего напряжение трансформатора.

На чертеже проиллюстрирован предлагаемый электрический нагреватель, где на фиг.1 представлен его общий вид, на фиг.2 - вид 1 на фиг.1.

Электрический нагреватель содержит корпус 1 с глухой внутренней полостью 2 и электропроводный элемент 3 в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, согласно изобретению витки проволоки электропроводного элемента 3 размещены в расположенных по спирали и смещенных относительно друг друга канавках 4 на наружной поверхности корпуса 1, выполненного из керамического материала, а их наружная поверхность покрыта электроизоляционным материалом 5, оптимальным при этом будет такое выполнение электрического нагревателя, в котором в качестве электроизоляционного материала использован керамический материал; внутренняя поверхность корпуса 1 имеет слой 6, выполненный из кислотощелочестойкого керамического материала, шаг витков проволоки электропроводного элемента 3 возрастает к верхнему торцу корпуса 1, а эквидистантно наружной поверхности корпуса 1 установлен термокомпенсационный элемент 7.

Работа предлагаемого электрического нагревателя заключается в следующем.

Он устанавливается в приборе, например воскотопке, предназначенной для плавления различных видов воска. При наличии в электрическом нагревателе термокомпенсационного элемента 7 прибор может не содержать последнего. Воскотопка включается в сеть, устанавливается требуемый температурный режим, в диапазоне 40...120°С и электропроводный элемент 3 выделяет джоулево тепло и нагревается, передавая тепло корпусу 1, вследствие чего расплавляется помещенный в полости 2 корпуса 1 воск. Вследствие высокой теплоемкости корпуса 1 из керамического материала поддерживается равномерная температура в зоне нагрева, что может быть достигнуто на максимальном уровне, если шаг витков проволоки электропроводного элемента 3 увеличить к верхнему торца корпуса 1, что компенсирует возможный рассев тепла в этой части, а при выполнении внутренней поверхности корпуса 1 со слоем 6, выполненным из кислотощелочестойкого керамического материала, обеспечивается защита этой поверхности от разрушения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям электронагревателей, и может быть использовано в стоматологии для работы с восковыми моделями, для стерилизации инструментов, а также во всех других областях техники, в том числе в биологии, микробиологии, химии, медицине, ювелирном деле, везде, где необходимо осуществлять быстрый разогрев и плавление легкоплавких материалов или нагрев объектов, размещаемых внутри электрического нагревателя, и обеспечивает существенное понижение потерь тепла, равномерность разогрева и распределения температурного поля, упрощение конструкции, надежность, экономичность и электробезопасность при эксплуатации, а также возможность работы с любым напряжением без трансформатора. Для этого в электрическом нагревателе, содержащем корпус с глухой внутренней полостью и электропроводный элемент в виде витков проволоки, размещенный на его наружной поверхности, согласно изобретению витки проволоки электропроводного элемента размещены в расположенных по спирали и смещенных относительно друг друга канавках на наружной поверхности корпуса, выполненного из керамического материала, а их наружная поверхность покрыта электроизоляционным материалом, оптимальным при этом будет выполнение электрического нагревателя, в котором в качестве электроизоляционного материала использована электроизоляционная керамика; внутренняя поверхность корпуса имеет слой выполненный из кислотощелочестойкого керамического материала, шаг витков проволоки возрастает к верхнему торцу корпуса, он снабжен термокомпенсационным элементом, охватывающим внешнюю боковую поверхность корпуса и его нижний торец, который может быть выполнен из базальтового волокна. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрический нагреватель, содержащий керамический корпус и электропроводный элемент в виде витков проволоки, расположенных в смещенных относительно друг друга канавках на наружной поверхности корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен с глухой внутренней полостью, наружная поверхность витков проволоки покрыта керамическим материалом, а внутренняя поверхность корпуса имеет слой, выполненный из кислотощелочестойкого керамического материала.2. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что шаг витков проволоки возрастает к верхнему торцу корпуса.