НАГРЕВАТЕЛЬ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
AIRFLOW HEATER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к нагревательному резистору, используемому, например, в нагревателях для барабанных сушильных устройств, когда нужно производить поток горячего воздуха.
Уровень техники
Нагреватели для нагревания потока воздуха, среди других вариантов применения, используются в бытовых устройствах, таких как барабанные сушильные устройства. Нагреватель обычно содержит множество проводов с высоким сопротивлением, намотанных в виде спирали, вытянутой вдоль поддерживающих элементов для провода, расположенных параллельно друг другу (см. фиг. 1). В технике существующего уровня технология включает в себя использование проводов с высоким сопротивлением, намотанных в виде спирали и поддерживаемых изолирующими поддерживающими элементами, выполненными из соответствующего материала, например, слюды или керамики. В целом такие поддерживающие элементы имеют плоское развертывание, перпендикулярное осям развертывания вышеуказанных обмоток. Резистивная нить накала присоединяется электрически к разъемам, размещенным в специальном изолирующем блоке с помощью соответствующим образом закрученной электропроводки. Электротепловое реле для безопасности присоединяется в большинстве случаев между внешним соединением и внутренней резистивной нитью накаливания. Сборочная единица из обмоток и связанных с ними поддерживающих элементов размещается в соответствующем контейнере, в целом имеющем форму параллелепипеда без двух противоположных стенок, параллельных осям развертывания обмоток, для прохождения воздушного потока. На фиг. 1, в соответствии с существующим уровнем техники, показан нагреватель 100 воздушного потока, который содержит множество проводов 5 с высоким сопротивлением, намотанных вокруг продольных изолирующих поддерживающих элементов 4, в свою очередь поддерживаемых другими изолирующими поддерживающими элементами 7, в основном выполненными из керамики, а также контейнер 3, электротепловое реле 18, терморезистор 19, соединительный провод 9, электрический разъем 22 и изолирующие поддерживающие элементы 21, выполненные из слюды, перпендикулярные нагревателю. «Плоские» изолирующие поддерживающие элементы являются трехмерными поддерживающими элементами, одно измерение которых является пренебрежимо малым по отношению к двум другим. В документе DE 1615246 (фиг. 2-4) описан нагревательный элемент, в котором провода с высоким сопротивлением наматываются вокруг поддерживающих элементов 4 плоской формы, выполненных из слюды. Изолирующие поддерживающие элементы 4, в соответствии с решением, раскрываемом в документе DE 1615246, имеют тенденцию деформироваться в результате длительного срока использования вследствие комбинированного эффекта от термических и микроклиматических напряжений. Такая деформация приводит к температурным концентрациям в течение времени и расстояния для электрической безопасности уменьшаются. На фиг. 5 показана фотография деформаций резистивного элемента существующего уровня техники, а на фиг. 6 показано изучение локальных деформаций поддерживающего элемента обмотки, которая приводит, как можно увидеть, к заметному вспучиванию самого элемента. Это явление происходит вследствие того факта, что воздушный поток, который ударяется в элемент, не является однородным. Чтобы уменьшить такое явление, распределение мощности должно компенсировать такой недостаток однородности: мощность должна быть пониженной в том месте, где воздушный поток менее интенсивный, чтобы избегать концентраций тепла. Дозирование энергии, как описывалось в документе, благодаря архитектуре изделия спиральной формы, не является ни удобным, ни практичным. И последнее, проблемы также связаны со сборкой спиралевидной формы, которая включает в себя использование тонких металлических стержней 2 (фиг. 7), которые должны вставляться в специальные отверстия изолирующих поддерживающих элементов, выполненных из слюды, с которыми трудно обращаться, поскольку они имеют очень маленькие размеры и их сложно вставлять в соответствующие позиции, выполненные из слюды. Поэтому, чувствуется необходимость производить намотку нагревательного элемента в виде спирали вокруг изолирующего поддерживающего элемента, которая позволит преодолеть упоминавшиеся выше недостатки.
Раскрытие изобретения
Основной задачей настоящего изобретения является создание нагревательного элемента, который должен использоваться в бытовых устройствах, например, таких как барабанные сушильные устройства, и который может устранить явление вспучивания. Другой задачей настоящего изобретения является создание нагревательного элемента, который может применить неоднородное дозированное распределение мощности, которое способно уменьшать неоднородное распределение воздушного потока, окружающего элемент. Дополнительной задачей изобретения является создание нагревателя, который легко собирается при небольших затратах. Таким образом, настоящее изобретение направлено на достижение описанных выше задач за счет обеспечения устройства для нагревания потока воздуха в бытовых устройствах, в соответствии с п. 1 формулы изобретения, при этом устройство содержит, по меньшей мере, один нагревательный элемент, обеспеченный трехмерным изолирующим поддерживающим элементом, у которого значение толщины является намного меньшим, чем значение длины А и значение ширины В, с проводом, имеющим высокое сопротивление, намотанным в виде спирали вокруг вышеуказанного поддерживающего элемента, чтобы по существу определять плоскую обмотку. Устройство характеризуется тем, что соотношение В/А между шириной В и длиной А изолирующего поддерживающего элемента (4) меньше чем ¼. Предпочтительно, шаг между витками не является однородным, для того чтобы излучаемая мощность была переменной в определенном месте, чтобы решать проблему неоднородности воздушного потока. Предпочтительно, изолирующий поддерживающий элемент для обмоток включает в себя разгружающие элементы, расположенные продольно, чтобы уменьшить вышеуказанные деформации. Зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятными в свете подробного описания предпочтительного, но не исключительного, варианта осуществления изобретения устройства, показанного в качестве не ограничивающего примера с помощью сопроводительных чертежей.
На фиг. 1 показан известный нагреватель;
на фиг. 2 – известный нагревательный элемент;
на фиг. 3 – известный провод с высоким сопротивлением, намотанный в виде спирали на поддерживающий элемент, вид сбоку;
на фиг. 4 – известный провод с высоким сопротивлением, намотанный в виде спирали на поддерживающий элемент, вид сверху;
на фиг. 5 – фотография, которая иллюстрирует деформации изолирующего поддерживающего элемента, вызванные нагреванием;
на фиг. 6 – изучение локальных деформаций изолирующего поддерживающего элемента, вызванных недостатком однородности воздушного потока, сталкивающегося с нагревательным элементом;
на фиг. 7 – детализированный чертеж известного сборочного узла нагревателя;
на фиг. 8 – поддерживающий элемент резистивной обмотки, в соответствии с изобретением;
на фиг. 9 – детализированный чертеж проводов с высоким сопротивлением, в соответствии с изобретением;
на фиг. 10А-В – детализированный чертеж топологического расположения двух нагревательных элементов, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 11А-В – сборочный узел и вертикальные поддерживающие элементы нагревательных элементов;
на фиг. 12 – полностью нагреватель 100;
на фиг. 13А-С – конструктивная деталь и последовательность сборки контейнера, выполненного в соответствии с изобретением;
на фиг. 14 – соединительная система проводов с высоким сопротивлением с проводами источника тока;
на фиг. 15 – детализированный чертеж электрических соединений;
Одинаковые цифровые позиции на фигурах идентифицируют одинаковые элементы.
Осуществление изобретения
На фиг. 8 показан вариант выполнения изолирующего поддерживающего элемента, выполненного из слюды, в соответствии с изобретением, обозначенного цифровой позицией 4. Изолирующий поддерживающий элемент 4, выполненный из слюды, имеет плоскую прямоугольную форму с соотношением В/А между шириной В и длиной А, как правило меньшим чем ¼. Кроме того, соответствующие разгрузочные зоны 1, которые уменьшают явление «вспучивания», как правило представлены в центральной части поддерживающего элемента 4. Эмпирические тесты показали, что явление вспучивания намного более заметно при наличии непрерывного (т.е. без разгрузочных зон) поддерживающего элемента, выполненного из слюды. Также было определено опытным путем, что явление вспучивания исчезает в случае использования поддерживающих элементов, выполненных из слюды, при соотношении В/А ширины и длины меньше чем ¼. Намоточная операция легко выполняется с помощью автоматического оборудования. Техническое решение, в соответствии с изобретением, включает в себя использование переменного шага наматывания резистивной нити накаливания на поддерживающий элемент из слюды, чтобы уменьшить явление недостатка температурной однородности вдоль изолирующего поддерживающего элемента 4, вызванного фактом того, что воздушный поток, который входит в нагревательный элемент, не является однородным. На фиг. 9 показан этот тип решения, в котором взаимное расстояние между витками 5-1 является большим, чем взаимное расстояние между витками 5-2. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, существует возможность с помощью простой структуры системы наматывания получить различное распределение резистивной нити 5 накаливания на поддерживающем элементе 4 из слюды, которое переводится в соответствующее дозирование мощности, как функции локальной вентиляции.Дополнительный вариант осуществления изобретения термического распределения резистивной нити накаливания получается за счет соответствующего смещения вертикальных положений нагревательных элементов. На фиг. 10А показано расположение вдоль поперечной плоскости относительно горизонтального направления воздушного потока между двумя парами нагревательных элементов, в соответствии с существующим уровнем техники, в то время как на фиг. 10В показано смещенное расположение тех же самых элементов, в соответствии с настоящим изобретением. Резистивные элементы поддерживаются вертикальными изолирующими элементами 7 (фиг. 11А-В). Вертикальные изолирующие элементы 7 вставляются в изолирующие поддерживающие элементы 4 обмоток 5 с помощью простого механизма разъемного соединения типа защелки (фиг. 11А). На фиг. 11В показана система, подготовленная для вставления в контейнер, показанный на фиг. 12. На фиг. 13А-С показан пример контейнера 3 для размещения в нем различных нагревательных элементов, т.е. различных изолирующих поддерживающих элементов 4, выполненных из слюды, с соответствующими обмотками 5, и последующими этапами сборки. Контейнер 3 имеет форму прямоугольного параллелепипеда, образованного нижней частью 23, двумя боковыми противоположными друг другу стенками 24 (в то время как две другие боковые стенки отсутствуют, чтобы обеспечить вход и выход для воздуха) и снимаемой крышкой 25, параллельной нижней части. Системы байонетного соединителя с вырезом используются для сборки, как показано на последовательности фиг. 13А-С. Боковые стенки 24 обеспечиваются выступающими вертикальными элементами 26 в щелевых отверстиях и углублениях, сформированных в крышке 25, с помощью которых сама крышка 29 прочно прикрепляется средствами вертикального перемещения (фиг. 13А) и горизонтального перемещения (фиг. 13С) самой крышки 29. Кроме того, вертикальные изолирующие элементы 7 с заданной специфической формой устанавливаются с помощью системы байонетного соединителя с вырезом на крышке 25 контейнера 3, как показано на вышеуказанной последовательности фиг. 13А-С. Для того чтобы облегчить процесс сборки, обеспечивается соответствующая система электрического соединения и особая форма горизонтальных поддерживающих элементов, выполненных из слюды 5, чтобы облегчать вставление вертикальных поддерживающих элементов 7. На фиг. 14 показан пример горизонтального изолирующего поддерживающего элемента 5 обмотки провода 4 с высоким сопротивлением, в соответствии с изобретением. На фигуре показано, что особая форма 30 центральной и конечной части поддерживающего элемента 5 облегчает вставление вертикальных поддерживающих элементов 7. Электрическое соединение для облегчения сборки состоит из лент 31 для соединения нагревательных элементов между собой и присоединения нагревательных элементов к внешнему источнику питания. Провод 5 с высоким сопротивлением присоединяется непосредственно к ленте 31, которая в свою очередь присоединяется к проводу 32 источника питания, который заканчивается щелевидным гнездом 33. Таким образом, провод с высоким сопротивлением присоединяется непосредственно к кабелям источника питания без необходимости дополнительной прокладки проводов, которая является затратной в переводе на время. На фиг. 15 показан детализированный чертеж этого соединения. Изобретение не ограничивается бытовыми барабанными сушильными устройствами, но могут использоваться в любых типах устройств, в которых необходимо нагревание воздушного потока. Элементы и признаки, проиллюстрированные в различных вариантах осуществления изобретения, могут комбинироваться, при этом оставаясь в пределах объема защиты настоящего изобретения.