трубчатый электронагреватель с термовыключателем

Формула изобретения

1. Трубчатый электронагреватель с термовыключателем, содержащий металлическую оболочку, закрытую с обоих концов электроизоляционными элементами, например, в виде втулки, имеющими отверстия, через которые проходят два электрических вывода, частично входящие в оболочку, нагреватель в виде спиральнонамотанной проволоки, расположенный в оболочке, один конец которого электрически соединен с одним из выводов, а другой конец с контактным стержнем, электрически соединенным, в свою очередь, с термовыключателем, представляющим собой герметично закрытую трубку, выполненную из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток, с другой стороны термовыключатель электрически соединен с другим выводом, при этом внутреннее пространство между оболочкой и нагревателем с соединенным с ним выводом заполнено уплотненным, сыпучим, теплостойким материалом, электрически изолируя их, отличающийся тем, что уплотненный, теплостойкий материал размещен по всему незаполненному внутреннему пространству оболочки, непосредственно прилегая к контактному стержню, термовыключателю и другому выводу, электрически изолируя их от оболочки.

2. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что расстояние от термовыключателя до нагревателя не менее 5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроприборостроению и может быть использовано при изготовлении трубчатого электронагревателя (ТЭНа) с установленным внутри него термовыключателем.

Известно большое количество технических решений по созданию ТЭНов с термовыключателями, например, [1-3] Как показал анализ технических решений последних лет, специалисты стремятся разместить термовыключатель внутри ТЭН.

Однако какие-бы конструкции самого термовыключателя в этом случае не применялись, все они имеют защитную оболочку из электроизоляционного материала. Во всех случаях в пространстве между оболочкой ТЭНа и термовыключателем отсутствует уплотненный, сыпучий, электроизоляционный материал. Если данный материал, как правило, размещается во всем внутреннем пространстве оболочки ТЭНа без термовыключателя, то для конструкций с термовыключателем это не было возможно. Это связано с тем, что в процессе изготовления при обжатии оболочки ТЭНа происходит разрушение термовыключателя. Все эти конструкции сложны в изготовлении.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является конструкция ТЭНа с термовыключателем [4]

Недостатком данного решения также является сложность конструкции.

Цель изобретения упрощение конструкции.

На чертеже изображен продольный разрез ТЭНа с термовыключателем.

Данная конструкция состоит из внешней металлической оболочки 1 в форме трубки, закрытой с обоих концов электроизоляционными термостойкими элементами, например втулками 2. Внутри оболочки расположен нагреватель 3, который выполнен в виде спирально-намотанной проволоки, один конец которой электрически соединен с выводом 4, частично входящим в оболочку через отверстие во втулке 2, а другой конец с контактным стержнем 5, соединенным электрически, в свою очередь, с термовыключателем, выполненным в виде герметично закрытой трубки 6 из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором 7, непроводящим электрический ток. С другой стороны термовыключатель электрически соединен с выводом 8. Электрические выводы 4 и 8, нагреватель 3, контактный стержень 5 и трубка 6 термовыключателя электроизолированы от оболочки 1 газопроницаемым уплотненным сыпучим материалом 9, например периклазом марки ППЭ-1М (ГОСТ 13-236-83) или песком кварцевым ПК95 (ГОСТ 7031-75).

ТЭН с термовыключателем работает следующим образом.

В случаях использования ТЭНа с термовыключателем в качестве нагревателя воды при достаточном уровне воды, когда зона размещения термовыключателя омывается водой, температура термовыключателя не превышает 120^oC, термовыключатель не срабатывает и осуществляется нормальная работа изделия. При выкипании воды или включении ТЭНа с термовыключателем без воды температура термовыключателя повышается, достигая температуры плавления сплава трубки термовыключателя. Трубка расплавляется. Вещество-активатор, уменьшая поверхностное натяжение, способствует собиранию расплава в капли и разрыву электрической цепи. При этом возникает электрическая дуга. Образующиеся в электрической дуге газообразные продукты разложения вещества-активатора проходят через уплотненный сыпучий материал, окружающий термовыключатель, предотвращая резкое повышение давления в малом объеме, занимаемом термовыключателем, и деформацию оболочки ТЭНа.

С другой стороны, уплотненный сыпучий материал, обволакивая термовыключатель, не позволяет расплаву достичь внутренней поверхности обечайки ТЭНа, тем самым не возникает опасность короткого замыкания на оболочку.

Конструкция термовыключателя не содержит подвижных частей и его деформация при обжатии в процессе изготовления ТЭНа не приводит к потере работоспособности. Это позволяет использовать уплотненный сыпучий материал в качестве электроизолятора, размещая его во всем внутреннем незаполненном пространстве оболочки ТЭНа, и отказаться от установки собственной изоляционной оболочки термовыключателя, что упрощает конструкцию ТЭНа с термовыключателем и технологию его сборки.

Проведенные испытания показали, что в случае расположения термовыключателя на расстоянии ближе 5 мм от нагревателя возможны ложные срабатывания. Поэтому рекомендуется устанавливать термовыключатель на расстоянии не менее 5 мм от нагревателя.

Промышленная применимость предлагаемой конструкции очевидна. Данная конструкция прошла опытные испытания на АООТ Нижегородский завод "Старт" и показала хорошие результаты. Простота предлагаемой конструкции ТЭНа с термовыключателем позволяет осуществить изготовление ее без сложной дополнительной оснастки на любом из предприятий, занимающихся изготовлением ТЭНов.

Перечисленные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения требованиям изобретения.