用於開路線圈電阻加熱器的絕緣體的製作方法
2023-05-08 13:13:46 2
用於開路線圈電阻加熱器的絕緣體的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種開路線圈電阻加熱器。該開路線圈電阻加熱器採用具有線圈繞線接合部分的絕緣體。該線圈繞線接合部分適用於接合具有小直徑、小導線直徑、和/或小節距的加熱器線圈，而不會扭曲該線圈且不降低加熱器性能。
【專利說明】用於開路線圈電阻加熱器的絕緣體
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於開路線圈電阻加熱器的絕緣體，特別涉及一種用於支撐具有小直徑、小直徑導線、和/或小線圈節距的加熱器線圈的絕緣體。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，開路線圈電阻加熱器是公知的。這些加熱器用絕緣體來懸掛或支撐以實現電絕緣，該絕緣體自身由與該電阻加熱器相關聯的結構來支撐。在這些類型的加熱器中存在兩種類型的絕緣體。一種類型稱為「點懸掛」型絕緣體，其配置成與用於支撐的線圈盤繞接合。這種類型的絕緣體存在的一個問題是，它們不易於支撐和結合小直徑、小線徑、和/或小線圈節距(該加熱器線圈的相鄰繞線之間的間隔)的線圈。
[0003]圖1示出了典型的現有技術的絕緣體，其描述了當與小直徑加熱線圈一起使用時的配合問題。該絕緣體示出為與加熱器線圈接合，該絕緣體的標號為I和3，該線圈的標號為5。可以看出，當絕緣體I和3與線圈5接合時，在區域7和9中的線圈繞線間隔Y嚴重變化，這導致該加熱器的壽命出現問題。類似這樣的絕緣體可以在Sherril的美國專利4，531，017和Cottrell等的美國專利4，363，959中找到。
[0004]這個配合問題可以通過使用通常的「貫穿彈簧(string thru) 」型襯套來解決。這些襯套通過完全或部分的環繞該線圈來固定該線圈。圖2示出了一個例子，其中具有絕緣體13的襯套11環繞該線圈5。可以看出在線圈之間的節距未發生改變；線圈完全貫穿由該襯套形成的開口。然而，該類型的絕緣體的問題在於，該線圈5在特殊加熱應用中加熱空氣時，該線圈5不能在氣流中完全地暴露。這是因為該絕緣體13具有的厚度必然會覆蓋該線圈一部分。
[0005]由於加熱器應用需要新的設計，這些設計包括具有更小直徑、更小直徑導線、以及更小節距的線圈，而現有技術中的絕緣體對於這些類型的加熱器線圈並不有效，因此存在改進絕緣體的需要。本發明通過提供一種改進的用於開路線圈電阻加熱器的絕緣體來滿足這種需要。
【發明內容】
[0006]本發明涉及在點懸掛型絕緣體領域中的改進，特別涉及一種在開路線圈電阻加熱器領域中提供改進的絕緣體，其中該加熱器使用一個或多個小直徑線圈、小直徑線圈導線、以及狹窄或小的節距線圈間隔。
[0007]本發明為一種可以通過擁有獨特配置更好地與具有小節距、小外徑、和/或小導線的線圈接合的絕緣體，該獨特的配置針對的問題為:作為接合過程的一部分，該絕緣體如何容納線圈繞線，以及該繞線在接合後如何保持。該絕緣體配置成使得該加熱器的線圈直徑、導線直徑、和線圈間隔的尺寸較小的情況下，該加熱器線圈在由該絕緣體保持時仍然不變形。
[0008]該絕緣體典型地用於電阻加熱器中的加熱器線圈以支撐該加熱器線圈，包括至少一個線圈繞線接合部分和一絕緣體支撐部分。該絕緣體支撐部分包括配置成接合該加熱器一些結構的部分以支撐該絕緣體，使得該絕緣體可在該結構和該加熱器線圈之間提供電絕緣。
[0009]該線圈繞線接合部分進一步包括具有開口端的槽和槽端面。該槽進一步包括第一段，其包括具有開口端以及相對於絕緣體的縱向軸線成一定角度的邊；以及第二段，其具有終止於該槽端面的相對的平行邊，該第二段用於容納該加熱器線圈的繞線並將其保持於其中。
[0010]該線圈繞線接合部分包括一對繞線引導部分。每一個繞線弓I導部分具有外端面部分。每個外端面的一端終止於該槽的開口端處。該端面包括相對該槽的縱向軸線成一定角度延伸至少一定距離的有角度的部分。每一個引導部分的外端面終止於一I形線圈繞線掛鈎的邊緣。每一個I形線圈繞線掛溝具有朝著該絕緣體的中心延伸的第一面和總體平行於該槽的平行邊並與該絕緣體的縱向軸線對齊的第二面。該繞線引導部分的外端面和該I形掛鈎的第一和第二面形成分裂箭形(split arrow-like shape),其中該引導部分就像箭頭、該I形掛鈎的第二面和其間的絕緣體部分類似於箭杆。
[0011]該引導部分的有角度的端面適用於引導繞線進入I形線圈繞線掛鈎，其中每一個I形線圈繞線掛鈎的第一面在平行於該絕緣體的縱向軸線的方向測量時，比該槽端面更靠近該絕緣體的端部。當第一線圈繞線接合該槽端面時，鄰近該第一線圈繞線的線圈繞線捏抵該I形線圈繞線掛鈎的該第二面，當該鄰近該第一線圈繞線的線圈繞線接合該I形線圈繞線掛鈎的第一面時，該第一線圈繞線和該槽端面隔離開。
[0012]該絕緣體根據特定的加熱器應用具有一個或一對線圈繞線接合部分。
[0013]該I形掛鈎的第一面的形狀可以為平面或具有曲率或為彎曲的以更適合於圓形的加熱器線圈導線。如果需要，該槽端面同樣可以彎曲或具有曲率。
[0014]本發明同樣公開了一種使用開路線圈電阻加熱器加熱空氣或其他流體的方法，其中該電阻加熱器包括用於支撐該加熱器的加熱器線圈以至少提供電絕緣。本發明通過使用一個或多個本發明的絕緣體支撐該加熱器的加熱器線圈來為這類方法提供改進。
[0015]本發明也為具有開路線圈電阻加熱器中的加熱器提供了改進，其中該電阻加熱器包括用於支撐加熱器的加熱器線圈以至少提供電絕緣的絕緣體。該加熱器的改進是使用一個或多個本發明的絕緣體來支撐和電絕緣該加熱器線圈。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1示出了現有技術的支撐加熱器線圈的點懸掛型絕緣體。
[0017]圖2示出了現有技術的支撐加熱器線圈的彈簧貫穿型襯套。
[0018]圖3A示出了本發明絕緣體的一個實施例的俯視圖。
[0019]圖3B示出了圖3A的絕緣體的端視圖。
[0020]圖3C示出了圖3A的絕緣體的側視圖。
[0021]圖4示出了使用本發明絕緣體的絕緣體支撐夾的視圖。
[0022]圖5示出了圖3A的絕緣體用於一加熱器線圈的示例。
[0023]圖6示出了支撐一對線圈的本發明的絕緣體。【具體實施方式】
[0024]參照圖3A-3C，本發明絕緣體的一個實施例的附圖標號為30。該絕緣體具有一對線圈繞線接合部分31以及位於其間的絕緣體支撐部分33。
[0025]該絕緣體支撐部分33設計成接合該電阻加熱器的結構。由於這種支撐，該絕緣體為該線圈的繞線提供電絕緣。該絕緣體支撐部分示出為形成槽37的一對突起35。該槽37和該絕緣體支撐部分33的寬度Wl的尺寸構造成接合該加熱器的結構或部件以支撐該絕緣體。典型地，使用一絕緣體支撐夾，該夾在圖4中示出並其附圖標號為80。部件81用於固定該加熱器的框架元件，例如通過焊接或束綁。該絕緣體支撐夾包括部件83，每一個具有凹槽，每一個凹槽的尺寸構造成接合該絕緣體30的槽37。片87用於彎曲以跨過該凸起35的上表面36，如圖3C所示，以保持該絕緣體30和該絕緣體支撐夾80接合。
[0026]可以理解的是，該絕緣體支撐部分33的配置以及它的安裝至加熱器的一部分都是示例性的，其他配置也可以用做使用該開路線圈電阻加熱器的結構支撐該絕緣體的方式。例如，可以替代突起的是，該絕緣體支撐部分的主體部分38可以具有開在其中的槽以接合絕緣體支撐夾80。此外，可以理解的是該支撐夾也可以做成梁、杆或線，其可以形成至少部分環繞該絕緣體並接合該用於槽接合的槽。
[0027]參見本發明的絕緣體，該線圈繞線接合部分31包括槽39，該槽39包括第一段41和第二段45，該第一段41具有開口端部43。該第一段包括一對相對邊49，該相對邊49相對於絕緣體30的縱向軸線X成一定角度。該角度是可以變化的，從該絕緣體30的縱向軸線來測量的一個示例的角度為37°。該第一段為V形。這意味著替代使用線圈繞線放置於槽39中的是，相鄰的線圈繞線首先接合該絕緣體並且一開始就幫助該絕緣體和該加熱器線圈接合。
[0028]該槽39終止於端面51，該端面可以是平面的或具有曲面或曲率以更好的容納圓形線圈導線。該槽的第二段45包括相對且平行的側面53，當線圈導線在該槽第二段45中行進時，該側面53用於引導該線圈導線。
[0029]該線圈繞線接合部分31還包括一對線圈繞線引導部分，每一個部分54都具有一個引導外部端面55。該外部端面55用於引導該線圈繞線的行進，直到該線圈接合該絕緣體。該外部端面55示出為具有有角度段56和與該絕緣體縱向軸線平行的段58，該外端面55終止於I形掛鈎59的邊緣57。在這種配置中，該有角度段56推動該線圈繞線足夠遠離它的停留狀態以使得它可以沿著段58直線行進直到它停留在該I形掛鈎中。由於該線圈繞線被推動得足夠遠以和該I形掛鈎接合，將該線圈推動遠離它的停留狀態僅僅是壓縮該線圈，並且是自然完成的。當然，用於引導該線圈繞線的行進直到該線圈和該絕緣體接合的該外端面55可以從該槽39的開口端到邊緣57完全地呈現一定角度。
[0030]回到I形掛鈎59，每一個掛鈎59包括第一面61，該第一面61朝著該絕緣體的縱軸X延伸。該第一面61終止於第二面63的開始端，該第二面63總體平行於該軸X並延伸至該絕緣體支撐部分33。雖然該第一面和第二面可以是平面，但是該第一面可以包括曲面或曲率以更好的容納該圓形線圈導線。
[0031]在一個示例應用中，參照圖5A-5D，該絕緣體30的線圈繞線接合部分31的端部和加熱器線圈的三個繞線A、B和C接合。參見附圖5B，由於該絕緣體30在方向W朝著該加熱器線圈的內部行進，使得繞線A行進至該槽39的第一段41中，該繞線B和C首先接合該有角度的端面56。
[0032]由於該線圈繞線接合部分31繼續行進，該繞線A繼續在槽39中行進，最終到達第二段45。與此同時，繞線B和C被迫與繞線A遠離(與圖5A的配置相比，C與A和B與A之間的間隔有所增加)並且該繞線繼續沿著該端面56行進。
[0033]參照圖5C，在該絕緣體30朝著該加熱器的內部進一步行進之後，該繞線B和C越過該端面55的邊緣57，然後接合該I形掛鈎59的第一面61。一旦該繞線B和C接合該第一面61，該絕緣體30便固定連接至該線圈繞線。該加熱器線圈的彈性提供了壓縮力，從而使得繞線B和C被壓抵該I形掛鈎59的第二面63。這防止了該繞線從絕緣體30鬆開。
[0034]再次參照圖5C，隨著該繞線B和C的定位，繞線A在槽段45的平行側面53之間停留，並且與槽段45的端面51隔離。這是間隔差的結果，該間隔差可以在與該絕緣體的縱軸平行方向測量該槽的端面51和I形掛鈎59的第一面61之間的絕緣體得到。該間隔差可以參見圖3A，其中該槽端面51位於離絕緣體端部距離F的位置，該掛鈎59的面61位於距離該絕緣體端部G的位置，F大於G。這導致在圖5C的配置中，其中當繞線B和C停留在掛鈎59中時，該繞線A安放於槽段45的側面53之間而不與該槽端面51接合。
[0035]參照圖5D，由於面61和端面51之間的間隔差，當繞線A停留在端面51中時，繞線B和C面對第二面63停留。該絕緣體，藉助I形掛鈎59，仍然可防止繞線B和C從該線圈繞線接合部31鬆開，並且該線圈仍然通過使用該絕緣體被有效地支撐。
[0036]當該絕緣體30被用於支撐加熱器線圈時，可以發現圖的配置中，該絕緣體30垂直地定位於兩個加熱器線圈(一個上線圈和一個下線圈)之間而被支撐。圖6示出了這種方式下支撐兩個線圈70和71的絕緣體30和絕緣體支撐夾73。進入該槽39的線圈70的繞線由於重力停留在端面51上。參見圖5D，該線圈繞線B和C捏抵該I形掛鈎的第二面63，並且與I形掛鈎59的第一面61隔離。
[0037]參見圖5C，當線圈71與其他線圈繞線接合部分31接合時，由於重力，該線圈繞線B和C可停留在該I形掛鈎59的第一面61上，該繞線A會與該槽端面51隔離。
[0038]應當理解的是，該絕緣體可以僅使用一個線圈繞線接合部分31。也就是說，可以替代如圖6所示的為兩個加熱器線圈提供支撐的是，僅支撐一個加熱器線圈。
[0039]參見圖3A和3B，應當注意的是絕緣體30的整個寬度W2和厚度T差別不大。例如，該第二面63之間的寬度可以為0.250英寸，該線圈繞線接合部分的寬度可以為0.50英寸。厚度T可大約為0.20英寸。由於該絕緣體的寬度和厚度尺寸之間的相對較小的差距,該絕緣體30可以以不同的配置布置在加熱器中，而在對穿過該線圈的氣流不會產生不利影響。也就是說，氣流可以在圖3C中示出的方向M中通過，而越過該絕緣體的寬度。參見圖3A，在另一方面，絕緣體30可以翻轉，以使得氣流方向N與厚度相對。該厚度和寬度尺寸之間相對較小的差距使得該絕緣體可以更容易的安裝在給定的加熱器裝置中，不會由於改變方向影響氣流而僅僅只能在一個位置使用。因為本發明的絕緣體的安裝避免了嚴重幹擾穿過加熱器的線圈的氣流。這種靈活性同樣使得該絕緣體30可安裝成無論是寬度部分、厚度部分，或者兩者的組合均可面向氣流，並因厚度T和寬度W2尺寸相近而具有最小的幹擾。
[0040]在圖3A-3C的實施例中，該第二面63之間的絕緣體的寬度設計成大體與線圈繞線B和C之間的間隔相匹配，同時該槽39平分該寬度以使得該槽39和I形掛鈎59和槽39之間的間隔大體上和繞線A和C或A和B之間的間隔相匹配。通過對I形掛鈎和槽提供狹窄尺寸的絕緣體，該絕緣體可以有效的接合具有狹窄或小節距和小尺寸的加熱器線圈。該槽39的寬度可以在段45處減少以容納小直徑導線。在這種方式下，可以避免在圖1中的加熱器線圈的變形。
[0041]該絕緣體可以由現存的任何現有技術的絕緣體中使用的公知的絕緣材料製造。
[0042]本發明的絕緣體可以在加熱器線圈或線圈組必須被支撐、以在加熱器線圈和任何可導致電短路的電阻加熱器的任何環繞結構之間提供電絕緣的任何應用中使用。由於這種類型的開路線圈加熱器在現有技術中是公知的，因此我們認為它們的特徵、即框架結構、自動調溫器或其他加熱器組件的進一步解釋以及這些加熱器組件和特徵的進一步描述對於理解本發明均非必要。
[0043]因而，該絕緣體可以用於一種加熱諸如空氣的流體的方法，其中該空氣被抽取或被壓迫通過該加熱器線圈以實現加熱目的。
[0044]本發明的加熱器絕緣體具有一些獨特的特點,這些特點為現有技術的絕緣體提供了顯著的改進。這些特點包括:
[0045]-與現有技術的絕緣體相比，能夠有效地使用小直徑線圈；
[0046]-能夠有效支撐小外徑加熱線圈；
[0047]-能夠避免通常發生於使用彈簧貫穿型襯套時的輻射熱損耗，並同時適用於小直徑加熱線圈、小直徑線圈導線、和/或小線圈節距；
[0048]-能夠僅具有一個線圈繞線接合部分，從而降低安裝和加熱所需的覆蓋區域(footprint)和面積；
[0049]-絕緣體寬度和厚度之間尺寸相近使得該絕緣體可以在加熱流體路徑中使用厚度邊、寬度邊或兩者的組合，而不太影響氣流。
[0050]至此，發明通過優選實施例的方式在此被公開，這些實施例滿足前述的本發明的每一個目的，提供了用於開路線圈電阻加熱器的新的和改進的絕緣體及其使用方法。
[0051]當然，在不脫離本發明的實質和範圍的前途下，本領域技術人員可以在本發明的教示下做出多種變形、修改和替換。本發明的保護範圍僅通過所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種用於電阻加熱器中的加熱器線圈以支撐所述加熱器線圈的絕緣體，包括: 至少一個線圈繞線接合部分；以及 絕緣體支撐部分，所述絕緣體支撐部分包括配置用於接合所述電阻加熱器的結構以使得所述絕緣體在所述結構和所述加熱器線圈之間提供電絕緣的部分； 所述至少一個線圈繞線接合部分進一步包括: 具有開口端和槽端面的槽，所述槽還包括第一段和第二段，所述第一段包括所述開口端和相對於該絕緣體的縱軸成角度的側邊；所述第二段具有終止於所述槽端面的相對平行側邊; 一對繞線引導部分，每個所述繞線引導部分具有設有至少一成角度部分的外端面，所述外端面的一個端部終止於所述槽的開口端，所述外端面的另一個端部終止於I形線圈掛鈎的邊緣，每一個I形線圈繞線掛鈎具有朝著所述絕緣體的縱軸延伸的第一面和大體上與所述絕緣體的縱軸對齊的第二面，所述外端面適用於引導線圈繞線進入該I形線圈繞線掛鈎； 其中，在平行於所述絕緣體的縱軸的方向上測量時，每個所述I形線圈繞線掛鈎的所述第一面相對於所述槽端面更靠近於所述絕緣體的開口端，其中當第一線圈繞線接合所述槽端面時，相鄰的線圈繞線捏抵所述I形線圈繞線掛鈎的所述第二面，當所述相鄰的線圈繞線接合所述I形線圈繞線掛鈎的所述第一面時，所述第一線圈繞線與所述槽端面隔離。
2.如權利要求1所述的絕緣體，進一步包括一對線圈繞線接合部分，在所述一對線圈繞線接合部分之間設有所述絕緣體支撐部分。
3.如權利要求1所述的絕緣體，其中每個所述I形掛鈎的所述第一面是彎曲的。
4.如權利要求2所述的絕緣體，其中每個所述I形掛鈎的所述第一面是彎曲的。
5.如權利要求1所述的絕緣體，其中所述槽端面是彎曲的。
6.如權利要求2所述的絕緣體，其中所述槽端面是彎曲的。
7.一種使用開路線圈電阻加熱器加熱諸如空氣的流體的方法，其中所述加熱器包括絕緣體，其用於支撐所述加熱器的加熱器線圈以至少提供電絕緣，其改進在於包括使用至少一個根據權利要求1的絕緣體來支撐所述加熱器線圈。
8.一種具有開路線圈電阻加熱器的加熱器，其中所述開路線圈電阻加熱器包括絕緣體，其用於支撐所述加熱器的所述加熱器線圈以至少提供電絕緣，其改進在於包括至少一個根據權利要求1的絕緣體。
【文檔編號】H05B3/06GK103687099SQ201310201671
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年5月28日 優先權日:2012年9月10日
【發明者】詹姆斯·派屈克·洛拉 申請人:圖特科有限公司