Электрический инфракрасный нагреватель

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам электрического нагрева инфракрасным излучением и может быть использована в различных областях науки и техники, народного хозяйства для более эффективного разогрева вагонов и железнодорожных цистерн со смерзшимся грузом, для нагрева различных изделий и материалов, для испарения жидкости, как с поверхности, так и из объема изделий и материалов (сушка), для полимеризации, обогрева помещений как производственных, так и бытовых с находящимися в них людьми, животными, растениями и т.д.
Известен электрический лучистый обогреватель (свидетельство на полезную модель №24066, МПК Н05В 3/40, F24D 13/00, опубл. 09.11.2001 г.), содержащий электронагреватель, теплоизлучающий элемент, включающий держатель, в котором установлен электронагреватель, излучающую пластину и отражатель, причем теплоизлучающий элемент снабжен крышкой и выполненными вдоль продольных кромок элементами крепления, в которых установлена крышка и имеются два крепежных элемента, которые закреплены на отражателе и на торцах излучающей пластины или крышки.
Известен электрический инфракрасный обогреватель (свидетельство на полезную модель №35939, МПК Н05В 3/40, F24D 13/00, опубл. 10.02.2004), включающий установленные в корпусе теплоизлучающий блок, отражатель, теплоизолирующий элемент, при этом теплоизлучающий блок включает, по меньшей мере, один трубчатый излучатель с расположенным внутри него электронагревателем, своими торцевыми сторонами трубчатый излучатель установлен в держателях, которые закреплены к отражателю элементами крепления, отражатель жестко прикреплен к корпусу, держатели излучателя выполнены в виде стаканов с пружинными элементами, фиксирующими трубчатый излучатель, и имеют отверстия, в которые выведены провода электронагревателя и кольцевые канавки, в которые вставлены вилки элементов крепления, жестко фиксирующие держатели при сборке путем обжима их концов.
Известен электрический инфракрасный нагреватель (патент на полезную модель №116204, МПК F24D 13/00, опубл. 20.05.2012 г.), ближайший по технической сущности к заявляемому устройству и принятый за прототип, содержащий корпус, закрепленные в нем крепежные элементы, в которых установлены теплоизлучающие элементы, соединительные пластины, теплоизолирующий элемент, крепежные элементы выполнены в виде боковых пластин, расположенных на противоположных сторонах корпуса, в каждой из которых соответственно установлены, по меньшей мере, по одному проходному изолятору для каждого теплоизлучающего элемента, а каждый теплоизлучающий элемент имеет, по меньшей мере, по одному контактному стержню соответственно с каждой стороны, которые пропущены через соответствующие проходные изоляторы, при этом контактные стержни соседних теплоизлучающих элементов соединены друг с другом последовательно и/или параллельно посредством соединительных пластин, а контактные стержни крайних теплоизлучающих элементов соединены с электрическими выводами клемной колодки или клемных колодок.
Однако, указанное устройство нагревателя обладает достаточно сложной конструкцией, т.к. содержит помимо корпуса крепежные элементы в виде боковых пластин, к которым крепятся через проходные изоляторы теплоизлучающие элементы. Боковые пластины крепятся к корпусу с помощью заклепок. При длительной эксплуатации такой конструкции при нагревании и охлаждении боковых пластин заклепки испытывают знакопеременные нагрузки, что часто вызывает ослабление соединения пластин к корпусу, что, в свою очередь, приводит к подклиниванию контактных стержней в керамических втулках, деформации излучающих пластин и короткому замыканию излучающих пластин между собой и корпусом. Кроме того, в указанном устройстве возможен перегрев электрических выводов нагревателя, что связано с малой поверхностью отвода тепла, передающегося от теплоизлучающих элементов, температура которых находится в диапазоне 850-900°С, через контактные стержни выводам нагревателя. При эксплуатации подобных нагревателей в технологических установках при температурах от -60°С до +40°С вне помещений (на открытом воздухе) из-за недостаточно надежного болтового соединения заземления с корпусом вследствие коррозии повышается переходное сопротивление болт-корпус.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемая полезная модель является создание эффективного, надежного электрического инфракрасного нагревателя с высоким ресурсом работы и высокими техническими и эксплуатационнымие характеристикам.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении эффективности и надежности работы электрического инфракрасного нагревателя, как следствие, увеличение ресурса его работы.
Технический результат достигается тем, что в электрическом инфракрасном нагревателе, содержащем корпус, в котором установлен теплоизолирующий элемент с размещенными на нем теплоизлучающими элементами, содержащими по одному контактному стержню соответственно с каждой стороны, каждый из которых пропущен через соответствующий проходной изолятор, причем контактные стержни соседних теплоизлучающих элементов соединены друг с другом посредством соединительных пластин последовательно и/или параллельно, а контактные стержни крайних теплоизлучающих элементов соединены с электрическими выводами клеммных колодок, новым является то, что две противоположные стороны корпуса имеют Г-образные отгибы внутрь его, в каждом из которых выполнены отверстия, расположенные на одной оси, параллельной продольной оси корпуса, в каждое из которых установлен проходной изолятор для каждого теплоизлучающего элемента, при этом каждый электрический вывод состоит из двух сваренных между собой в стык пластин, часть вывода, к которой приварен контактный стержень, изготовлена из жаростойкого металла и покрашена термостойкой краской, а часть вывода, к которой подключено электропитание, изготовлена из металла, имеющего высокий коэффициент электропроводности, кроме того контактные стержни крайних теплоизлучающих элементов снабжены теплоотводящими пластинами.
Контактные стержни теплоизлучаюших элементов соединены друг с другом двумя параллельными друг другу соединительными пластинами с зазором между ними не менее 2 мм.
Контактные стержни крайних теплоизлучаюших элементов приварены или плотно соединены не менее чем к двум параллельным друг другу теплоотводящим пластинам с зазором между пластинами не менее 2 мм.
Контактные стержни теплоизлучающих элементов, соединены друг с другом соединительными пластинами посредством сварки и контактные стержни крайних теплоизлучающих элементов соединены с электрическими выводами посредством сварки.
Диаметр каждого контактного стержня меньше диаметра внутреннего отверстия соответствующего ему проходного изолятора не менее чем на 0,4 мм.
В качестве жаростойкого металла используют сталь, а в качестве металла, имеющего высокий коэффициент электропроводности, используют медь.
На корпусе над теплоизлучающими элементами дополнительно установлено ограждение в виде крупноячеистой жесткой сетки. Корпус содержит элемент внешнего крепления.
Электрический инфракрасный нагреватель дополнительно содержит шпильку заземления, соединенную с корпусом посредством сварки.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах:
на фиг. 1 представлен общий вид электрического инфракрасного нагревателя;
на фиг. 2 показан вид А-А фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид Б фиг. 2.
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:
1 - корпус; 2 - теплоизлучающие элементы; 3 - теплоизолирующий элемент; 4 - проходные изоляторы; 5 - контактные стержни; 6 - Г-образные отгибы корпуса; 7 - электрические выводы клеммной колодки; 8 - клеммная колодка; 9 - защитное ограждение; 10 - соединительные пластины; 11 -элемент внешнего крепления; 12 - шпилька заземления; 13 - теплоотводящие пластины.
Электрический инфракрасный нагреватель содержит металлический корпус 1, в котором установлен теплоизолирующий элемент 3, сверху на котором, размещен нагревательный блок, состоящий из теплоизлучаюших элементов 2, которые могут быть соединены как последовательно, так и параллельно в зависимости от электрической схемы. На фиг. 1 представлен пример конкретного выполнения последовательного соединения теплоизлучающих элементов 2. Для крепления теплоизлучающих элементов 2 корпус 1 выполнен цельнолитым с Г- образными отгибами 6 внутрь его, расположенными на двух противоположенных его сторонах. На внутренней поверхности Г- образных отгибов 6 выполнены отверстия, расположенные на одной оси, параллельной продольной оси корпуса 1. В каждом из отверстий соответственно установлены по одному проходному изолятору 4 для каждого теплоизлучающего элемента 2. Теплоизлучающие элементы 2, содержат по одному контактному стержню 5 соответственно с каждой стороны, при этом каждый контактный стержень 5 пропущен через соответствующий проходной изолятор 4. Теплоизлучающие элементы 2 соединены с контактными стержнями 5 с помощью сварки. Контактные стержни 5, пропущенные через соответствующие проходные изоляторы 4, имеют диаметр меньше диаметра внутренних отверстий проходного изолятора 4, по меньшей мере, на 0,4 мм, что позволяет теплоизлучающим элементам 2 при нагреве свободно расширяться в пределах заданных зазоров между теплоизлучающим элементом 2 и проходным изолятором 4, что повышает надежность и улучшает технические и эксплуатационные характеристики нагревателя. Контактные стержни 5 соединены с контактными стержнями соседних теплоизлучающих элементов 2 с помощью не менее двух соединительных пластин 10 расположенных параллельно друг другу с зазором между пластинами не менее 2 мм. Контактные стержни 5 крайних теплоизлучаюших элементов 2 приварены или плотно соединены не менее чем к двум параллельным друг другу теплоотводящим пластинам 13 с зазором между пластинами не менее 2 мм и соединены с электрическими выводами 7 клеммных колодок 8. Для улучшения электрического контакта между электрическими выводами 7 и подводящими к ним электропитание проводниками, каждый электрический вывод 7 состоит из двух сваренных между собой в стык пластин, причем та часть вывода, к которой приваривается контактный стержень, изготовлена из жаростойкого металла, например, стали и покрашена термостойкой краской, а часть вывода, к которой подключается электропитание, изготовлена из меди. Это существенно повышает надежность электрического контакта и долговечность электрических выводов. Имеется также ограждение 9 в виде крупноячеистой жесткой сетки, установленной над теплоизлучающими элементами 2. Нагреватель содержит шпильку заземления 12 для улучшения контакта корпуса 1 с заземлителем и соединенную с корпусом 1 посредством сварки. Корпус 1 нагревателя дополнительно содержит элемент внешнего крепления 11, в качестве которого может быть стойка, опора, ручка или любой другой крепежный элемент, позволяющий размещать нагреватель в разных положениях, на разных поверхностях.
За счет выполнения корпуса с Г-образными боковыми отгибами, применение электрических выводов из двух сваренных между собой в стык пластин выполненных из двух металлов (сталь-медь), применения шпильки заземления присоединенной к корпусу с помощью сварки, применения теплоотводящих пластин приваренных к крайним теплоизлучающим элементам отпадает необходимость установки дополнительных крепежных элементов для крепления проходных изоляторов, кроме того устраняется перегрев электрических выводов нагревателя, увеличивается поверхность отвода тепла, передающегося от теплоизлучающих элементов через соединительные и теплоотводящие пластины, повышается надежность работы нагревателя, повышаются его технические и эксплуатационные характеристики и увеличивается ресурс работы.
Заявляемое устройство электрического инфракрасного нагревателя обладает простой конструкцией, высокой надежностью и безопасностью в эксплуатации, увеличенным сроком службы.