ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНФРАКРАСНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

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 помещений, вагонов и ж/д цистерн со смерзшим 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 нахождением в них людей, животных, растений и т.д.
Известен электрический лучистый обогреватель (варианты) и теплоизлучающий элемент (свидетельство на полезную модель №24066, МПК H05B 3/40, F24D 13/00, опубл. 09.11.2001 г.), содержащий электронагреватель, теплоизлучающий элемент, включающий держатель, в котором установлен электронагреватель, и излучающую пластину и отражатель. 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 (варианты) (свидетельство на полезную модель №35939, МПК H05B 33/40, 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 нагреватель (патент на полезную модель №45584, МПК H05B 3/22, B65G 69/20 опубл. 10.05.2005 г.), ближайшим по технической сущности и принятый за прототип, содержащий несущую конструкцию, крепежные элементы, установленные на несущей конструкции, соединительные пластины, закрепленные на крепежных элементах, нагревательные ленты, подсоединенные попарно своими соответствующими концами к соответствующим соединительным пластинам, образующими зигзагообразную форму соединения нагревательных лент и электроконтактные шины, закрепленные своими концами на свободных концах нагревательных лент, причем крепежные элементы подвижно установлены своими выступами, выполненными в нижней части крепежных элементов, в прорезях, выполненных в несущей конструкции, или крепежные элементы, подвижно установленные своими выступами, выполненными в нижней части крепежных элементов, в прорезях, выполненных в несущей конструкции, и подпружинены относительно друг друга.
Однако в известном нагревателе в процессе нагрева (800…900°C) нагревательные ленты расширяются и, несмотря на то, что концы их подпружинены через элементы крепления при охлаждении они не возвращаются в исходное состояние (деформируются). Наиболее сильная остаточная деформация происходит при толщине ленты более 0,5 мм, т.к. пружины тянут ленту не вдоль ее продольной оси, а по окружности с радиусом, зависящим от длины элементов крепления. При многократном включении и выключении нагревателей деформация увеличивается, что изменяет характеристики нагревателя в процессе эксплуатации и сокращает срок его службы. Конструкция нагревателя достаточно сложная и не технологичная в изготовлении. Кроме того, во многих случаях необходимо получить более равномерный нагрев изделия (обогрев помещения и т.д.), чего не позволяет достичь ленточный излучатель. В известном нагревателе отсутствует ограждение нагревательных лент, что при эксплуатации может привести к ожогам и электротравмам обслуживающего персонала, так как нагревательные ленты не имеют электрической изоляции и нагреваются до температуры 800…900°C и не имеется защитных крышек выходных «электроконтактных шин». В связи с этим эксплуатация данного нагревателя возможна только в недоступных для людей огражденных территориях, что и происходит на практике.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в упрощении конструкции электрического инфракрасного нагревателя, повышении его надежности и улучшении технических и эксплуатационных характеристик, повышении безопасности эксплуатации и обслуживания.
Технический результат (вариант 1) достигается тем, что в электрическом инфракрасном нагревателе, содержащем корпус, закрепленные в нем крепежные элементы, в которых установлены теплоизлучающие элементы, соединительные пластины, теплоизолирующий элемент, новым является то, что 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 одому контактному стержню, соответственно, с каждой стороны, которые пропущены через соответствующие проходные изоляторы, при этом диаметр контактных стержней меньше диаметра внутреннего отверстия проходных изоляторов, 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 клеммной колодки или клеммных колодок.
В электрическом инфракрасном нагревателе (вариант 2), содержащем корпус, закрепленные в нем крепежные элементы, в которых установлен теплоизлучающий элемент, теплоизолирующий элемент, новым является то, что 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, а теплоизлучающий элемент имеет, по меньшей мере, по одному контактному стержню, соответственно, с каждой стороны, которые пропущены через соответствующие проходные изоляторы, диаметр контактных стержней меньше диаметра внутреннего отверстия проходных изоляторов, при этом контактные стержни теплоизлучающего элемента посредством гибких соединительных элементов соединены с электрическими выводами клемной колодки.
Общими для вариантов 1 и 2 являются следующие признаки.
Диаметр контактного стержня меньше диаметра внутреннего отверстия проходного изолятора, по меньшей мере, на 0,2 мм.
Теплоизлучающие элементы (вариант 1) или теплоизлучающии элемент (вариант 2) выполнены с профильным поперечным сечением, при этом поперечное сечение теплоизлучающего элемента выполнено в виде пилообразного, или С-образного профиля.
Электрический инфракрасный нагреватель содержит отражатель, выполненный из материала с высоким коэффициентом отражения, не менее 0,85, установленный на расстоянии не менее 5 мм от теплоизлучающих элементов. Отражатель или его поверхностный слой выполнен из материала с коэффициентом излучения не более 0,3: из цветных металлов, или из цветных сплавов, или из конструкционных полимеров, или из армированных полимеров. Отражатель выполнен с профильным поперечным сечением, или в виде плоской пластины.
Теплоизолирующий элемент выполнен из конструкционных теплостойких полимеров или теплостойких минеральных материалов с теплопроводностью не более 0,06 Вт/(м*°К), расположен между отражателем и корпусом и имеет со стороны отражателя экранирующий от излучения слой из материала с коэффициентом излучения не более 0,3, например, фольги.
Электрический инфракрасный нагреватель имеет ограждение в виде крупноячеистой жесткой сетки установленной над теплоизлучающими элементами (вариант 1) или над теплоизлучающим элементом (вариант 2) и закрепленной на корпусе.
Клеммные колодки электрического инфракрасного нагревателя снабжены крышками.
На фиг.1 представлен общий вид электрического инфракрасного нагревателя.
На фиг.2 - вид А-А фиг.1.
На фиг.3 - вид Б-Б фиг.1.
Где: 1 - корпус; 2 - теплоизлучающий элемент; 3 - теплоизолирующий элемент; 4 - боковые пластины; 5 - проходные изоляторы; 6 - крышка корпуса; 7 - контактные стержни; 8 - электрические выводы клеммной колодки; 9 - клеммная колодка; 10 - отражатель; 11 - ограждение; 12 - крышка клеммной колодки; 13 - соеденительные пластины.
Электрический инфракрасный нагреватель содержит, корпус 1 в котором установлены теплоизлучающие элементы 2, теплоизолирующий элемент 3 и крепежные элементы в виде двух боковых пластин 4, расположенных на противоположных сторонах корпуса 1, в каждой из которых, соответственно, установлены, по меньшей мере, по одному проходному изолятору 5 для каждого теплоизлучающего элемента 2. Боковые пластины 4 прикреплены к корпусу 1 или к крышке корпуса 6 с помощью винтов или заклепок.
Теплоизлучающие элементы 2 имеют контактные стержни 7, которые соединены с ними с помощью сварки. Контактные стержни 7 пропущены через соответствующие проходные изоляторы 5, при этом их диаметр меньше диаметра внутренних отверстий проходного изолятора 5, по меньшей мере, на 0,2 мм, что позволяет теплоизлучающим элементам 2 при нагреве свободно расширяться в пределах заданных зазоров между теплоизлучающим элементом 2 и проходным изолятором 5 (при длине теплоизлучающих элементов 500 мм и максимальной температуре 850…900°C зазоры составляют 10 мм), что повышает надежность и улучшает технические и эксплуатационные характеристики нагревателя. Контактные стержни 7 соединены с контактными стержнями 7 соседних теплоизлучающих элементов 2 с помощью соединительных пластин 13, а контактные стержни 7 крайних теплоизлучающих элементов 2 соединены с электрическими выводами 8 клеммной колодки 9 или клеммных колодок в соответствии с электрической схемой последовательно или параллельно с помощью сварки или другим способом. Если в электрическом инфракрасном нагревателе один теплоизлучающий элемент 2 (вариант 2), то соединение с одним из выводов 8 клеммной колодки 9 выполняется гибким электрическим проводником.
Для повышения КПД электрический инфракрасный нагреватель содержит отражатель 10, выполненный из материала с высоким коэффициентом отражения (не менее 0,85), установленный на расстоянии не менее 5 мм от поверхности теплоизлучающих элементов 2. Отражатель 10 или его поверхностный слой выполнен из материала с коэффициентом излучения не более 0,3, например, из цветных металлов, из цветных сплавов, из конструкционных полимеров, из армированных полимеров. Отражатель 10 выполнен с профильным поперечным сечением, или в виде плоской пластины.
Теплоизолирующий элемент 3 расположен между отражателем 10 и корпусом 1 (крышкой 6 корпуса), выполнен из конструкционных минеральных или полимерных материалов с теплопроводностью не более 0,06 Вт/(м*°К), имеет со стороны отражателя 10 экранирующий от излучения слой из материала с коэффициентом излучения не более 0,3 (например, алюминиевой фольги).
Для создания необходимой диаграммы распределения теплового потока, теплоизлучающие элементы 2 выполнены с профильным сечением, например с пилообразным или С-образным профилем. Профилированный теплоизлучающий элемент 2 имеет значительно большую прочность на изгиб, что особенно важно при его толщинах менее 1 мм.
Для предотвращения получения эксплуатирующим персоналом травм, электрический инфракрасный нагреватель содержит закрепленное на корпусе 1 ограждение 11, установленное над теплоизлучающими элементами 2 и выполненное в виде жесткой сетки, а также содержит крышку 12 клеммной колодки 9.
Конструкция предлагаемого электрического инфракрасного нагревателя проста, надежна и безопасна в эксплуатации. За счет свободного термического расширения теплооизлучающих элементов в пределах заданных зазоров, а также за счет применения эффективных материалов повышается надежность и улучшаются технические и эксплуатационные характеристики нагревателя, увеличивается срок его службы.