Электрическая конфорка

Полезная модель относится к электротермии, в частности к нагревательным устройствам, используемым на предприятиях общественного питания, в пищевой промышленности и в быту.
Известна электрическая конфорка (патент РФ на полезную модель №6295, МПК Н05В 3/68, опубл. 16.03.1998), содержащая основание со сплошной рабочей поверхностью, выполненное из композиционного материала, а также установленные под ним электрический нагреватель, теплоизолятор и корпус, между основанием и электрическим нагревателем без зазора установлена пластина из керамики с высокой теплопроводностью.
Недостатком известной конфорки является недостаточно быстрый разогрев конфорки до рабочей температуры.
Известен электронагреватель (патент РФ на изобретение №2117219, кл. МПК F24C 7/00, опубл. 10.08.1998), содержащий теплоизолирующий корпус, нагревательный элемент инфракрасного излучения, керамическое стекло, выполненное в форме нагревательного элемента, а теплоизолирующий корпус нагревательного элемента выполнен с отбортовкой кромок и установлен на выступы корпуса электроплиты.
Недостатком известного изобретения является недостаточно удобная конструкция нагревательного элемента и как следствие высокое энергопотребление электронагревателя.
Известна электрическая конфорка (патент РФ на полезную модель №62215, кл. МПК F24C 15/00, Н05В 3/68, опубл. 27.09.2007), которая содержит литой металлический с ручьями корпус со сплошной рабочей поверхностью, электрический нагреватель, размещенный в канавках корпуса, теплоизолятор, причем электрический нагреватель состоит, по крайней мере, из двух ТЭНов, а теплоизолятор выполнен плоским и жестко зафиксирован крышкой.
Недостатком известной модели является длительный разогрев конфорки до рабочей температуры и относительно высокое энергопотребление.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятый авторами за прототип является энергосберегающая электрическая конфорка (Патент на полезную модель RU 140549, Опубл.: 10.05.2014 Бюл. № 13), содержащая рабочую поверхность, выполненную из стали, нагревательный элемент, выполненный на теплоизоляторе с помощью токопроводящей углеродосодержащей резистивной пасты, сверху которой нанесена диэлектрическая паста, на концах нагревательного элемента с помощью токопроводящей контактной пасты выполнены контактные площадки, причем теплоизолятор выполнен на подложке из стали или керамики. Теплоизолятор выполнен из кремнекерамического волокна, причем толщина теплопередающего слоя материала рабочей поверхности составляет не более 10 мм, а подложка электрической конфорки имеет толщину 10-12 мм.
Недостатком данного технического решения является отсутствие защиты от перегрева и установленный постоянный режим после разогрева, что не позволяет получать дополнительный тепловой поток от реакции бета-синтеза.
Задача полезной модели - создание надежной, экологичной и экономичной конструкции конфорки, имеющей быстрый разогрев и безопасные условия работы для обслуживающего персонала.
Технический результат - снижение расхода электроэнергии при одновременном обеспечении равномерности рассеяния тепла, повышение скорости разогрева конфорки до рабочей температуры, а также повышение безопасности работы.
°
°
Указанный технический результат достигается тем, что электрическая конфорка содержит рабочую поверхность, нагревательный элемент, выполненный на подложке, на концах нагревательного элемента выполнены контактные площадки, также содержит теплоотражающий слой, выполненный из керамического волокна, который расположен между нагревательными элементами и крышкой по всей поверхности рабочей плиты, конфорка также содержит термодатчики и терморегулятор, установленные на корпусе, обеспечивающие отключение электроэнергии при температуре поверхности 400С и включение при снижении температуры поверхности до 350С.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 вид электрической конфорки сверху
на фиг.2 вид электрической конфорки снизу
на фиг.3 вид электрической конфорки сбоку в разрезе
на фиг.4 изображена электрическая схема электрической конфорки
на фиг.5 показан график нагрева/охлаждения конфорки,
где
1 – рабочая (варочная) поверхность
2 – нагревательный элемент
3 – контактные площадки
4 – теплоотражающий слой
5 – защитная крышка
6 – керамическая колодка
7 – выводы для подключения напряжения
8 – керамическая защита проводов
9 – термодатчик
10 – крепеж крышки к нагревательному элементу
11 – крепежные детали
охл. – охлаждение
наг. – нагрев.
Конфорка электрическая содержит рабочую (варочную) поверхность 1, нагревательный элемент 2 с контактными площадками 3 на концах, теплоотражающий слой 4 и подложку.
Рабочая поверхность 1 представляет собой защитный слой электрической конфорки – защитную крышку 5, может быть выполнен из стали. Рабочая поверхность выполнена толщиной 10 мм, к которой крепятся все детали.
Нагревательный элемент 2 расположен на теплоотражающем слое 4, выполненном из керамического волокна, который расположен между нагревательными элементами 2 и крышкой 5 по всей поверхности рабочей плиты. Такой материал обладает достаточно высокой прочностью, теплопроводностью и огнеупорностью.
Подложка может быть выполнена из стали или из керамики. Форма подложки может быть круглой или прямоугольной. Толщина подложки, как правило, составляет 10-12 мм. Оптимальная толщина подложки определена опытным путем: при нагревании под воздействием высокой температуры, при толщине подложки менее 10 мм, происходит недопустимая деформация (коробление) подложки. Если же толщина подложки превышает 12 мм, то значительно увеличивается инерционность, подложка забирает на себя часть тепловой энергии, и соответственно, снижается как время выхода на рабочий режим, так и энергоэффективность конфорки.
На концах нагревательного элемента выполнены контактные площадки, от которых идет питание электрической энергией варочной поверхности 1. Контактные площадки состоят из керамической клеммной колодки 6, к которой подключены выводы 7 для подключения нагревателя. К нагревательному элементу 2 от клеммной колодки 6 провода проходят в керамической защите 8.
°
°
0
°
°
На корпусе конфорки (с внутренней стороны) установлены термодатчики 9 и терморегулятор, обеспечивающие дополнительный тепловой поток. Дополнительный тепловой поток возникает при изменяющемся режиме, то есть при росте или падении температуры рабочей поверхности во времени в диапазоне 360-420°С. Это достигается тем, что установленный терморегулятор отключает подачу электроэнергии при температуре поверхности 420С и включает при снижении температуры 360С. Эти режимы соответствуют соотношению 1:3, то есть 1 минута остывания без потребления электроэнергии и 3 минуты нагрева с потреблением электроэнергии. Это дает дополнительную экономию электроэнергии 25% от стандартного потребления. Разогрев конфорки с холодного состояния до температуры 420С 30-35 минут, в зависимости от температуры помещения. При нагрузке температура варочной поверхности снижается на 30-40 %, поэтому температура включения и отключения рекомендуется держать в диапазоне 350-400С, это ниже чем расчётные температуры без нагрузки – 360-420С.
Защитная крышка 5 крепится к плите с помощью крепежей 10.
Все детали устройства крепятся между собой и к корпусу с помощью крепежных деталей 11.
Устройство работает следующим образом.
На контактные площадки нагревательного элемента подается ток, происходит разогрев нагревательного элемента и распространяется тепло, которое далее передается на рабочую поверхность конфорки.
Теплоотражающий слой рабочей поверхности при этом равномерно распределяет температуру по поверхности.
°
°
°
Конфорка разогревается до рабочей температуры 400С в течение 30-35 минут, после нагрева режим работы: охлаждение (до 360С) /нагрев (до 420С). В течение одного часа работы конфорки 20 минут проходят без потребления электроэнергии.
Все материалы, входящие в состав электрической конфорки, являются экологически чистыми, а расчетные температурные и электротехнические режимы не позволяют получать вредные для человека эффекты.
Экспериментальные исследования заявленного устройства показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения, предлагаемое устройство обладает лучшими техническими характеристиками, а именно при достижении одинакового теплового эффекта номинальная потребляемая мощность снижается на 30-40%, что обеспечивает значительную экономию электроэнергии.