ИНФРАКРАСНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к отопительной технике, а именно к конструктивным элементам, используемым в электрообогревателях, а именно к обогревателям с инфракрасным (ИК) излучением.
Из уровня техники известны нагреватели, устанавливаемые в инфракрасных кабинах.
Например, известен нагреватель, выпускаемый фирмой «Инфра Сауна Сервис» , представляющий собой прямоугольный металлический корпус, в который закреплен алюминиевый полированный отражатель и установлен керамический трубчатый нагревательный элемент, при этом сверху нагреватель закрыт проволочной защитной решеткой.
Также известен нагреватель, выпускаемый фирмой «Семьсот» , представляющий собой металлический корпус, совмещенный с защитной решеткой и установленным трубчатым нагревательным элементом, к которому сзади прикреплен отражатель из полированного алюминия
Недостатком вышеуказанных нагревателей является сложность конструкции нагревателя, которая имеет много элементов. Кроме того, полированный отражатель создает неравномерные по плотности потоки инфракрасного излучения, что приводит к большой неоднородности поля ИК излучения.
Известен нагреватель производства EOS Werke GmbH , представляющий собой корпус из нержавеющей стали, в который установлен трубчатый нагревательный элемент, закрытый сверху защитной решеткой из нержавеющей стали, изготовленной из пластины с отверстиями.
Недостатком указанного нагревателя является низкий коэффициент теплопроводности стального отражателя, что приводит к значительному времени выхода нагревателя на рабочий режим.
В качестве прототипа заявителем выбран известный керамический инфракрасный нагреватель (Патент RU 113625 U1, МПК Н05В 3/00, опубл. 20.02.2012), состоящий из корпуса, выполненного совместно с отражателем с оксидированной матовой поверхностью, нагревательного элемента и защитной сетки, закрывающих изоляторы нагревательного элемента.
Основным недостатком прототипа является нестойкость матового оксидированного покрытия к внешним загрязнениям (влага, пот, жидкости и т.д.), что выражается в прожигании оксидной пленки, вследствие чего появляются очаги большой неоднородности поля ИК излучения. Также недостатком является применение V-образного профиля отражателя, что накладывает ограничения на угол раскрытия (90-120°) и высоту нагревателя, и приводит к сужению диаграммы излучения нагревателя, вследствие чего увеличивается общее количество нагревателей для одинаковых размеров сауны.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции ИК нагревателя, которая обеспечивает постоянные характеристики отражения в области инфракрасного излучения, обладает увеличенной стойкостью к агрессивным средам и более широким спектром рассеянного излучения.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение эксплуатационных характеристик нагревателя при одновременном повышении энергосбережения в процессе его использования.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что инфракрасный нагреватель состоит из отражателя, нагревательного элемента и его держателей, защитной сетки и защитных пластин, при этом согласно настоящей полезной модели, отражатель нагревателя выполнен с керамикоподобным покрытием и имеет трапециевидный профиль.
Выполнение отражателя с керамикоподобным покрытием позволяет получить на поверхности отражателя многофункциональный теплозащитный слой, уменьшающий скорость конвективного теплообмена, но являющийся прозрачным для ИК излучения, благодаря чему улучшается распределение тепла по поверхности отражателя, создается тепловой барьер на поверхности нагреваемого отражателя с целью увеличения доли теплоотражения, передаваемого путем лучистой энергии, таким образом, обеспечивается максимально эффективное ИК отражение от поверхности нагревателя.
Выполнение отражателя с трапециевидным профилем обеспечивает при одинаковой с прототипом высоте нагревателя увеличенный угол раскрытия отражателя, позволяя расширить сектор распространения лучистого тепла от одного нагревателя и таким образом уменьшить общее количество используемых в ИК сауне нагревателей при тех же размерах сауны, что и у прототипа, что в свою очередь ведет к повышению энергосбережения.
В частных случаях выполнения нагревателя:
- Керамикоподобное покрытие может быть получено методом микродугового оксидирования (МДО), что позволяет в процессе производства формировать покрытие в более безопасных условиях по сравнению с указанными химическими средствами обработки поверхности. Это достигается благодаря тому, что растворы для операции имеют практически неограниченный срок эксплуатации, применяются водные растворы малоопасных химикатов без запаха, вентиляция не нужна. Покрытия не мажутся, отсутствует подпленочная коррозия.
- Защитная сетка и защитные пластины могут быть выполнены с керамикоподобным декоративным покрытием, схожим с поверхностью отражателя, или покрытием из текстильного материала, или термостойкой краски, что способствует усилению теплоизлучающей способности нагревателя в области ИК излучения.
- Отражатель может быть выполнен в виде пластины из алюминиевого профиля, т.к. технология МДО сравнительно хорошо отработана для алюминия.
- Угол раскрытия отражателя может составлять 127-130°. При указанном диапазоне, сектора ИК излучения соседних нагревателей полностью перекрываются, т.е. отсутствуют зоны слабого прогрева или неравномерность лучистого излучения. При угле раскрытия отражателя меньше 90° появляются зоны, где инфракрасное излучение ослаблено или вовсе отсутствует, а при угле более 130° ИК энергия теряет плотность потока и вектор распространения, и лучистое тепло распространяется более рассеяно и неэффективно.
- Нагревательный элемент может быть выполнен в виде керамической трубки диаметром 18 мм с двумя керамическими изоляторами на концах и спиралью, расположенной внутри керамической трубки, т.к. экспериментальным путем установлено, что диаметр 18 мм является оптимальной толщиной нагревательного элемента, которая позволяет понизить общую температуру разогрева нагревательного элемента и уменьшить время разогрева до рабочего режима, повышая термобезопасность и электроэффективность при использовании нагревателя.
- Спираль нагревательного элемента может быть изготовлена из нихрома или фехраля диаметром 0,8 мм, что позволяет снизить питающее напряжение. При диаметре менее 0,7 мм спираль обладает малой механической прочностью и для предотвращения межвиткового замыкания внутренняя полость трубки требует дополнительных мер термобезопасности в виде засыпки диэлектриком, а при диаметре, более 1,0 мм - спираль оказывает большее термическое сопротивление, на преодоление которого тратится дополнительная энергия.
- Внутри изоляторов расположены токоподводящие стержни, к которым могут быть подсоединены термостойкие провода питания, что позволяет уменьшить (по сравнению со стандартными трубками нагревательных элементов, содержащих засыпку для предотвращения межвитковых замыканий) термическое сопротивление, и как следствие, снизить потребляемую мощность нагревателя.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг.1 приведена конструкция инфракрасного нагревателя.
На фиг.2 - профиль отражателя.
На фиг.3 - нагреватель в сборе.
Керамический ИК нагреватель имеет отражатель (фиг.1), представляющий собой пластину 1 из алюминия (фиг.1), согнутую по длине для получения трапециевидного профиля с двумя отогнутыми плоскостями 2 в верхней части, и двумя установленными боковыми трапециевидными держателями 3, в которых проделаны отверстия для крепления нагревательного элемента 4. Сверху отражатель накрывается защитной сеткой 5 и защитными пластинами 6, закрывающими места крепления нагревательного элемента.
Для крепления нагревательного элемента к боковым держателям 3 используются дополнительные съемные защитные панели 7 с отверстиями, которые накладываются на боковые держатели с внутренней стороны нагревателя. Отверстия в закрепленных боковых держателях 3 и защитных панелях 7 совпадают. Нагревательный элемент устанавливается между боковыми трапециевидными держателями 3 и защитными панелями 7 с зазором для компенсации теплового расширения.