Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя



Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя
Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа икз для инфракрасного нагревателя

 


Владельцы патента RU 2556865:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике. В способе электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп плоские электропроводные шины соединяют между собой параллельно диэлектрическими перегородками, которые размещают неподвижно между шинами с зазорами относительно друг друга, выполняя в одной из шин сквозные отверстия с резьбой, аналогичной резьбе бокового контакта лампы, а в другой шине - углубления, коаксиальные резьбе, для нижнего контакта лампы, резьбовые отверстия и углубления размещают между диэлектрическими перегородками, шину с резьбовыми отверстиями подключают к фазному проводу, шину с углублениями подключают к нейтральному проводу. Предварительно, лампы вворачивают боковым контактом лампы в фазную шину до упора нижним контактом в углубление нейтральной шины. В фазной шине выполняют сквозные цилиндрические отверстия, коаксиальные углублениям в нейтральной шине, а в этих отверстиях закрепляют коаксиально отверстиям электропроводные цилиндрические втулки с внутренней резьбой заподлицо с наружной поверхностью фазной шины. Техническим результатом является повышение надежности и упрощение изготовления. 9 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области теплотехники и электротехники. Оно может быть использовано при создании инфракрасных излучателей для нагрева сушильных цилиндров изнутри и снаружи, для нагрева неподвижных емкостей сбоку и/или со стороны днища, для нагрева тестовых заготовок в процессе выпечки, для нагрева при сушке сыпучих материалов и т.д.

1. Уровень техники

Известен способ электрически параллельного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе [1], котором лампы вначале устанавливают (ввинчивают) в электрические патроны, которые неподвижно фиксируют в неподвижной оси внутри вращающегося тонкостенного сушильного цилиндра (барабана). Наружные контакты патронов электрически параллельно подключают к фазам «фаза - 0 (нейтраль)» электрическими проводами с диэлектрической изоляцией [1, фиг.2-6, 9]. Неподвижную ось выполняют в виде вытянутого в длину тонкостенного кожуха, который в поперечном сечении круглый или многогранный. Электропроводку (провода), соединяющую наружные контакты патронов с электрическими фазами трехфазной промышленной сети, размещают внутри кожуха (неподвижной оси) и выводят для подключения к источнику питания через осевое отверстие в одном из концов неподвижной оси. Патроны с лампами закрепляют па неподвижной оси так, что лампы ИКЗ направлены колбами радиально к внутренней поверхности нагреваемого цилиндра. Ряды ламп на неподвижной оси пофазно (фазы А - 0 «N», В - 0 «N», С - 0 «N») подключают к силовому выходу авторегулятора «напряжение-температура» (АРНТ), силовой вход которого подключают к промышленной трехфазной сети. Управляющий вход АРНТ электрически соединяют с датчиком температуры, измеряющим температуру наружной поверхности нагреваемого сушильного цилиндра. При подаче электрического питания на вход АРНТ и после установки с помощью АРНТ заданной температуры цилиндра электрическое напряжение подается в лампы ИКЗ, которые направляют инфракрасное излучение (ИКИ) на внутреннюю поверхность цилиндра и нагревают ее значительно эффективнее, чем паром.

Основным недостатком такого способа являются сложность и трудоемкость операций сборки-разборки и установки инфракрасного нагревателя (ИКН) в сушильный цилиндр и недостаточная надежность работы ИКН (неподвижная ось с патронами лампами и электропроводкой).

Трудоемкость операций обусловлена необходимостью вначале закреплять патроны на неподвижной оси, пропуская большое количество проводов внутри этой оси и выводя их через осевое отверстие оси, с последующей необходимостью вворачивать в патроны лампы и проверять соединения. Затем необходимо вскрывать одно из днищ цилиндра, после чего нужно устанавливать ИКН внутрь цилиндра и закрывать днище.

В случаях выхода из строя ламп ИКЗ (например, перегорели) эти операции нужно повторять, останавливая машину.

Недостаточная надежность работы обусловлена избыточным числом электрических точечных контактов в электрическом соединении (подключении) ламп с электрическим питанием. Кроме боковых и нижних внутренних контактов у колб ламп с патронами создается такое же количество точечных наружных контактов патронов с электропроводкой.

Недостаточная надежность работы обусловлена также недопустимо высокой температурой нагрева патронов и электропроводки внутри неподвижной оси. При облучении лампами внутренней поверхности цилиндра ИКИ отраженное от этой поверхности ИКИ нагревает неподвижную ось и патроны. Патроны, выполненные из диэлектрических материалов, аккумулируют тепло, непрерывно нагреваясь, поскольку диэлектрические материалы не теплопроводны. Перегрев приводит к разрушению корпусов патронов и к разрушению изоляции проводов, поскольку из внутренней полости неподвижной оси тепло не отводится.

Аналогичным, по сути, является способ электрически параллельного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе [2]. В отличие от предыдущего аналога [1] в данном техническом решении между рядами ламп ИКЗ к неподвижной трехгранной оси жестко присоединены отражатели ИКИ от внутренней поверхности сушильного тонкостенного цилиндра [2, фиг.2-4]. В число недостатков данного технического решения не входит недостаточная надежность работы из-за температурного разрушения корпусов патронов и изоляции проводов внутри неподвижной оси, поскольку отражатели НИКИ препятствуют попаданию отраженного от внутренней поверхности цилиндра ИКИ на неподвижную ось и на патроны.

В то же время существенно возрастает сложность и трудоемкость операций сборки-разборки и установки по сравнению с первым аналогом, поскольку дополнительной операцией является монтаж отражателей на неподвижной оси. Сохраняется и недостаточная надежность работы, обусловленная избыточным числом электрических точечных контактов в электрическом соединении (подключении) ламп с электрическим питанием. Кроме боковых и нижних внутренних контактов у колб ламп с патронами создается такое же количество точечных наружных контактов патронов с электропроводкой.

Известен способ электрически параллельного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе, который известен из устройства [3]. В этом способе лампы вначале устанавливают (ввинчивают) в электрические патроны, которые неподвижно фиксируют на диэлектрических планках, которые размещают неподвижно на наружной поверхности неподвижной оси, вдоль нее в продольных направляющих, с возможностью продольных перемещений каждой планки в направляющей вдоль неподвижной оси. Электрические провода, соединяющие патроны, электрически параллельно размещают на планках снаружи, а патроны с лампами на планке - равномерными рядами [3, фиг.5-9].

Поскольку между рядами ламп отражатели не устанавливают, то недостатки этого технического решения те же, что и в первом аналоге, с одним отличием. Трудоемкость операций сборки-разборки и установки инфракрасного нагревателя (ИКН) в сушильный цилиндр в данном техническом решении существенно выше из-за большей конструктивной сложности.

2. Наиболее близким техническим решение (прототипом) к заявляемому является способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе [4].

В данном техническом решении лампы ИКЗ устанавливают неподвижно, с зазором или без зазоров относительно друг друга в ряду, в неподвижные параллельные друг другу электропроводные шины, разделенные диэлектрическими перегородками. Шины выполняют в форме металлических полос, толщина которых существенно меньше ширины, а ширина существенно меньше длины, причем лампы располагают между перегородками.

В одной из пары шин выполняют сквозное отверстие, в котором нарезают резьбу под резьбу на цоколе (на боковом контакте) лампы, а на другой выполняют углубление, коаксиальное резьбе - в противоположной шине под нижний контакт лампы. Сквозные отверстия в одной шине и коаксиальные им углубления в другой шине располагают между диэлектрическими перегородками [4, фиг.5, 6]. Установка ламп в шины заключается во вворачивании ламп в резьбовые отверстия шины до упора нижним контактом в углубление другой шины.

Поскольку шины и спирали ламп - электропроводны, установка ламп создает разомкнутую электрическую цепь «одна шина - спираль лампы - другая шина», а все лампы, установленные таким образом, соединены электрически параллельно без электрических проводов. Достаточно подать фазное напряжение на одну из шин, например 220 В, а другую подключить к нейтрали, и в этой цепи образуется электрический ток, раскаляя спирали ламп, которые излучают ИКИ перпендикулярно плоской поверхности шин.

В указанном прототипе [4, фиг.4] шины с углублением устанавливают в неподвижных электропроводных направляющих на плоских гранях неподвижной оси ИКН, вдоль нее, а ИКН монтируют внутри нагреваемого цилиндра аналогично предыдущим аналогам. Но в прототипе нейтральный провод подключают к электропроводному корпусу неподвижной оси ИКН, а каждый фазный провод из трех подключают к каждой шине (из трех пар), которые имеют резьбовые отверстия. В этом случае нижние контакты ламп, поджатые в углублениях шин, электрически соединены с общей нейтралью посредством этой шины с углублениями, посредством направляющих и корпуса ИКН. В то же время противоположные шины электрически соединены с фазными проводами и, при подаче напряжения, ток от каждого фазного провода протекает к нейтрали через спирали ламп.

В этом прототипе электрические провода (фазные и нейтральный) с диэлектрической изоляцией присоединяют соответственно к шинам с резьбой и к корпусу неподвижной оси ИКН каждый в одной точке (в одном электрическом контакте). Эти контакты размещают на краю, вблизи торца неподвижной оси, а провода - в зазоре между неподвижной осью и внутренней плоской поверхностью днища. В этом случае ИКИ, отраженное от внутренней поверхности нагреваемого цилиндра, не достигают области размещения электрических контактов и проводов и не нагреваются.

Это существенно увеличивает их надежность и долговечность. Окна 1Е в днище цилиндра [4, фиг.1, 2] позволяют свободно выдвигать сквозь них шины с лампами и задвигать обратно внутрь цилиндра. Это существенно упрощает операции замены ламп ИКЗ в случаях их порчи.

Важно, что все преимущества прототипа по сравнению с аналогами обеспечиваются способом электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ (прототип), в котором плоские электропроводные шины прочно соединяют между собой параллельно диэлектрическими перегородками, которые размещают неподвижно между шинами с зазорами относительно друг друга, выполняя в одной из шин сквозные отверстия с резьбой, аналогичной резьбе бокового контакта лампы, а в другой шине углубления, коаксиальные резьбе, для нижнего контакта лампы, при этом резьбовые отверстия и углубления размещают между диэлектрическими перегородками, а шипу с резьбовыми отверстиями подключают к фазному проводу и делают фазной шиной, а шину с углублениями подключают к нейтральному проводу и делают нейтральной шиной, при этом фазную шину делают толще нейтральной [4, фиг.4, 5, 6]. Предварительно, лампы вворачивают боковым контактом лампы в фазную шину до упора нижним контактом в углубление нейтральной шины.

Известно также, что такие шины создают, по форме, в виде узких прямоугольных полос [4], в виде широких прямоугольников (или квадратов) [5] для инфракрасного нагревателя днища прямоугольной емкости или круглыми [6] для инфракрасного нагревателя круглого днища цилиндрической емкости.

В цели предлагаемого изобретения (по сравнению с прототипом) входит получение следующих технических результатов.

1. Повышение надежности соединения боковых контактов ламп с фазной шиной.

2. Уменьшение материалоемкости фазной шины.

3. Упрощение изготовления электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе.

3. Причины, препятствующие получению технических результатов.

Основными причинами, препятствующими эффективному использованию известного способа (прототипа), являются:

1. Недостаточная надежность электрического соединения боковых контактов ламп с фазной шиной.

2. Избыточная материалоемкость фазной шины.

3. Высокая трудоемкость изготовления фазной шины.

3.1. Недостаточная надежность электрического соединения бокового контакта каждой лампы ИКЗ с фазной шиной обусловлена невозможностью точного изготовления резьбы в этой шине, полностью соответствующей резьбе бокового контакта лампы ИКЗ.

Резьба на этом боковом контакте (наружная) так же, как и внутренняя резьба в боковом контакте обычного электрического патрона, относится к классу круглой резьбы Эдисона [7]: Е27 - для ламп ИКЗ-175 и ИКЗ-250, Е40 - для ламп ИКЗ-500 [8]. Стандартных или типовых метчиков для нарезания в шине такой резьбы нет. Поэтому для нарезания резьбы Е27 или Е40 в фазной шине метчик необходим, но изготовить его точно невозможно, поскольку нет и типовых шаблонов для изготовления такой резьбы. Всякое пробное (экспериментальное) изготовления метчиков для нарезания таких резьб не является точным. Следовательно, и резьбы, после их нарезания в фазной шине, не являются точно совпадающими со стандартной резьбой бокового контакта (на цоколе) ламп ИКЗ. Неточности в резьбовом соединении ламп с фазной шиной способствуют ослаблению этого соединения в процессе работы, например, нагреваемого сушильного цилиндра из-за вибраций, передающихся от цилиндра через подшипники на неподвижную ось ИКН и на шины. Вибрационное ослабление электрических контактов (динамическое) в соединении и искровые разряды в зазорах способствуют неконтролируемому разрушению контакта, импульсным скачкам величины тока в контакте и перегоранию спиралей ламп ИКЗ. Здесь нужно учитывать, что величины даже номинальных токов при наличии 15 ламп в нагрузке при длине нагреваемого цилиндра 2 метра, при их параллельном соединении достигают величины 30-40 А, и это представляет собой опасность при облуживании, например, сушильных цилиндров с ИКН.

3.2. Избыточная материалоемкость фазной шины обусловлена необходимостью обеспечить достаточную ее толщину, чтобы обеспечить при нарезании резьбы Е27 или Е40 в сквозном отверстии шины необходимые 3,5 витка спирали резьбы для надежного соединения бокового контакта каждой лампы с фазной шиной [7].

Например, для ламп ИКЗ-175 (250) шаг резьбы Е27 составляет 3,62 мм [8], на общей высоте (на длине цоколя вдоль оси лампы) цилиндрической части цоколя в 15 мм изготавливают 4,5 витка спирали резьбы. Для этого толщина фазной шины должна быть не менее 15 мм или, в отличие от нейтральной шины, не менее чем в 7,5 раз толще. Например, для ламп ИКЗ-500 шаг резьбы Е40 составляет 6,35 мм [9], на общей высоте (на длине цоколя вдоль оси лампы) цилиндрической части цоколя в 25 мм изготавливают 3,5 витка спирали резьбы. Для этого толщина фазной шины должна быть не менее 25 мм или, в отличие от нейтральной шины, не менее чем в 12,5 раз толще.

Данное обстоятельство показывает, что для обеспечения возможности вворачивания ламп ИКЗ в фазную шину, используя правильное (достаточное) количество витков резьбы (при номинальной надежности), толщина фазной шины должна быть (в прототипе) разной для разных ламп типа ИКЗ и значительно толще, чем нейтральная шина толщиной в 2 мм.

При одной и той же длине фазной шины ее объем и масса (материалоемкость) получается в 7,5 раз больше, чем у нейтральной шины (для Е27) и в 12,5 раз больше (для Е40), чем у нейтральной шины.

Для ИКН, например, для сушильного цилиндра (СЦ) в составе многоцилиндровой сушильной машины общее количество пар шин «фазная - нейтральная» составляет в одном СЦ от 3-х (например, шлихтовальная машина ткацкого производства с ⌀ СЦ 570 мм, всего 11 СЦ) до 9-ти (например, усадочная машина отделочного текстильного производства с ⌀ СЦ 1500 мм, всего 1 СЦ), в зависимости от диаметра СЦ (например, бумагоделательная машина с ⌀ СЦ 1250 мм, всего 21 СЦ). Всего, в каждой паре шин, по их длине (1,9 м) устанавливают либо 15 ламп ИКЗ-250 (175), либо 14 ламп ИКЗ-500. Всего, для одной сушильной цилиндровой машины, материалоемкость фазной шины и ее дороговизна являются очевидными, поскольку наиболее приемлемыми для условий протекания электрического тока являются медные и алюминиевые славы.

3.3. Высокая трудоемкость изготовления фазной шины обусловлена отсутствием стандартных или типовых метчиков для изготовления резьбы Е27 или Е40. Для каждой из них необходимо, дополнительно, изготавливать по три метчика на каждую из них. Три потому, что первым (черновым) производят первую нарезку, вторым (промежуточным) задают форму резьбы, а третьим (чистовым) осуществляют калибровку резьбы [10]. Метчики относятся к категории высокоточных инструментов, и их изготовление, при достаточно простом изготовлении фазных шин, является весьма затратной операцией.

Следует учитывать и то обстоятельство, что длина бокового контакта (резьбы на металлической части цоколя лампы) вдоль оси лампы ИКЗ для резьбы Е27 составляет 25 мм, а для резьбы Е40 - 25 мм.

4. Признаки прототипа, совпадающие с заявляемым предлагаемым изобретением.

Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ для инфракрасного нагревателя, в котором плоские электропроводные шины прочно соединяют между собой параллельно диэлектрическими перегородками, которые размещают неподвижно между шинами с зазорами относительно друг друга, выполняя в одной из шин сквозные отверстия с резьбой, аналогичной резьбе бокового контакта лампы, а в другой - углубления, коаксиальные резьбе, для нижнего контакта лампы, при этом резьбовые отверстия и углубления размещают между диэлектрическими перегородками, а шину с резьбовыми отверстиями подключают к фазному электрическому проводу и делают фазной шиной, а шину с углублениями подключают к нейтральному проводу и делают нейтральной шиной, при этом, предварительно, лампы вворачивают боковым контактом в фазную шину до упора нижним контактом в углубление нейтральной шины с натягом.

5. Задачами предлагаемого изобретения являются следующие технические результаты.

5.1. Существенное повышение надежности электрического соединения боковых контактов ламп с фазной шиной.

5.2. Существенное уменьшение материалоемкости фазной шины.

5.3. Существенное снижение трудоемкости изготовления электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе.

6. Эти технические результаты в заявляемом способе электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ для инфракрасного нагревателя достигаются тем, что в фазной шине выполняют сквозные цилиндрические отверстия, коаксиальные углублениям в нейтральной шине, а в этих отверстиях прочно, плотно и без зазоров закрепляют коаксиально отверстиям электропроводные цилиндрические втулки с внутренней резьбой Е27 или Е40, соответствующей наружной резьбе боковых контактов (цоколей) ламп ИКЗ-175 (250) или ИКЗ-500, заподлицо с наружной поверхностью фазной шины, причем длину каждой втулки ограничивают не менее чем пятью миллиметрами зазора от нейтральной шины. При этом обе идентичные шины выполняют либо прямоугольными, либо треугольными, либо круглыми.

7. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показаны основные типы и размеры электрических инфракрасных зеркальных ламп модели ИКЗ [11, 12]. Так, на фиг.1 обозначены - поз.1 сами лампы ИКЗ, включая: 1А - лампа ИКЗ-175 (номинальной мощностью 175 Вт), 1Б - лампа ИКЗ-250 (номинальной мощностью 250 Вт), 1В - лампа ИКЗ-500 (номинальной мощностью 500 Вт). Наружный диаметр резьбы Е27 бокового контакта (цоколя) ламп составляет 27 мм, а наружный диаметр резьбы Е40 - 40 мм. Идентичные элементы устройства ламп ИКЗ обозначены следующими позициями: 2 - прозрачный участок колбы ламп, 2А - область зеркального отражателя внутри колбы, 3 - боковой контакт (на цоколе) лампы, 4 - нижний контакт (на цоколе) лампы.

На фиг.2 показан продольный разрез вдоль шин без ламп, на фиг.3 показан поперечный разрез шин без ламп, на фиг.4 показана конструкция шинного электрически параллельного соединения ламп ИКЗ-500 и ИКЗ-250, на фиг.5 показан общий вид втулки для фазной шины, а на фиг.6 - операция соединения втулок с фазной шиной.

На фиг.2-6 представлены основные составляющие устройства, реализующего заявляемый способ. Здесь обозначено: F - фазный провод, N - нейтральный провод, «а» - зазор между неподвижной втулкой фазной шины и нейтральной шиной, b - толщина шины, Н - высота неподвижной втулки, НП - неподвижная горизонтальная плоская поверхность, D - наружный диаметр неподвижной втулки для ламп ИКЗ с цоколем Е40, d - наружный диаметр неподвижной втулки для ламп ИКЗ с цоколем Е27.

На фиг.7-9 показаны основные формы компоновки шин.

7.1. В заявляемом способе электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ для инфракрасного нагревателя устройство для его осуществления имеет следующие функциональные элементы.

В нейтральной шине 5 (фиг.2-4), например, прямоугольной формы, имеющей длину, соответствующую числу соединяемых электрически ламп ИКЗ и большую, чем ширину, а толщину «b» - большую, чем ширину, выполнены конические углубления 6 под нижний контакт 4 (фиг.1) цоколей ламп ИКЗ. Количество этих углублений 6 соответствует числу соединяемых ламп ИКЗ, нейтральные шины 5 располагают, например, горизонтально, выполняя их из, например, дюралюминия Д16, а толщину «b» задают, например, 2 мм. В фазной шине 7, имеющей те же размеры, что и нейтральная шина 5, выполняют сквозные цилиндрические отверстия (на чертежах не обозначены) коаксиально углублениям 6 в нейтральной шине 5. В эти отверстия число которых соответствует количеству соединяемых ламп плотно, прочно и без зазоров устанавливают цилиндрические втулки 8 высотой Н вдоль оси отверстия с внутренней резьбой Е27 или Е40 в соответствии с боковыми контактами цоколей ламп ИКЗ. Резьбу Е27 или Е40 на три-четыре витка резьбы создают во втулках 8 до их установки и фиксации в цилиндрических сквозных отверстиях фазной шины 7. Втулки 8 устанавливают в фазную шину 7 заподлицо с наружной поверхностью шины 7, а высоту Н втулок 8 задают так, что зазор «а» между втулкой 8 и нейтральной шиной 5 является не меньшим чем 5 мм.

Резьбу Е27 или Е40 нарезают во втулках 8 (фиг.5) на любом из обычных токарных станков токарным резьбовым резцом для внутренней трапецеидальной или метрической резьбы [13, 14]. Перед нарезкой резьбы режущей кромке резца задают (затачивают) профиль резьбы Е27 или Е40. Наружный диаметр втулок 8 («D» для Е40 и «d» для Е27) устанавливают, например, на 10 мм больше, чем внутренний диаметр витков резьбы во втулке 8. Так, для Е27 «d» устанавливают в 37 мм, а для Е40 «D» задают в 50 мм.

Для установки и фиксации втулок 8 в фазную шину 7 последнюю кладут неподвижно на НП, вставляют в сквозные цилиндрические отверстия шины 7 втулки 8 (фиг.6) и приваривают втулки 8 к шине 7 сплошным кольцевым швом 9, например, электродом электросварки.

После установок и фиксации втулок 8 в шине 7 ее посредством, например, шурупов или саморезов 10 (фиг.2, 4) и диэлектрических перегородок 11 прочно и параллельно присоединяют к нейтральной шине 5. Диэлектрические перегородки 11 выполняют, например, из текстолита толщиной, например, 10 мм и размещают между лампами в соответствии с их диаметром. После этого во втулки вворачивают лампы ИКЗ (соответственно боковыми контактами 3 цоколей Е27 или Е40) до упора нижнего контакта 4 (фиг.1) в углубление 6 нейтральной, фазную шину 7 подключают к фазному проводу F, а нейтральную шину 5 - к нейтральному проводу N (фиг.2).

Например (фиг.2, 7). При необходимости создать инфракрасный нагреватель (излучатель) ИКН из 10 ламп ИКЗ-250, номинальной мощностью 2,5 кВт для сушильного цилиндра из прототипа [4], вначале создают две одинаковые шины из полосы дюралюминия Д16 толщиной 2 мм каждая. Поскольку диаметр колб этих ламп составляет 127 мм, то общая длина шин составляет 1,37 м (при зазоре между колбами ламп ИКЗ 1 мм). В одной шипе выполняют 10 сквозных цилиндрических отверстий, закрепляют в них 10 цилиндрических втулок 8 с внутренней резьбой Е27 и обозначают эту шину как фазную 7. В другой шине выполняют 10 углублений 6 под нижние контакты 4 ламп ИКЗ коаксиально отверстиям первой шины. После этого шины соединяют прочно и параллельно, с зазором, посредством шурупов или саморезов 10 диэлектрическими перегородками 11 (одиннадцать перегородок 11). Перегородками 11 шины 5 и 7 соединяются по концам шин и между колбами ламп ИКЗ. Далее 10 ламп ИКЗ (1Б, фиг.1) вворачиваются в 10 цилиндрических втулок 8 до упора нижним контактом в нейтральную шину 5 (в углубление 6).

После подключения фазной шины 7 к фазному проводу F, а нейтральной шины 5 - к нейтральному N, десять ламп ИКЗ электрически параллельно соединены шинами с источником электрического напряжения для использования в качестве инфракрасного нагревателя внутри сушильного цилиндра [4] в направляющих его неподвижной оси.

При использовании инфракрасного нагревателя для нагрева плоского круглого днища неподвижной цилиндрической емкости (на чертежах не показана) идентичные фазная 7 и нейтральная 5 шины со втулками 8 и перегородками 11 выполняют круглыми (в плоскости), соразмерными (подобными) днищу емкости (фиг.8).

При использовании инфракрасного нагревателя для нагрева плоского, например, треугольного днища неподвижной емкости (на чертежах не показана) идентичные фазная 7 и нейтральная 5 шины со втулками 8 и перегородками 11 выполняют треугольными (в плоскости), соразмерными (подобными) днищу (фиг.9).

При использовании инфракрасного нагревателя для нагрева плоского, например, квадратного днища неподвижной емкости (на чертежах не показана) идентичные фазная 7 и нейтральная 5 шины со втулками 8 и перегородками 11 выполняют квадратными (в плоскости), соразмерными (подобными) днищу. Квадратная форма соединения шин 5 и 7 не показана на чертежах потому, что квадрат (геометрически) является частным случаем прямоугольника (одним из видов прямоугольника). В этом случае в идентичных (по геометрии) квадратных шинах 5 и 7 с втулками 8 и перегородками 11 монтируют, например, 16 ламп ИКЗ (1А или 1Б или 1В) по четыре лампы в четыре ряда с одинаковыми зазорами между колбами ламп или без зазором между ними, по аналогии с фиг.2, 7.

7.2. Заявляемый в качестве изобретения способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ для инфракрасного нагревателя реализуется следующим образом.

При вворачивании ламп ИКЗ 1А или 1Б или 1В (фиг.1) боковым контактом 3 во втулку 8 (фиг.2, 4), прочно и плотно соединенную с фазной шиной 7, до упора нижним контактом 4 в углубление 6 нейтральной шины 5 - через спираль ламп замыкается электрическое соединение между нейтральной шиной 5 и фазной шиной 7. Фазная шина 7 отделена от нейтральной 5 диэлектрическими перегородками. При таком размещении нескольких ламп в шинах 5 и 7 все они (посредством шин) электрически параллельно соединены с источником электрического питания (F, N). В этом случае при подаче электрического напряжения (питание F, N), например 220 В, каждая из ламп работает в свою полную номинальную мощность и излучает номинальную мощность инфракрасного излучения независимо от соседних ламп, поскольку фазное напряжение между F и N одинаково по всей длине и ширине между шинами.

7.3. Заявленные технические результаты в предлагаемом изобретении достигаются следующим образом.

7.3.1. Существенное повышение надежности электрического соединения боковых контактов каждой лампы с фазной шиной обеспечивается значительно большей поверхностью электрического контакта (в 5-7 раз) между боковым контактом 3 ламп ИКЗ 1А (или 1Б или 1В) и фазной шиной 7 за счет втулки 8 (фиг.2, 4).

Дополнительным преимуществом является то, что наличие внутри втулки 8 трех-четырех витков резьбы (Е27 или Е40), кроме прочего, существенно повышает прочность соединения, уменьшает износ резьбы втулки 8 при вворачивании и выворачивании ламп ИКЗ и значительно увеличивает долговечность соединения.

7.3.2. Существенное уменьшение материалоемкости фазной шины обеспечивается тем, что наличие втулок 8 в электрическом соединении ламп ИКЗ с шинами устраняет необходимость изготавливать фазные шины 7 в семь-двенадцать раз толще нейтральной шины 5. Использование втулок 8 позволяет использовать обе шины одинаковой толщины, равной, по величине, нейтральной шине 5, т.е. 2-3 мм. Это, с учетом масс втулок 8, в 3 раза уменьшает массу (материалоемкость) сборки шин 5 и 8 для десяти ламп ИКЗ-175, в 4 раза - для ИКЗ-250, в 5 раз - для ИКЗ-500, установленных в один ряд.

Дополнительным преимуществом является то, что наличие втулок 8 позволяет унифицировать толщину материала для изготовления шин 5 и 8, т.е. изготавливать шины из одного и того же листа или полосы электропроводного металлопроката и упростить изготовление.

7.3.3. Существенное снижение трудоемкости изготовления электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ в инфракрасном нагревателе обеспечивается простотой нарезания внутренней резьбы Е27 и Е40 во втулках 8. Действительно, вместо изготовления двух комплектов (Е27 и Е40) из тех метчиков (черновой, промежуточный и чистовой) для реализации способа требуется всего два токарных резца для нарезки внутренней, например треугольной (метрической), резьбы, режущую кромку одного из которых затачивают под резьбу Е27, а другого - под Е40.

Другим дополнительным важным преимуществом заявляемого способа является существенное повышение изгибной жесткости фазной шины 8 в области расположения цоколя (бокового контакта 3) каждой лампы ИКЗ, участвующей в электрически параллельном соединении шинами 5 и 7. Дело в том, что втулка 8, жестко, прочно и плотно установленная в фазной шине 7 между перегородками 11, является цилиндрическим ребром жесткости для этого участка шины 7. Это ребро усиливает поперечное сечение шины 8 и позволяет, при вворачивании бокового контакта 3, когда нижний контакт 4 ламп входит в углубление 6 шины 5, добиться наиболее плотного контакта поверхности этого углубления 6 (нейтральной шины 5) с нижним контактом 4 лампы за счет распорного усилия между шиной 5 и шиной 7 с вворачиваемой лампой.

В прототипе [4] отверстие с резьбой Е27 или Е40 на этом участке, наоборот, существенно ослабляет поперечное сечение шины 7 (фазной). Поэтому распорное усилие между фазной и нейтральной шиной в процессе вворачивания лампы (при упоре нижнего контакта лампы с углублением нейтральной шины) свободно раздвигает шины (изгибая фазную шину) между перегородками из-за ослабленного отверстием поперечного сечения фазной шины. При этом отверстие с резьбой в фазной шине деформируется, заклинивая боковой контакт лампы ИКЗ.

Таким образом, установка втулок 8 в фазной шине, кроме прочего, существенно повышает прочность этой шины, препятствует ее деформациям и дополнительно повышает надежность и долговечность электрически параллельного шинного соединения ламп ИКЗ для инфракрасного нагревателя.

Источники информации

1. Патент RU №2269730, F26B 13/18, опубл. 10.02.2006. Бюл. №4.

2. Патент RU №2302593, F26B 13/18, опубл. 10.07.2007. Бюл. №19.

3. Патент RU №2287121, F26B 13/18, опубл. 10.11.2006. Бюл. №31.

4. Патент RU №2431793, F26B 3/34, опубл. 20.10.2011. Бюл. №29.

5. Патент RU №2442935, F24H 1/28, опубл. 20.02.2012. Бюл. №5.

6. Заявка RU №2011124215/07 (035753) от 15.06.2011. Решение ФИПС о выдаче 28 ноября 2012 г.

7. ГОСТ 6042-83. Резьба Эдисона круглая.

8. http://standartgost.ru/ГOCT%2028108-89. ГОСТ 28108-89 С.10. Цоколи резьбовые Тип Е27. Чертеж 6, стр.11. Высота резьбы на цоколе - 15 мм.

9. http://standartgost.ru/ГOCT%2028108-89. ГОСТ 28108-89 С.11. Цоколи резьбовые Типы Е39 и Е40. Чертеж 7, стр.12. Высота резьбы на цоколе (Е40) - 25 мм

10. http://make-l.ru/1g/2_santehnik_13.php

11. http://www.lisma-guprm.ru/

12. http://www.az.aha.ru; http://www.gpbatteries.rn. Лампы фирмы «GENERAL ELECTRIC» типа: 275R/IR/CL/E27, 250R7IR/CL/E27, 175R/IR/CL/E27.

13. http://www.oaokiz.ru/d/106013/d/prays-tverdyy-splav-fevral-2013.doc

14. http://www.oaokiz.ru/d/106013/d/prays-oao-kiz-na-rezcy-iz-bystrorezhuschey-stali-2013.doc

Способ электрически параллельного шинного соединения инфракрасных зеркальных ламп для инфракрасного нагревателя, в котором плоские электропроводные шины неподвижно соединяют между собой параллельно диэлектрическими перегородками, которые размещают неподвижно между шинами с зазорами относительно друг друга, выполняя в одной из шин сквозные отверстия с резьбой, аналогичной резьбе бокового контакта лампы, а в другой - углубления, коаксиальные резьбе, для нижнего контакта лампы, при этом резьбовые отверстия и углубления размещают между диэлектрическими перегородками, а шину с резьбовыми отверстиями подключают к фазному проводу и делают фазной шиной, а шину с углублениями подключают к нейтральному проводу и делают нейтральной шиной, при этом, предварительно, лампы вворачивают боковым контактом лампы в фазную шину до упора нижним контактом в углубление нейтральной шины, отличающийся тем, что в фазной шине вначале выполняют сквозные цилиндрические отверстия, коаксиальные углублениям в нейтральной шине, а в эти отверстия неподвижно закрепляют наружной поверхностью коаксиально отверстиям электропроводные цилиндрические втулки с внутренней резьбой Е27 или Е40, соответствующей наружной резьбе боковых контактов ламп ИКЗ-175 (250) или ИКЗ-500, причем длину каждой втулки ограничивают не менее чем пятью миллиметрами от нейтральной шины, а идентичные плоские пары шин выполняют прямоугольными, круглыми или треугольными в плоскости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к модульной системе обогрева и освещения, образованной из осветительных и обогревательных элементов.

Изобретение относится к средствам контроля и управления полем температуры пространственно распределенных объектов и может быть использовано в автоматизированных системах управления тепловыми режимами в ракетно-космической технике.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к производству монолитных металлокерамических нагревательных элементов электрического, в частности резистивного, нагрева.

Изобретение относится к области использования радиационного нагрева конструкций летательных аппаратов (ЛА) при стендовых испытаниях на прочность. .

Изобретение относится к области электрического нагрева и может быть использовано при изготовлении толстопленочных резистивных нагревательных элементов для систем электрического обогрева жилых, общественных и промышленных помещений, а также для использования в бытовых, медицинских, сельскохозяйственных и других технических приборах.

Изобретение относится к технике регулирования температуры в прецизионных электронных устройствах и может быть использовано для поддержания постоянства параметров этих устройств в широком диапазоне температур окружающей среды (ТОС).

Изобретение относится к соединению компонентов посредством связующей массы. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам электронного нагрева жидких сред. .

Изобретение относится к области энергетики, ЖКХ и флота, а именно к спецсредствам для разогрева ж.д. цистерн с мазутом. Технический результат - экономичность электрического устройсва для разогрева ж.д. цистерн с мазутом. Электроплита для разогрева железнодорожных цистерн с мазутом состоит из двух одинаковых половин: левой и правой, станины 3, на которой смонтированы левая и правая половины электроплиты. Станина 3 осуществляет перемещение половин электроплиты к ж.д. цистерне 1 с мазутом и от нее. Левая и правая половины электроплиты выполнены с возможностью их прижимания к ж.д. цистерне для повторения ее профиля. На половинах электроплиты расположены электрические элементы нагрева. Левая и правая половины электроплиты состоят из одинаковых секций, смонтированных на станине 3. Элементы нагрева выполнены в виде ТЭНов 4. Корпус секции 2 электроплиты состоит из имеющих пазы для ТЭНов 4 деталей 5 и 6, ТЭНы выполнены в виде прямых стержней, размер паза в деталях 5 и 6 соответствует размеру ТЭНов, ТЭНы помещены в эти пазы без зазоров. Детали 5 и 6 соединены между собой болтами. ТЭНы соединены параллельно и питаются от трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высокотемпературным электрическим нагревательным элементам трубчатой формы, обеспечивающим температуру наружной поверхности трубки-оболочки около 1000°C и способным выдерживаться при данной температуре нескольких десятков часов на открытом воздухе. Электрический нагреватель содержит металлический цилиндрический корпус, в котором коаксиально установлен сердечник, с обернутым вокруг него нагревательным элементом, выполненным из двух проводников, концы которых соединены с токовводом, герметично установленным в торце цилиндрического корпуса, второй его торец герметично закрыт заглушкой. Проводники нагревательного элемента имеют прямолинейные участки, переходящие в спиралевидную форму, витки которых уложены в имеющиеся канавки сердечника, при этом шаг навивки от периферии к центру уменьшается, прямолинейные участки проводников разделены теплосъемным элементом и соединены с токовводом через контактный узел, имеющий в своем составе термокомпенсирующий элемент, при этом наружная поверхность сердечника и внутренняя поверхность корпуса покрыты теплопоглощающим составом, а полость корпуса заполнена инертным материалом. Технический результат: повышение эксплуатационных характеристик нагревательного устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к регулируемым омическим нагревателям переменного тока и предназначено для регулирования нагрева и плавного регулирования мощности. Технический результат заключается в том, что сетевое напряжение остается высококачественным даже при соразмерных мощностях сетевого трансформатора и нагревателя, и в том, что присоединенные потребители сети работают без помех, т.е. не требуется дополнительная фильтрации сетевого питающего напряжения. Регулируемый омический нагреватель переменного тока содержит двухполюсник, подключенный последовательно между фазой питающей сети и нагревателем, образованным конденсатором переменного напряжения, емкость которого определяется по нижней границе зоны регулирования мощности нагревателя, подключенным к выводам двухполюсника, и двумя шунтирующими конденсатор встречно-параллельными цепями, каждая из которых образована полностью управляемыми полупроводниковыми вентилями с отсекающими диодами: встречно-последовательно соединенными двумя IGBT-транзисторами, зашунтированными обратными диодами, с объединенными эмиттерами и присоединенными к конденсатору коллекторами; или транзистором с отсекающим диодом; или из двух полностью управляемых IGCT-тиристоров. Шунтирующие вентили замыкаются в моменты прохождения переменного напряжения конденсатора через ноль, а выключаются с фазовой задержкой ранее перехода переменного тока через ноль, таким образом, осуществляется фазовое управление мощностью нагревателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх