專利名稱：電加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電加熱器，尤其是一種用于液體加熱容器的電加熱器。
傳統(tǒng)的液體加熱容器，例如各種加熱壺，這些壺一般包括一個安裝在容器內(nèi)的被包覆的加熱元件，以便浸在待加熱的液體中。加熱元件通常包括一個不銹鋼鎧裝層，該不銹鋼鎧裝層內(nèi)設(shè)有一個繞制的電加熱絲和電絕緣包覆材料，例如氧化鎂。
加熱絲每端的電連接是通過插入鎧裝層內(nèi)較短一段距離的并且自身不能產(chǎn)生熱的端子完成的。這種由端子形成的元件的非加熱部分被稱為“冷尾”。通常這種冷尾伸出并固定在元件的“頭部”，該頭部一般在容器的一側(cè)，在容器內(nèi)部(“濕的一邊”)和容納加熱元件控制器的容器的“干的一邊”之間提供界面。
元件控制器通常包括干開關(guān)(dry switch-on)過熱保護(DSOP)機構(gòu)，如果壺內(nèi)沒有液體的情況下向元件供電，干接通保護機構(gòu)將防止元件過熱。這種機構(gòu)根據(jù)元件的溫度而啟動并且通常位于頭部干的一邊。這樣，加熱元件與干的一邊之間的熱接觸由一個“回?zé)岵俊蓖瓿?，該回?zé)岵渴桥c頭部熱接觸的加熱元件的一部分。
上述類型由不銹鋼包覆的加熱元件在廣范使用。但是，不銹鋼是熱的不良導(dǎo)體，并且盡管它的名稱如此，其還是容易被腐蝕。再者，當(dāng)在加熱器表面形成灰垢時，易產(chǎn)生不均勻加熱和局部熱點。
作為上述浸入液體中的被包覆的加熱元件的替代物，提出了壓鑄(die-cast)板式加熱器。這種加熱器構(gòu)成液體加熱容器的底部并由加熱器的上表面加熱液體。這種類型的加熱器有一個位于下部并且與一個壓鑄底部直接熱接觸的電熱元件。
可是，在容器底部設(shè)置加熱器會出現(xiàn)許多加熱器控制方面的問題，公知的與被包覆的熱元件一起使用的控制器件這時必須全部重新設(shè)計。
本發(fā)明目的是提供一種耐腐蝕、加熱均勻，并能方便和有效地進行控制的電加熱器。
為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，所提供的用于液體加熱容器的電加熱器包括一個壓鑄底座(Carrier)和鑄壓在底座內(nèi)的電熱元件，該加熱元件在使用中可完全浸入被加熱的液體內(nèi)。
由于本發(fā)明的加熱器能象公知的被包覆的加熱元件那樣安裝在液體加熱容器內(nèi)，其可以與標(biāo)準(zhǔn)的控制器一起使用。而且，壓鑄座起著迅速將熱傳遞給整個加熱器的作用，從而實現(xiàn)了均勻熱分布并減少了由于石灰垢沉淀而出現(xiàn)局布熱點的可能性。另外，本發(fā)明加熱器的形狀由壓鑄底座確定，這就提供了加熱器美感設(shè)計的靈活性。再者，電熱元件可以具有與標(biāo)準(zhǔn)的被包覆的加熱元件相似的結(jié)構(gòu)。而由于加熱元件完全被底座包圍，鎧裝層可以由不抗水腐蝕的材料制成，因此降低成本。例如，鎧裝層外可由鋼制成而不用不銹鋼。
底座可以是任一種可壓鑄的導(dǎo)熱材料，例如鋁或鋁合金。底座可以大體做成置放在其內(nèi)的加熱元件的形狀，在這種情況下，在底座內(nèi)在加熱元件中出現(xiàn)回路處空隙。最好底座形成一個包含有加熱元件的基本實體的組件，用底座的某些部分填充加熱元件形狀中的間隙。這樣，底座的熱分布將因熱通路的增加而增加，其結(jié)果使得整個加熱器的熱分布更加均勻。
加熱器可以包括一個與底座成為一體的頭部，例如在底座的壓鑄過程中完成，這是為了將加熱器安裝在容器壁的開口中，且加熱器的冷尾從頭部伸出。頭部可以是一個整體壓鑄部件，由壓鑄材料形成，或是分立壓鑄到加熱器中的部件。
加熱器最好有一個與其整體形成的用于控制元件的熱感應(yīng)啟動器的安裝部，例如一個凹座。
最好加熱元件有一個“回?zé)岵俊辈课慌c安裝部緊密熱接觸。更有利地，在最接近回?zé)岵坎课坏牡鬃鶅?nèi)設(shè)定一個空隙以便允許容器內(nèi)的液體圍繞著回?zé)岵垦h(huán)并且由此防止回?zé)岵窟^熱及由此引發(fā)的在加熱器正常工作過程中DSOP機構(gòu)的不必要啟動。如果回?zé)岵堪ㄓ杉訜嵩暾娜π纬杉訜嵩膬蓚€重疊部份則這一特性更有利。在這種情況下，來自加熱器的兩段的熱可被傳遞給DSOP機構(gòu)以便改善DSOP的啟動效率。接近回?zé)岵康目障犊纱_定在形成回?zé)岵康募訜嵩娜?nèi)。
下面將參照附圖僅以示例的方式對本發(fā)明的幾個實施例進行描述

圖1a-1d分別顯示了用于本發(fā)明加熱器的加熱元件的俯視圖、側(cè)視圖、后視圖和主視圖2a-2d以局部透視的方式分別顯示了本發(fā)明電加熱器的俯視圖，側(cè)視圖，后視圖和主視圖，圖中顯示了圖1a-1b所示的加熱元件在底座內(nèi)的位置；圖3a-3e分別顯示了圖2a-2d所示電加熱器的俯視圖、側(cè)視圖、后視圖、主視圖和仰視圖；圖4顯示了圖2-3中的加熱器安裝了控制器后的局部視圖；圖5顯示了本發(fā)明第二實施例加熱器的局部視圖；圖6顯示了本發(fā)明的另外一個實施例。
圖1(1a-1d)顯示了本發(fā)明用于液體加熱容器的電加熱器的電熱元件2的四個視圖。元件2有兩個導(dǎo)電端4，用于通過元件2的控制器與電源相連。該導(dǎo)電端與被電絕緣介質(zhì)所包覆的位于元件2內(nèi)的一個繞制的加熱絲相連。元件2的鎧裝層，見圖1，是金屬制成的，例如不銹鋼，在壓鑄過程中保護易損的加熱絲。鎧裝層材料的選擇比常用電加熱器寬，因為鎧裝層被所述壓鑄底座密封。
導(dǎo)電端4伸進鎧裝層內(nèi)一短距離與加熱絲相連。這樣加熱元件的這部分不被加熱，并被稱為“冷尾”。冷尾防止與加熱元件相連的電元件受熱。
加熱元件2在兩個導(dǎo)電端4之間連續(xù)延伸，呈彎曲形狀。鎧裝層直徑是6.5mm，全長463mm，有效加熱長度為384mm。在2.2KW的工作功率時在加熱元件的有效表面上產(chǎn)生28.05Wcm-2的功率密度，在2.4KW時產(chǎn)生30.60Wcm-2的功率密度。該結(jié)構(gòu)包括兩個對稱的細(xì)長環(huán)6，其從結(jié)構(gòu)內(nèi)向外環(huán)繞并朝向?qū)щ姸?反回，在冷尾下形成一個完整圈8。該完整圈8在元件2朝向?qū)щ姸?的最遠(yuǎn)延伸處形成兩個加熱元件2的重疊部位10。這兩個重疊部位10構(gòu)成元件2的“回?zé)岵俊?，其與元件2的控制器22(圖中未顯示)熱接觸，從而元件2的溫度可被控制器22控制。提供作為回?zé)岵康募訜嵩膬刹糠?0確保了更多的熱被轉(zhuǎn)遞給控制器22，從而易于控制器22的更精確操作。這就是加熱元件2結(jié)構(gòu)中完整圈8的目的。
圖2(2a-2d)顯示了本發(fā)明第一實施例的局部透視圖的四個視圖。由此可看到，上述加熱元件2在壓鑄底座12內(nèi)的安裝位置。加熱元件2鑄在底座12內(nèi)，該底座由鋁或可鑄造的鋁合金制成，這樣僅僅一部分冷尾部和導(dǎo)電端4被暴露。加熱元件2的兩環(huán)6內(nèi)的空間被底座12的材料填滿。但在完整圈8的中心留有穿過底座12的孔14?？?4使液體靠近回?zé)岵?0循環(huán)，這樣回?zé)岵康臏囟瓤杀３纸咏谝后w的溫度。用這種方法可防止回?zé)岵康木植窟^熱和由此引起的控制器的干接通保護(DSOP)機構(gòu)的誤啟動。
底座包括一個頭部16，當(dāng)加熱器安裝在一個液體加熱容器內(nèi)時，該頭部在容器內(nèi)的液體與連接加熱器的電連接件之間形成阻擋層。這樣加熱元件2是在頭部的“濕側(cè)”而導(dǎo)電端4是在頭部16的“干側(cè)”。當(dāng)頭部16安裝在一個液體加熱容器內(nèi)時，其上設(shè)置一個環(huán)形密封(圖中未顯示)以確保液體不從濕側(cè)泄漏到干側(cè)。頭部還提供安裝部，例如在干的一邊設(shè)置有螺栓，使用于加熱器上的控制單元22能夠安裝在頭部。在本實施例中，頭部與底座整體鑄成。但是頭部也可為非金屬的。
頭部16干側(cè)包括一個凹座20，其在使用中與控制單元22的雙金屬啟動器24相接觸，見圖3和圖4?？刂茊卧?2是GB 2181598中所描述的類型，申請人的R7控制器。在加熱元件2和所述的回?zé)岵?0的溫度高于預(yù)定溫度的情況下，如加熱元件2在無液體或容器中的液體燒干的情況下供電時，雙金屬啟動器24工作以切斷加熱元件2的電源。
回?zé)岵?0與凹坑20緊密地?zé)峤佑|，從而有效地將熱量傳遞給啟動器24，確保在過熱的情況下控制器迅速工作。
頭部16在其干側(cè)設(shè)有用于控制器22的一個備用DSOP元件的位置26。這位置包括一個頭部的隆起部位26，其易于將熱從回?zé)岵?0傳遞給DSOP備用元件。備用元件(圖中未顯示)可以例如是塑料柱銷，如果啟動器24的雙金屬片不能工作，則在加熱元件過熱所對應(yīng)的溫度下該塑料柱銷熔化。
圖2從(2a-3e)五個方向顯示了圖2中的加熱器。底座外表面的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的加熱器更美觀并且設(shè)置壓鑄底座增加了加熱器外表面設(shè)計的自由度。底座12的外表面可以由一個裝飾涂層覆蓋，該涂層將阻止加熱器上的灰垢的產(chǎn)生。親水性材料的涂層被發(fā)現(xiàn)在這方面特別有效。例如Fluoralon B5517或E8588。此外，鋁底座的表面可以陽極電鍍。
圖5是本發(fā)明第二實施例的局部平面視圖。在這一實施例里，加熱元件2的結(jié)構(gòu)大體與前面的實施例相同，但本例中整個鎧裝層長度為494.5mm，有效長度為374.5mm，在2.2KW時產(chǎn)生28.76Wcm-2的功率密度，并且在2.4KW時產(chǎn)生31.38Wcm-2的功率密度。這一實施例里的底座12′基本上按加熱元件2′的構(gòu)形造型，這樣即可在放有加熱元件2′的兩個環(huán)6內(nèi)的底座12′上的位置確定空隙24。另一個空隙26被確定在兩個環(huán)6之間。
圖6(6a-6c)從三個方向顯示了本發(fā)明的另外一個實施例，同樣和上述的控制單元使用。本實施例與上述實施例的區(qū)別是本例中在回?zé)岵?0″處沒有空隙。這樣顯著地易于加熱元件2″的制造，從虛線看到，沒有任何完整的環(huán)形的部位，其形狀更接近于傳統(tǒng)的帶包覆層的加熱元件。在本實施例里，加熱元件采用鍍銅低碳鋼，外徑6.6mm，全長為355mm，被加熱的長度為320mm，在230V/2.2KW下產(chǎn)生33.15KWcm-2的功率密度。
在實施例還包括一個最低液位指示器30，安裝在鑄件上。
簡而言之，從前面所述可以看到本發(fā)明提供了一個壓鑄加熱器，其可以全部浸入被加熱的液體中。
權(quán)利要求1.一種用于液體加熱容器的電加熱器，在使用中能全部浸入被加熱的液體中，其特征在于，該電熱器包括一個壓鑄底座和鑄在底座內(nèi)的電熱元件。
2.如權(quán)利要求1所述的電加熱器，其特征在于，還包括一個在使用中隔開容器中的液體與和電熱元件相連的電連接件的頭部，其與底座成為一整體。
3.如權(quán)利要求2所述的電加熱器，其特征在于，所述頭部是底座的鑄造部份。
4.如上述任一項權(quán)利要求所述的電加熱器，其特征在于，該加熱器有一個用于熱感應(yīng)啟動器的安裝部，并且電熱元件包括一個與安裝部緊密熱接觸的部分。
5.如權(quán)利要求4所述的電加熱器，其牲在于，在底座內(nèi)接近電熱元件的所述部分處形成一在使用中用來循環(huán)被加熱液體的空隙。
6.如權(quán)利要求4所述的電加熱器，其特征在于，電熱元件的所述部分包括由電熱元件完整圈構(gòu)成的電熱元件的兩個重疊部分。
7.如權(quán)利要求5所述的電加熱器，其特征在于，元件的所述部分包括由電熱元件完整圈構(gòu)成的電熱元件的兩個重疊部分。
8.如權(quán)利要求7所述的電加熱器，其特征在于，在電熱元件的完整圈內(nèi)形成所述空隙。
9.如權(quán)利要求1所述的電加熱器，其特征在于，底座由鋁或鋁合金制成。
專利摘要一種用于液體加熱容器的電加熱器,該電加熱器在使用中可以完全浸入被加熱的液體內(nèi),其包括一個壓鑄底座12和鑄壓在底座12內(nèi)的電熱元件2。電熱元件在兩個端子4間彎曲延伸并在頭部區(qū)域16包括重疊部分10,熱感應(yīng)驅(qū)動器安裝在頭部區(qū)域16。在底座12的頭部區(qū)域16形成有空隙,水經(jīng)此循環(huán)。
文檔編號H05B3/04GK2379988SQ98219129
公開日2000年5月24日 申請日期1998年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月27日
發(fā)明者弗農(nóng)·J·唐納利, 約翰·C·泰勒 申請人:斯特里克斯有限公司