ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано, например, для более эффективного разогрева вагонов со смерзшимся грузом, а также при создании электрических нагревателей, имеющих более высокую эксплуатационную надежность и менее сложную конструктивную реализацию.
Аналогичные технические решения известны см., например, авторское свидетельство СССР №423261, которое содержит:
- электроизоляционное основание;
- соединительные пластины, закрепленные на электроизоляционном основании;
- нагревательные ленты, расположенные на электроизоляционном основании и подсоединенные попарно своими соответствующими концами к соответствующим соединительным пластинам, образующими зигзагообразную форму соединения нагревательных лент;
- электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах нагревательных лент.
Общими признаками выше охарактеризованного аналога и предлагаемого технического решения являются:
- электроизоляционное основание;
- зигзагообразный нагревательный элемент, установленный на электроизоляционном основании;
- электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах нагревательных лент.
Известно также аналогичное техническое решение см., например, авторское свидетельство СССР №692116, которое содержит:
- электроизоляционное основание;
- соединительные пластины, установленные и закрепленные на электроизоляционном основании;
- нагревательные ленты, расположенные на электроизоляционном основании и подсоединенные попарно своими соответствующими концами к соответствующим соединительным пластинам, образующими зигзагообразную форму соединения нагревательных лент;
- электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах нагревательных лент.
Общими признаками вышеприведенного аналога и предлагаемого технического решения являются:
- электроизоляционное основание;
- зигзагообразный нагревательный элемент, установленный на электроизоляционном основании;
- электроконтактные шины, закрепленные своими свободными концами на свободных концах зигзагообразного нагревательного элемента.
Известно также аналогичное техническое решение см., патент Российской Федерации №2128892, которое содержит:
- несущую электроизоляционную конструкцию;
- крепежные элементы, установленные и закрепленные на несущей электроизоляционной конструкции;
- соединительные пластины, закрепленные на крепежных элементах;
- нагревательные ленты, попарно подсоединенные своими соответствующими концами к соответствующим соединительным пластинам, образующими зигзагообразную форму соединения нагревательных лент;
- электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах нагревательных лент;
- защитные экраны, установленные по обе стороны от ряда крепежных элементов.
Общими признаками предлагаемого технического решения и выше охарактеризованного аналога являются:
- несущая электроизоляционная конструкция;
- зигзагообразный нагревательный элемент, установленный на несущей электроизоляционной конструкции;
- электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах зигзагообразного нагревательного элемента.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогов заключается в исключении разрывов сварных соединений концов нагревательных лент с соединительными пластинами, жестко закрепленными на несущей конструкции.
Причиной невозможного достижения технического результата, указанного выше является то, что сложившаяся практика при создании электрических нагревателей предусматривает, как правило, сварные соединения концов нагревательных лент с соединительными элементами, жестко соединенными, например, через крепежные элементы или непосредственно с корпусом несущей конструкции, приводящими в процессе нагревания и охлаждения нагревательных лент к их деформациям и, в конечном итоге, к разрыву нагревательных лент в местах сварных соединений, а вопросам, связанным с предотвращением подобных разрывов должного внимания не уделялось.
Известен также электрический нагреватель см., патент на полезную модель Российской Федерации №45584, который выбран в качестве прототипа и который содержит:
- несущую конструкцию, выполненную в виде металлической пластины прямоугольной формы с загнутыми продольными краями в одну из сторон относительно ее плоскости и электроизоляционного слоя (минеральная вата: МКРВ), расположенного между загнутыми краями, на внутренней поверхности металлической пластины;
- крепежные элементы, выполненные в виде металлических уголков с выступами, выполненными в нижней части крепежных элементов (в виде надрезанных по продольной оси краев одной из сторон металлических уголков и отогнутых перпендикулярно надрезанными частями в сторону их внешних поверхностей) и подвижно установленных своими выступами в продольных прорезях, выполненных в области поперечных краев металлической пластины несущей конструкции, расположенных своими внутренними поверхностями свободных боковых сторон параллельно друг другу и параллельно поперечным краям металлической пластины несущей конструкции и подпружиненных друг относительно друга пружинами, закрепленными своими концами на корпусах металлических уголков крепежных элементов;
- соединительные пластины, закрепленные через электроизоляционные прокладки на соответствующих частях поверхностей металлических уголков крепежных элементов;
- нагревательные ленты (из нихрома), расположенные на свободной поверхности электроизоляционного слоя и попарно подсоединенные своими соответствующими загнутыми концами к соответствующим соединительным пластинам;
- электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах нагревательной ленты;
- узлы крепления несущей конструкции электрического нагревателя к «Г»-образным крючкам стоек, выполнены в виде трубок, закрепленных параллельно поперечным краям, на внешней поверхности металлической пластины несущей конструкции.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются:
- несущая конструкция;
- зигзагообразный нагревательный элемент, подвижно установленный относительно несущей конструкции;
- электроконтактные шины, закрепленные одними своими соответствующими концами на соответствующих концах зигзагообразного нагревательного элемента.
Технический результат, который невозможно достичь прототипом заключается в исключении сложной конструктивной реализации электрического нагревателя и в исключении разрывов сварных соединений участков нагревательных лент с соединительными пластинами, жестко закрепленными на крепежных элементах.
Причиной невозможного достижения технического результата, указанного в прототипе является то, что возникающие продольные деформации нагревательных лент в процессе их нагревания и охлаждения, должны воздействовать на «массивные» и сложные крепежные элементы и смещать их относительно несущей конструкции, что в процессе длительной эксплуатации, приводит к несвоевременному, т.е. с задержкой по времени смещению крепежных элементов и к разрыву сварных соединений участков нагревательных лент с соединительными пластинами.
Учитывая характеристику и анализ аналогичных технических решений можно сделать вывод, что задача по созданию электрических нагревателей, имеющих более высокую эксплуатационную надежность и менее сложную конструктивную реализацию является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше достигается тем, что в электрическом нагревателе, содержащем несущую конструкцию, зигзагообразный нагревательный элемент, подвижно установленный относительно несущей конструкции и электроконтактные шины, закрепленные одними своими соответствующими концами на соответствующих концах зигзагообразного нагревательного элемента, при этом несущая конструкция выполнена в виде электроизоляционных стоек, параллельно расположенных друг относительно друга и электроизоляционной зигзагообразной пластины, закрепленной частями одной из своих внешних боковых поверхностей на внешних поверхностях
электроизоляционных стоек, зигзагообразный нагревательный элемент подвижно установлен относительно другой внешней боковой поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины несущей конструкции.
Выполнение несущей конструкции и установка нагревательного элемента относительно электроизоляционной зигзагообразной пластины, как указано выше, позволяет при подключении выводов источника переменного напряжения через соответствующие электроконтактные шины к соответствующим концам зигзагообразного нагревательного элемента, электроизолированно и подвижно установленного относительно одной (свободной) внешней поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины, закрепленной частями другой из своих внешних боковых поверхностей на внешних поверхностях электроизоляционных стоек, образующих высоконадежную электроизоляцию зигзагообразного нагревательного элемента относительно несущей конструкции, осуществить нагревание зигзагообразного нагревательного элемента, которое приводит к увеличению размеров зигзагообразного нагревательного элемента и к его продольной деформации, которые при отсутствии жестких соединений зигзагообразного нагревательного элемента с несущей конструкцией, приводят к свободному перемещению зигзагообразного нагревательного элемента относительно внешней боковой поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины и к исключению разрывов зигзагообразного нагревательного элемента. В чем и проявляется достижение технического результата, указанного выше.
Предлагаемый электрический нагреватель поясняется нижеследующим описанием и чертежом, на котором представлен электрический нагреватель.
Электрический нагреватель содержит:
- несущую конструкцию, выполненную в виде электроизоляционных стоек - 1, 2, параллельно расположенных друг относительно друга и электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3, закрепленной частями одной из своих внешних боковых поверхностей на внешних поверхностях
электроизоляционных стоек 1, 2, например, посредством болтовых соединений - 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13;
- зигзагообразный нагревательный элемент - 14 (плоской, пластинчатой формы), подвижно установленный относительно другой внешней боковой поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3, например, посредством установки зигзагообразного нагревательного элемента - 14 своими отверстиями, выполненными в зигзагообразном нагревательном элементе - 14, с зазорами на внешних поверхностях болтов болтовых соединений - 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, фиксирующих зигзагообразный нагревательный элемент - 14 относительно внешней боковой поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3, имеющей величину поперечных сечений участков электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3 больше величины поперечных сечений участков нагревательных лент зигзагообразного нагревательного элемента - 14, а отверстия, выполненные в зигзагообразном нагревательном элементе - 14 имеют внутренний диаметр больше чем внешний диаметр фиксирующих болтов болтовых соединений - 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22; - электроконтактные шины - 23 и 24, закрепленные своими соответствующими концами на соответствующих концах зигзагообразного нагревательного элемента - 14 (т.е. первый конец зигзагообразного нагревательного элемента - 14 подсоединен к первому концу электроконтактной шины - 23, а второй конец зигзагообразного нагревательного элемента - 14 подсоединен к первому концу электроконтактной шины - 24).
Предлагаемый электрический нагреватель работает следующим образом. При подключении к концам электроконтактных шин - 23 и 24 выводов источника переменного напряжения происходит нагревание зигзагообразного нагревательного элемента - 14, который подвижно установлен своей внешней боковой поверхностью относительно внешней боковой поверхности электроизоляционной боковой пластины - 3 и
расположен своими отверстиями, выполненными в зигзагообразном нагревательном элементе - 14, на внешних поверхностях болтов болтовых соединений - 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22, имеющих диаметр поперечных сечений болтов меньше, чем диаметр отверстий зигзагообразного нагревательного элемента - 14. При этом закрепление частей одной из внешних боковых поверхностей электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3 на внешних поверхностях электроизоляционных стоек - 1 и 2 посредством болтовых соединений - 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 обеспечивает необходимую электроизоляцию зигзагообразного нагревательного элемента - 14, в том числе и при установке электрических нагревателей у внешних боковых поверхностей стенок и у внешней поверхности дна вагона со смерзшимся грузом.
В результате периодических нагреваний зигзагообразного нагревательного элемента - 14 возникают увеличения размеров зигзагообразного нагревательного элемента - 14 и его продольные деформации, которые при отсутствии жестких соединений зигзагообразного нагревательного элемента - 14 с несущей конструкцией, приводят к свободному перемещению зигзагообразного нагревательного элемента - 14 относительно внешней боковой поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3, что, в конечном итоге приводит к компенсации продольной деформации участков зигзагообразного нагревательного элемента - 14, исключая тем самым разрывы зигзагообразного нагревательного элемента - 14.
Таким образом предлагаемый электрический нагреватель, имея не сложную конструктивную реализацию, позволяет в процессе длительной эксплуатации значительно сократить появления разрывов участков зигзагообразного нагревательного элемента, так как увеличение размеров зигзагообразного нагревательного элемента при его периодическом нагревании и при отсутствии жестких соединений его с несущей конструкцией приводит только к свободному смещению зигзагообразного
нагревательного элемента относительно внешней боковой поверхности электроизоляционной зигзагообразной пластины - 3.
Поэтому предлагаемый электрический нагреватель займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.