Электронагреватель (варианты) сосуда для нагрева жидкости и сосуд для нагрева жидкости

Электронагреватель (варианты) 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 полости для жидкости, имеющейся 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, 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 такой 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, ожидалось, что при отсутствии теплорассеивающей пластины в процессе изготовления или эксплуатации нагревателя будут иметь место недопустимо большие искажения формы нагревающейся пластины. Однако заявителю настоящего изобретения удалось установить, что данная проблема может быть решена. Им разработаны приводимые далее различные варианты, обеспечивающие достижение одной или обеих названных целей, а также другие эффективные предложения.

В соответствии с первой группой предпочтительных вариантов обеспечивается создание нагревателя, содержащего стальную опорную скобу, прикрепленную к нагревающейся пластине и расположенную параллельно ее нижней стороне. Такое выполнение повышает жесткость нагревающейся пластины. Кроме того, обеспечивается наличие удобной зоны для установки блока управления или управляющих компонентов, которые в традиционных вариантах устанавливались бы на теплорассеивающую пластину.

Подобное техническое решение является новым и соответствующим изобретательскому уровню. В связи с этим в своем втором аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и электрический нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом указанная пластина дополнительно содержит стальную опорную скобу, прикрепленную к нагревающейся пластине и расположенную параллельно ее нижней стороне.

Опорная скоба может быть изготовлена из стали без покрытия, однако в предпочтительном варианте она снабжается покрытием из цинка. Наиболее предпочтительным является использование имеющегося в продаже материала Zintec, имеющего покрытие указанного типа.

В предпочтительном варианте опорная скоба снабжена средством для прикрепления к ней блока управления. Это средство может быть выполнено любым подходящим образом, в частности представлять собой резьбовые выступы или отверстия, или плоские участки, пригодные для установки заклепок. Однако предпочтительно, чтобы опорная скоба содержала, по меньшей мере, один упругий зажим. Такое выполнение устраняет необходимость в наличии отдельных выступов или аналогичных элементов и упрощает сборку. При этом следует отметить, что данный вариант стал возможным благодаря использованию в качестве материала опорной скобы стали, в отличие от, например, алюминия, не обладающего достаточной упругостью.

Стальная опорная скоба может служить только для целей структурного усиления. Предпочтительно, однако, чтобы данная скоба находилась в хорошем тепловом контакте с нагревательным элементом и/или нагревающейся пластиной. В этом случае скоба может действовать как теплопроводник (теплопроводящий компонент) для термодатчика, такого как биметаллический исполнительный элемент, устанавливаемый на данную скобу. Таким образом, опорная скоба становится частью термочувствительного блока управления. Использование стальной скобы в качестве теплопроводящего компонента представляется противоречащим обычной практике, поскольку теплопроводность стали ниже, чем, например, у алюминия. Однако, изготавливая опорную скобу из мягкой стали и выполняя ее с меньшей площадью поверхности, чем у традиционной теплорассеивающей пластины, можно придать скобе большую толщину, чтобы скомпенсировать этот ее недостаток при сохранении выигрыша в затратах. При этом снижение затрат, в случае реализации предпочтительных вариантов изобретения, может быть значительным, например пятикратным.

Описанная опорная скоба/теплопроводник может быть выполнена, по существу, прилегающей к нижней стороне нагревающейся пластины. Однако желательно, чтобы тепловой контакт с данной пластиной имел место только в нескольких дискретных зонах, предпочтительно в единственной зоне. Данное решение представляется целесообразным, поскольку позволяет по отдельности подбирать желательную степень влияния нагревательного элемента и нагреваемой жидкости на температуру термодатчика. Такой подбор может осуществляться за счет локальных ограничений сечения теплопроводника. Например, если представляется желательным, чтобы термодатчик преимущественно измерял температуру нагревательного элемента, указанное ограничение сечения следует предусмотреть на опорной скобе между местоположением термодатчика и нагревающейся пластиной. Альтернативно, ограничение сечения на участке между нагревательным элементом и термодатчиком приведет к тому, что измеряться будет, в основном, температура жидкости. Указанное ограничение сечения может иметь вид вырезов, а также локального уменьшения толщины или ширины опорной скобы. Кроме того, возможна и комбинация перечисленных вариантов.

Рассмотренный опорный компонент может эффективно действовать в качестве теплового мостика между нагревательным элементом и термодатчиком, таким как термочувствительный исполнительный элемент, находящийся в хорошем тепловом контакте с тепловым мостиком.

В другой группе предпочтительных вариантов используются два таких тепловых мостика, предпочтительно по одному на каждый из двух термодатчиков. Такое решение представляется предпочтительным по сравнению с использованием единственного теплового мостика, перекрывающего также те участки нагревателя, где не требуется обеспечивать структурное усиление. Благодаря этому можно сделать два тепловых мостика существенно более короткими и тем самым уменьшить материальные затраты.

Таким образом, в следующем своем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину для перекрывания отверстия в основании сосуда, нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины, и пару тепловых мостиков, находящихся в хорошем тепловом контакте с нагревающейся пластиной и несущих или выполненных с возможностью нести соответствующие термодатчики.

Тепловые мостики или опорная скоба могут быть припаяны, прижаты с усилием или иным образом зафиксированы относительно нагревательного элемента. В предпочтительных вариантах они фиксируются путем зажимания соответствующей отгибки, предусмотренной на опорной скобе или на каждом тепловом мостике, между нагревательным элементом и нагревающейся пластиной. Такое решение упрощает изготовление и обеспечивает хорошую теплопроводность на участке между нагревательным элементом и тепловым мостиком.

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.

Рассмотренные варианты обеспечивали выполнение одной из функций отсутствующей теплорассеивающей пластины, а именно функции подвода тепла к термодатчику. Другая задача, решаемая в предпочтительных вариантах изобретения, связана с тепловым потоком от нагревательного элемента в поперечном направлении, который воспринимается жидкостью. Для решения этой задачи нагревающаяся пластина из нержавеющей стали выполнена частично охватывающей нагревательный элемент, благодаря чему увеличивается поверхность зоны контакта между данными компонентами. Следует подчеркнуть, что решение данной задачи значительно облегчается благодаря отсутствию теплорассеивающей пластины и использованию тонкой нагревающейся пластины (с толщиной, меньшей или равной 0,4 мм).

Такое техническое решение является новым и соответствующим изобретательскому уровню. В связи с этим в своем следующем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и электрический нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревающаяся пластина частично охватывает нагревательный элемент.

Согласно предпочтительному варианту, по меньшей мере, половина, а предпочтительно, по меньшей мере, две трети периметра нагревательного элемента находится (находятся) в контакте с нагревающейся пластиной. Кроме того, желательно, чтобы профиль верхней стороны нагревающейся пластины не включал в себя точек перегиба. Другими словами, касательная к профилю не должна изменять направление своего поворота при обходе профиля. Профиль с точками перегиба, т.е. с кривизной различного знака, мог бы способствовать накоплению накипи и загрязнений. Кроме того, выполнение нагревающейся пластины предложенным образом позволяет придать ей обтекаемый контур, который соответствует естественной траектории конвекции. Такое решение помогает избежать образования застойных зон.

В предпочтительных вариантах данной группы нагревательный элемент имеет сужающийся кверху профиль. Такое выполнение, во-первых, ограничивает относительные поперечные смещения нагревательного элемента и нагревающейся пластины при нагреве в процессе пайки, обусловленные тем, что они имеют различные термические массы.

Во-вторых, 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 придание нагревающейся пластине сужающегося контура в месте ее расположения над нагревательным элементом, как это было описано выше, усиливает циркуляцию воды за счет ослабления тенденции к образованию застойных зон. В предпочтительном варианте, как уже упоминалось, контур нагревающейся пластины выполнен обтекаемым, т.е. соответствующим естественной траектории конвекционного течения воды над пластиной.

В-третьих, предлагаемый профиль облегчает удаление нагревательного элемента из инструмента, внутрь которого его помещают в процессе изготовления для того, чтобы уплотнить порошок оксида магния.

В предпочтительном варианте нагревательный элемент имеет в сечении, по существу, треугольный профиль, желательно с закругленными, а не плоскими сторонами для того, чтобы максимизировать площадь поверхности.

В своем следующем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и электрический нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревательный элемент имеет в сечении сужающийся кверху профиль.

В конкретных вариантах данный профиль может быть, по существу, треугольным, с вершиной, расположенной в его верхней части.

Вместе с тем, заявитель выявил потенциальную проблему, связанную с формированием нагревающейся пластины, частично охватывающей нагревательный элемент. Эта проблема заключается в том, что в ситуации, когда жидкость в сосуде полностью выкипает, та часть нагревающейся пластины, которая охватывает нагреватель, скорее всего, будет нагреваться быстрее, чем окружающие ее части нагревателя, поскольку она занимает самое высокое положение. Данная проблема будет обостряться, когда включенный сосуд установлен с небольшим наклоном, так как при этом нагревающаяся быстрее всего часть нагревателя может не быть той его частью, которая расположена ближе всего к термодатчику. В связи с этим одной из задач, решаемых изобретением, является уменьшение риска, связанного с отмеченной проблемой. С этой целью нагревательный элемент предпочтительно сконфигурирован таким образом, что один или более его участков расположены в собранном нагревателе вблизи термодатчика и выполнены приподнятыми над средней плоскостью нагревательного элемента.

Такое выполнение является новым и соответствующим изобретательскому уровню. Поэтому в еще одном своем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревающаяся пластина и нагревательный элемент выполнены локально приподнятыми вблизи термодатчика.

Согласно предпочтительному варианту нагревательный элемент выполнен приподнятым на двух участках, которые желательно расположить диаметрально противоположно. Такое выполнение гарантирует, что реакция нагревателя на перегрев при его установке с наклоном будет не хуже, чем если бы нагревающаяся пластина располагалась горизонтально, причем для многих направлений наклона будет иметь место улучшенная реакция. Это объясняется тем, что во многих случаях предпочтительно иметь две независимые системы термозащиты, которые могут прерывать питание нагревателя в случае перегрева. Такое выполнение обеспечивает соответствие стандартам безопасной работы, в соответствии с которыми должно иметься резервное средство термозащиты на случай, если основное средство выйдет из строя.

Выполнение этого требования может быть обеспечено при наличии двух "главных" средств защиты, каждое из которых является резервным по отношению к другому средству. Потенциальная трудность в отношении подобной схемы заключается в невозможности разместить оба средства в центре нагревателя. Однако в случае их установки на противоположных сторонах нагревателя, даже в самой неблагоприятной ситуации наклона вокруг оси, соединяющей два приподнятых участка, они будут нагреваться столь же быстро, что и единственный центральный участок. Во всех остальных случаях один или другой участок будет нагреваться быстрее. Заявитель также обнаружил, что описанное расположение может повысить надежность работы нагревательных элементов, содержащих резистивную проволоку, помещенную в заполненный оксидом магния канал, выполненный заодно с нагревающейся пластиной, как это было описано выше. Действительно, подобные нагревательные элементы имели тенденцию к повреждению в связи с низкой теплопроводностью, затруднявшей защиту таких элементов, особенно в отсутствие теплорассеивающей пластины. По этой причине выполнение нагревательного элемента с двумя приподнятыми участками также представляется весьма желательным. При этом рекомендуется не применять теплорассеивающей пластины.

Заявитель обнаружил также, что работа нагревателя в условиях, когда жидкость в сосуде начинает полностью выкипать, может быть улучшена при наличии на нагревательном элементе (и, следовательно на нагревающейся пластине), по меньшей мере, одного пониженного участка, особенно в области с большей вероятностью перегрева. Назначение такого пониженного участка состоит в том, чтобы удерживать в нем жидкость и тем самым предотвращать перегрев этого участка нагревательного элемента, когда начнется полное выкипание жидкости. Поэтому в общем случае пониженный участок следует располагать на удалении от термодатчика. Такое техническое решение является новым и соответствующим изобретательскому уровню. Поэтому в своем следующем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и электрический нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревательный элемент имеет, по меньшей мере, один пониженный участок.

Целесообразно выполнить пониженный участок пространственно удаленным от термодатчика. Такое выполнение гарантирует, что когда работающий нагреватель расположен под небольшим углом таким образом, что его часть, удаленная от термодатчика, находится выше, чем масса жидкости в сосуде и, следовательно, может подвергаться перегреву, пониженный участок будет удерживать некоторый объем жидкости и тем самым предохранит от перегрева данную часть нагревательного элемента.

Согласно предпочтительному варианту пониженный участок расположен, по существу, диаметрально противоположно электрическим выводам нагревательного элемента. Такое решение обеспечивает защиту той части нагревательного элемента, которая наиболее подвержена опасности перегрева в случае работы нагревателя при его установке под небольшим наклоном, поскольку перегрев холодных выводов наименее вероятен. Желательно также иметь два пониженных участка, расположенных диаметрально противоположно. Другими словами, один из этих участков будет находиться в области холодных выводов, а другой - диаметрально противоположно первому. Такое расположение гарантирует, что реакция нагревателя на перегрев при его установке с наклоном будет не хуже, чем если бы нагревающаяся пластина располагалась горизонтально, причем для многих направлений наклона будет иметь место улучшенная реакция.

Наличие пониженного участка (пониженных участков) само по себе является достоинством; однако желательно, чтобы нагревательный элемент при этом имел, по меньшей мере, один приподнятый участок, как это было описано выше. Предпочтительно иметь, по меньшей мере, два приподнятых участка и два пониженных участка. Такое решение позволяет улучшить характеристики нагревателя при его работе в наклонном положении. Действительно, пониженные участки могут быть помещены на удалении от термодатчиков и, следовательно, препятствовать перегреву нижней части нагревательного элемента до тех пор, пока термодатчики не прервут питание, чтобы предотвратить перегрев. В особенно предпочтительных вариантах нагревательный элемент имеет два приподнятых и два пониженных участка, чередующихся в направлении по окружности. В наиболее предпочтительных вариантах профиль нагревающейся пластины в направлении по окружности также содержит два приподнятых участка и два пониженных участка. Желательно, чтобы эти участки чередовались в направлении по окружности. Согласно одному из таких 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.

Желательно также, чтобы нагревающаяся пластина была снабжена наклонными переходными участками средней высоты, расположенными между приподнятыми и пониженными участками. Кроме того, хотя приподнятые и/или пониженные участки могут быть сосредоточены в ограниченной по радиусу полосе нагревающейся пластины, в предпочтительном варианте они имеют контур, высота которого уменьшается по радиусу нагревающейся пластины, т.е. выполнены аналогично спицам.

Заявитель обнаружил также, что, помимо обеспечения возможности реализации резервных средств защиты, использование нагревающейся пластины, контур которой в направлении по окружности включает, по меньшей мере, один приподнятый и/или один пониженный участок, обладает еще одним преимуществом. Более конкретно, подобные локальные подъемы или впадины могут служить для того, чтобы поглощать или скрывать деформации в направлении по окружности (деформации второго типа) 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, любая комбинация приподнятых и/или пониженных участков, которые пространственно распределены в направлении по окружности на поверхности нагревающейся пластины, будет способствовать тому, чтобы скрывать деформации второго типа. В дополнение, наличие приподнятых и/или пониженных участков будет способствовать повышению жесткости нагревающейся пластины.

Как было пояснено выше, структурная жесткость нагревателя в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть увеличена путем прикрепления к нему стальной опорной скобы. Заявителем разработано еще одно решение, направленное на повышение жесткости скрытого нагревателя. Согласно следующей группе вариантов нагревательный элемент имеет форму замкнутой петли, причем его концы отогнуты, по существу, под прямым углом к плоскости петли. Такое построение имеет то преимущество, что обеспечивает опору для нагревающейся пластины по всей окружности. Кроме того, увеличивается площадь поверхности оболочки нагревательного элемента, которая находится в контакте с нагревающейся пластиной, поскольку нагревательный элемент в этом случае имеет большую длину, чем традиционные подковообразные нагревательные элементы. Использование концов нагревательного элемента, отогнутых под прямым углом к остальной его части, облегчает подводку к ним электрических проводников без какого-либо взаимного мешающего влияния.

Описанные решения являются новыми и соответствующими изобретательскому уровню. В связи с этим в одном из своих аспектов настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и электрический нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревательный элемент имеет форму замкнутой петли, а его концы отогнуты, по существу, под прямым углом к указанной петле.

Оба конца нагревательного элемента предпочтительно скреплены друг с другом, например посредством пайки. Такое выполнение позволяет дополнительно усилить опорную функцию нагревательного элемента. При этом желательно, чтобы нагревательный элемент был снабжен стальной оболочкой, предпочтительно оболочкой из мягкой стали. Данный вариант выполнения является экономически эффективным и дополнительно повышающим жесткость нагревательного элемента.

Таким образом, согласно предпочтительным вариантам и нагревающаяся пластина, и оболочка нагревательного элемента выполнены из стали (из нержавеющей стали и из мягкой стали соответственно). Такое решение само по себе является выгодным в отношении материальных затрат. Поэтому в одном из своих широких аспектов настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и закрытый нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревающаяся пластина и оболочка нагревательного элемента выполнены из стали.

Выполнение нагревающейся пластины и оболочки нагревательного элемента из стали обеспечивает еще одно преимущество. Оно позволяет изготовить нагреватель, не содержащий каких-либо деталей из алюминия. Такое выполнение представляется желательным не только в отношении затрат, но и потому, что снимает ограничение на температуру пайки, создаваемое присутствием деталей из алюминия. Отсюда следует, что пайка стальных компонентов может производиться в печи с восстановительной атмосферой при более высокой температуре. Достоинство такого подхода состоит в отсутствии необходимости применять паяльный флюс. Это, в свою очередь, устраняет необходимость предусматривать каналы или поры для выхода газов, выделяемых флюсом. Кроме того, отпадает необходимость в операции чистки или полирования обращенной к жидкости поверхности нагревающейся пластины после пайки. Полирование пластины из нержавеющей стали представляет собой дорогостоящую операцию и требует того, чтобы пластина обладала вращательной симметрией.

Следовательно, в другом своем аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание способа изготовления нагревателя сосуда для нагрева жидкости. Способ по изобретению включает обеспечение стальной нагревающейся пластины для перекрывания отверстия в основании сосуда и припаивание закрытого нагревательного элемента, имеющего стальную оболочку, к нижней стороне нагревающейся пластины в печи с восстановительной атмосферой.

При осуществлении данного способа оболочка нагревательного элемента может быть изготовлена из стали без покрытия. Однако желательно использовать тонкослойное покрытие из меди. Наличие такого покрытия облегчает припаивание.

В состав нагревателя предпочтительно входит опорная скоба, выполняемая из стали, прикрепляемая к нагревающейся пластине и расположенная параллельно ее нижней стороне. Вместо нее могут использоваться два стальных тепловых мостика, прикрепляемые к нагревательному элементу. Тепловые мостики или скоба предпочтительно припаиваются в восстановительной атмосфере, желательно одновременно с припаиванием нагревательного элемента. При этом тепловые мостики или скоба предпочтительно имеют покрытие из цинка. С этой целью они, например, могут быть выполнены из материала Zintec.

Как уже упоминалось, в предпочтительных вариантах используется нагревающаяся пластина из нержавеющей стали с толщиной, равной или меньшей 0,4 мм. При этом описанные технические решения сообщают нагревающейся пластине достаточную жесткость на большей части ее поверхности. Однако заявитель пришел к выводу, что часть нагревающейся пластины, расположенная в радиальном направлении снаружи относительно нагревательного элемента, в рассмотренных вариантах может не иметь достаточной жесткости. Поэтому согласно еще одному отличительному признаку изобретения стальные тепловые мостики или стальная опорная скоба могут быть продолжены в радиальном направлении наружу вплоть до краев нагревающейся пластины. Тем самым будет обеспечена требуемая дополнительная жесткость.

В дополнение или в качестве альтернативы нагревающаяся пластина также может быть снабжена средствами ее усиления, смещенными в радиальном направлении наружу относительно нагревательного элемента. В одном из вариантов от нагревательного элемента в радиальных направлениях отходят ребра. В альтернативном варианте данной зоне может быть придан волнообразный профиль.

Такое выполнение является новым и соответствующим изобретательскому уровню. Соответственно в своем очередном аспекте настоящее изобретение обеспечивает создание электрического нагревателя сосуда для нагрева жидкости, содержащего нагревающуюся пластину, предназначенную для перекрывания отверстия в основании указанного сосуда, и расположенный по окружности нагревательный элемент, закрепленный или сформированный на нижней стороне нагревающейся пластины. При этом нагревающаяся пластина дополнительно содержит опорное средство, расположенное в радиальном направлении снаружи относительно нагревательного элемента и служащее структурной опорой для периферийной области нагревающейся пластины.

В предпочтительных вариантах указанное опорное средство содержит радиально ориентированные ребра.

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.

Хотя при рассмотрении вышеописанных вариантов был упомяну