Трубчатый электронагревательный элемент и способ его изготовления

 

Изобретение относится к трубчатым электронагревателям и способу их изготовления. Нагреватель содержит трубку, в которой размещены нагревательная спираль, камера с термовыключателем, по торцам которой установлены шайбы из слюдопласта. Трубка заполнена с обоих концов до камеры изоляционным наполнителем. Термовыключатель выполнен из легкоплавкого припоя с флюсом. Особенность изготовления состоит в том, что шайбу из слюдопласта выполняют диаметром, равным внутреннему диаметру необжатой трубки, а затем обжимают трубку до внешнего диаметра цилиндрической части камеры. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к бытовым электронагревательным приборам.

Известен трубчатый электронагревательный элемент [1] с термовыключателем, содержащий трубку, в которой расположены нагревательная спираль, термовыключатель, выполненный в виде плавкой вставки, заключенной в камеру, и наполнитель.

Конструктивные особенности термовыключателя предусматривают применение его только в насыпных трубчатых электронагревательных элементах, получаемых способом заполнения трубчатого электронагревательного элемента наполнителем из изоляционного материала без дальнейшего обжатия на меньший диаметр. Для данных трубчатых электронагревательных элементов из-за низкой плотности наполнителя характерны большие потери тепловой энергии, более низкие электроизоляционные свойства, уменьшение срока службы. Кроме того, недостатком является сложность технического исполнения термовыключателя применительно к малогабаритным трубчатым электронагревательным элементам.

Известен трубчатый электронагревательный элемент [2] с установленным в нем термовыключателем в форме стержня, заключенным в камеру, соприкасающуюся внешней поверхностью с внутренней поверхностью трубки нагревателя и закрытую с торцов изоляционными шайбами. Трубка заполнена наполнителем. Термовыключатель контактирует с наполнителем с одной стороны.

Недостатком конструкции является то, что теплопередача к стержню при неправильной эксплуатации нагревательного элемента (перегреве) недостаточна, что ухудшает потребительские свойства изделия сказывается на эффективности срабатывания термовыключателя.

Известен способ изготовления трубчатого электронагревательного элемента [2] согласно котоpому нагревательную спираль помещают в трубку, с одного конца вводят камеру с термовыключателем и торцовыми шайбами, а с противоположного конца до камеры в трубку засыпают изоляционный наполнитель и обжимают трубку до внешнего диаметра цилиндрической части камеры.

Недостатком данного способа является невозможность размещения термовыключателя в контакте с изоляционным наполнителем с двух сторон, так как при обжатии трубчатого электронагревательного элемента термовыключатель выходит из строя. В связи с тем, что трубчатый электронагревательный элемент заполняют изоляционным наполнителем только с одной стороны и контактирует термовыключатель с наполнителем только с одной стороны, эффективность срабатывания термовыключателя значительно снижается.

Задачей изобретения является улучшение потребительских свойств.

Задача достигается за счет того, что в трубчатом электронагревательном элементе, содержащем трубку, в которой расположена нагревательная спираль, термовыключатель в форме стержня, заключенного в камеру, соприкасающуюся внешней боковой поверхностью с внутренней поверхностью трубки электронагревателя, с торцовых сторон снабженную шайбами из изоляционного материала, причем трубка заполнена изоляционным наполнителем от одного конца до камеры, шайбы выполнены из легкоразрушающегося материала, например слюдопласта, термовыключатель выполнен из легкоплавкого припоя с флюсом, а изоляционным наполнителем трубка заполнена и от другого конца камеры.

Задача достигается также за счет того, что по способу изготовления трубчатого электронагревательного элемента в трубку помещают нагревательную спираль, с одного конца вводят камеру с термовыключателем и торцовыми шайбами, а с противоположного конца до камеры в трубку засыпают изоляционный наполнитель и обжимают трубку до внешнего диаметра цилиндрической части камеры, причем указанные торцовые шайбы, разрушающиеся при обжатии, выполняют из легкоразрушающегося материала, например слюдопласта, диаметром, равным внутреннему диаметру необжатой трубки, а до обжатия засыпают трубку изоляционным наполнителем и от первого конца до камеры.

На фиг. 1 изображен трубчатый электронагревательный элемент до обжатия; на фиг. 2 после обжатия.

Трубчатый электронагревательный элемент содержит трубку 1, в которую встраивается нагревательная спираль 2 и термовыключатель в форме стержня, представляющий собой плавкую вставку 3, выполненную из припоя с флюсом, заключенную в камеру 4. Средняя часть камеры выполнена цилиндрической из изоляционного материала. Внутренний диаметр цилиндрической части камеры 4 больше диаметра стержня плавкой вставки 3, в результате в камере создается свободный объем 5, который с торцовых сторон ограничивается шайбами 6, выполненными из изоляционного материала (например, слюдопласт, миканит), который при приложении незначительных радиальных нагрузок разрушается, не деформируя плавкую вставку. Наружный диаметр шайбы 6 равен внутреннему диаметру трубки 1 нагревателя до обжатия (фиг. 1). Внутренний диаметр шайбы 6 на 0,2-0,3 мм больше диаметра стержня плавкой вставки 3. Плавкая вставка проходит через шайбы 6, цилиндрическую камеру 4 и с помощью втулок 7 и 8 соединяется со спиралью 2 и выводом 11. Затем в трубку нагревателя с обеих сторон засыпается изоляционный материал наполнитель 9. При такой конструкции термовыключателя образуется объем 10, свободный от наполнителя.

При обжатии трубчатого электронагревательного элемента (фиг. 2) происходит уплотнение наполнителя 9, шайбы 6 камеры 4 разрушаются, не позволяя наполнителю попасть в свободный объем 5 вокруг плавкой вставки 3, что позволяет предохранить плавкую вставку от деформации. Цилиндрическая часть камеры сохраняется неповрежденной, так как до обжатия существовал свободный от наполнителя объем 10, а само обжатие продолжается до соприкосновения цилиндрической камеры 4 с внутренней поверхностью трубки 1. Таким образом, свободный объем 5 вокруг плавкой вставки 3 становится замкнутым, позволяющим надежно срабатывать термовыключателю и предохраняющим плавкую вставку от нежелательных воздействий.

При нарушении отдачи тепла с поверхности нагревателя, например при включении электрокипятильника без воды или при выкипании воды, температура нагревателя превышает допустимую. Плавкая вставка, находящаяся в свободном замкнутом объеме 5 камеры, плавится, разрывая электрическую цепь изделия. Плавкая вставка для ускорения процесса плавления и получения надежного разрыва может быть выполнена в виде трубки из легкоплавкого припоя с наполнителем из флюса внутри или проволоки из того же материала, покрытой флюсом снаружи только в районе камеры.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в обеспечении пожаробезопасности электронагревательных элементов, в частности малогабаритных электрокипятильников, что достигается размещением специального термовыключателя внутри электронагревательного элемента, контактирующего с обеих сторон с изоляционным наполнителем, получаемым методом обжатия. Наличие термовыключателя в электрокипятильниках предотвращает возникновение пожара в домашних условиях и во время путешествий при неосторожном и неправильном обращении с ними. Неприятности могут принести не только моральный, но и огромный материальный ущерб потребителю и государству. Изготовление электронагревательных элементов с термовыключателем методом обжатия позволяет уменьшить габариты, снизить удельную материалоемкость, увеличить теплопроводность, повысить удельные нагрузки.

Формула изобретения

1. Трубчатый электронагревательный элемент, содержащий трубку, в которой расположена нагревательная спираль, термовыключатель в форме стержня, заключенного в камеру, соприкасающуюся внешней боковой поверхностью с внутренней поверхностью трубки электронагревателя, с торцевых сторон снабженную шайбами из изоляционного материала и заполненную изоляционным наполнителем от одного конца до камеры, отличающийся тем, что шайбы выполнены из легкоразрушающегося материала, например слюдопласта, термовыключатель выполнен из легкоплавкого припоя с флюсом, а изоляционным наполнителем трубка заполнена и от второго конца до камеры.

2. Способ изготовления трубчатого электронагревательного элемента, при котором помещают в трубку нагревательную спираль, с одного конца вводят камеру с термовыключателем и торцевыми шайбами, а с противоположного конца до камеры в трубку засыпают изоляционный наполнитель и обжимают трубку до внешнего диаметра цилиндрической части камеры, отличающийся тем, что указанные торцевые шайбы, разрушающиеся при обжатии, выполняют из легкоразрушающегося материала, например слюдопласта, диаметром, равным внутреннему диаметру необжатой трубки, а до обжатия засыпают трубку изоляционным наполнителем и от первого конца до камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2