Электронагревательный элемент

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электронагревательным элементам, используемым в электронагревательных устройствах. Элемент содержит резистивный провод, уложенный в поочередно смонтированные по его оси цилиндрические изоляционные термостойкие блоки. Один из его блоков выполнен с открытыми наружу пазами со скруглениями, образующими перемычку. Второй блок выполнен с открытым сквозным вдоль его продольной оси пазом Т-образной формы, полка которого со скруглениями на концах в диаметральной плоскости ориентирована вдоль диаметра блока. Ширина ножки паза Т-образной формы по величине меньше межцентрового расстояния скруглений полки. При этом в пересечении скруглений полки паза и ножки образуются зубчатые выступы, а вдоль паза по центру полки выполнено ребро, стороны которого плавно сопряжены с поверхностями скруглений полки. Величина межцентрового расстояния скруглений пазов первого изоляционного блока больше величины межцентрового расстояния скруглений полки паза второго изоляционного блока. В результате увеличивается ширина перемычки первого блока, снижающая опасность трекинга, и образуется ступенчатый сквозной канал с превентивным прижатием спиралей к поверхностям скруглений открытых пазов блоков на этапе сборки, в процессе эксплуатации в режиме нагрева и остывания, что повышает эксплуатационную надежность элемента и обеспечивает подвижность блоков относительно друг друга при введении элемента в нагреваемые каналы с нарушенной прямолинейностью их осей. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электронагревательных приборах и устройствах.

Известны электронагреватели. Одним из них является электронагреватель по авт. св. СССР N 1614138. Он содержит цилиндрические изоляционные блоки и нагревательный элемент в виде спиралей, уложенных в открытых пазах в этих блоках.

Наиболее близким по технической сущности и конструктивно к заявленному изобретению является электронагревательный элемент погружного электронагревателя по патенту СССР N 1820995, который выбран в качестве прототипа. Электронагревательный элемент (без корпуса) содержит резистивный элемент, размещенный в полостях, поочередно смонтированных по его оси цилиндрических изоляционных термостойких блоков. Один из блоков выполнен с полостями, симметрично расположенными по диаметру и разделенными перемычкой. Второй блок выполнен с полостью Т-образной формы, при этом ширина ножки паза равна межцентровому расстоянию скруглений паза. При сборке электронагревательного элемента вследствие определенного соотношения размеров перемычки первого блока и Т-образной полости второго, а также равенства межцентровых расстояний скруглений полостей обоих блоков, образуется прямой канал для размещения нагревательных спиралей, что не обеспечивает фиксацию на них блоков и не гарантирует электронагревательный элемент от рассыпания. В результате этого усложняется его монтаж и сборка электронагревателя в целом. Кроме этого, соотношение размеров полостей и перемычек блоков неприемлемо для использования спиралей меньших диаметров, так как в этом случае блоки с Т-образной полостью будут выпадать. При выбранных соотношениях геометрических размеров первого блока образуется перемычка недостаточной толщины, что приводит в процессе эксплуатации к образованию токо-проводящих мостиков (трекинг). В реальных условиях эксплуатации при наличии прямого канала, вследствие того, что резистивный провод при нагреве удлиняется, ветви спиралей вспучиваются, что увеличивает вероятность их замыкания на корпус нагревателя в районе открытых полостей первого блока и между собой в Т-образных полостях второго блока.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что электронагревательный элемент включает резистивный провод, уложенный в поочередно смонтированные по его оси цилиндрические блоки из изоляционного материала с открытыми сквозными вдоль их продольных осей пазами. Первый из блоков выполнен с пазами с шириной в диаметральной плоскости, обеспечивающей продольное размещение в пазах цилиндрической спирали резистивного провода. Пазы в этих изоляционных блоках выполнены со скруглениями, образующими перемычку. Второй блок выполнен с Т-образным пазом.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего достижение непосредственного технического результата и, тем самым, достижение положительного эффекта обеспечение эксплуатационной надежности устройства и упрощение сборки. Отличием заявленного изобретения является то, что второй изоляционный блок выполнен с открытым сквозным вдоль его продольной оси пазом Т-образной формы, полка которого со скруглениями на концах в диаметральной плоскости ориентирована вдоль диаметра блока. Ширина ножки паза Т-образной формы по величине меньше межцентрового расстояния радиусов скруглений полки. Выбор таких геометрических соотношений обеспечивает сопряжение поверхностей скруглений на концах полки и ножки с образованием зубчатого выступа, предотвращающего от выпадения ветвей спирали резистивного провода в процессе сборки и эксплуатации при ее нагреве. Этой же цели предотвращению выпадения ветвей спирали резистивного провода из открытых пазов служит выполнение вдоль паза по центру полки ребра, стороны которого плавно сопряжены с поверхностями скруглений на концах полки. Существенным является и то, что величина межцентрового расстояния скруглений пазов первого изоляционного блока больше величины межцентрового расстояния скруглений на концах полки паза второго изоляционного блока, в результате чего образуется ступенчатый сквозной канал. Именно такое выполнение изоляционных блоков обеспечивает превентивное прижатие ветвей уложенной спирали к поверхностям скруглений первого изоляционного блока и к поверхностям скруглений на концах полки второго изоляционного блока. Указанное прилегание обеспечивается и в процессе эксплуатации при нагреве резистивного провода, и на этапе монтажа электронагревательного элемента. Заявленный элемент в собранном виде не рассыпается даже при манипуляциях с ним в процессе монтажа. Некоторая подвижность блоков относительно друг друга облегчает введение собранного электронагревательного элемента в каналы нагревателей с нарушенной прямолинейностью.

На фиг. 1 показана конструкция первого изоляционного блока, а на фиг. 2 конструкция второго изоляционного блока; на фиг. 3 укладка резистивного провода в изоляционных блоках (блоки условно раздвинуты между собой).

Первый из изоляционных блоков изготовлен из термостойкого изоляционного материала, например, стекла. В диаметральной плоскости блока выполнены сквозные вдоль продольной оси открытые наружу пазы (см. фиг. 1) со скруглениями их концов, образующих перемычку, обеспечивающую конструктивно-эксплуатационную прочность и надежность элемента.

Второй изоляционный блок (см. фиг. 2) изготовлен из термостойкого изоляционного материала одинакового или подобного по свойствам материалу первого изоляционного блока. Он выполнен с открытым сквозным вдоль его продольной оси пазом Т-образной формы. Полки паза имеют скругленя на концах и в диаметральной плоскости ориентированы вдоль диаметра блока. Ширина ножки паза Т-образной формы по величине меньше межцентрового расстояния скруглений полки паза. Такие геометрические соотношения элементов Т-образного паза второго изоляционного блока обеспечивают сопряжение поверхностей скруглений полки и ножки паза с образованием зубчатых выступов по всей длине паза.

В конструкции заявленного электронагревательного элемента предусмотрено, что величина межцентрового расстояния скруглений первого изоляционного блока больше величины межцентрового расстояния радиусов скруглений полки паза второго блока.

Заявленный электронагревательный элемент собирают при поочередном монтировании блоков 1 и 2 (см. фиг. 3). В пазы блоков 1 и 2 укладывают спираль резистивного провода 3. В окончательно собранном виде блоки 1 и 2 прилегают друг к другу торцами (на фиг. 3 для наглядности блоки условно раздвинуты). При монтаже блоков электронагревательного элемента образуется ступенчатый сквозной канал с превентивным прижатием спиралей к поверхностям пазов блоков, что обеспечивается различными по величине межцентровыми расстояниями l₁ и l₂ скруглений пазов блоков 1 и 2, при этом l₁ > l₂. Кроме того, большее межцентровое расстояние скруглений блок увеличивает толщину перемычки b и, тем самым, значительно снижает трекинг, что, в свою очередь, в десятки раз повышает эксплуатационную надежность заявленного электронагревательного элемента по сравнению с противопоставляемым.

Ступенчатый канал с превентивным прижатием спиралей, образованный поочередным расположением блоков 1 и 2 с различными межцентровыми расстояниями скруглений пазов, а также выбор геометрических размеров с образованием зубчатых выступов 4 и ребра 5 в заявленном изобретении обеспечивает упрощение сборки за счет невыпадения блоков при манипуляциях в процессе монтажа, в том числе и при использовании спиралей с меньшими диаметрами, что принципиально недостижимо в противопоставляемом электронагревательном элементе. При включении в сеть резистивный провод 3 нагревается. Упругие деформации спирали провода 3 способствуют равномерному распределению витков провода 3 в пазах блоков 1 и 2. При этом повышение величины межцентрового расстояния скруглений пазов первого изоляционного блока 1 над величиной межцентрового расстояния радиусов скруглений полки паза второго изоляционного блока 2 обеспечивает превентивное постоянное одновременное прижатие спирали 3 к поверхностям скруглений пазов блоков 1 и 2, исключая ее деформацию, могущую привести к замыканию ветвей спирали на корпус нагревателя и между собой, как в процессе нагрева, так и в процессе их остывания.

Формула изобретения

Электронагревательный элемент, содержащий резистивный провод, уложенный в поочередно смонтированные по его оси цилиндрические изоляционные термостойкие блоки двух видов, выполненные с открытыми сквозными вдоль их продольных осей пазами со скруглениями на концах, в первом из которых выполнено два боковых продольных паза, отделенных друг от друга перемычкой, а во втором Т-образный паз, полка которого в диаметральной плоскости ориентирована вдоль диаметра блока, отличающийся тем, что ширина ножки Т-образного паза по величине меньше межцентрового расстояния скруглений, при этом в пересечении скруглений полки паза и ножки образованы зубчатые выступы, а вдоль паза по центру полки выполнено ребро, стороны которого плавно сопряжены с поверхностями скруглений на концах полки, при этом величина межцентрового расстояния скруглений пазов первого блока больше величины межцентрового расстояния скруглений полки второго блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2