CN103687099B - 用于开路线圈电阻加热器的绝缘体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开路线圈电阻加热器。该开路线圈电阻加热器采用具有线圈绕线接合部分的绝缘体。该线圈绕线接合部分适用于接合具有小直径、小导线直径、和/或小节距的加热器线圈，而不会扭曲该线圈且不降低加热器性能。

Description

用于开路线圈电阻加热器的绝缘体

技术领域

本发明涉及一种用于开路线圈电阻加热器的绝缘体，特别涉及一种用于支撑具有小直径、小直径导线、和/或小线圈节距的加热器线圈的绝缘体。

背景技术

在现有技术中，开路线圈电阻加热器是公知的。这些加热器用绝缘体来悬挂或支撑以实现电绝缘，该绝缘体自身由与该电阻加热器相关联的结构来支撑。在这些类型的加热器中存在两种类型的绝缘体。一种类型称为“点悬挂”型绝缘体，其配置成与用于支撑的线圈盘绕接合。这种类型的绝缘体存在的一个问题是，它们不易于支撑和结合小直径、小线径、和/或小线圈节距(该加热器线圈的相邻绕线之间的间隔)的线圈。

图1示出了典型的现有技术的绝缘体，其描述了当与小直径加热线圈一起使用时的配合问题。该绝缘体示出为与加热器线圈接合，该绝缘体的标号为1和3，该线圈的标号为5。可以看出，当绝缘体1和3与线圈5接合时，在区域7和9中的线圈绕线间隔Y严重变化，这导致该加热器的寿命出现问题。类似这样的绝缘体可以在Sherril的美国专利4,531,017和Cottrell等的美国专利4,363,959中找到。

这个配合问题可以通过使用通常的“贯穿弹簧(stringthru)”型衬套来解决。这些衬套通过完全或部分的环绕该线圈来固定该线圈。图2示出了一个例子，其中具有绝缘体13的衬套11环绕该线圈5。可以看出在线圈之间的节距未发生改变；线圈完全贯穿由该衬套形成的开口。然而，该类型的绝缘体的问题在于，该线圈5在特殊加热应用中加热空气时，该线圈5不能在气流中完全地暴露。这是因为该绝缘体13具有的厚度必然会覆盖该线圈一部分。

由于加热器应用需要新的设计，这些设计包括具有更小直径、更小直径导线、以及更小节距的线圈，而现有技术中的绝缘体对于这些类型的加热器线圈并不有效，因此存在改进绝缘体的需要。本发明通过提供一种改进的用于开路线圈电阻加热器的绝缘体来满足这种需要。

发明内容

本发明涉及在点悬挂型绝缘体领域中的改进，特别涉及一种在开路线圈电阻加热器领域中提供改进的绝缘体，其中该加热器使用一个或多个小直径线圈、小直径线圈导线、以及狭窄或小的节距线圈间隔。

本发明为一种可以通过拥有独特配置更好地与具有小节距、小外径、和/或小导线的线圈接合的绝缘体，该独特的配置针对的问题为：作为接合过程的一部分，该绝缘体如何容纳线圈绕线，以及该绕线在接合后如何保持。该绝缘体配置成使得该加热器的线圈直径、导线直径、和线圈间隔的尺寸较小的情况下，该加热器线圈在由该绝缘体保持时仍然不变形。

该绝缘体典型地用于电阻加热器中的加热器线圈以支撑该加热器线圈，包括至少一个线圈绕线接合部分和一绝缘体支撑部分。该绝缘体支撑部分包括配置成接合该加热器一些结构的部分以支撑该绝缘体，使得该绝缘体可在该结构和该加热器线圈之间提供电绝缘。

该线圈绕线接合部分进一步包括具有开口端的槽和槽端面。该槽进一步包括第一段，其包括具有开口端以及相对于绝缘体的纵向轴线成一定角度的边；以及第二段，其具有终止于该槽端面的相对的平行边，该第二段用于容纳该加热器线圈的绕线并将其保持于其中。

该线圈绕线接合部分包括一对绕线引导部分。每一个绕线引导部分具有外端面部分。每个外端面的一端终止于该槽的开口端处。该端面包括相对该槽的纵向轴线成一定角度延伸至少一定距离的有角度的部分。每一个引导部分的外端面终止于一I形线圈绕线挂钩的边缘。每一个I形线圈绕线挂沟具有朝着该绝缘体的中心延伸的第一面和总体平行于该槽的平行边并与该绝缘体的纵向轴线对齐的第二面。该绕线引导部分的外端面和该I形挂钩的第一和第二面形成***箭形(splitarrow-likeshape)，其中该引导部分就像箭头、该I形挂钩的第二面和其间的绝缘体部分类似于箭杆。

该引导部分的有角度的端面适用于引导绕线进入I形线圈绕线挂钩，其中在平行于该绝缘体的纵向轴线的方向测量时，每一个I形线圈绕线挂钩的第一面在平行于所述绝缘体的纵轴的方向上与所述绝缘体的开口端间隔一定距离，所述距离小于该槽端面和该绝缘体的开口端之间的距离。当第一线圈绕线接合该槽端面时，邻近该第一线圈绕线的线圈绕线捏抵该I形线圈绕线挂钩的该第二面，当该邻近该第一线圈绕线的线圈绕线接合该I形线圈绕线挂钩的第一面时，该第一线圈绕线和该槽端面隔离开。

该绝缘体根据特定的加热器应用具有一个或一对线圈绕线接合部分。

该I形挂钩的第一面的形状可以为平面或具有曲率或为弯曲的以更适合于圆形的加热器线圈导线。如果需要，该槽端面同样可以弯曲或具有曲率。

本发明同样公开了一种使用开路线圈电阻加热器加热空气或其他流体的方法，其中该电阻加热器包括用于支撑该加热器的加热器线圈以至少提供电绝缘。本发明通过使用一个或多个本发明的绝缘体支撑该加热器的加热器线圈来为这类方法提供改进。

本发明也为具有开路线圈电阻加热器中的加热器提供了改进，其中该电阻加热器包括用于支撑加热器的加热器线圈以至少提供电绝缘的绝缘体。该加热器的改进是使用一个或多个本发明的绝缘体来支撑和电绝缘该加热器线圈。

附图说明

图1示出了现有技术的支撑加热器线圈的点悬挂型绝缘体。

图2示出了现有技术的支撑加热器线圈的弹簧贯穿型衬套。

图3A示出了本发明绝缘体的一个实施例的俯视图。

图3B示出了图3A的绝缘体的端视图。

图3C示出了图3A的绝缘体的侧视图。

图4示出了使用本发明绝缘体的绝缘体支撑夹的视图。

图5示出了图3A的绝缘体用于一加热器线圈的示例。

图6示出了支撑一对线圈的本发明的绝缘体。

具体实施方式

参照图3A-3C，本发明绝缘体的一个实施例的附图标号为30。该绝缘体具有一对线圈绕线接合部分31以及位于其间的绝缘体支撑部分33。

该绝缘体支撑部分33设计成接合该电阻加热器的结构。由于这种支撑，该绝缘体为该线圈的绕线提供电绝缘。该绝缘体支撑部分示出为形成槽37的一对突起35。该槽37和该绝缘体支撑部分33的宽度W1的尺寸构造成接合该加热器的结构或部件以支撑该绝缘体。典型地，使用一绝缘体支撑夹，该夹在图4中示出并其附图标号为80。部件81用于固定该加热器的框架元件，例如通过焊接或束绑。该绝缘体支撑夹包括部件83，每一个具有凹槽，每一个凹槽的尺寸构造成接合该绝缘体30的槽37。片87用于弯曲以跨过该凸起35的上表面36，如图3C所示，以保持该绝缘体30和该绝缘体支撑夹80接合。

可以理解的是，该绝缘体支撑部分33的配置以及它的安装至加热器的一部分都是示例性的，其他配置也可以用做使用该开路线圈电阻加热器的结构支撑该绝缘体的方式。例如，可以替代突起的是，该绝缘体支撑部分的主体部分38可以具有开在其中的槽以接合绝缘体支撑夹80。此外，可以理解的是该支撑夹也可以做成梁、杆或线，其可以形成至少部分环绕该绝缘体并接合该用于槽接合的槽。

参见本发明的绝缘体，该线圈绕线接合部分31包括槽39，该槽39包括第一段41和第二段45，该第一段41具有开口端部43。该第一段包括一对相对边49，该相对边49相对于绝缘体30的纵向轴线X成一定角度。该角度是可以变化的，从该绝缘体30的纵向轴线来测量的一个示例的角度为37°。该第一段为V形。这意味着替代使用线圈绕线放置于槽39中的是，相邻的线圈绕线首先接合该绝缘体并且一开始就帮助该绝缘体和该加热器线圈接合。

该槽39终止于端面51，该端面可以是平面的或具有曲面或曲率以更好的容纳圆形线圈导线。该槽的第二段45包括相对且平行的侧面53，当线圈导线在该槽第二段45中行进时，该侧面53用于引导该线圈导线。

该线圈绕线接合部分31还包括一对线圈绕线引导部分，每一个部分54都具有一个引导外部端面55。该外部端面55用于引导该线圈绕线的行进，直到该线圈接合该绝缘体。该外部端面55示出为具有有角度段56和与该绝缘体纵向轴线平行的段58，该外端面55终止于I形挂钩59的边缘57。在这种配置中，该有角度段56推动该线圈绕线足够远离它的停留状态以使得它可以沿着段58直线行进直到它停留在该I形挂钩中。由于该线圈绕线被推动得足够远以和该I形挂钩接合，将该线圈推动远离它的停留状态仅仅是压缩该线圈，并且是自然完成的。当然，用于引导该线圈绕线的行进直到该线圈和该绝缘体接合的该外端面55可以从该槽39的开口端到边缘57完全地呈现一定角度。

回到I形挂钩59，每一个挂钩59包括第一面61，该第一面61朝着该绝缘体的纵轴X延伸。该第一面61终止于第二面63的开始端，该第二面63总体平行于该轴X并延伸至该绝缘体支撑部分33。虽然该第一面和第二面可以是平面，但是该第一面可以包括曲面或曲率以更好的容纳该圆形线圈导线。

在一个示例应用中，参照图5A-5D，该绝缘体30的线圈绕线接合部分31的端部和加热器线圈的三个绕线A、B和C接合。参见附图5B，由于该绝缘体30在方向W朝着该加热器线圈的内部行进，使得绕线A行进至该槽39的第一段41中，该绕线B和C首先接合该有角度的端面56。

由于该线圈绕线接合部分31继续行进，该绕线A继续在槽39中行进，最终到达第二段45。与此同时，绕线B和C被迫与绕线A远离(与图5A的配置相比，C与A和B与A之间的间隔有所增加)并且该绕线继续沿着该端面56行进。

参照图5C，在该绝缘体30朝着该加热器的内部进一步行进之后，该绕线B和C越过该端面55的边缘57，然后接合该I形挂钩59的第一面61。一旦该绕线B和C接合该第一面61，该绝缘体30便固定连接至该线圈绕线。该加热器线圈的弹性提供了压缩力，从而使得绕线B和C被压抵该I形挂钩59的第二面63。这防止了该绕线从绝缘体30松开。

再次参照图5C，随着该绕线B和C的定位，绕线A在槽段45的平行侧面53之间停留，并且与槽段45的端面51隔离。这是间隔差的结果，该间隔差可以在与该绝缘体的纵轴平行方向测量该槽的端面51和I形挂钩59的第一面61之间的绝缘体得到。该间隔差可以参见图3A，其中该槽端面51位于离绝缘体端部距离F的位置，该挂钩59的面61位于距离该绝缘体端部G的位置，F大于G。这导致在图5C的配置中，其中当绕线B和C停留在挂钩59中时，该绕线A安放于槽段45的侧面53之间而不与该槽端面51接合。

参照图5D，由于面61和端面51之间的间隔差，当绕线A停留在端面51中时，绕线B和C面对第二面63停留。该绝缘体，借助I形挂钩59，仍然可防止绕线B和C从该线圈绕线接合部31松开，并且该线圈仍然通过使用该绝缘体被有效地支撑。

当该绝缘体30被用于支撑加热器线圈时，可以发现图5D的配置中，该绝缘体30垂直地定位于两个加热器线圈(一个上线圈和一个下线圈)之间而被支撑。图6示出了这种方式下支撑两个线圈70和71的绝缘体30和绝缘体支撑夹73。进入该槽39的线圈70的绕线由于重力停留在端面51上。参见图5D，该线圈绕线B和C捏抵该I形挂钩的第二面63，并且与I形挂钩59的第一面61隔离。

参见图5C，当线圈71与其他线圈绕线接合部分31接合时，由于重力，该线圈绕线B和C可停留在该I形挂钩59的第一面61上，该绕线A会与该槽端面51隔离。

应当理解的是，该绝缘体可以仅使用一个线圈绕线接合部分31。也就是说，可以替代如图6所示的为两个加热器线圈提供支撑的是，仅支撑一个加热器线圈。

参见图3A和3B，应当注意的是绝缘体30的整个宽度W2和厚度T差别不大。例如，该第二面63之间的宽度可以为0.250英寸，该线圈绕线接合部分的宽度可以为0.50英寸。厚度T可大约为0.20英寸。由于该绝缘体的宽度和厚度尺寸之间的相对较小的差距，该绝缘体30可以以不同的配置布置在加热器中，而在对穿过该线圈的气流不会产生不利影响。也就是说，气流可以在图3C中示出的方向M中通过，而越过该绝缘体的宽度。参见图3A，在另一方面，绝缘体30可以翻转，以使得气流方向N与厚度相对。该厚度和宽度尺寸之间相对较小的差距使得该绝缘体可以更容易的安装在给定的加热器装置中，不会由于改变方向影响气流而仅仅只能在一个位置使用。因为本发明的绝缘体的安装避免了严重干扰穿过加热器的线圈的气流。这种灵活性同样使得该绝缘体30可安装成无论是宽度部分、厚度部分，或者两者的组合均可面向气流，并因厚度T和宽度W2尺寸相近而具有最小的干扰。

在图3A-3C的实施例中，该第二面63之间的绝缘体的宽度设计成大体与线圈绕线B和C之间的间隔相匹配，同时该槽39平分该宽度以使得该槽39和I形挂钩59和槽39之间的间隔大体上和绕线A和C或A和B之间的间隔相匹配。通过对I形挂钩和槽提供狭窄尺寸的绝缘体，该绝缘体可以有效的接合具有狭窄或小节距和小尺寸的加热器线圈。该槽39的宽度可以在段45处减少以容纳小直径导线。在这种方式下，可以避免在图1中的加热器线圈的变形。

该绝缘体可以由现存的任何现有技术的绝缘体中使用的公知的绝缘材料制造。

本发明的绝缘体可以在加热器线圈或线圈组必须被支撑、以在加热器线圈和任何可导致电短路的电阻加热器的任何环绕结构之间提供电绝缘的任何应用中使用。由于这种类型的开路线圈加热器在现有技术中是公知的，因此我们认为它们的特征、即框架结构、自动调温器或其他加热器组件的进一步解释以及这些加热器组件和特征的进一步描述对于理解本发明均非必要。

因而，该绝缘体可以用于一种加热诸如空气的流体的方法，其中该空气被抽取或被压迫通过该加热器线圈以实现加热目的。

本发明的加热器绝缘体具有一些独特的特点，这些特点为现有技术的绝缘体提供了显著的改进。这些特点包括：

-与现有技术的绝缘体相比，能够有效地使用小直径线圈；

-能够有效支撑小外径加热线圈；

-能够避免通常发生于使用弹簧贯穿型衬套时的辐射热损耗并同时适用于小直径加热线圈、小直径线圈导线、和/或小线圈节距；

-能够仅具有一个线圈绕线接合部分，从而降低安装和加热所需的覆盖区域(footprint)和面积；

-绝缘体宽度和厚度之间尺寸相近使得该绝缘体可以在加热流体路径中使用厚度边、宽度边或两者的组合，而不太影响气流。

至此，发明通过优选实施例的方式在此被公开，这些实施例满足前述的本发明的每一个目的，提供了用于开路线圈电阻加热器的新的和改进的绝缘体及其使用方法。

当然，在不脱离本发明的实质和范围的前途下，本领域技术人员可以在本发明的教示下做出多种变形、修改和替换。本发明的保护范围仅通过所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于电阻加热器中的加热器线圈以支撑所述加热器线圈的绝缘体，包括：

至少一个线圈绕线接合部分；以及

绝缘体支撑部分，所述绝缘体支撑部分包括配置用于接合所述电阻加热器的结构以使得所述绝缘体在所述结构和所述加热器线圈之间提供电绝缘的部分；

所述至少一个线圈绕线接合部分进一步包括：

具有开口端和槽端面的槽，所述槽还包括第一段和第二段，所述第一段包括所述开口端和相对于该绝缘体的纵轴成角度的侧边；所述第二段具有终止于所述槽端面的相对平行侧边；

一对绕线引导部分，每个所述绕线引导部分具有设有至少一成角度部分的外端面，所述外端面的一个端部终止于所述槽的开口端，所述外端面的另一个端部终止于I形线圈挂钩的边缘，每一个I形线圈绕线挂钩具有朝着所述绝缘体的纵轴延伸的第一面和大体上与所述绝缘体的纵轴对齐的第二面，所述外端面适用于引导线圈绕线进入该I形线圈绕线挂钩；

其中，在平行于所述绝缘体的纵轴的方向上测量时，每个所述I形线圈绕线挂钩的所述第一面在平行于所述绝缘体的纵轴的方向上与所述绝缘体的开口端间隔一定距离，所述距离小于所述槽端面和所述绝缘体的开口端之间的距离，其中当第一线圈绕线接合所述槽端面时，相邻的线圈绕线捏抵所述I形线圈绕线挂钩的所述第二面，当所述相邻的线圈绕线接合所述I形线圈绕线挂钩的所述第一面时，所述第一线圈绕线与所述槽端面隔离。

2.如权利要求1所述的绝缘体，进一步包括一对线圈绕线接合部分，在所述一对线圈绕线接合部分之间设有所述绝缘体支撑部分。

3.如权利要求1所述的绝缘体，其中每个所述I形挂钩的所述第一面是弯曲的。

4.如权利要求2所述的绝缘体，其中每个所述I形挂钩的所述第一面是弯曲的。

5.如权利要求1所述的绝缘体，其中所述槽端面是弯曲的。

6.如权利要求2所述的绝缘体，其中所述槽端面是弯曲的。

7.一种使用开路线圈电阻加热器加热流体的方法，其中所述加热器包括绝缘体，其用于支撑所述加热器的加热器线圈以至少提供电绝缘，其改进在于包括使用至少一个根据权利要求1的绝缘体来支撑所述加热器线圈。

8.一种具有开路线圈电阻加热器的加热器，其中所述开路线圈电阻加热器包括绝缘体，其用于支撑所述加热器的所述加热器线圈以至少提供电绝缘，其改进在于包括至少一个根据权利要求1的绝缘体。