CN101005720A - 包括加热盘管的辐射加热器的加热器面板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射加热器的加热器面板，包括加热盘管，其布置在面板元件上并通过一部分盘管线圈机械地连接到所述面板元件上。本发明的目的在于，设计一种加热器面板，其在面板元件上具有稳定的加热盘管布置，通过该布置可获得高的能量密度。为此目的，每个盘管线圈可拆卸地连接到所述面板元件，根据本发明通过三个间隔开的接触区建立上述连接。所述接触区中的两个接触区彼此以这样的距离位于盘管线圈的外部周边上，使得在它们处开始的半径限定的角度小于180度，第三个接触区设置在盘管线圈内部周边上，且位于所述盘管线圈的面对面板元件的一部分内，并受到两个外部接触的限制。

Description

包括加热盘管的辐射加热器的加热器面板

技术领域

本发明涉及一种包括加热盘管的辐射加热器的加热器面板，该加热盘管机械地连接到面板元件上，其中一部分盘管线圈面对着加热器面板的面板元件。

背景技术

辐射加热器用于各种领域。它们设计成为辐射热能以加热物体，而不用和物体直接接触，即，通过辐射来传递热能。为了在二维上辐射热量，并由此加热尺寸巨大的物体或者布置在一个平面上的许多物体，辐射加热器经常表现成为加热器面板。

对于大量的各种炉子，例如对于退火炉，以及对于烤箱马弗炉，同时也对于炊事电炉，这样的面板加热元件为人所熟知。在真空装置中也使用面板加热元件，例如用于加热要涂层的基底。它们基本包括面板元件，在该面板元件上设置加热装置，例如加热电阻器或加热导体。为了获得可能的最高能量密度，即在每单位表面面积上可能的最高的加热能量，加热装置以弯曲或螺旋形状布置在面板元件上。然而，在这种情况下，加热装置的二维布置以及由于电操作参数导致的加热导体之间的最小距离限制了能量密度。通过布置加热螺旋管，其中加热螺旋管的加热装置是螺旋形状，并通常在面板元件上具有均匀的上升梯度，从而可以获得较高的能量密度。

根据文献DE 37 35 179 A1，螺旋型加热螺旋管布置在圆形面板元件的整个表面上。为了将加热螺旋管固定在面板元件上，所述螺旋管的一部分的每个线圈的一部分嵌入在施加于面板元件的材料中，从而它就固定在面板元件上。然而，在这种情况下，出现的问题是，由于加热装置和面板元件的热膨胀不同，以及由于可能会导致加热器损坏甚至失效的上述固定，高的应力积聚在加热装置和面板元件里。

此外，加热螺旋管的未固定的各部分以及线圈的未嵌入部分是可以移动的，从而特别在热膨胀的情况下，它们发生变形，使得在面板元件上接近正交布置的线圈将倾斜，从而变得靠近，由此将产生飞弧。通过螺旋管的增大的上升梯度，由此通过在单独线圈之间的较大距离，可以缓解这个问题，但是这伴随着能量密度的显著丧失。由于仅仅是加热装置的暴露部分有助于加热能量，所以加热螺旋管的较稠密嵌入或单独线圈的增大的嵌入将也导致能量密度的降低。

发明内容

因此，本发明基于这样的目的，即设计一种加热器面板，其在面板元件上提供了加热螺旋管的稳固布置，通过该加热器面板可以获得高的能量密度。为了更好的区分，加热器螺旋管在下面将被称为加热盘管。

通过一种加热器面板解决了所述目的，在该加热器面板里，每个盘管线圈可拆卸地连接到面板元件上，在加热盘管的盘管线圈和面板元件之间的机械连接通过三个接触区建立起来，所述三个接触区以一定间隔布置，所述三个接触区中的两个接触区(外部接触)以这样的间隔布置在盘管线圈的外周边上，使得由它们开始的半径限定了一个小于180度的角度，而第三个接触区(内部接触)布置在盘管线圈的内部周边上，并在盘管线圈的面对面板元件且由两个外部接触限定的部分内。

由于三个分开的接触区的连接，几乎所有的加热盘管都暴露出来，由此有助于加热能量，使得每个单独加热盘管可以固定，几乎不会丧失任何加热能量。同时，通过三个接触区固定的盘管线圈稳固地固定在面板元件的其位置里，并处于其不能够倾斜的角度位置里，从而可以极大地降低飞弧的危险，由此减小加热器面板的损坏。为了增加能量密度，加热盘管可以由此根据电参数、没有额外间隙地专门地以大得多的密度布置。由于增大的上升梯度，同时由于在相邻加热盘管之间的较小距离，所以这种在加热盘管内的较高密度是可以达到的。

另外，尽管密度增大了，但是面板元件的表面的较大部分保持没有被覆盖，使得当加热能量反射的时候，加热能量可以进一步增加。

根据本发明通过三个接触区的布置，防止了倾斜。两个外部接触以及内部接触将相应盘管线圈的位置固定在面板元件上。由于在两个外部接触之间的距离对应于外部周边的至少四分之一并小于外部周边的一半，所以获得了在其水平位置里的盘管线圈的所需固定。通过本发明的一个实施例获得单独盘管线圈的特别稳固水平定位，在该实施例里，角度大于或等于45度，并小于或等于120度。

由于仅仅通过接触区建立了连接，所以在盘管线圈的最低点和接触区之间的水平距离甚至线圈的外部半径的增加将不会引起加热能量的损失，如果线圈嵌入的时候，这些损失将不可避免的会发生。

根据本发明的特定实施例，通过其他的接触区，稳定加热盘管的至少单独盘管线圈使其不会侧向倾斜，可以实现例如具有较大外部直径的加热盘管的额外的侧向稳固。所述另外的接触区布置在沿着其纵向尺寸看的加热盘管的前侧和/或后侧上以及盘管线圈的面对面板元件(侧向接触)的部分上。这样的通过接触区的侧向稳固例如可以通过从面板元件突出的半圆支柱得到实现。其他的设计也是可以的，只要它们通过接触区连接到盘管线圈，这是因为以这样的方式，对于这种连接，也可以获得上述的优点。

另外的重要优点是，该连接仅仅通过接触区可以吸收由于在加热和冷却过程中热膨胀不同引起的应力。特别是由于根据本发明的可拆卸的连接，当盘管线圈变得较大或较小时，盘管线圈可以独立于相邻盘管线圈而相对于接触区发生漂移。由于单独盘管线圈使用或不用另外的侧向接触而固定在它们的水平位置上，可以获得这样的应力平衡，而不会引起相邻盘管线圈的危险的侧向接近。空间平衡仅仅发生在水平方向上，而没有使得连接松散。

盘管线圈相对于接触区的这样的位移，特别在接触区尽可能小的情况下是可以获得的。在本发明的一个特别有利的实施例里，接触区由此是几乎点状的。

上述的通过接触区将加热盘管连接到面板元件上，也可以实现在面板元件上的一个或多个加热盘管的简单的、覆盖表面的组合，由此可以实现不同能量等级的切换。

根据本发明的另一实施例，两个外部接触通过在面板元件里或在底部元件里的狭缝而形成。所述狭缝的长度小于对应盘管线圈的外部直径，其宽度大于螺旋体材料的宽度，使得盘管线圈可以***狭缝里，通过支柱状元件形成内部接触，所述支柱状元件延伸进入盘管线圈，并连接到面板元件或底部元件。

这里，底部元件设定未二维元件，该二维元件小于面板元件，并沿着基本平行于面板元件的方向延伸。沿着一个方向平行于面板元件的底部元件的布置包括底部元件沿着另一方向朝向面板元件线圈。所述平行方向这里将是指螺旋体纵向延伸的方向。底部元件连接到面板元件，并包括所述狭缝。底部元件的合适尺寸或者材料的合适选择将允许调节安装在其上的单个或多个加热盘管，以符合加热面板的各种要求。根据这个实施例，因为在面板元件上仅仅要求了不重要的结构来固定加热盘管，所以在面板和/或底部元件的反射实施例的情况下可以获得高的反射比例。

在这种情况下，外部接触区通过在面板或底部元件和在狭缝里的盘管线圈之间的接触点而形成，并由此几乎是点状的，其中加热装置的材料的横截面经常是圆形的。随着狭缝的尺寸的选择，两个外部接触区的距离以特别简单的方式限定。由于加热盘管规律得具有均匀的上升梯度以及均匀的外部直径，所以狭缝经常具有相同的尺寸和相同的距离。但是，总的来说，在上升梯度不规则并且外部直径变化的情况下，也可以以特别简单的方式来进行连接。顺便地，这不限于本实施例，而是可以应用于根据下面所述的另外的方法的接触区的生产中。

通过将盘管线圈***狭缝里，侧向接触区可以同时形成。在这种情况下，它们的位置有利地直接处于外部接触附近。

在盘管线圈***狭缝之后，通过与在其内部周边处的螺旋线圈接触并在外部接触区上施加具有可调作用力的压力的支柱状元件，可以实现通过内部接触区的它们的固定。以这种方式，建立了可拆卸连接，能够使得盘管线圈发生所述的位移以平衡应力。即使所述接触区是几乎点状的，所述接触区的尺寸也可以通过支柱状元件的形状和横截面来进行调节。

当支柱状元件延伸通过多个相邻盘管线圈、同时平行于在其第一和其最后盘管线圈之间的面板元件的时候，它是特别有利的。这个实施例通过将支柱状元件推动通过加热盘管并将它们的端部连接到面板元件或底部板，可以实现加热盘管的整个部分或者整个加热盘管的简单和快速固定。

如果根据本发明的特定实施例设置在狭缝之间的底部元件的桥接件的至少一部分突出到底部元件之外，支柱状元件可以具有基本纵向延伸的形式，并延伸通过在桥接件的下边缘和盘管线圈的内部周边的上边缘之间形成的间隙，从而支柱状元件必须仅仅沿着其纵向方向固定而不发生位移。桥接件的数量，高度，可以包括支柱状元件的形状和尺寸，取决于各种因素。在小的加热盘管的情况下，例如它足以提供这样的高度以便仅在螺旋体的前端和后端固定单个支柱状元件。在间隙足够大的情况下，当然可以提供两个或三个彼此相邻的支柱状元件，来固定加热盘管。

关于这种加热盘管的固定，已经发现有利的是，选择桥接件的高度和/或支柱状元件的横截面，使得支柱状元件可以在具有很小间隙的情况下***在空间里。这个间隙将由于在加热期间的热膨胀而消失，使得建立起连接的所需稳定性。

不采用狭缝，外部接触也可以通过外部杆状元件形成，所述外部杆状元件沿着加热盘管的两侧延伸，并连接到面板元件上。因此，除了再次的几乎点状的区之外，可以实现面板元件的很简单的设计，其可以通过简单的位移或弯曲杆状元件或者同样的通过组合多个这样的元件，调节到加热盘管的相应形状和尺寸。以同样的方式，内部接触可以通过内部杆状元件形成。它至少在其前端点和后端点处以合适的方式延伸通过多个盘管线圈，并连接到面板或底部元件上。例如这可以通过上升的桥接件的高度而得到实现。

根据本发明的另外的实施例，通过连接到面板元件并由此将内部杆状元件固定在盘管线圈内的至少两个手柄，形成侧向接触。在加热盘管的上升梯度对应较小的情况下，一个手柄可以形成两个相邻盘管线圈的侧向接触。在这种情况下，同样，另外的侧向固定可以实现在每个盘管线圈处以及仅在加热盘管的端点处和/或临界过渡区域处。

根据本发明的特定实施例，加热盘管是螺旋外壳加热管，用于在真空设备里的加热器面板。这样的外壳加热管通常是三层的，通过可以发热用于加热的电阻丝来形成中心。所述电阻丝被热能稳定且热传导良好的绝缘材料围绕，该绝缘材料被外壳管限定，该外壳管由具有良好的向外传热性能的材料构成。除了这样最优化的向环境的热消散之外，外壳管的外壳表面和电阻丝相比显著加大，导致热消散增大，由此引起加热能力增强。因为外壳管的材料与传统加热装置相比更加易于在加热和冷却过程中产生应力，所以根据本发明的应力减小和应力平衡布置特别适于通过外壳管加热器形成的加热盘管。

附图说明

本发明将参考实施例进行详细描述。在相关附图里：

图1显示了包括两个加热盘管的、根据本发明的加热器面板的横截面视图；

图2显示了加热器面板的底视图；以及

图3显示了根据图2沿着线B-B获得的加热器面板的横截面视图。

具体实施方式

根据图1的加热器面板1包括面板元件2，连接器5拧到面板元件2的上表面上，用于电连接加热器面板1。面板元件2在侧向通过迂回管7限定。在面板元件2上，布置有由外壳管形成的两个均匀的加热盘管(heating spiral)8，每个螺旋体由两个部分9形成，并连接到电连接线6上，两个部分9为向前部分和向后部分。

两个加热盘管8的四个部分通过半圆柱形底部元件10固定在面板元件2上。相对于面板元件2，布置了底部元件10，使得它们的外壳线平行于面板元件2延伸。对于每个盘管线圈(spiral turn)13，它们设置有中心定位的狭缝11，所述狭缝11相对于外壳线垂直延伸，并具有平行于面板元件2测量得到的盘管线圈的外部直径的大约一半的长度。加热盘管8以及它们的盘管线圈13中的每个都***对应狭缝11里，从而盘管线圈13和底部元件10仅仅在相应狭缝11的端部彼此接触。由于狭缝11的长度，在外部接触14开始的半径17形成了一个锐角，但是该锐角大于45度。

每个底部元件10设置有片断19，所述片断19在外壳表面展开的情况下固定在面板元件2的底侧处的面板元件2的对应细长孔20里。半圆柱型底部元件10具有这样的曲率，使得定位在狭缝11里的盘管线圈13不接触面板元件2，并在相对于附图平面的底部元件10的底部表面和盘管线圈的内部周边22的最低点之间形成间隙23。这样的间隙23同样形成在每个盘管线圈13处。公共的直导线24***加热盘管9的一部分的所有间隙23里，所述导线的长度大于加热盘管9的一部分，从而它可以通过钩子25在所述部分9的两端处分别连接到面板元件2。以这种方式，加热盘管9的所述部分固定在底部元件10上，并由此底部元件10另外地固定在面板元件2上。

在导线24和盘管线圈13的内部周边22之间的接触区形成了内部接触15。在这个附图里没有显示的侧向接触16，在外壳管和设置在狭缝11之间的底部元件10的桥接件12之间形成侧向接触点。由于仅有外壳管的横截面部分，所有接触14、15、16是几乎点状的。

图2是从面板元件2的一侧观察的加热器面板1的视图。连接器5安装在面板元件2上。在面板元件2的另一侧上，两个加热盘管8每个都包括两个部分9，所述两个加热盘管8通过十二个底部元件10进行布置。加热盘管9的每个部分由此通过三个底部元件10进行固定。底部元件10中的每个都具有上面所述的狭槽的半圆柱形，并通过它的片断19放置通过在面板元件2里的细长孔20而定位，并通过导线圈26而固定在面板元件2的底侧上。设置用于将加热盘管部分9固定在底部元件10上的导线24在面板元件里被引导，并通过设置在那里的孔口4在每个底部元件10的前端和后端处固定在那里。

在图3里可以看出，底部元件10和加热盘管8固定在面板元件的底侧3上，图3显示了根据图2的加热器面板1的加大的剖视图的一部分。为了清楚起见，加热盘管8没有充分显示出来，使得可以看到导线24，该导线24用于在底部元件10的内部固定加热盘管8。在这个剖视图里，也可以看到侧向接触16，该侧向接触16设置在每个盘管线圈13处，并通过在底部元件10的桥接件12和相应盘管线圈13之间的接触点形成。

附图标记列表：

1	加热器面板
		2	面板元件
3	面板元件的底侧
		4	在面板元件里的孔口
5	连接器
		6	连接线
7	迂回管
		8	加热盘管
9	加热盘管的一部分
		10	底部元件
11	狭缝
		12	桥接件
13	盘管线圈
		14	外部接触
15	内部接触
		16	侧向接触，另外的接触点
17	半径
		18	角度
19	片断
		20	细长孔
21	外部周边
		22	内部周边
23	间隙
		24	导线，支柱状元件
25	钩子
		26	导线圈

Claims (11)

1.一种辐射加热器的加热器面板，包括：

(a)面板元件(2)；

(b)加热盘管(8)，其布置在所述面板元件(2)上；

(c)所述加热盘管(8)机械地连接到所述面板元件(2)上，其中盘管线圈(13)的一部分面对所述加热器面板(1)的面板元件(2)，

(d)每个盘管线圈(13)可拆卸地连接到所述面板元件，其中，通过三个间隔开的接触区(14，15)建立上述连接；

(e)所述接触区中的两个接触区(外部接触(14))位于所述盘管线圈的外部周边(21)上，第三个接触区(内部接触(15))设置在所述盘管线圈(13)的内部周边上；

(f)所述外部接触(14)彼此具有这样的距离，使得在它们处开始的半径(17)限定的角度(18)小于180度；以及

(g)所述内部接触(15)位于所述盘管线圈(13)的面对面板元件(2)的一部分内，并受到两个外部接触(14)的限制。

2.根据权利要求1所述的辐射加热器的加热器面板，其中，通过另外的接触区(16)(侧向接触)，稳定加热盘管(8)的至少单个盘管线圈(13)，以便避免侧向倾斜，所述另外的接触区(16)布置在沿着加热盘管(8)的纵向尺寸的方向看的盘管线圈的前侧和/或后侧上以及盘管线圈(13)的面对面板元件(2)的部分上。

3.根据权利要求1或2的所述的辐射加热器的加热器面板，其中，所述接触区(14，15，16)是大致点状的。

4.根据前面权利要求中任一项所述的辐射加热器的加热器面板，其中，所述角度(18)大于或等于45度，并小于或等于120度。

5.根据前面权利要求中任一项所述的辐射加热器的加热器面板，其中，两个外部接触(14)通过在面板元件(2)里或在底部元件(10)里的狭缝(11)而形成，所述狭缝(11)沿着基本平行于面板元件(2)的方向延伸并与其连接，所述狭缝(11)的长度小于对应盘管线圈(13)的外部直径，其宽度大于螺旋体材料的宽度，使得盘管线圈(13)可以***狭缝(11)里，其中，通过支柱状元件(24)形成内部接触(15)，所述支柱状元件(24)延伸进入盘管线圈(13)，并连接到面板元件(2)或底部元件(10)。

6.根据权利要求5所述的辐射加热器的加热器面板，其中，支柱状元件(24)延伸穿过多个相邻盘管线圈(13)，并在它的第一盘管线圈和它的最后盘管线圈(13)之间平行于面板元件(2)。

7.根据权利要求5或6所述的辐射加热器的加热器面板，其中，底部元件(10)在狭缝(11)之间提供了桥接件(12)，并且所述桥接件(12)的至少一部分突出到所述面板元件(2)或底部元件(10)的表面上方。

8.根据权利要求7所述的辐射加热器的加热器面板，其中，桥接件(12)突出到盘管线圈(13)的内部周边(22)的最深点的上方的数量对应于支柱状元件(25)的横截面的高度。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的辐射加热器的加热器面板，其中，所述外部接触(14)通过外部杆状元件形成，该外部杆状元件在加热盘管(8)附近的两侧上并沿着加热盘管(8)延伸，和/或内部接触(15)通过内部杆状元件形成，所述内部杆状元件延伸穿过多个盘管线圈(13)，外部杆状元件和/或内部杆状元件连接到面板元件(2)。

10.根据权利要求9所述的辐射加热器的加热器面板，其中，通过至少两个支架形成侧向接触(16)，所述至少两个支架连接到面板元件(2)，并将内部杆状元件固定在盘管线圈(13)里。

11.根据前面权利要求中任一项所述的辐射加热器的加热器面板，其中，加热盘管(8)是螺旋外壳加热管。