可摺疊的電阻加熱器和電阻加熱器的使用方法
2023-10-10 04:02:09 2
專利名稱：可摺疊的電阻加熱器和電阻加熱器的使用方法
技術領域：
本發明涉及一種具有改進的絕緣體配置的電阻加熱器，具體地涉及一種使得支撐電阻絲的絕緣板能夠摺疊以形成更耐用或更靈活的加熱器配置的加熱器。
背景技術：
在現有技術中，電阻絲加熱器是眾所周知的。多種應用中都使用這些加熱器來加熱流體，該流體通常是移動的空氣流。一種典型的應用是用於乾衣機，其中，加熱空氣流以使衣服變幹。圖1-3中圖示了這些加熱器的一種類型。加熱器由附圖標記10標明，並使用具有正方形或矩形橫截面的帶狀電阻絲1，這與使用具有圓形橫截面的電阻絲的其他加熱器是相對的。加熱器10包括一對絕緣板3和5，絕緣板3和5中的每一個板具有多個穿透該板的開口。對位於絕緣板3和5中的開口進行定位，以使帶順著沿著絕緣體的從絲的第一終端9至絲的第二終端11的路徑。然後，終端9和11經由端子和引線或一些其他連接器連接至電源，以給加熱器供電。板3和5通常由與加熱器框架中的槽接合的板的端部支撐；板不固定至框架以使板可以移動。但是，由於容納板的端部的框架是隔開的，因此，當板在框架之間延伸時，在板之間延伸的電阻絲仍保持板之間的間距。圖1示出了一種配置，其中，帶1沿著在兩個板3和5之間的迴旋路徑4。帶1穿過板3中的第一開口 13，經過一定的距離，然後穿過開口 15，形成環(loop)，並穿過在第二板5中的開口 15返回。然後，帶1到達板3，進入開口 17，形成另一個環，並穿過同一開口 17向著板5返回。這個環繞持續，直到帶的終端11在板3的相對端處終止為止。在優選的配置中，帶11被形成為具有擴展的且隔開的部分21和22。這些部分在如下位置處沿著帶的長度方向形成，該位置使得絕緣板的一部分位於隔開的部分21與22 之間。該布置將兩個絕緣板3和5保持在適當的位置，以在帶穿過板3和5中的開口時幫助維持板的間距。儘管加熱器要求可能指定，然而兩個絕緣板的間距可以變化。見圖1，間隔距離 「A」通常是大約1英寸的量級。該間距通常由具體的加熱器應用指定。絲行進的路徑由板3和5中的開口的數量和間距指定。圖2示出了開口的典型布置，其中，帶順著第一行M向下行進，在開口 23處跨接(crossover)，順著第二行25向下行進，以使絲的第一端部27和絲的第二端部四在加熱器的同側終止，以便於連接至電源。圖3示出了另一現有技術的加熱器配置，其中，對於板33和35中的每一個板，分別存在僅僅一行30和31。在板33的一個端部32和絲1的端部36開始，絲穿過板33和 35環繞，在板33和35的相對端上的第二端部38處終止。在此可以看出，為了沿著板移動絲，板33有五個開口而板35有僅僅四個開口，並且，板中的開口關於彼此偏移以產生帶的環繞。這意味著製作該加熱器需要兩個不同的板配置，這增加了製造成本。加熱器應用通常控制所需要的電阻絲的長度以得到正確的歐姆數，從而基於所使用的電源產生要求的瓦數。這導致了對於絕緣板的尺寸以及用於絲在其中行進的開口的數量的限定。通常地，電阻絲的長度是使得絲必須沿著兩行前進，如圖2中所示。此外，為了使絲的端部27和四在相同的位置處終止，要求具有相同開口數量的、偶數數量的行。在圖 2中，這通過一對具有四個開口的行示出。然而，圖1的加熱器設計不是沒有它的問題。第一，它要求特別形成有部分21和 22以保持板3和5的間距。第二，由於需要匹配板中的行以使絲的端部在相同端部上終止， 因此，在設計具有要求的絲的長度以滿足加熱要求的加熱器方面靈活性較小。第三，製造是複雜的，這是因為必須把絲穿過兩個絕緣板並使用部分21和22以保持板3和5的間距。還有一個問題是絲在兩個板之間行進的長度。兩個板之間的距離越長，絲移動的機會就越多， 就越有可能接觸彼此從而燒壞加熱器。鑑於當前加熱器存在的問題，需要提供一種改進的加熱器設計，改進的加熱器設計簡化製造，並且通過關於絕緣板的電阻絲配置，在滿足加熱負載要求方面提供更大的靈活性。響應該需要，本發明提供了一種改進的加熱器設計，消除了現有技術的加熱器中存在的許多問題。
發明內容
本發明的首要目的是提供一種改進的電阻加熱器。本發明的另一個目的是提供一種電加熱器，該電加熱器使用摺疊在一起的電阻絲元件和絕緣板，以產生比現有技術中使用類似種類的絕緣板的加熱器更耐用的配置。隨著對發明的描述的繼續，其他目的和優點將變得清楚。本發明是使用例如帶的電阻絲的電阻加熱器的改進，該電阻絲穿過諸如雲母板的絕緣板中的開口迂迴前進。在一個實施例中，本發明包括具有至少第一絕緣板和第二絕緣板的電阻絲加熱器，其中，每一個絕緣板中具有多個開口以容納電阻絲。電阻絲以環形配置穿過第一絕緣板和第二絕緣板中的多個開口。至少一個絕緣體在電阻絲接觸開口處與環形電阻絲相鄰布置以用於短路保護。第一絕緣板和第二絕緣板以成角度的配置關於彼此摺疊。絕緣板的數量和角度可以取決於加熱器的加熱要求而變化。可以使用銳角、直角或鈍儘管加熱器可以使用僅僅兩個絕緣板，但是可以設置連接至第二絕緣板的第三絕緣板。第三絕緣板也可以以成角度的配置關於第二絕緣板摺疊。絕緣體可以由任意絕緣材料製成，優選的材料是雲母材料。與接觸絕緣板中的開口的電阻絲相鄰的絕緣體可以具有任意形式；它可以是諸如板的單個部件或如期望的多個部件。電阻絲可以具有任意的配置，例如，圓形、橢圓形或多邊形橫截面，例如，正方形或矩形。優選的配置是帶。在另一個實施例中，第一絕緣板和第二絕緣板關於彼此摺疊，其中至少一個絕緣體位於摺疊的板之間。使用一個或更多的緊固件把三個板緊固在一起，從而提供更耐用的加熱器設計。當板處於摺疊起來的配置或成角度的配置時，可以配置電阻絲和/或絕緣板以使得電阻絲的端部在絕緣板的相同側上終止或者在絕緣板的相對側上終止。
在又一個實施例中，第一絕緣板和第二絕緣板在它們的開口配置中可以是對稱的，以使得僅需要一個板配置來製造加熱器。不像現有技術設計，第一絕緣板和第二絕緣板成角度意味著絕緣板中的開口的行可以是奇數，並且仍在加熱器的相同側上終止。絕緣板彼此摺疊使得能夠製造其中電阻絲的環形配置可以具有不同高度的加熱器。如果需要，加熱器一側上的環可以比另一側上的環短或長，以提供不同的加熱。在摺疊起來的加熱器配置中，電阻絲在從第一絕緣板行進至第二絕緣板時將彎曲大約180度。為了容納摺疊或彎曲，並且在使用形成為緊固環形電阻絲的兩個板之間的板的絕緣體時，絕緣板可以包括凹槽以容納彎曲時的電阻絲。本發明還包括加熱器組件，該加熱器組件包括加熱器和加熱器框架。本發明的加熱器可以用在該加熱器組件中，其中本發明的加熱器以固定的方式或允許加熱器在安裝至框架時移動的方式安裝至加熱器框架。例如，可以配置加熱器以使得加熱器的一個或更多個板部分與加熱器中的槽接合，其中，由於加熱器的操作，板部分能夠在槽中移動。可替選地，加熱器可以固定在一個部分處並且可移動地安裝在另一個部分處，以使得加熱器在操作期間仍然能夠移動。如果要求，也可以把加熱器剛性緊固至框架。本發明也是使用電阻絲加熱期望間距或材料的一種改進。本發明的加熱器可用在任何正常使用電阻絲加熱器的地方，例如，乾衣機、測試設備、空間加熱的工業應用等。
現在，參照本發明的附圖，其中圖1是現有技術的加熱器配置的側視圖；圖2示出了用於圖1的加熱器中的現有技術的絕緣板的頂視圖；圖3示出了現有技術的加熱器的分解圖，示出了電阻絲和相對的絕緣板；圖4示出了本發明的加熱器的第一實施例的側視圖；圖5示出了部分摺疊的配置的圖4的加熱器；圖6A示出了完全摺疊的配置的圖4的加熱器。圖6B示出了用於圖4的加熱器的示例性的絕緣體；圖7示出了圖4的加熱器的絕緣板的頂視圖；圖8示出了具有不同的板配置的圖4的加熱器的另一個實施例；圖9示出了具有可選電阻絲配置的圖4的加熱器的另一個實施例；圖10示出了圖4的加熱器的一個替選實施例，示出了不同的摺疊配置；圖11示出了具有仍舊不同的摺疊配置的圖4的加熱器的又一個實施例；圖12示出了用作本發明的加熱器的一部分的一對對稱的絕緣板；以及圖13是把本發明的加熱器安裝至加熱器框架的示意性表示。
具體實施例方式在圖4-7中示出了本發明的加熱器的一個實施例。參照圖4和圖5，本發明的加熱器由附圖標記40表示，並且包括一對絕緣板41和43。板41和43的每一個板具有多個開口 45，這些開口被限定尺寸以容納電阻絲47。電阻絲穿過開口 45，在第一端部49處開始，且在第二端部51處終止。如在圖4和7中可見，從端部49開始的絲47，沿行53在相鄰的開口 45之間環繞， 經由開口 55跨接至第二行57，然後沿著第二行57行進，在端部51處終止。通過比較圖1 的現有技術設計與圖4的實施例，很明顯，環繞絲47使其穿過並排的板41和43是比較容易的，這是由於環58可以有自由端59，這與現有技術設計的環延伸穿過每一個板的要求相反。在圖1中，環要求把絲穿過第二板5中的開口的附加步驟，這在製造本發明的加熱器時不要求。儘管圖示了用於本發明的加熱器的一個電阻絲，應該理解的是，如果需要，加熱器可以具有要求數量的開口和行以容納多於一個電阻絲。圖4也示出了板61形式的附加的絕緣體，板61被設計用來在板41和43摺疊在一起時提供附加的絕緣保護以避免線與線接觸。儘管示出了板，也可以使用其他形狀或配置來保持板41和43之間的間距。例如，可以把多個分離的絕緣體定位在板41和43之間的間隔開的位置中，以在絲環繞穿過板41和43時保持絲之間的間距。絕緣板和絕緣體可以由任意絕緣材料製成，優選的材料是雲母。電阻絲優選地是帶，但是，事實上可使用能夠環繞穿過如所示的板41和43中的開口的任意配置的絲。圖5-6B示出了部分摺疊位置和摺疊位置中的加熱器40，其中附加的絕緣板61在適當的位置。圖6A也圖示了緊固件63，該緊固件63延伸穿過板41、43和61中的每一個板的開口(未示出)。緊固件可以是能把三個板保持在一起的任意類型，由此，與圖1中的實施例相比，提供了板之間的更耐用的連接，圖1中的實施例必須依賴帶1把板連接在一起並保持間距。圖6B僅示出了板61和容納緊固件63的開口 62。對應的開口位於板41和43 中的每一個板中以允許緊固。儘管示出了一個開口 62，但是，可以使用多於一個開口以把板 41和43更好地緊固在一起。板61還包括凹槽64。設計凹槽以提供空間，用於絲的部分66 在兩個板41和43之間延伸，參見圖5。該凹槽便於絲從板41上的一個環58行進至板43 上的第二環58的開端。再次參照圖7，可以看出，不必要匹配板41和43之間的開口的數量以使絲47在板的同一端部上終止。板41有兩行的三個開口，板43有兩行的僅兩個開口。圖8示出了本發明的另一個實施例。在圖1和2的實施例中，要求偶數行以確保電阻絲的終端在板的相同側上終止。本發明的加熱器能夠使用奇數行，這在限定用於加熱器的絲的長度和加熱負載方面提供了更大的靈活性。即，圖8示出了板41'和43'可以具有用於絲行進的三行65、67和69，並且仍使線在加熱器的相同側上終止。本發明的一個顯著優點是加熱器40能匹配現有技術的加熱器中使用的高度「A」， 但是，成環的絲僅為長度的大約一半，參見圖6A。這消除或減少了上面提到的在現有技術的加熱器的板之間的絲的長度一定時的問題。採用本發明的加熱器，用於環的絲的長度顯著減小。如圖6A中所示，加熱器40仍可以與現有技術的加熱器的尺寸「A」匹配，而無需複雜的環繞以及絲配置。由於現有技術的加熱器的尺寸「A」由至少具體的加熱器應用和安裝指定，因此本發明的顯著優點是能夠以顯著簡單和成本更高效的方式製造具有這樣尺寸的加熱器。圖9圖示了本發明的方面，其中，對於加熱器的每一側，絲的環長度可以變化。現有技術設計受限於絕緣板之間的設定距離，但是本發明的加熱器能提供與一組環具有不同高度的另一組環。因此，對於寬度是1英寸的加熱器設計，圖9中的加熱器可以具有高度比環75的高度短的環73。在該實施例中，環75是與0. 33英寸相比大約為其兩倍的0. 67英寸。由於一個區域可能比另一個區域需要更多的熱量，且環75將用於加熱需要更多熱量的區域，因此這提供了在加熱器設計中的更多靈活性。圖10和11示出了本發明的其他實施例。圖10示出了具有L形配置的加熱器80。 在該配置中，加熱器具有板81和83，板81和83可以被定位成使它們形成正確的角度，從而把熱量提供給區域B和C。由於絕緣板84的放置，因此很少或者沒有熱量被施加於區域D。 不像圖4-7的實施例，絕緣板不緊固在一起。而是如下面詳細描述的，板可附接於加熱器的用於支撐的框架或其他結構。圖11示出了具有u形配置的加熱器90。該加熱器使用三個板91、93和95，以把熱量提供給三個區域E、F和G。由於絕緣板94，因此很少或者沒有熱量施加於區域H中。圖10和11中圖示的實施例僅僅是示例性的，可以使用其他的配置以僅在一定區域中提供熱量。例如，可以使用五個板以形成如S形的配置。此外，兩個板之間的角度可以比如配置所指定的、圖10中所示出的90度更大或更小，例如銳角或鈍角。在圖10和11的實施例中的每個實施例中，絕緣板84和94分別被布置具有容納電阻絲的每一個絕緣板。板84和94提供進一步的保護避免絲短路以及隔離不需要熱量的區域，該絲穿過絕緣板81和83中的開口、絕緣板91、93和95中的開口。儘管未示出，絕緣板84和94可以以任意已知形式、例如緊固件等附接至保持電阻絲的板。對於本發明的其他實施例，可以以下面描述的類似的方式安裝配置，以使得在理解這些實施例時不需要板安裝的具體示例。本發明提供了超過現有技術設計的顯著優點。一個改進涉及加熱器的容易製造。 在圖1和2的現有技術設計中，在絲穿過開口時或在加熱器組裝之後，必須擴展或形成保持板的分離所需要的絲的突出部分21和22。相反，在本發明中，圖4-8的實施例的兩個板使用緊固件等連接，該剛性連接消除了對於擴展電阻絲以保持板之間的間隔的要求。另外，當使用圖4-8的緊固在一起的三個板設計時，加熱器更加的耐用，這是由於保持在一起的三個板賦予加熱器以改進的剛性。在現有技術中，電阻絲本身向加熱器提供了其相當大部分的剛性，但是，這遠遠小於本發明的加熱器所提供的剛性。由於在圖1-3的現有技術設計中使用兩個相對板，以及要求電阻絲穿過板中的開口，因此現有技術設計中的板是不對稱的。這是由於頂部的板中的開口的位置與底部的板中的開口的位置不對準，並且具有不同開口配置的兩個板必須用於加熱器，參見圖3。由於本發明的加熱器每次僅僅使電阻絲穿過一個板中的開口，因此，組成加熱器的板可以是對稱的，從而降低製造成本。這在圖12中示出，其中，板111和113的每一個板具有相同的開口模式。雖然一個開口 114不容納電阻絲，但是當考慮到不必要製造兩個不同的板以形成加熱器時，製造該額外開口的費用是無關緊要的。可以用與現有技術的加熱器相同的方式安裝本發明的加熱器，S卩，絕緣板的端部可以接合加熱器中的槽而不無需固定的附接件。可替選地，摺疊板的一個或兩個端部可以剛性附接至加熱器支撐結構。對於圖11和12的實施例，板還可以與加熱器結構有鬆散的接合，其中，板僅僅接合槽或者具有用於板的剛性附接件或其組合。圖13示出了加熱器至加熱器框架的示例性安裝的示意圖。該摺疊的加熱器由附圖標記120示意性地標識，但是， 沒有示出環形電阻絲(在觀看圖時會穿過頁面)、絲的端部、一個或更多個將板保持在一起的緊固件等。加熱器120的一個端部121具有電阻絲的終端，另外一個端123具有電阻絲的摺疊。端部123具有板125，板125的一個端部在1 處附接至加熱器120。板125的另一端與加熱器框架129中的槽127接合。附接件可以是緊固件等任意類型。加熱器120的另一端可以使用支架131剛性附接至框架129。應該理解，圖13中加熱器120被加熱器框架支撐的方式是示例性的，也可以使用其他的配置，包括用於加熱器的兩個端部的鬆散的或滑動的附接件或在一端處的固定附接件。儘管不經常使用，但是某些加熱器應用甚至允許在加熱器的兩端處的固定附接。雖然加熱器的短端顯示為連接至加熱器框架，但是也可以單獨或與短端結合支撐加熱器的長端。如果需要，也可以使用沿加熱器的長度方向的附加的支撐。加熱器幾乎可以用於需要加熱空間或材料的任意應用。這些應用包括用於測試或分析的加熱設備、加熱移動的空氣流的乾衣機、空氣或其他氣體的工業加熱等。加熱器幾乎可用於允許發生期望的加熱的任意安裝的裝置。這樣，已經以其優選實施例的形式公開了本發明，本發明實現了如上述本發明的目的中的每一個，並且提供了新的改進的電阻加熱器及其使用方法。當然，本領域的技術人員可以根據本發明的教導想到各種變化、修改和改變，而不背離預期的精神和範圍。本發明意在只受所附權利要求項的限制。
權利要求
1.一種電阻絲加熱器，包括至少第一絕緣板和第二絕緣板，其中，所述絕緣板中的每個絕緣板中具有多個開口以容納電阻絲；至少一個電阻絲，所述至少一個電阻絲以環形配置穿過所述第一絕緣板和第二絕緣板中的所述多個開口 ；以及至少一個絕緣體，所述至少一個絕緣體被布置成與接觸所述多個開口的所述電阻絲相鄰，以用於短路保護，其中，所述至少第一絕緣板和第二絕緣板以成角度的配置關於彼此摺疊。
2.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述至少第一絕緣板和第二絕緣板形成大約 90度的角。
3.根據權利要求1所述的加熱器，還包括連接至所述第二絕緣板的第三絕緣板，其中， 所述第三絕緣板以成角度的配置關於所述第二絕緣板摺疊。
4.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述絕緣板和所述絕緣體由雲母製成。
5.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述至少一個絕緣體是板。
6.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述電阻絲是帶。
7.根據權利要求1所述的加熱器，其中，所述至少第一絕緣板和第二絕緣板關於彼此摺疊，其中，當處於摺疊位置時所述至少一個絕緣體位於所述第一絕緣板與所述第二絕緣板之間；並且，至少一個緊固件將所述至少第一絕緣板和第二絕緣板保持在一起。
8.根據權利要求7所述的加熱器，其中，所述電阻絲的第一端和第二端在所述絕緣板的相同側上終止或者在所述絕緣板的相對側上終止。
9.根據權利要求7所述的加熱器，其中，所述第一絕緣板和第二絕緣板在的開口配置是對稱的。
10.根據權利要求7所述的加熱器，其中，在所述第一絕緣板和第二絕緣板中的每個絕緣板中的所述多個開口還包括奇數行的開口。
11.根據權利要求7所述的加熱器，其中，所述環形配置還包括從所述第一絕緣板延伸的第一組環和從所述第二絕緣板延伸的第二組環，其中，所述第一組環的高度和所述第二組環的高度不同。
12.根據權利要求7所述的加熱器，其中，所述電阻絲在從所述第一絕緣板行進至所述第二絕緣板時彎曲大約180度。
13.根據權利要求12所述的加熱器，其中，所述絕緣體是板，並且，所述板具有凹槽以容納所述電阻絲的所述彎曲。
14.一種加熱器組件，所述加熱器組件具有加熱器框架和由所述加熱器框架支撐的加熱器，所述加熱器組件的改進包括如權利要求1所述的加熱器。
15.根據權利要求14所述的加熱器組件，其中，所述加熱器由所述加熱器框架支撐以使得所述加熱器能夠關於所述加熱器框架移動。
16.一種加熱器組件，所述加熱器組件具有加熱器框架和由所述加熱器框架支撐的加熱器，所述加熱器組件的改進包括如權利要求6所述的加熱器。
17.根據權利要求16所述的加熱器組件，其中，所述加熱器由所述加熱器框架支撐以使得所述加熱器能夠關於所述加熱器框架移動。
18.一種使用電阻加熱的加熱方法，所述方法的改進包括使用如權利要求1所述的加熱器用於所述加熱。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，所述至少第一絕緣板和第二絕緣板關於彼此摺疊，其中，當在所述摺疊位置中時至少一個絕緣體位於所述第一絕緣板與第二絕緣板之間；並且，至少一個緊固件將所述第一絕緣板和第二絕緣板保持在一起。
全文摘要
本發明公開了一種可摺疊的電阻加熱器及其使用方法，所述可摺疊的電阻加熱器包括至少一對絕緣板，其中，電阻絲穿過絕緣板中的開口。在一種模式中，把絕緣板關於彼此摺疊，並用一個或更多個緊固件緊固在一起。在另一種模式中，板可以具有其他關於彼此成角度的配置。一個或更多個絕緣體放置在摺疊板之間或者與板相鄰放置以隔離電阻絲。摺疊板配置和電阻絲在製造成本方面提供了顯著優勢，同時形成了更耐用的加熱器配置。
文檔編號H05B3/34GK102573148SQ20111035088
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月4日 優先權日2010年11月5日
發明者詹姆斯·派屈克·洛拉爾 申請人:圖特科有限公司