Нагреватель сосуда для нагрева жидкости и сосуд для нагрева жидкости

Нагреватель сосуда для нагрева жидкости и сосуд для нагрева жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электрическим нагревателям (нагревательным блокам), в состав которых входит резистивный нагревательный элемент и которые должны перекрывать отверстие, предусмотренное в основании резервуара для жидкости, имеющегося у сосудов для нагрева жидкости. Более конкретно, но не исключительно, изобретение относится к нагревателям для нагрева воды либо до температуры кипения, либо до более низкой температуры. Изобретение относится также к сосудам для нагрева жидкости, снабженным подобным нагревателем.

Уровень техники

Нагреватели, которые могут быть использованы для перекрывания отверстия в основании сосуда для нагрева жидкости (или в основании резервуара такого сосуда), получили название "скрытые нагреватели". Такие нагреватели, содержащие закрытый нагревательный элемент, расположенный с нижней стороны нагревателя, хорошо известны в промышленности. Относительно низкая стоимость установки и низкие эксплуатационные затраты на оборудование для изготовления и установки подобных нагревателей привели к тому, что в некоторых секторах рынка они заняли доминирующее положение.

Традиционная конструкция скрытого нагревателя предусматривает использование, по существу, плоской круглой пластины из нержавеющей стали толщиной, как правило, от 0,4 до 0,8 мм. Краям пластины придается соответствующая форма, чтобы обеспечить возможность герметичного крепления пластины в сосуде. В качестве примера такого выполнения можно указать периферийный канал, выполненный в качестве части системы герметизации Sure Seal согласно международной заявке WO 96/18331, поданной заявителем настоящего изобретения. При этом, однако, центральная, нагревающаяся часть пластины обычно выполняется плоской.

Затем к центральной плоской части пластины из нержавеющей стали снизу припаивается круглая алюминиевая пластина, известная как теплорассеивающая пластина. Теплорассеивающая пластина обычно имеет толщину от 1,5 мм до 3 мм. После этого на теплорассеивающую пластину припаивается закрытый трубчатый нагревательный элемент. Данный нагревательный элемент (именуемый также электронагревателем) представляет собой удлиненную изогнутую алюминиевую трубку, внутрь которой помещена намотанная в виде спирали резистивная проволока, запрессованная в оксид магния.

Теплорассеивающая пластина снабжается резьбовыми выступами, которые крепятся к ней или выполняются с ней как одно целое. Кроме того, на теплорассеивающей пластине закрепляются дискретные управляющие компоненты или блок управления. При этом термочувствительные исполнительные элементы, входящие в состав управляющих компонентов, устанавливаются в хорошем тепловом контакте с теплорассеивающей пластиной.

Теплорассеивающая пластина выполняет несколько функций. Во-первых, она способствует отводу тепла от нагревательного элемента, что необходимо для беспрепятственной работы нагревательного элемента в связи с низкой теплопроводностью пластины из нержавеющей стали. Кроме того, благодаря данной пластине до некоторой степени увеличивается тепловой поток, поступающий к воде. При этом еще более важно, что такое решение позволяет быстро подводить тепло к биметаллическим (или иным) термодатчикам в составе управляющих компонентов в случае, если сосуд включен без воды.

Во-вторых, теплорассеивающая пластина служит для установки блока управления или управляющих компонентов и для их жесткого крепления к нагревающейся пластине из нержавеющей стали.

В-третьих, наличие теплорассеивающей пластины предотвращает деформирование нагревающейся пластины во время припаивания к ней нагревательного элемента как следствие наличия разности температур по поверхности нагревающейся пластины в процессе ее охлаждения.

Однако заявитель настоящего изобретения пришел к выводу, что материальные затраты, связанные с использованием нагревающейся пластины из нержавеющей стали и теплорассеивающей пластины из алюминия, составляют существенную долю от общей стоимости скрытого нагревателя с закрытым нагревательным элементом.

Раскрытие изобретения

В связи с этим основная задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в снижении затрат, обусловленных использованием нагревающейся пластины из нержавеющей стали и/или теплорассеивающей пластины.

В своем первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный непосредственно на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревающаяся пластина имеет толщину, по существу, равную или меньшую 0,4 мм.

Предпочтительно, чтобы нагревающаяся пластина имела толщину, равную или меньшую 0,3 мм. Еще более предпочтительно, чтобы эта толщина равнялась, по существу, 0,2 мм.

Таким образом, специалистам в соответствующей области будет понятно, что согласно изобретению в качестве основания для нагревателя используется тонкая пластина из нержавеющей стали, не снабженная теплорассеивающей пластиной. Такое решение значительно сокращает материальные затраты, поскольку более тонкая нагревающаяся пластина имеет меньшую стоимость; кроме того, устраняются затраты, связанные со стоимостью алюминия для теплорассеивающей пластины.

Раньше специалисты данной отрасли полагали, что предложенное решение не является реализуемым с коммерческой точки зрения, поскольку подобному нагревателю обычного размера для электрочайников и устройств для приготовления различных напитков нельзя придать достаточную жесткость или внешний вид, который представлялся бы приемлемым для потребителей. В частности, одна из потенциальных проблем, вытекающая из отказа от алюминиевой теплорассеивающей пластины, заключалась в том, что в процессе припаивания нагревательного элемента возникает тенденция к деформациям нагревающейся пластины. Они приводят к нежелательному искажению формы и, следовательно, к совершенно неудовлетворительному внешнему виду изделия, так что нельзя ожидать, что оно будет принято потребителями. Аналогичное искажение формы, ухудшающее внешний вид, может возникнуть и в процессе пользования, особенно в случае включения сосуда на нагрев в сухом состоянии. При отсутствии теплорассеивающей пластины зона в месте припаивания нагревательного элемента будет нагреваться очень быстро, тогда как остальная часть нагревающейся пластины практически не будет нагреваться в связи с низкой теплопроводностью нержавеющей стали.

В связи с этим еще одной задачей, решаемой настоящим изобретением, является ослабление данной проблемы и придание нагревателю по изобретению дополнительных преимуществ.

В соответствии с первой группой предпочтительных вариантов изобретения нагревающаяся пластина снабжена конструктивным элементом, смещенным относительно нагревательного элемента в направлении ее центра и предназначенным для поглощения деформаций пластины в процессе ее изготовления. Заявителю удалось установить, что при снабжении нагревающейся пластины специальным элементом для поглощения деформаций (искажений формы) остальная часть пластины будет деформироваться в меньшей степени. Такое решение представляется новым и соответствующим изобретательскому уровню. Поэтому в своем втором аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. Согласно изобретению указанная пластина снабжена конструктивным элементом, смещенным относительно нагревательного элемента в направлении ее центра и предназначенным для поглощения деформаций пластины в процессе ее изготовления или использования.

Заявителем установлено также, что искажения формы вследствие деформации нагревающейся пластины могут происходить различным образом. Например, искажение формы может быть обусловлено тепловым расширением в радиальном направлении (деформациями первого типа) и тепловым расширением в направлении по окружности (деформациями второго типа). Заявитель обнаружил при этом, что можно применять различные варианты конструктивных элементов для поглощения деформаций различных типов с целью снижения их влияния.

В соответствии с одним из примеров, ориентированных на деформации первого типа, указанный элемент для поглощения деформаций содержит канавку и/или отгибку, выступающую (выступающие) из средней плоскости нагревающейся пластины. Такое решение может просто обеспечивать поглощение радиальных деформаций за счет сжатия или растяжения в радиальном направлении по типу сильфона, не оказывающего заметного влияния на общий внешней вид нагревающейся пластины. Разумеется, может быть использована любая комбинация канавок и отгибок. Помимо того, что данное решение способствует поглощению деформаций, он обеспечивает также повышение жесткости нагревающейся пластины.

Согласно одной группе предпочтительных вариантов нагревающаяся пластина содержит кольцевой канал, смещенный относительно нагревательного элемента в направлении центра нагревающейся пластины. В конкретном предпочтительном варианте указанная пластина снабжена вертикальным участком, выступающим из нее вблизи нагревательного элемента и указанного канала.

Заявителю удалось также обнаружить, что жесткость нагревающейся пластины может быть усилена (при одновременном ослаблении влияния деформаций на внешний вид нагревателя) в случае, когда центральная часть нагревающейся пластины выполнена полностью криволинейной с постоянной или плавно изменяющейся кривизной и не имеющей горизонтальных участков. Такое решение частично вытекает из осознания того, что влияние деформации наиболее заметно на плоских поверхностях. В дополнение к этому кривизна поверхности пластины с выходом этой поверхности из плоскости, в которой пластина контактирует с нагревательным элементом, способствует также приданию пластине большей жесткости. Именно поэтому используется центральная часть с постоянной или плавно изменяющейся кривизной.

Предлагается целый ряд конструкций, обладающих данной особенностью. Любая из этих конструкций может рассматриваться как новая и соответствующая изобретательскому уровню. В предпочтительной группе вариантов изобретения центральная часть имеет, по существу, куполообразную форму, предпочтительно выпуклую при наблюдении со стороны пластины, обращенной к жидкости. Кроме того, на периферии куполообразной части предпочтительно выполнен канал путем придания скачкообразного изменения профилю пластины в вертикальной плоскости.

В других вариантах нагревающейся пластине придается форма, близкая к части поверхности тора. Другими словами, в сечении вертикальной плоскостью поверхность нагревающейся пластины характеризуется максимальным или минимальным расстоянием от средней горизонтальной плоскости, проходящей примерно на середине длины каждого радиуса.

Такое решение также рассматривается в качестве нового и соответствующего изобретательскому уровню. Поэтому в еще одном своем аспекте изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и резистивный нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. Нагревающейся пластине при этом придана форма, близкая к части поверхности тора.

Благодаря использованию указанной торической формы центр нагревателя будет приподнят или опущен относительно уровня средней части нагревающейся пластины. В предпочтительном варианте центр приподнят - это означает, что профиль пластины соответствует нижней части тора. Центральный участок может быть, по существу, плоским, однако он имеет предпочтительно коническую или куполообразную форму. Было обнаружено, что такое выполнение способствует усилению циркуляции жидкости в сосуде. Более конкретно заявитель установил, что желательно выполнить верхнюю поверхность нагревающейся пластины соответствующей естественной траектории конвекционного течения воды во время нагрева. Когда традиционный скрытый нагревательный элемент крепится в периферийной зоне плоской пластины, находящаяся над ним вода будет нагреваться и подниматься в виде столба, поскольку будет приобретать меньшую плотность. Это приведет к формированию потоков воды с обеих сторон, причем эти потоки будут встречаться над нагревательным элементом. Далее вода будет подниматься вверх и снова опускаться вниз, как правило, по центральной части сосуда до тех пор, пока она не соприкоснется с пластиной, которая отклонит ее вправо или влево. Подобная траектория и особенно встречные течения, которые смешиваются друг с другом, в общем случае будут проявлять тенденцию к образованию застойных зон непосредственно над нагревательным элементом и над центром пластины, где движение воды будет минимальным. Застойные зоны в первом случае нежелательны потому, что их наличие усиливает тенденцию к локальному пузырьковому кипению, приводящему к генерированию шумов. Во втором случае наличие таких зон ограничивает точность, с которой температура воды в области над центральной частью нагревающейся пластины может быть определена с помощью термодатчика.

Однако заявителю удалось установить, что вышеупомянутая форма в виде части тора и особенно наличие центрального конуса или купола усиливает циркуляцию воды за счет ослабления тенденции к образованию застойных зон. В предпочтительном варианте, как уже упоминалось, контур нагревающейся пластины выполнен в соответствии с естественной траекторией конвекционного течения воды над пластиной.

При этом коническая или куполообразная форма центральной части также рассматривается как новая и соответствующая изобретательскому уровню. Следовательно, в одном из своих аспектов изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали для перекрывания отверстия в основании сосуда и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины, дискретная центральная часть которой имеет коническую или куполообразную форму.

Когда согласно изобретению центральная часть выполнена приподнятой, т.е. имеет коническую или куполообразную форму, целесообразно придать этой части вращательную симметрию, другими словами, выполнить ее круглой в горизонтальном сечении (хотя данный признак и не является обязательным). Однако в случае выбора такой формы предпочтительно, чтобы теплопроводящий компонент был прикреплен к нижней стороне нагревающейся пластины, в частности, путем пайки, с использованием кольцевой контактной зоны. Такое решение является эффективным, поскольку оно позволяет переносить температуру воды через теплопроводящий компонент на термодатчик, выполненный, например, в форме биметаллической детали в составе блока управления. При этом кольцевая форма данной зоны минимизирует визуально различимое влияние, оказываемое припаиванием на теплопроводящий компонент.

Следует отметить, что даже если приподнятая центральная часть обладает вращательной симметрией, остальная часть нагревателя может не иметь этого свойства.

В предпочтительном варианте описанный выше теплопроводящий компонент изготовлен, в основном, из стали, предпочтительно из мягкой стали. Одно из отмеченных заявителем преимуществ стали над алюминием, который обычно служит подложкой для установки блока управления, заключается в том, что сталь обладает большей упругостью и благодаря этому из нее могут быть сформованы простые фиксаторы для блока управления, такие как упругие отгибки, лапки или зажимы.

Сталь, из которой изготовлен теплопроводящий компонент, может не иметь покрытия. Однако предпочтительно снабдить ее покрытием, например, на основе цинка. В предпочтительных вариантах данный компонент изготавливается из имеющегося в продаже материала Zintec^TM.

Желательно также, чтобы теплопроводящий компонент служил для установки или был выполнен с возможностью установки на него одного или более управляющих компонентов, например, образующих блок управления. Кроме того, желательно, чтобы данный компонент находился в хорошем тепловом контакте с нагревательным элементом.

Единственный теплопроводящий компонент может охватывать нагреватель или, по меньшей мере, проходить по всему диаметру нагревателя, вплоть до нагревательного элемента, т.е. служить для нагревателя несущей структурой. Однако предпочтительно, чтобы теплопроводящий компонент содержал тепловой мостик между нагревательным элементом и термодатчиком. При этом в качестве такого термодатчика может использоваться термочувствительный исполнительный элемент, находящийся в хорошем тепловом контакте с тепловым мостиком. В предпочтительном варианте имеются два таких тепловых мостика. Единственный или каждый тепловой мостик может быть припаян, защелкнут или иным образом зафиксирован на нагревательном элементе. В предпочтительном варианте единственный или каждый тепловой мостик может быть зафиксирован относительно нагревательного элемента посредством своей отгибки, зажимаемой между нагревательным элементом и нагревающейся пластиной. Такое решение упрощает изготовление и обеспечивает хороший тепловой контакт между нагревательным элементом и тепловым мостиком.

В других вариантах жесткость тонкой нагревающейся пластины и способность скрыть заметное искажение ее формы в процессе пайки в случаях, когда алюминиевая теплорассеивающая пластина не применяется, могут быть улучшены путем придания нагревающейся пластине профиля, имеющего несколько криволинейных участков. Каждый такой участок, а также переход (переходы) между ними предназначены как для усиления нагревающейся пластины, так и для того, чтобы скрыть искажения ее формы.

Такое решение представляется новым и соответствующим изобретательскому уровню. В связи с этим в еще одном своем аспекте изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали для перекрывания отверстия в основании сосуда и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом профиль той части нагревающейся пластины, которая смещена относительно нагревательного элемента в направлении ее центра, имеет, по меньшей мере, два криволинейных участка с различной кривизной.

Нагревающаяся пластина может иметь плавный криволинейный профиль; альтернативно, данный профиль может содержать один или более ступенчатых участков. Действительно, было обнаружено, что ступенчатый участок может действовать аналогично криволинейным участкам. Поэтому в своем очередном аспекте изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали для перекрывания отверстия в основании сосуда и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. Профиль той части нагревающейся пластины, которая смещена относительно нагревательного элемента в направлении ее центра, имеет, по меньшей мере, один ступенчатый участок и один криволинейный участок.

Необходимо отметить, что наличие на профиле нагревающейся пластины ступенчатого участка и криволинейного участка или двух криволинейных участков различной кривизны - это предпочтительные признаки изобретения, которые могут быть реализованы и в ранее рассмотренных вариантах изобретения.

Для того чтобы уменьшить влияние деформаций второго типа, желательно в качестве конструктивного элемента для поглощения деформаций использовать участок на нагревающейся пластине, который ориентирован в направлении по окружности и выполнен приподнятым или пониженным. Другими словами, желательно, чтобы профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности включал локальные подъемы или впадины. Заявитель обнаружил, что такой участок или такие участки могут служить для того, чтобы поглощать или скрывать деформации в направлении по окружности за счет того, что они способны сжиматься или растягиваться в указанном направлении. В результате будет иметь место незначительное увеличение (и/или уменьшение) высоты данных приподнятых и пониженных участков без заметного изменения общего вида нагревающейся пластины. Разумеется, может быть использована любая комбинация приподнятых и/или пониженных участков, которые пространственно распределены в направлении по окружности на поверхности нагревающейся пластины.

Такое решение представляется новым и соответствующим изобретательскому уровню. В связи с этим в одном из своих аспектов изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину из нержавеющей стали для перекрывания отверстия в основании сосуда и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины, при этом профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности содержит, по меньшей мере, один приподнятый или пониженный участок.

Предлагаемое введение локальных выступов и впадин способствует не только поглощению деформаций второго типа, но и повышению жесткости нагревающейся пластины.

Приподнятые и/или пониженные участки могут быть сосредоточены в ограниченной по радиусу полосе нагревающейся пластины. Однако в предпочтительном варианте они имеют контур, высота которого уменьшается по радиусу нагревающейся пластины, т.е. выполнены аналогично спицам.

В предпочтительном варианте профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности содержит, по меньшей мере, один приподнятый и один пониженный участки.

Причины, по которым наличие приподнятых или пониженных участков является полезным, приведены выше. Кроме того, в этой связи нагревательный элемент также целесообразно снабдить приподнятым участком, расположенным вблизи термодатчика, поскольку при таком исполнении в случае работы нагревателя при отсутствии жидкости зона расположения термодатчика будет нагреваться быстрее. В результате термодатчик, расположенный в зоне наибольшего нагрева, максимально быстро обнаружит перегрев нагревательного элемента и отключит или уменьшит мощность, подаваемую на данный элемент. По этой же причине целесообразно снабдить нагревательный элемент пониженным участком в области, удаленной от термодатчика, для того, чтобы эта область нагревалась в меньшей степени, в том числе когда при нагреве сосуда он расположен под небольшим углом таким образом, что его часть, соответствующая пониженному участку нагревательного элемента, находится выше, чем другие его части.

Таким образом, согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления изобретения желательно, чтобы нагревательный элемент был снабжен приподнятым участком и/или пониженным участком, расположенным (расположенными) в соответствии с положением приподнятого участка и/или пониженного участка на нагревающейся пластине, которая находится над нагревательным элементом.

Применительно к данной группе вариантов желательно также, чтобы профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности содержал два приподнятых участка. Эти участки предпочтительно расположить диаметрально противоположно. Поэтому, если жидкость в сосуде начинает полностью выкипать, когда сосуд функционирует при наличии небольшого наклона, один из этих двух участков будет нагреваться в первую очередь. Тем самым гарантируется, что реакция на перегрев при наличии наклона нагревателя не будет замедленной по сравнению с его реакцией при горизонтальном расположении нагревающейся пластины. Более того, для большинства вариантов наклона эта реакция будет более быстрой. Желательно также, чтобы в вариантах рассматриваемой группы профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности содержал два пониженных участка, предпочтительно расположенных диаметрально противоположно. Такое решение способствует улучшению характеристик нагревателя, когда он функционирует в наклонном положении, поскольку пониженные участки могут быть расположены на удалении от термодатчиков, где их наличие будет препятствовать перегреву пониженных участков нагревательного элемента до тех пор, пока термодатчики не прекратят подачу питания и тем самым не устранят полностью опасность перегрева.

В наиболее предпочтительных вариантах профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности содержит два приподнятых участка и два пониженных участка. Желательно, чтобы эти участки чередовались в направлении по окружности. Согласно одному из вариантов пониженные участки расположены посередине между приподнятыми участками. Другими словами, приподнятые участки и пониженные участки располагаются поочередно, с взаимным смещением на 90°. Такое расположение обеспечивает оптимальную защиту от перегрева в наименее благоприятном случае, когда сосуд наклонен вокруг оси, соединяющей два приподнятых участка.

При этом приподнятые или пониженные участки на нагревающейся пластине необязательно должны совпадать с аналогичными участками на нагревательном элементе. Например, эти участки на пластине могут быть смещены относительно нагревательного элемента к центру пластины. Таким образом, нагревательный элемент может быть выполнен и без приподнятых и пониженных участков. Например, он может быть выполнен, по существу, плоским или иметь небольшой наклон в направлении термодатчика (термодатчиков).

Следует также отметить желательность того, чтобы рассмотренные варианты содержали некоторые из перечисленных далее признаков или любые их комбинации. Предлагается, в частности, чтобы нагревающаяся пластина имела толщину, по существу, равную или меньшую 0,4 мм, предпочтительно равную или меньшую 0,3 мм. Наиболее предпочтительной представляется толщина, равная 0,2 мм. При этом нагревающуюся пластину целесообразно выполнить из нержавеющей стали. Нагреватель предпочтительно выполнен с возможностью нагревания воды до кипения, а его нагревающаяся пластина выполнена круглой. Мощность нагревательного элемента может быть выбрана в интервале 900-3000 Вт, предпочтительно 2-3 кВт. В состав нагревателя входит опорная скоба, предпочтительно выполняемая из стали, желательно с покрытием из цинка. Эта скоба располагается поперек нагревающейся пластины и прикрепляется к ней.

Диаметр нагревающейся пластины предпочтительно выбирается в интервале 80-300 мм, предпочтительно в интервале 100-250 мм. Еще более предпочтительным представляется интервал 120-220 мм, а самым предпочтительным - 170-210 мм. Рассматривая выбор размеров в другом аспекте, желательно, чтобы толщина нагревающейся пластины составляла менее 0,5% от ее диаметра, предпочтительно менее 0,3% и наиболее предпочтительно менее 0,2% от ее диаметра.

В соответствии с настоящим изобретением нагревательный элемент формируется непосредственно на нижней стороне нагревающейся пластины или устанавливается на этой стороне. Во многих случаях предпочтительным представляется применение обычного закрытого нагревательного элемента. Однако в некоторых вариантах нагревательный элемент может содержать резистивную проволоку, запрессованную в изолирующий материал внутри канала, сформированного непосредственно в нижней стороне нагревающейся пластины, на которую установлена соответствующая покрывающая деталь. Подобные конструкции описаны более подробно в международной заявке WO 00/13561.

Хотя при рассмотрении вышеописанных вариантов был упомянут только единственный нагревательный элемент, возможно также использование дополнительных нагревательных элементов. В частности, может иметься отдельный нагревательный элемент для поддержания жидкости в теплом состоянии.

Хотя, по меньшей мере, некоторые из описанных вариантов изобретения обеспечивают возможность успешного изготовления нагревателя без применения теплорассеивающей пластины, настоящее изобретение не ограничивается нагревателями, не имеющими такой пластины или аналогичного компонента. Например, некоторые из преимуществ настоящего изобретения могут быть реализованы и при наличии более тонкого или меньшего по размерам теплорассеивающего элемента или аналогичного элемента, изготовленного из более дешевого материала. Другими словами, использование некоторых из отличительных признаков настоящего изобретения целесообразно даже в случае использования традиционной теплорассеивающей пластины. В частности, представляется, что даже при наличии теплорассеивающей пластины ранее никому не удавалось успешно применять нагревательную пластину столь малой толщины (0,2-0,3 мм).

Все индивидуальные признаки изобретения, рассмотренные выше, могут применяться, без выхода за пределы изобретения, в любых комбинациях, за исключением случаев, когда эти признаки являются взаимоисключающими.

Краткое описание чертежей

Далее, только в качестве примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны некоторые из предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

Фиг.1 соответствует схематичному изображению закрытого нагревательного элемента, выполненного в соответствии с первым вариантом.

На фиг.2 представлено схематичное изображение нагревающейся пластины, на которую может быть установлен нагревательный элемент по фиг.1.

На фиг.3 схематично показана опорная скоба для использования совместно с первым вариантом нагревателя.

На фиг.4, в перспективном изображении, в разрезе, показаны нагревающаяся пластина и опорная скоба при отсутствующем нагревательном элементе.

На фиг.5, на виде снизу, показаны нагреватель и опорная скоба, соответствующие другому варианту изобретения.

На фиг.6а и 6b, в разрезе, на виде снизу, представлен нагревательный блок, включающий в себя блок управления.

На фиг.7а и 7b, соответственно в разрезе и на виде снизу, представлен нагреватель в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

На фиг.8, на виде снизу, показана нагревающаяся пластина согласно еще одному варианту изобретения.

На фиг.9, на виде сверху, показана нагревающаяся пластина согласно другому варианту изобретения.

Фиг.10 соответствует перспективному изображению еще одного варианта нагревающейся пластины.

На фиг.11 нагревающаяся пластина по фиг.10 изображена в разрезе, на виде снизу.

На фиг.12 нагревающаяся пластина по фиг.10 изображена, в разрезе, на виде снизу, с закрепленным на ней закрытым нагревательным элементом.

Фиг.13 - это перспективное изображение нагревательного элемента с неизображенной нагревающейся пластиной.

На фиг.14 представлен еще один вариант нагревателя по изобретению, имеющий пространственно разделенные тепловые мостики.

На фиг.15 нагреватель по фиг.14 изображен в разрезе.

На фиг.16 нагреватель изображен в разрезе, аналогичном разрезу, использованному на фиг.15, но при снятых тепловых мостиках.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлен закрытый нагревательный элемент 2, выполненный согласно первому варианту изобретения, перед тем, как он будет прикреплен к нижней стороне нагревающейся пластины. По существу, нагревательный элемент изготавливается по традиционной технологии путем ввода спирали из никель-хромовой резистивной проволоки в металлическую трубку и заполнения свободного пространства трубки оксидом магния для обеспечения теплопроводности и электрической изоляции. Однако нагревательный элемент, представленный на фиг.1, обладает также некоторыми новыми признаками. Во-первых, в соответствии с одним из аспектов изобретения наружная трубчатая оболочка нагревательного элемента выполнена из соответствующей мягкой стали, а не из алюминия, традиционно используемого для этой цели.

Во-вторых, поперечное сечение трубчатой оболочки 4 на большей части ее длины не является круглым; скорее оно имеет треугольную форму с вершиной, соответствующей верхней части оболочки, которая расположена наиболее близко к жидкости, в частности к воде. В-третьих, нагревающаяся часть нагревательного элемента 2 не расположена полностью на одной высоте. Действительно, у нее имеются два приподнятых вверх участка 8, расположенных диаметрально противоположно друг другу и смещенных примерно на 90° относительно холодных концевых выводов 10.

При этом можно видеть, что холодные выводы 10 не имеют традиционной подковообразной формы. Вместо этого, в рассматриваемом варианте нагревающаяся часть нагревательного элемента 2 охватывает почти 360°, тогда как оба конца 12 данного элемента касаются друг друга. При этом холодные выводы 10 отогнуты примерно на 90° относительно плоскости нагревающейся части, т.е. направлены вниз относительно этой плоскости.

Схематично вид нагревающейся пластины, к которой должен прикрепляться нагревательный элемент 2, представлен на фиг.2. Более подробно данная пластина показана на фиг.4, 6а и 7а. Первое общее представление от нагревающейся пластины 14 заключается в том, что она почти не имеет плоских участков. Нагревающаяся пластина 14, как и традиционные пластины, изготовлена из нержавеющей стали; однако ее толщина, в отличие от обычного значения, соответствующего 0,4-0,8 мм, составляет только 0,2-0,3 мм. Кроме того, как это особенно хорошо видно из фиг.6а, в данном случае отсутствует теплорассеивающая пластина из алюминия толщиной в несколько миллиметров, которая в обычных скрытых нагревателях крепится к нижней стороне нагревающейся пластины. При этом согласно изобретению вообще не используется никакого элемента традиционного типа с функциями рассеивания тепла.

Вдоль краев нагревающейся пластины расположен открытый кверху периферийный канал 16 для закрепления пластины с защелкиванием на выступающем вниз краю стенки сосуда. Как яснее всего показано на фиг.4, верхний край наружной стенки канала 16 не имеет простой формы, которая характерна для пластины в системе герметизации нагревателей Sure Seal^TM, но снабжен отгибкой 17. Это придает ему повышенную жесткость для того, чтобы скомпенсировать снижение прочности, обусловленное применением для изготовления нагревающейся пластины тонкого листа нержавеющей стали. Внутренняя стенка канала 16 доходит до плавного изгиба 18, который является общим признаком пластин нагревателя, использующих систему герметизации Sure Seal^TM. Однако, в отличие от традиционных пластин, та часть нагревающейся пластины, которая расположена с внутренней стороны изгиба 18, снабжена еще одним изгибом 19, который имеет форму, согласованную с формой нагревательного элемента 2 по фиг.1. Соответственно, данный изгиб имеет, по существу, треугольное поперечное сечение с вершиной, обращенной вверх. Кроме того, у данного изгиба также имеются два приподнятых участка 20, предназначенные для ввода в них приподнятых участков 8 нагревательного элемента. Как можно видеть из фиг.6а, оба изгиба 18, 19, за исключением приподнятых участков 20, имеют примерно одинаковую высоту.

С внутренней стороны изгиба 19 расположена тарельчатая часть 22 нагревающейся пластины 14. Однако в отличие от участков обычной тарельчатой формы, данная часть 22 снабжена обращенным вверх коническим выступом 24, расположенным в ее центральной области. Как следствие, поверхность пластины 14 с внутренней стороны изгиба 19 имеет форму, близкую к форме нижней части поверхности тора. По периметру основания центрального конического выступа 24 имеется кольцевое углубление (канал) 26, назначение которого будет объяснено позднее.

Таким образом, из рассмотрения фиг.2, 4, 6а и 7а можно видеть, что нагревающаяся пластина 14 имеет неско