專利名稱：輻射電熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含用非金屬電絕緣材料制造的碟狀支座的輻射電熱器。這種電熱器特別適合于水汽含量高或濕度大的環(huán)境。
眾所周知，在用于烤架和爐盤內(nèi)的帶狀或盤圈加熱器之類的輻射電熱器內(nèi)，把壓緊的粉末多微孔熱絕緣材料用作電和熱的絕緣材料。使用這種多微孔熱絕緣材料有包括能形成凸起的輪廓和有優(yōu)越的熱和電的絕緣性能在內(nèi)的許多好處。這種加熱器的結(jié)構(gòu)是一種典型的金屬盤，它包括其內(nèi)有圈狀或帶狀元件的壓緊的多微孔絕緣材料基座。
這種多微孔熱絕緣材料一般包含下文規(guī)定的干的顆粒狀多微孔材料與高溫陶瓷或玻璃加纖維增強(qiáng)劑、二氧化鈦遮光劑混合以及為了在高溫條件下使用減少高溫收縮而與少量氧化鋁混合。此種材料如在GB-A-1 580 909中所說明的。
“多微孔”這一術(shù)語在這里是用于表示孔或空洞的最終尺寸小于常溫常壓下空氣分子的平均自由程，即大約100毫微米或更小的多孔或蜂窩狀材料。在這種意義上的多微孔材料通過空氣導(dǎo)熱(即空氣分子之間碰撞)的熱傳導(dǎo)很低。此種多微孔材料包括氣凝膠，這是一種避免如果從液體直接干燥會產(chǎn)生收縮而使液相為氣相所代替的凝膠。一種基本相同的結(jié)構(gòu)可以從溶液有控制地沉淀獲得，為了獲得開放的晶格沉淀物，在沉淀中控制溫度和pH值。其他相當(dāng)?shù)拈_放的晶格沉淀物包括大部分微粒的最終尺寸小于100毫微米的熱解(煙化)和電熱型的結(jié)構(gòu)。這些材料的任何一種，例如，基于氧化硅、氧化鋁或其他金屬氧化物的，都可以用于制造上面定義的多微孔混合物。
在把輻射電熱器長期暴露于高潮濕水平(可能是含空氣的)的場合，傳統(tǒng)的多微孔熱絕緣材料可能受到損害，因?yàn)樵陂L期暴露于這種潮濕的環(huán)境下會吸收水或其他液體。
吸收水或其他液體會導(dǎo)致減小這種多微孔熱絕緣材料的孔或空洞的尺寸，由于破壞了上述多孔結(jié)構(gòu)。微孔尺寸的減小導(dǎo)致多微孔絕緣材料體內(nèi)的固體與固體之間的傳導(dǎo)增加，降低材料的電和熱的絕緣性能，從而減少運(yùn)用這種熱絕緣材料的好處。
這種對水或其他液體的吸收及由其引起的多孔結(jié)構(gòu)的損壞可能使得與土相比，輻射電熱器的電阻，下降到低于各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定所要求的水平。
在某些使用場合下，要求輻射電熱器在置于腔室內(nèi)并有一個盛有開水的容器不斷產(chǎn)生蒸汽超過500小時的情況下，輻射電熱器仍能成功地通電。
解決這一問題的現(xiàn)有辦法包括使用一層高溫玻璃保護(hù)所述多微孔熱絕緣材料不與潮氣接觸。然而，玻璃同時也具有影響這種加熱器性能的大熱容量，而且價格也貴。使用一層玻璃還會引起其他問題，因?yàn)楸仨氃O(shè)計一種密封以保證潮氣不沿玻璃周圍滲入而影響多微孔熱絕緣材料。
從GB-A-0 615 932中了解到可以在密封于電絕緣的玻璃炊具的粉末絕緣材料中安裝發(fā)熱元件。所述粉末絕緣材料起電介質(zhì)作用，所述粉末絕緣材料和發(fā)熱元件包含于所述炊具基座的封閉室內(nèi)。這種發(fā)熱元件并不適于作輻射發(fā)熱元件，因?yàn)閭鳠嶂饕峭ㄟ^熱傳導(dǎo)因而效率比較低。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供克服這些問題或使這些問題的影響降低到最低限度的手段。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種輻射電熱器，它包括一個電絕緣的碟形支座；一個設(shè)在所述支座內(nèi)的熱絕緣材料的基座層；相對于所述熱絕緣材料的基座層被支承的至少一個發(fā)熱元件；在基座內(nèi)設(shè)有熱絕緣材料制造的圓周壁，該壁從支座繞著所述支座的周周向上延伸，形成一個空腔，所述至少一個發(fā)熱元件就位于此空腔內(nèi)。
所述基座層可以與所述支座是分開的。
所述電絕緣碟形支座可以包含選自玻璃、陶瓷、塑料化合物、編織的或成形的纖維和礦物質(zhì)的材料。
所述電絕緣碟形支座的塑料化合物可以具有熱固性或熱塑性。
所述電絕緣碟形支座的編織的或成形的纖維可以是陶瓷纖維或玻璃纖維。
所述熱電絕緣材料可以包含壓緊的多微孔熱電絕緣材料。
所述熱絕緣材料可以包括30-100％重量的金屬氧化物粉末；0-50％重量的遮光劑；0-50％重量的纖維材料；0-15％重量的均勻混合無機(jī)粘合劑。
所述熱絕緣材料可以包括58.5％重量的金屬氧化物粉末，30.0％重量的遮光劑和11.5％重量的纖維材料。
所述至少一個電發(fā)熱元件可以暴露于大氣。
為了更好地理解本發(fā)明以及更清楚地顯示本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在以舉例的方法參照附圖予以說明，附圖中

圖1是安裝了非金屬碟形支座的輻射電熱器實(shí)施例的頂視圖；圖2是沿圖1中A-A線剖開的圖1中輻射電熱器的剖面圖。
附圖內(nèi)所示的輻射電熱器包括碟形支座1，其中有諸如壓緊多微孔熱和電的絕緣材料之類的電絕緣材料基座層2。所述輻射電熱器用于裝入烤架或炊事爐盤內(nèi)。
熱絕緣材料壁3安裝于繞著輻射電熱器的整個周邊，形成一個空腔。
所述熱絕緣材料壁3可以與所述基座層2分開，也可以與所述基座層2制成一體。
電發(fā)熱元件5相對于所述熱絕緣材料基座層2被支承著。所述發(fā)熱元件5可以包括諸如線、帶或線圈或這些形式的組合之類的眾所周知的形式中的任何一種。
所述發(fā)熱元件5安裝于圓壁3形成的空腔內(nèi)并暴露于大氣。
隔熱塊6安裝于碟形支座1的邊緣上并與所述發(fā)熱元件5電連接，因而發(fā)熱元件5通過此隔熱塊可以與電源連接而通電。
可以有選擇地安裝從發(fā)熱元件5上面延伸出去的眾所周知的熱切斷裝置4，以便在過熱情況下切斷發(fā)熱元件的電源。
所述熱切斷裝置4的桿穿過圓壁3中的孔并位于所述發(fā)熱元件上方，如圖2所示。
所述輻射電熱器用的多微孔熱絕緣材料包含30-100％重量的金屬氧化物粉末(例如氧化硅)，0-50％重量的遮光劑(例如二氧化鈦)，0-50％的纖維材料和0-15％重量的作為均勻混合物的無機(jī)粘結(jié)劑。
所述輻射電熱器用的多微孔熱絕緣材料可以包含58.5％重量的金屬氧化物粉末，30.0％重量的遮光劑和11.5％重量的纖維材料。
碟形支座1包含電絕緣材料，在受潮氣損害的多微孔絕緣材料與接地的烤架或爐盤結(jié)構(gòu)之間起電絕緣的作用。
適合的非金屬碟的材料包括玻璃、陶瓷、塑料化合物(熱固性或熱塑性的)、編織的或成形的玻璃纖維或陶瓷纖維以及礦物質(zhì)。
碟形支座1可以根據(jù)預(yù)定的尺寸和精度模制、鑄造或以其他方法成形。特定材料能否加工成碟形支座決定于其物理性能和有關(guān)加工過程的條件限制。這些對于本專業(yè)技術(shù)人員是眾所周知的，不屬發(fā)明的內(nèi)容。
令人驚奇的是，據(jù)發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)合非金屬碟形支座的輻射電熱器能夠經(jīng)受高濕度大氣條件下的試驗(yàn)。這就是說，盡管多微孔熱絕緣材料與水的親和力達(dá)到了使多微孔絕緣材料的多孔結(jié)構(gòu)降低到有更大的電傳導(dǎo)率和熱傳導(dǎo)率，結(jié)合非金屬碟形支座的輻射電熱器在將其置于空腔內(nèi)并有盛開水的容器不斷產(chǎn)生蒸汽超過500小時的情況下仍能成功地通電。
權(quán)利要求
1.一種輻射電熱器，它包括一個電絕緣的碟形支座(1)；一個設(shè)在所述支座(1)內(nèi)的熱絕緣材料的基座層(2)；相對所述熱絕緣材料的基座層(2)被支承的至少一個發(fā)熱元件(5)；其特征在于在所述支座(1)內(nèi)設(shè)有用熱絕緣材料制造的圓周壁(3)，該壁從基座繞著所述支座(1)的圓周向上延伸，形成一個空腔，所述至少一個發(fā)熱元件(5)就位于此空腔內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1的輻射電熱器，其特征在于所述基座層(2)與所述支座(1)是分開的。
3.按照權(quán)利要求1或2的輻射電熱器，其特征在于所述電絕緣碟形支座(1)包括選自玻璃、陶瓷、塑料化合物、編織的和成形的纖維和礦物質(zhì)的材料。
4.按照權(quán)利要求3的輻射電熱器，其特征在于所述塑料化合物具有熱固性。
5.按照權(quán)利要求3的輻射電熱器，其特征在于所述塑料化合物具有熱塑性。
6.按照權(quán)利要求3的輻射電熱器，其特征在于所述編織的和成形的纖維是編織的和成形的陶瓷纖維。
7.按照權(quán)利要求3的輻射電熱器，其特征在于所述編織的和成形的纖維是編織的和成形的玻璃纖維。
8.按照上面任意一項(xiàng)權(quán)利要求的輻射電熱器，其特征在于所述熱電絕緣材料包括壓緊的多微孔熱電絕緣材料。
9.按照上面任意一項(xiàng)權(quán)利要求的輻射電熱器，其特征在于所述熱絕緣材料包含30-100％重量的金屬氧化物粉末，0-50％重量的遮光劑，0-50％重量的纖維材料和0-15％重量的均勻混合無機(jī)粘合劑。
10.按照權(quán)利要求9的輻射電熱器，其特征在于所述熱絕緣材料包含58.5％重量的金屬氧化物粉末，30.0％重量的遮光劑和11.5％重量的纖維材料。
11.按照上面任意一項(xiàng)權(quán)利要求中要求的輻射電熱器，其特征在于所述至少一個電發(fā)熱元件(5)暴露于大氣。
全文摘要
一種輻射電熱器，它包括一個電絕緣的碟形支座(1)；一個設(shè)在所述支座(1)內(nèi)的熱絕緣材料的基座層(2)；和相對于所述熱絕緣材料的基座層(2)被支承的至少一個電發(fā)熱元件(5)。在所述支座(1)與所述支座(1)內(nèi)設(shè)有熱絕緣材料制造的圓周壁(3)，該壁從基座繞著所述支座(1)周向上延伸，形成一個空腔，所述至少一個發(fā)熱元件5就位于此空腔內(nèi)。
文檔編號H05B3/20GK1518847SQ02809769
公開日2004年8月4日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者加文·J·科爾曼, 加文 J 科爾曼 申請人:塞拉麥斯皮德有限公司