ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛУЧИСТЫЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, электротермии, а именно к конструкциям лучистых электрических обогревателей предназначенных для электрообогрева помещений.
Уровень техники.
Известен электрический лучистый обогреватель, содержащий электронагреватель, теплоизлучающий элемент, включающий держатель, в котором установлен электронагреватель, и излучающую пластину, и отражатель, отличающийся тем, что теплоизлучающий элемент снабжен крышкой и выполненными вдоль продольных кромок элементами крепления, в которых установлена и/или закреплена крышка, и введены два крепежных элемента, которые закреплены на отражателе и на торцах излучающей пластины или крышки. По крайней мере, один из крепежных элементов выполнен с возможностью пропуска электронагревателя. Теплоизлучающий элемент вдоль его продольных кромок с неизлучающей стороны снабжен выступами, в каждом из которых выполнен паз, причем пазы расположены
навстречу друг другу или противоположно друг другу и являются элементами крепления, в которых установлена и/или закреплена крышка, имеющая длину, соответствующую длине паза, при этом в торцах выступов излучающей пластины выполнены резьбовые отверстия, с помощью которых и винтов закреплены крепежные элементы. Отражатель закреплен на теплоэкранирующем элементе, теплоизлучающий элемент снабжен крышкой и выполненными вдоль продольных кромок элементами крепления, в которых установлена и/или закреплена крышка, и введены два крепежных элемента, которые закреплены на отражателе и на торцах излучающей пластины или крышки. Теплоэкранирующий элемент выполнен из жесткого теплоизолирующего материала. Теплоэкранирующий элемент со стороны отражателя имеет поверхность, сопряженную с поверхностью отражателя. Теплоэкранирующий элемент и отражатель склеены. Теплоизлучающий элемент, содержащий держатель и излучающую пластину отличающийся тем, что вдоль его продольных кромок выполнены элементы крепления, держатель выполнен из двух, скрепленных между собой, сопряженных частей, одна из которых выполнена в виде единой конструкции с излучающей пластиной. В каждой из сопряженных частей держателя выполнена, по крайней мере, одна канавка, при этом держатель в поперечном сечении имеет форму и размер, соответствующие форме и размеру поперечного сечения устанавливаемого электронагревателя. В канавках держателя установлены соответствующие электронагреватели, при этом сопряженные части держателя жестко скреплены между собой. Сопряженные части держателя жестко скреплены между собой
вальцеванием. Сопряженные части держателя жестко скреплены между собой сваркой. Вдоль продольных кромок теплоизлучающего элемента с неизлучающей стороны снабжен выступами, в каждом из которых выполнен паз, причем пазы расположены навстречу друг другу или противоположно друг другу и являются элементами крепления. (См. RU 2001130151 А 20.07.2003).
Основным недостатком данной конструкции является то, что электронагреватель устанавливается в специальный паз в теплоизлучателе. Имеет место чисто механическое соединение. Т.е. электронагреватель и теплоизлучатель не составляют единого элемента. Такая конструкция имеет затруднение в передаче тепла от электронагревателя к теплоизлучателю. Это приводит к неравномерности нагрева теплоизлучателя и низкому КПД конструкции в целом. Точное сопряжение теплоизлучателя и электронагревателя представляет значительную технологическую трудность и усложняет конструкцию, а, следовательно, увеличивает себестоимость производства.
Известен электрический лучистый обогреватель, содержащий корпус, электронагреватель, теплоизлучающий элемент, включающий держатель, причем корпус обогревателя в поперечном сечении выполнен Е-образной формы с формированием углубления вдоль задней стенки корпуса. Теплоизлучающий элемент расположен внутри корпуса и снабжен образованным вдоль его продольной оси держателем электронагревателя. Держатель выполнен с С-образным поперечным сечением с возможностью сопряжения с боковыми образующими электронагревателя. Толщина пластины
в поперечном сечении выполнена уменьшающейся по направлению от продольной оси к периферии и составляет на краю пластины от 0,1 до 0,5 максимальной толщины пластины. Канавки выполнены глубиной, составляющей от 0,2 до 0,3 ширины канавки, а расстояние между осями соседних канавок составляет от 1,05 до 1,4 ширины канавки (См. RU 2168115 С1 27.05.2001).
Основным недостатком данной конструкции является то, что электронагреватель устанавливается в специальный С-образный паз в теплоизлучателе. Имеет место чисто механическое соединение. Т.е. электронагреватель и теплоизлучатель не составляют единого элемента. Такая конструкция имеет затруднение в передаче тепла от электронагревателя к теплоизлучателю. Это приводит к снижению КПД конструкции. Точное сопряжение теплоизлучателя и электронагревателя представляет значительную технологическую трудность и усложняет конструкцию, а, следовательно, увеличивает себестоимость производства.
Известен электрический лучистый обогреватель «Оникс» RU 2243456 С2 27.12.2004 содержащий корпус и расположенные в нем теплоизолирующий элемент, отражатель и теплоизлучающую панель, причем теплоизлучающая панель выполнена в виде плоского электронагревательного элемента, имеющего стальное теплоизлучающее основание, на внутренней стороне которого последовательно расположены электроизоляционное покрытие, нагревательный резистивный элемент и защитное покрытие, выполненные в виде дорожек по толстопленочной технологии, при этом электроизоляционное
и защитное покрытия выполнены из диэлектрических материалов, а нагревательный резистивный элемент выполнен из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Кроме того, электроизоляционное и защитное покрытия выполнены в виде дорожек, длинные стороны которых эквидистантны длинным сторонам дорожек нагревательного резистивного элемента, а площадь дорожки электроизоляционного или защитного покрытий превышает площадь дорожки нагревательного элемента не более чем на 45% (См. RU 2243456 С2 27.12.2004) (прототип).
Основным недостатком этого обогревателя является то, что нагревательный резистивный слой расположен на внутренней стороне теплоизлучающей пластины, следовательно, основной поток излучения от нагревательного слоя направлен внутрь обогревателя на отражатель. Другим недостатком является то, что диэлектрические слои выполнены не сплошными, а в виде дорожек. Нагревательный резистивный слой выполнен в виде дорожек меньшей ширины, расположенных на диэлектрических дорожках. Такая схема дает большую неравномерность нагрева теплоизлучающей поверхности. Эта проблема частично решается использованием толстой (толщиной 3 и более мм) теплоизлучающей пластины и направлением основного потока ИК-излучения на отражатель, а с него обратно на разогрев теплоизлучающей пластины. Такой подход увеличивает вес обогревателя и снижает его КПД.
Раскрытие полезной модели.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится, к повышению КПД за счет оптимизации конструкции толстопленочного нагревательного элемента и всего электрического лучистого обогревателя. Для этого диэлектрические слои нагревательного элемента выполняются сплошными (поз.6 фиг.3), а резистивный нагревательный слой, выполненный в виде дорожек (поз.7 фиг.3), занимает площадь более 50% от площади диэлектрического слоя. Такая схема дает равномерное распределение тепла по поверхности и равномерный поток ИК-излучения. Применение тонколистового металла для изготовления нагревательного элемента позволяет снизить его вес и увеличить скорость нагрева. Чтобы предотвратить коробление во время изготовления и в процессе эксплуатации, нагревательный элемент изготавливается с продольными (вдоль длинной стороны) (поз 9 фиг.2) и поперечными (вдоль короткой стороны) (поз.11 фиг.2) отгибами, которые являются ребрами жесткости, дополнительные отгибы (поз.10 фиг.2) вдоль длинной стороны служат для крепления нагревательного элемента в корпусе обогревателя (поз.1 фиг.1). Защитный диэлектрический слой, которому с помощью быстрого вжигания придается шероховатость для увеличения площади, является теплоизлучающей поверхностью обогревателя (поз.6 фиг.1). Это позволяет повысить КПД обогревателя. Отражатель выполняется в виде П-образной пластины из полированного металла и располагается внутри нагревательного элемента (поз.
3 фиг.1). Он служит для отражения ИК-излучения идущего внутрь обогревателя обратно на нагревательный элемент. Это повышает температуру нагревательного элемента, следовательно, позволяет снизить его мощность и увеличить КПД.
Корпус обогревателя содержит пазы для крепления нагревательного элемента и отверстия в боковых стенках (поз.8 фиг.1). Отверстия служат для вентиляции и отведения лишнего тепла от задней стенки обогревателя.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 - дан электрический лучистый обогреватель, поперечный разрез.
1 - корпус; 2 - теплоизолятор; 3 - отражатель; 4 - толстопленочный нагревательный элемент; 5 - пазы для крепления толстопленочного нагревательного элемента; 6 - диэлектрические слои; 7 - резистивный слой; 8 - отверстия в корпусе для вентиляции; 9 - отгибы вдоль длинной стороны нагревательного элемента (продольные ребра жесткости); 10 - дополнительные отгибы вдоль длинной стороны для крепления в корпусе; 11 - отгибы вдоль короткой стороны (поперечные ребра жесткости).
На фигуре 2 - дан электрический лучистый обогреватель, толстопленочный нагревательный элемент.
6 - диэлектрические слои; 7 - резистивный слой; 9 - отгибы вдоль длинной стороны нагревательного элемента (продольные ребра жесткости); 10 - дополнительные отгибы вдоль длинной стороны для крепления в корпусе; 11 - отгибы вдоль короткой стороны (поперечные ребра жесткости).
На фигуре 3 - дан электрический лучистый обогреватель, вариант топологии толстопленочного нагревательного элемента.
6 - диэлектрические слои; 7 - резистивный слой;
Осуществление полезной модели.
На металлическую пластину, с продольными (поз.9 фиг.2), поперечными (поз.11 фиг.2) отгибами и дополнительными (поз.10 фиг.2) методом трафаретной печати с последующим высокотемпературным вжиганием наносятся диэлектрические (поз.6 фиг.3) и резистивный (поз.7 фиг.3) слои, причем последний диэлектрический слой вжигается с большой скоростью для придания шероховатости. Продольные и поперечные отгибы не дают пластине покоробиться во время высокотемпературного вжигания. Далее в корпус обогревателя (поз.1. фиг.1) устанавливается теплоизолятор (поз.2 фиг.1). Согнутый П-образно отражатель из полированного металла (поз.3 фиг.1) устанавливается внутрь нагревательного элемента (поз.4 фиг.1). Далее нагревательный элемент дополнительными отгибами (поз.10 фиг.1) вставляется в пазы (поз.5 фиг.1) корпуса. Электрический лучистый
обогреватель может содержать один и более толстопленочных нагревательных элемента.
Электрический лучистый обогреватель работает следующим образом. Напряжение питания подается на концы дорожек резистивного слоя нагревательного элемента. Резистивная дорожка определенного омического сопротивления преобразует электрическую энергию в тепло и нагревает диэлектрические слои и металлическую пластину. Верхний диэлектрический слой начинает равномерно излучать в ИК-диапазоне. Благодаря развитой поверхности диэлектрического слоя и большой площади резистивного слоя излучение имеет одинаковую интенсивность по всей излучающей поверхности. ИК излучение от металлической пластины, которое идет внутрь корпуса улавливается и направляется назад отражателем. Отраженное ИК-излучение дополнительно разогревает нагревательный элемент. Это позволяет снизить потребление электроэнергии.