Электрический инфракрасный нагреватель (варианты)

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам электрического нагрева инфракрасным излучением и позволяет повысить надежность, улучшить технические и эксплуатационные характеристики, повысить безопасность эксплуатации и обслуживания, упростить конструкцию. 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) Теплоизлучающие элементы (2) имеют контактные стержни (7), которые вставлены в соответствующие проходные изоляторы (5). Диаметр контактных стержней (7) 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). Контактные стержни (7) соединены с контактными стержнями (7) соседних теплоизлучающих элементов (2) с помощью соединительных пластин (13) (вариант 1) и с электрическими выводами 8 клеммной колодки (9) в соответствии с электрической схемой последовательно или параллельно. Если в нагревателе один теплоизлучающий элемент (2) (вариант 2), то соединение с одним из выводов клеммной колодки (9) выполняется гибким электрическим проводником. Нагреватель имеет отражатель (10) из материала с высоким коэффициентом отражения, ограждение (11) в виде крупноячеистой жесткой сетки, установленной над теплоизлучающими элементами (2), крышку (12) закрывающую клеммные колодки (9).

2 н.п. ф-лы, 23 з.п. ф-лы, 3 илл.

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 (800900°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 800900°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 850900°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.

1. Электрический инфракрасный нагреватель, содержащий корпус, закрепленные в нем крепежные элементы, в которых установлены теплоизлучающие элементы, соединительные пластины, теплоизолирующий элемент, отличающийся тем, 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 одному 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 клемной колодки или клемных колодок.

2. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что диаметр контактных стержней меньше диаметра внутренних отверстий проходного изолятора, по меньшей мере, на 0,2 мм.

3. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что теплоизлучающие элементы выполнены с профильным поперечным сечением.

4. Электрический инфракрасный нагреватель по п.3, отличающийся тем, что поперечное сечение теплоизлучающего элемента выполнено в виде пилообразного или С-образного профиля.

5. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что содержит отражатель, выполненный из материала с высоким коэффициентом отражения, не менее 0,85, установленный на расстоянии не менее 5 мм от теплоизлучающих элементов.

6. Электрический инфракрасный нагреватель по п.5, отличающийся тем, что отражатель или его поверхностный слой выполнен из материала с коэффициентом излучения не более 0,3.

7. Электрический инфракрасный нагреватель по п.5 или 6, отличающийся тем, что отражатель или его поверхностный слой выполнен из цветных металлов, или из цветных сплавов, или из конструкционных полимеров, или из армированных полимеров.

8. Электрический инфракрасный нагреватель по п.5, отличающийся тем, что отражатель выполнен с профильным поперечным сечением или в виде плоской пластины.

9. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что теплоизолирующий элемент выполнен из конструкционных теплостойких полимеров, или теплостойких минеральных материалов с теплопроводностью не более 0,06 Вт/(м·°К).

10. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1 или 5, отличающийся тем, теплоизолирующий элемент расположен между отражателем и корпусом.

11. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1 или 5, отличающийся тем, что теплоизолирующий элемент имеет со стороны отражателя экранирующий от излучения слой из материала с коэффициентом излучения не более 0,3.

12. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что он имеет ограждение в виде крупноячеистой жесткой сетки, установленной над теплоизлучающими элементами и закрепленной к корпусу.

13. Электрический инфракрасный нагреватель по п.1, отличающийся тем, что выходные колодки снабжены крышками.

14. Электрический инфракрасный нагреватель, содержащий корпус, закрепленные в нем крепежные элементы, в которых установлен теплоизлучающий элемент, теплоизолирующий элемент, отличающийся тем, что крепежные элементы выполнены в виде боковых пластин, расположенных с противоположных сторон 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 внутренних отверстий проходных изоляторов, при этом контактные стержни теплоизлучающего элемента посредством гибких соединительных элементов соединены с электрическими выводами клемной колодки.

15. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14, отличающийся тем, что диаметр контактного стержня меньше диаметра внутреннего отверстия проходного изолятора, по меньшей мере, на 0,2 мм.

16. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14, отличающийся тем, что теплоизлучающий элемент выполнен с профильным поперечным сечением.

17. Электрический инфракрасный нагреватель по п.16, отличающийся тем, что поперечное сечение теплоизлучающего элемента выполнено в виде пилообразного или С-образного профиля.

18. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14, отличающийся тем, что содержит отражатель, выполненный из материала с высоким коэффициентом отражения, не менее 0,85, установленный на расстоянии не менее 5 мм от теплоизлучающего элемента.

19. Электрический инфракрасный нагреватель по п.18, отличающийся тем, что отражатель или его поверхностный слой выполнен из материала с коэффициентом излучения не более 0,3.

20. Электрический инфракрасный нагреватель по п.18 или 19, отличающийся тем, что отражатель или его поверхностный слой выполнен из цветных металлов, или из цветных сплавов, или из конструкционных полимеров, или из армированных полимеров.

21. Электрический инфракрасный нагреватель по п.18, отличающийся тем, что отражатель выполнен с профильным поперечным сечением или в виде плоской пластины.

22. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14, отличающийся тем, что теплоизолирующий элемент выполнен из конструкционных теплостойких полимеров или теплостойких минеральных материалов с теплопроводностью не более 0,06 Вт/(м·°К).

23. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14 или 18, отличающийся тем, что теплоизолирующий элемент расположен между отражателем и корпусом.

24. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14 или 18, отличающийся тем, что теплоизолирующий элемент имеет со стороны отражателя экранирующий от излучения слой из материала с коэффициентом излучения не более 0,3.

25. Электрический инфракрасный нагреватель по п.14, отличающийся тем, что он имеет ограждение в виде крупноячеистой жесткой сетки, установленной над теплоизлучающим элементом и закрепленной к корпусу, а выходные колодки снабжены крышками.