PL178722B1

PL178722B1 - Element grzejny elektryczny

Info

Publication number: PL178722B1
Application number: PL95321070A
Authority: PL
Inventors: Charles M. Eckman
Original assignee: Energy Convertors Inc; Rheem Mfg Co
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 2000-06-30
Also published as: DE69534857D1; SK284357B6; EP0800752A4; SK85797A3; AR000608A1; MX9704892A; HK1003926A1; UA49113C2; AU691395B2; JP3669635B2; HUT77783A; MY112610A; WO1996021336A1; CA2208076A1; IL116482A0; CN1158904C; AU4609496A; EP0800752B1; KR100391037B1; IL116482A

Abstract

1 . Element grzejny elektryczny do grzania plynów, zawierajacy elektrycznie przewodzacy rezystancyjny material grzejny z para swobodnych konców dola- czonych do pary koncówek, znamienny tym, ze uzwojenie (14) rezystancyjnego materialu grzejnego jest hermetycznie i elektrycznie odizolowane za pomoca integralnej powloki (30) utworzonej z termoplastycznego materialu polimerowe- go, który styka sie z ogrzewanym plynem, przy czym termoplastyczny material po- limerowy stanowi równiez korpus (10). FIG. 3 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element grzejny elektryczny, zwłaszcza rezystancyjny element grzejny do grzania płynów.

Elektryczne rezystancyjne elementy grzejne stosowane w połączeniu z grzejnikami wody tradycyjnie są wytwarzane z elementów metalowych i ceramicznych. Typowa konstrukcja zawiera parę kołkowych końcówek przylutowanych do końców uzwojenia NiCr, które jest następnie umieszczone osiowo w rurowej metalowej osłonie w kształcie litery U. To uzwojenie rezystancyjne jest odizolowane od metalowej osłony przez sproszkowany materiał ceramiczny, zwykle tlenek magnezu.

Chociaż takie konwencjonalne elementy grzejne przez dziesięciolecia były podstawowym rozwiązaniem stosowanym w przemyśle grzejników wody, to jednak mają one wiele powszechnie znanych wad. Przykładowo prądy galwaniczne występujące pomiędzy osłoną metalową a odsłoniętymi powierzchniami metalowymi w zbiorniku mogą powodować korozję różnych anodowych części metalowych w systemie. Osłona metalowa elementu grzejnego, typowo wykonana z miedzi lub ze stopu miedzi, wywołuje również skłonność do osadzania się kamienia z wody, co może doprowadzić do przedwczesnego uszkodzenia elementu grzejnego. Ponadto stosowanie mosiężnych zamocowań i rurek miedzianych jest coraz bardziej kosztowne, ponieważ z biegiem lat cena miedzi wzrosła.

Jako alternatywę wobec elementów metalowych zaproponowano w patencie USA nr 3.943.328 (Cunningham) przynajmniej jeden elektryczny element grzejny w osłonie z tworzywa sztucznego. W opisanym urządzeniu konwencjonalny drut rezystancyjny i sproszkowany tlenek magnezu zastosowano w połączeniu z osłoną z tworzywa sztucznego. Ponieważ ta osłona z tworzywa sztucznego jest nieprzewodząca, nie powstaje ogniwo galwaniczne z innymi częściami metalowymi zespołu grzejnego stykającymi się z wodą w zbiorniku, a ponadto nie występuje osadzanie się kamienia. Niestety z różnych powodów te znane elementy grzejne z osłoną z tworzywa sztucznego nie mogły zapewnić wysokich mocy w normalnym okresie eksploatacji, a równocześnie nie zostały szeroko zaakceptowane.

Celem wynalazku jest opracowanie elementu grzejnego elektrycznego, który nie będzie posiadał wad znanych tego rodzaju elementów grzejnych i który będzie odznaczał się znacznie lepszą sprawnością grzejną, będzie odporny na korozję galwaniczną i na działanie kamienia wapiennego. .

Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiągnięto dzięki temu, że uzwojenie rezystancyjnego materiału grzejnego jest hermetycznie i elektrycznie odizolowane za pomocą integralnej powłoki utworzonej z termoplastycznego materiału polimerowego, który styka się z ogrzewanym płynem, przy czym termoplastyczny materiał polimerowy stanowi również korpus.

Korzystnie jest gdy uzwojenie rezystancyjnego materiału grzejnego ma postać co najmniej jednej pary zwojów i gdy korpus z materiału polimerowego ukształtowany jest przez wtrysk. W dalszym rozwiązaniu wynalazku polimerowy korpus zawiera co najmniej jeden otwór do przepływu przez niego płynu i jest on kształtu rurowego z usytuowanymi na nim rowkami prowadzącymi.

178 722

Korzystnie jest gdy uzwojenie rezystancyjnego materiału grzejnego ma moc od 1000 do 1200 W.

Zgodnie z wynalazkiem polimerowy korpus zawiera wewnętrzną rurową pierwszą część końcową z utworzoną w niej przepływową wnęką oraz kołnierzową kształtkę, przy czym nawinięty na rurową pierwszą część końcową rezystancyjny materiał grzejny jest uzwojeniem śrubowym, na który jest nałożona polimerowa powłoka, przy czym polimerowa powłoka ma grubość od około 0,10 cm do około 1,27 cm.

Korzystnie jest gdy polimerową powłoką jest żywica wybrana z polisulfonów arylowych, poliimidów, polieteroeteroketonów, polisiarczków fenylonu, silikonów, polisulfonów eterowych, polimerów ciekłokrystalicznych oraz ich mieszanin i kopolimerów.

Korzystnie też jest gdy polimerowa powłoka zawiera dodatki polepszające jej przewodność cieplną oraz gdy zawiera od około 5% do około 40% wagowych dodatków wzmacniających.

Zgodnie z wynalazkiem polimerowy korpus ma postać rury, posiadającej otwarty koniec i zamknięty ścianką drugi koniec, przy czym koniec zamknięty ma przyłącze kołnierzowe z gwintem.

Korzystnie jest gdy polimerową powłokę stanowi polisiarczek fenylenu zwłaszcza polimer ciekłokrystaliczny.

Zgodnie z wynalazkiem polimerowa powłoka i polimerowy korpus są wykonane z tego samego materiału termoplastycznego o temperaturze topnienia większej niż 193°C

Korzystnie jest gdy część polimerowej powłoki jest ukształtowana na śrubowym uzwojeniu z grubością nie większą niż 1,27 cm, zwłaszcza gdy część polimerowej powłoki ma grubość mniejszą niż około 0,254 cm.

Korzystnie jest też gdy polimerowy korpus zawiera włókna szklane, grafitowe i poliamidowe.

W dalszym rozwinięciu wynalazku kołnierz kształtki jest szczelnie dociśnięty do ścianki pojemnika nagrzewanej wody.

Wreszcie korzystnie jest gdy polimerowy korpus ma otwarty koniec i wnękę do przyjmowania płynnego medium, przy czym zarówno powierzchnia zewnętrzna korpusu jak i jego powierzchnia wewnętrzna są powierzchniami grzejnymi.

Element grzejny według wynalazku zmniejsza do minimum korozję galwaniczną w grzejnikach wodnych i olejowych, jak również narastanie kamienia wapiennego i przedłuża ich żywotność. Użyte tu określenia „płyn” i „płynne medium” odnoszą się zarówno do cieczy, jak i do gazów.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie, wykonania na rysunku na których fig. 1 przedstawia element grzejny w widoku perspektywicznym, fig. 2 - element grzejny w widoku od czoła, fig. 3 - element grzejny w widoku z przodu w częściowym przekroju wzdłużnym i z wyrwaniami, fig. 4 - część kształtki wewnętrznej elementu grzejnego częściowo w przekroju wzdłużnym i w widoku z boku, fig. 5 - zespół końcówek łączeniowych elementu grzejnego w częściowym przekroju i w widoku z boku, fig. 6 - fragment końca uzwojenia elementu grzejnego w powiększeniu i w widoku gómo-bocznym i fig. 7 - fragment podwójnego uzwojenia elementu grzejnego w powiększeniu i w widoku gómobocznym. .

Zgodnie z rysunkami (fig. 1-3) polimerowy element grzejny 100 zawiera elektrycznie przewodzący rezystancyjny materiał grzejny. Ten rezystancyjny materiał grzejny może być przykładowo w postaci drutu, siatki, wstęgi lub węża. W korzystnym elemencie grzejnym 100 w celu uzyskania grzania rezystancyjnego zastosowano uzwojenie 14, posiadające dwa wolne końce dołączone do dwóch końcówek 12 i 16 uzwojenia. Uzwojenie 14 jest hermetycznie i elektrycznie odizolowane od płynu integralną warstwą z materiału polimerowego odpornego na wysoką temperaturę. Inaczej mówiąc, aktywny rezystancyjny materiał grzejny jest zabezpieczony przed zwarciem w płynie przez powłokę polimerową. Materiał rezystancyjny według wynalazku ma wystarczające pole powierzchni, długość lub grubość przekroju, aby grzać wodę do temperatury przynajmniej około 48, 89°C bez stapiania warstwy polimerowej.

178 722

Jak to wyniknie z poniższego omówienia, można to zrealizować przez staranne dobranie odpowiednich materiałów i ich wymiarów.

Jak pokazano zwłaszcza na fig. 3, korzystny polimerowy element grzejny 100 zawiera zasadniczo trzy integralne części: zespół końcówek łączeniowych 200 pokazany na fig. 5, wewnętrzną kształtkę 300, pokazaną na fig. 4, oraz polimerową powłokę 30. Poniżej objaśniona zostanie każda z tych części oraz polimerowy element grzejny 100 uzyskany po ich ostatecznym zmontowaniu.

Korzystna wewnętrzna kształtka 300, pokazana na fig. 4, jest jednoczęściowym, wykonanym przez wtrysk, elementem z polimeru odpornego na wysoką temperaturę. Wewnętrzna kształtka 300 zawiera korzystnie kołnierz 32 przy swym zewnętrznym końcu. Przy kołnierzu 32 usytuowana jest kołnierzowa część posiadająca wiele nitek gwintu 22. Te nitki gwintu 22 są przeznaczone do wpasowania w wewnętrzną średnicę otworu montażowego wykonanego w bocznej ścianie zbiornika, np. zbiornika grzania wody. Na wewnętrznej powierzchni kołnierza 32 może być zastosowany (nie pokazany) pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym, aby uzyskać lepsze uszczelnienie dla wody. Kształtka wewnętrzna 300 ma również wnękę 39 dla termistora, przy czym wnęka ta jest usytuowana wewnątrz korzystnie kołowego przekroju poprzecznego kształtki 300. Wnęka 39 dla termistora może zawierać końcową ściankę 33 do oddzielania termistora 25 od płynu. Wnęka 39 dla termistora jest korzystnie otwarta poprzez kołnierz 32, aby zapewnić łatwe wprowadzanie zespołu końcówek łączeniowych 200.

Korzystna wewnętrzna kształtka 300 zawiera również przynajmniej dwie szczeliny 31 i 35, usytuowane pomiędzy wnęką na termistor a zewnętrzną ścianką wewnętrznej formy, aby przyjąć przewód 18 i końcówkę 20 zespołu końcówek łączeniowych 200. Wewnętrzna kształtka 300 zawiera szereg promieniowo usytuowanych rowków prowadzących 38, rozmieszczonych wokół swego zewnętrznego obwodu. Rowki te mogą być gwintem lub nie połączonymi ze sobą rowkami itd. I powinny być usytuowane w wystarczającym odstępie, od siebie, aby zapewnić osadzenie dla elektrycznego rozdzielenia zwojów korzystnego uzwojenia 14.

Korzystna wewnętrzna kształtka 300 może być wykonana przy wykorzystaniu procesów formowania wtryskowego. Przepływowa wnęka 11 jest korzystnie utworzona przy zastosowaniu hydraulicznie poruszanego wyciąganego rdzenia o długości 31,75 cm, przez co powstaje element, który ma długość około 33,02- 45,72 cm. Wewnętrzna kształtka 300 może być wypełniona w formie metalowej przy użyciu pierścieniowego wlotu umieszczonego naprzeciw kołnierza 32. Docelowa grubość ściany korpusu 10 elementu grzejnego jest korzystnie mniejsza niż 1,27 cm, a korzystniej mniejsza niż 0,254 cm, przy czym docelowy zakres wynosi 0,1-0,15 cm, co jest uważane za aktualnie dolną granicę dla urządzeń formowania wtryskowego. Wzdłuż korpusu 10, pomiędzy kolejnymi rowkami gwintu lub niezależnymi rowkami kształtowana jest również para haczyków lub kołków 45 i 55, aby zapewnić punkt zakończenia lub zakotwienie dla zwojów jednego lub kilku uzwojeń. Można zastosować wyciągania bocznych rdzeni i wyciąganie rdzenia końcowego poprzez część kołnierzową, aby utworzyć wnękę 39 na termistor, przepływową wnękę 11, szczeliny 31 i 35 na przewody oraz przepływowe otwory 57 podczas formowania wtryskowego.

Obecnie na podstawie fig. 5 zostanie omówiony korzystny zespół końcówek łączeniowych 200. Zespół końcówek łączeniowych 200 zawiera polimerowy końcowy kołpak 28, przeznaczony do przyjęcia pary przyłączy końcowych 23 i 24. Jak pokazano na fig. 2, przyłącza końcowe 23 i 24 mogą zawierać gwintowane otwory 34 i 36 do przyjęcia gwintowanego złącza, takiego jak wkręt, w celu przymocowania zewnętrznych przewodów elektrycznych. Przyłącza końcowe 23 i 24 są częściami końcowymi końcówki 20 i przewodu 21 termistora. Przewód 21 termistora łączy elektrycznie przyłącze końcowe 24 z zaciskiem 27 termistora. Drugi zacisk 29 termistora jest dołączony do przewodu 18 termistora, który jest przeznaczony do wprowadzenia we wnękę 35 przewodu wzdłuż dolnej części fig. 4. W celu zamknięcia obwodu przewidziany jest termistor 25. Ewentualnie termistor 25 można zastąpić przez termostat, element półprzewodnikowy lub jedynie taśmę uziemiającą, która jest dołączona do przykładowo zewnętrznego wyłącznika. Uważa się, że taśma uziemiająca (nie pokazano) mo

178 722 że być usytuowana w pobliżu jednej z końcówek 16 lub 12 uzwojenia, tak aby zapewniać zwarcie przy stopieniu polimeru.

W korzystnym środowisku termistor 25 jest termostatem/termochronnikiem o działaniu zatrzaskowym, takim jak Model W Series sprzedawany przez Portage Electric. Ten termochronnik ma miniaturowe wymiary i nadaje się do obciążeń 120/240 V prądu przemiennego. Zawiera on przewodzącą bimetaliczną konstrukcję z elektrycznie akty wną obudową. Kołpak końcowy 28 jest korzystnie oddzielnie ukształtowaną częścią polimerową.

Po wytworzeniu zespołu końcówek łączeniowych 200 i wewnętrznej kształtki 300 są one korzystnie montowane ze sobą przed nawinięciem opisanego uzwojenia 14 na prowadzących rowkach 38 korpusu 10. Robiąc to trzeba postępować ostrożnie, by wyposażyć cały obwód w końcówki 12 i 16 uzwojenia. Można to zapewnić przez lutowanie twarde, lutowanie lub zgrzewanie punktowe końcówek 12 i 16 uzwojenia z przewodem 20 i końcówką 18, termistora. Ważne jest również właściwe usytuowanie uzwojenia na wewnętrznej kształtce 300 przed nałożeniem polimerowej powłoki 30. W korzystnym przykładzie realizacji polimerowa powłoka 30 jest wytłaczana z nadmiarem, aby utworzyć termoplastyczne spojenie polimerowe z wewnętrzną kształtką 300. Podobnie jak w przypadku wewnętrznej kształtki 300 w formę podczas procesu kształtowania można wprowadzić elementy wyciągania rdzenia, aby otrzymać otwarte przepływowe otwory 57 i przepływową wnękę 11.

Na fig. 6 i 7 pokazano przykłady wykonania polimerowych rezystancyjnych elementów grzejnych według przedmiotowego wynalazku z pojedynczym i podwójnym drutem rezystancyjnym. W przykładzie wykonania z pojedynczym drutem pokazanym na fig. 6, prowadzące rowki 38 wewnętrznej kształtki 300 służą do nawinięcia pierwszej pary drutów, mających zwoje 42 i 43, by uzyskać uzwojenie. Ponieważ ten korzystny przykład realizacji zawiera złożony drut rezystancyjny, część końcowa końcówki 44 tego złożenia lub spirali jest przykryta przez zagięcie wokół kołka 45. Kołek 45 w idealnym przypadku jest częścią wewnętrznej kształtki 300 i jest wytwarzany wraz z nią przez wtrysk.

Podobnie można zastosować konfigurację z podwójnym drutem rezystancyjnym. W tym przykładzie wykonania pierwsza para zwojów 42 i 43 z pierwszego drutu rezystancyjnego jest oddzielona od następnej kolejnej pary zwojów 46 i 47 z tego samego drutu rezystancyjnego przez końcówkę 54 zwoju uzwojenia pomocniczego owiniętą wokół drugiego kołka 55. Druga para zwojów 52 i 53 z drugiego drutu rezystancyjnego, które są elektrycznie dołączone do końcówki 54 zwojów uzwojenia pomocniczego, jest następnie nawijana wokół wewnętrznej kształtki 300 po zwojach 46 i 47 w następnej sąsiedniej parze rowków prowadzących. Chociaż w zespole podwójnego uzwojenia pokazano naprzemienne pary zwojów z każdego drutu, zrozumiałe jest, że zwoje te mogą być nawinięte w grupach po dwa lub więcej zwojów z każdego drutu rezystancyjnego lub w nieregularnych liczbach i z żądanymi kształtami uzwojeń, dopóki te przewodzące uzwojenia pozostają odizolowane od siebie przez wewnętrzną formę lub inny materiał izolujący, taki jak oddzielne powłoki z tworzywa sztucznego itd.

Części z tworzywa sztucznego według przedmiotowego wynalazku korzystnie są wykonane z polimeru odpornego na wysoką temperaturę, który nie będzie się znacznie odkształcać ani topić przy temperaturach płynnego medium 49-82°C. Najbardziej pożądane polimery termoplastyczne o temperaturze topnienia większej niż 93°C, chociaż do tego celu można by zastosować pewne materiały ceramiczne i polimery termoutwardzalne. Korzystne materiały termoplastyczne mogą obejmować: fluoropochodne węglowodorów, poliarylosulfony, poliimidy, polieteroeteroketony, siarczki polifenylenu, polisulfony eterowe oraz mieszaniny i kopolimery tych tworzyw termoplastycznych. Polimery termoutwardzalne, które nadawałyby się do takich zastosowań, obejmują pewne epoksydy, żywice fenolowe i silikony. Do ulepszenia przetwarzania chemicznego przy wysokiej temperaturze można również zastosować polimery ciekłokry staliczne.

W korzystnym przykładzie realizacji przedmiotowego wynalazku najbardziej pożądany jest polisiarczek fenylenu ze względu na jego eksploatację w podwyższonej temperaturze, niski koszt i możliwości łatwiejszego przetwarzania, zwłaszcza podczas kształtowania przez wtrysk.

178 722

Polimery według przedmiotowego wynalazku mogą zawierać do około 5-40% wag. włókien wzmacniających, takich jak włókna grafitowe, szklane lub poliamidowe. Polimery te mogą być zmieszane z różnymi dodatkami, aby polepszyć przewodzenie ciepła i ułatwić wyjmowanie z formy. Przewodność cieplną można polepszyć przez dodanie węgla, grafitu i metalu w postaci proszku lub płatków. Ważne jest jednak to, aby takie dodatki nie były używane w nadmiarze, ponieważ nadmierna zawartość każdego przewodzącego materiału może pogorszyć izolację i odporność na korozję korzystnych powłok polimerowych. Każdy z elementów polimerowych według przedmiotowego wynalazku może być wykonany przy dowolnej kombinacji tych materiałów, albo też wybrane spośród tych polimerów mogą być użyte z lub bez dodatków na różne części przedmiotowego wynalazku, zależnie od przeznaczenia elementu.

Materiał rezystancyjny użyty do przewodzenia prądu elektrycznego i wytwarzania ciepła w grzejnikach płynowych według przedmiotowego wynalazku korzystnie zawiera rezystancyjny metal, który przewodzi elektrycznie i jest odporny na działanie ciepła. Popularnym metalem jest stop NiCr, chociaż odpowiednie mogą być również pewne stopy miedzi, stale i stale nierdzewne. Ponadto możliwe jest stosowanie przewodzących polimerów, zawierających grafit, węgiel lub metal w postaci proszku lub włókien, np. zamiast metalicznego materiału rezystancyjnego, jeżeli tylko nadają się one do wytwarzania wystarczającej ilości ciepła na rezystancji, by ogrzać płyny, takie jak woda. Pozostałe przewody elektryczne korzystnego polimerowego elementu grzejnego 100 mogą również być wytworzone przy użyciu tych materiałów przewodzących.

Normalne parametry znamionowe korzystnych polimerowych grzejników płynu według przedmiotowego wynalazku, użytych przy grzaniu wody, są 240 V i 4500 W, chociaż długość i średnica drutu przewodzących uzwojeń 14 może się zmieniać, aby zapewnić wiele mocy nominalnych 1000-6000 W, korzystnie 1700-4500 W. Przy grzaniu gazu można zastosować mniejszą moc 100-1200 W. Przez zastosowanie wielu uzwojeń lub materiałów rezystancyjnych zakończonych w różnych miejscach wzdłuż korpusu 10 można uzyskać podwójną, a nawet potrójną moc.

Z powyższego wynika, że wynalazek ten oferuje ulepszone elementy grzania płynu do stosowania we wszelkiego typu urządzeniach do grzania płynu, łącznie z grzejnikami wody i grzejnikami olejowymi. Korzystne urządzenia według przedmiotowego wynalazku są głównie polimerowe, tak, aby zmniejszyć do minimum koszt i znacznie zmniejszyć działanie galwaniczne wewnątrz zbiorników płynu. W pewnych przykładach realizacji przedmiotowego wynalazku polimerowe grzejniki płynu mogą być stosowane łącznie z polimerowym zbiornikiem, aby uniknąć powstawania korozji związanej z jonami metali.

Alternatywnie te polimerowe grzejniki płynu mogą być przeznaczone do stosowania oddzielnie jako swój własny zbiornik, by równocześnie magazynować i ogrzewać gazy lub płyn. W takim przykładzie realizacji przepływowa wnęka 11 mogłaby być wykonana w kształcie zbiornika lub basenu, a uzwojenie 14 mogłoby być zawarte wewnątrz ściany zbiornika lub basenu i zasilane w celu ogrzewania płynu lub gazu w tym zbiorniku lub basenie. Urządzenia grzejne według przedmiotowego wynalazku można by również stosować w podgrzewaczach żywności, grzejnikach lokówek, w suszarkach do włosów, żelazkach lokówkowych, żelazkach do prasowania ubrań i w grzejnikach rekreacyjnych używanych w kąpieliskach i basenach pływackich.

Elementy grzejne według przedmiotowego wynalazku najbardziej nadają się do grzania gorącej wody w zastosowaniu przemysłowym i w mieszkaniach. Zapewniają one moc przynajmniej około 100 - 1200 W do grzania gazowego medium płynnego i około 1000 - 6000 W, oraz korzystnie około 1700 - 4500 W do grzania ciekłego medium płynnego. Energia ta jest wytwarzana bez uszkadzania polimerowej powłoki lub zbiornika grzejnika wody, przykładowo nawet w przypadku, kiedy zbiornik jest wykonany z tworzywa sztucznego. Chociaż wynalazek ten nie jest ograniczony przez żadną konkretną teorię, uważa się, że działanie chłodzące płynnego medium, którym może być olej, powietrze lub woda, utrzymuje warstwę polimerową poniżej jej temperatury topnienia, umożliwiając przekazywanie przez nią ciepła konwekcyjnie z rezystancyjnego materiału grzejnego bez stapiania.

178 722

Aby skutecznie ogrzać wodę do użytecznych temperatur 49 - 82°C, polimerowa powłoka powinna być możliwie cienka, korzystnie cieńsza 1,27 cm, a w idealnym przypadku cieńsza niż około 0,254 cm. Umożliwia to zapewnienie przez powłokę hermetycznej szczelności wobec zwarć elektrycznych bez stosowania tak znacznej masy, by pogarszać sprawność przewodzenia cieplnego tego elementu. Powłoka polimerowa powinna być równomierna i zasadniczo pozbawiona pęcherzyków, aby uniknąć występowania gorących punktów wzdłuż elementu, które mogłyby doprowadzić do przedwczesnego uszkodzenia w środowiskach ciekłych.

Wynalazek ten nadaje się również do stosowania w grzejnikach przepływowych, w których płynne medium jest przepuszczane przez polimerową rurę zawierającą jedno lub więcej uzwojeń materiałów rezystancyjnych według przedmiotowego wynalazku. Kiedy płynne medium przechodzi przez wewnętrzną średnicę takiej rury, ciepło jest wytwarzane rezystancyjnie przez polimerową ściankę wewnętrznej średnicy rury, aby ogrzewać gaz lub ciecz. Grzejniki przepływowe są użyteczne i w suszarkach do włosów i w grzejnikach na życzenie, często stosowanych do grzania wody.

Chociaż przedstawiono różne przykłady realizacji, ma to tylko na celu opisanie, a nie ograniczenie wynalazku. Możliwe są różne modyfikacje, które będą oczywiste dla fachowca lub w zakresie przedmiotowego wynalazku, opisanym w załączonych zastrzeżeniach.

178 722

27

FIG. 5

178 722

FIG. 7

178 722

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Element grzejny elektryczny do grzania płynów, zawierający elektrycznie przewodzący rezystancyjny materiał grzejny z parą swobodnych końców dołączonych do pary końcówek, znamienny tym, że uzwojenie (14) rezystancyjnego materiału grzejnego jest hermetycznie i elektrycznie odizolowane za pomocą integralnej powłoki (30) utworzonej z termoplastycznego materiału polimerowego, który styka się z ogrzewanym płynem, przy czym termoplastyczny materiał polimerowy stanowi również korpus (10).
2. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że uzwojenie (14) rezystancyjnego materiału grzejnego ma postać co najmniej jednej pary zwojów (42, 43); (46,47); (52,53).
3. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (10) z materiału polimerowego ukształtowany jest przez wtrysk.
4. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że polimerowy korpus (10) zawiera co najmniej jeden otwór (57) do przepływu przez niego płynu.
5. Element grzejny według zastrz. 4, znamienny tym, że polimerowy korpus (10) jest kształtu rurowego z usytuowanymi na nim rowkami prowadzącymi (38).
6. Element grzejny według zastrz. 2, znamienny tym, że uzwojenie (14) rezystancyjnego materiału grzejnego jest uzwojeniem śrubowym usytuowanym w rowkach prowadzących (38).
7. Element grzejny według zastrz. 6, znamienny tym, że uzwojenie (14) rezystancyjnego materiału grzejnego ma moc od 1000 do 6000 W i ogrzewa płyn do temperatury co najmniej około 49°C.
8. Element grzejny według zastrz. 6, znamienny tym, że w przypadku ogrzewania płynu gazowego uzwojenie (14) ma moc od 100 do 1200 W.
9. Element grzejny według zastrz. 5, znamienny tym, że polimerowy korpus (10) zawiera wewnętrzną rurową pierwszą część końcową z utworzoną w niej przepływową wnęką (11) oraz kołnierzową kształtkę (300), przy czym nawinięty na rurową pierwszą część końcową rezystancyjny materiał grzejny jest uzwojeniem śrubowym, na który jest nałożona polimerowa powłoka (30).
10. Element grzejny według zastrz. 9, znamienny tym, że polimerowa powłoka (30) ma grubość od około 0,10 cm do około 1,27 cm.
11. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że polimerową powłoką (30) jest żywica wybrana z polisulfonów arylowych, poliimidów, polieteroeteroketonów, polisiarczków fenylenu, silikonów, polisulfonów eterowych, polimerów ciekłokrystalicznych oraz ich mieszanin i kopolimerów.
12. Element grzejny według zastrz. 11, znamienny tym, że polimerowa powłoka (30) zawiera dodatki polepszające jej przewodność cieplną.
13. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że polimerowa powłoka (30) zawiera od około 5% do około 40% wagowych dodatków wzmacniających.
14. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że polimerowy korpus (10) ma postać rury, posiadającej otwarty koniec i zamknięty ścianką (33) drugi koniec, przy czym zamknięty koniec ma przyłącze kołnierzowe (32) z gwintem (22).
15. Element grzejny według zastrz 11, znamienny tym, że polimerową powłokę (30) stanowi polisiarczek fenylenu zwłaszcza polimer ciekłokrystaliczny.
16. Element grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka polimerowa (30) i polimerowy korpus (10) są wykonane z tego samego rodzaju materiału termoplastycznego o temperaturze topnienia większej niż 193°C.
17. Element grzejny według zastrz 9, znamienny tym, że część polimerowej powłoki (30) jest ukształtowana na śrubowym uzwojeniu (14) z grubością nie większą niż 1,27 cm.

178 722
18. Element grzejny według zastrz. 17, znamienny tym, że część polimerowej powłoki (30) ma grubość mniejszą niż około 0,254 cm.
19. Element grzejny według zastrz. 9, znamienny tym, że polimerowy korpus (10) zawiera włókna szklane, grafitowe i poliamidowe.
20. Element grzejny według zastrz. 9 , znamienny tym, że kołnierz kształtki (300) jest szczelnie dociśnięty do ścianki (13) pojemnika ogrzewanej wody.
21. Element grzejny według zastrz. 9, znamienny tym, że polimerowy korpus (10) ma otwarty koniec i wnękę (11) do przyjmowania płynnego medium, przy czym zarówno powierzchnia zewnętrzna korpusu (10) jak i jego powierzchnia wewnętrzna są powierzchniami grzewczymi.

* * *