Излучающее устройство
Изобретение относится к излучающему устройству. Излучающее устройство (1) содержит опорную раму (2) и, по меньшей мере, один излучающий элемент с двумя противоположными концами (4а), на каждом из которых имеются электрические соединительные выводы (7). Излучающий элемент (4) сцеплен с крюковыми узлами (3) опорной рамы (2) посредством электрических соединительных элементов (9), расположенных между концами (4а) и крюковыми узлами (3). Упругие соединительные элементы (9) гасят возможные удары и/или вибрации, изолируют электрические части устройства (1) от проникновения жидкости и защищают их от перегрева. Упругий элемент может иметь часть с формой усеченного конуса, а также имеет промежуточную часть. Наружная манжета имеет кольцевой паз для сцепления с выступом. Упругий элемент может быть полностью выполнен из эластомерного материала на основе силикона. Опорная рама может содержать отражающее пластинчатое тело. Техническим результатом является достижение более высокой эффективности передачи излучения. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к излучающему устройству, содержащему признаки, указанные в ограничительной части п.1 формулы изобретения.
В описании изобретения речь идет, в частности, об излучающих устройствах, используемых для нагрева поверхностей и/или помещений, однако применение изобретения не ограничено осветительными или излучающими устройствами другого типа, излучающих энергию с длинами волн в видимой области, например галогенными лампами, а также с длинами волн в инфракрасной или в ультрафиолетовой областях спектра.
Известны нагревательные устройства, работающие за счет излучения, в которых в качестве источника тепла используется лампа, на которую подается электрический ток.
В US 6654549 и WO 01/41507 описано такого типа нагревательное устройство с инфракрасной лампой. Лампа имеет конструкцию, в которой вблизи каждой из двух концевых частей по существу плоского нагревательного элемента выполнен паз. Концевая часть нагревательного элемента вставлена в щель, выполненную в концевой части теплоизлучающего блока, с образованием сэндвич-структуры. Из FR 1381506 известен инфракрасный нагреватель, содержащий спиральный элемент в кварцевой трубке. Трубка обложена тремя слоями стекловаты, расположенной между трубкой и медными концевыми манжетами, на которые она установлена и которая имеет соединительные выводы.
Независимо от типа используемой лампы в известных устройствах лампа вставляется в раму корпуса, содержащую электрические соединения, по которым на лампу подается ток и которые соединяют ее с рамой.
Чтобы не допустить разрушения или, по крайней мере, ухудшения электрических соединений под действием высокой рабочей температуры, их делают из стойких к высоким температурам материалов с низким коэффициентом теплопередачи.
В известных устройствах, используемых вне помещений, для предотвращения попадания пыли или воды на электрические контакты (что может вызвать короткое замыкание) раму, в которой находится лампа, герметично закрывают экраном из стекла или материала, по возможности прозрачного для рабочих длин волн.
Заявитель установил, что известные излучающие нагревательные устройства можно усовершенствовать в нескольких направлениях.
Действительно, излучение, испускаемое лампой, должно обязательно пройти через стекло, герметично закрывающее раму, при этом оно частично отражается и частично поглощается и потому проходит только частично. Это неизбежно уменьшает коэффициент передачи излучения нагревательного устройства.
Кроме того, материалы, из которых обязательно выполнены электрические соединения лампы (керамика, слюда, оксид алюминия), являются хрупкими или во всяком случае очень жесткими. С учетом того, что электрические соединения служат также опорой для лампы, их целостность может сильно пострадать даже от небольших ударов или вибрации, действующих на корпусную раму.
Далее, излучение, отраженное стеклом внутрь рамы, повышает температуру внутри нее, а из-за различия в коэффициентах теплового расширения лампы и электрических соединений в лампе возникают механические напряжения, которые могут стать причиной ее поломки.
Технической задачей, положенной в основу изобретения, является создание излучающего нагревательного устройства, не имеющего указанных недостатков.
В рамках этой технической задачи важной целью изобретения является создание работающего на основе излучения нагревательного устройства с более высокой эффективностью передачи излучения по сравнению с известными устройствами.
Еще одной целью изобретения является создание работающего на основе излучения нагревательного устройства, в котором лампа защищена от ударов и вибраций.
Еще одной целью изобретения является создание работающего на основе излучения нагревательного устройства, в котором не возникает механических напряжений вследствие теплового расширения.
Указанная техническая задача и цели в основном достигаются с помощью нагревательного устройства, признаки которого указаны в п.1 формулы изобретения.
Ниже на ссылками на прилагаемые чертежи описаны предпочтительные, но не единственно возможные, варианты выполнения нагревательного устройства, работающего на основе излучения, приведенные в качестве примеров и не ограничивающие изобретения.
На чертежах:
Фиг.1 изображает излучающее устройство согласно изобретению, с частичным продольным разрезом;
Фиг.2 изображает в увеличенном масштабе часть устройства, показанного на фиг.1;
Фиг.3 изображает в перспективе часть устройства, изображенного на фиг.1 и 2, в разобранном виде,
Фиг.4 изображает разрез устройства, изображенного на предыдущих чертежах, по линии IV-IV на фиг.3;
Фиг.5 схематично изображает охлаждающий поток в устройстве согласно изобретению при его работе с вертикальной ориентацией.
Излучающее устройство, обозначенное в целом позицией 1, содержит опорную раму 2, снабженную, по меньшей мере, двумя крюковыми узлами 3 для его временной и/или постоянной установки в данном месте. Крюковые узлы 3 выполнены так, что удерживают, по меньшей мере, излучающий элемент 4, предназначенный для освещения, например, лампу накаливания, лампу дневного света, неоновую лампу и т.п., или предназначенный для нагревания излучением, например инфракрасную лампу и/или подобное устройство. Излучающее устройство 1 предпочтительно предназначено для отопления частных и/или общественных помещений, закрытых помещений или открытых пространств, которые также подвергаются воздействию водяных брызг, высокой влажности с образованием конденсата и/или воздействию веществ, которые случайно могут оказаться в атмосфере.
Как показано на фиг.1 и 2, излучающий элемент 4 содержит, по меньшей мере, центральное тело 5, например из углерода, которое нагревается при прохождении электрического тока, и имеет противоположные концы 5а. Излучающий элемент 4 содержит по меньшей мере два электрических проводника 6, электрически соединенных с концами 5а центрального тела 5 и с электрическими соединительными выводами 7, предназначенными для подачи электрического тока на центральное тело.
Излучающий элемент 4 содержит также по меньшей мере оболочку 8 из прозрачного теплостойкого материала, расположенную в основном параллельно центральному телу 5 и электрическим проводникам 6 и окружающую их с обеспечением герметизации электрических соединительных контактов 7.
При работе излучающего элемента 4 центральное тело 5 определяет на оболочке 8 центральную область А (см. фиг.5), которая особенно сильно нагревается, а электрические проводники 6 определяют периферийные области В, в которых температура значительно ниже, чем в области А, определяемой центральным телом 5, поскольку их электрическое сопротивление много меньше, чем у центрального тела 5.
Согласно фиг.1 и 2 периферийные области В оболочки 8 определяют вместе с электрическими проводниками 6 и электрическими соединительными выводами 7 концы 4а излучающего элемента 4, которые сцеплены с крюковыми узлами 3 опорной рамы 2. Излучающий элемент 4 сцеплен с крюковыми узлами 3 посредством упругих соединительных элементов 9, каждый из которых размещен между концом 4а излучающего элемента 4 и крюковым узлом 3 опорной рамы 2. Каждый упругий соединительный элемент 9 предпочтительно выполнен полностью из эластомера на основе силикона и работает как амортизатор, поглощающий возможные удары и вибрации, действующие на опорную раму 2 устройства 1, и как уплотнение между излучающим элементом 4 и соответствующим крюковым узлом 3 опорной рамы 2.
Каждый электрический проводник 6 излучающего элемента 4 проходит на длину не менее 25 мм, чтобы определяемая им периферийная область В на оболочке 8 имела подходящую протяженность, позволяя упругому соединительному элементу 9 сцепляться в месте, достаточно удаленном от нагретой центральной области А. Тем самым можно избежать повреждения упругих соединительных элементов 9 от перегрева, вызванного высокой температурой в центральной области А излучающего элемента 4.
Как видно на фиг.1 и 2, каждый крюковый узел 3 определяет защитную камеру 10 для размещения и защиты электрических соединительных выводов 7. Каждая защитная камера 10 уплотнена подходящим упругим соединительным элементом 9 и поэтому соответствующие электрические соединительные выводы 7 полностью изолированы от окружающей среды.
На фиг.1 и 2 также видно, что каждый упругий соединительный элемент 9 имеет внутреннюю трубчатую часть 12, надетую на соответствующий конец 4а излучающего элемента 4, и наружную манжету 13, соосную с внутренней трубчатой частью 12 и связанную с соответствующим крюковым узлом 3.
Каждый упругий соединительный элемент 9 имеет часть 11, имеющую форму усеченного конуса, которая расположена соосно с излучающим элементом 4 и сужается в направлении от крюкового узла 3 к излучающему элементу 4. Эта выполненная в виде усеченного конуса часть 11 проходит от первого конца 12а внутренней трубчатой части 12 до наружной манжеты 13, образуя с ними кольцевую полость 14, обращенную к соответствующей защитной камере 10. Предпочтительно, чтобы внутренняя трубчатая часть 12 каждого упругого соединительного элемента 9 в рабочем состоянии имела диаметр, в основном соответствующий диаметру конца 4а излучающего элемента 4, но была изготовлена с диаметром, меньшим диаметра излучающего элемента 4, так что для надевания упругого соединительного элемента на излучающий элемент 4 требуется приложить некоторую силу.
Для оптимальной изоляции защитной камеры 10 от окружающей среды наружная манжета 13 каждого упругого соединительного элемента 9 на одном своем крае 13а, противоположном первому концу 12а внутренней трубчатой части 12, предпочтительно имеет, по меньшей мере, кольцевой паз 13b, предназначенный для сцепления с кольцевым выступом 15 крюкового узла 3 опорной рамы 2.
Кольцевой выступ 15 каждого крюкового узла 3 определяет на нем, по меньшей мере, одно обращенное к защитной камере 10 зацепное отверстие 16, через которое соосно ему проходит конец 4а излучающего элемента 4.
Для обеспечения надежного сцепления каждого упругого соединительного элемента 9 в устройстве могут предусмотрены две распорные детали 10а, каждая из которых закреплена внутри крюкового узла 3 и прижата в осевом направлении к наружной манжете 13 упругого соединительного элемента 9.
Для упрощения сборки и/или разборки устройства 1 каждый крюковой элемент 3 предпочтительно содержит первый колпачок 17, связанный посредством подходящих резьбовых соединительных элементов 27 со вторым колпачком 18, в котором образовано указанное зацепное отверстие 16. Первый и второй колпачки 17, 18 имеют выпуклые части 17а, 18а, обращенные наружу от защитной камеры 10, и полые части 17b, 18b, обращенные друг к другу и ограничивающие указанные защитные камеры. Каждый крюковый узел 3 предпочтительно имеет вставную часть 19 для осевого сцепления по меньшей мере с соединительным стержнем 20, в котором находятся электрические проводники 21, соединяющие электрические соединительные выводы 7 на концах 4а излучающего элемента 4.
Соединительный стержень 20 расположен в основном параллельно излучающему элементу 4 и имеет противоположные концы 20а, сцепляющиеся со вставными частями 19 соответствующих крюковых узлов 3 после введения подходящих уплотнительных пакетов 20b. Соединительный стержень 20 предпочтительно является трубчатым и выполнен из водонепроницаемого материала, чтобы электрические проводники 21, соединяющие электрические соединительные выводы 7 излучающего элемента 4 были изолированы от внешней окружающей среды без необходимости использовать дорогие и громоздкие коробчатые корпусные рамы.
На фиг.1 и 2 показано, что опорная рама 2 устройства 1 содержит также, по меньшей мере, одно отражающее пластинчатое тело 22, в основном параллельное продольному размеру излучающего элемента 4 и имеющее противоположные концевые края 22а, каждый из которых сцеплен с одним из крюковых узлов 3 опорной рамы 2. Каждый из концевых краев 22а, так же как и отражающее пластинчатое тело 22 в целом, расположен вокруг излучающего элемента 4, не пересекая какой-либо своей частью его продольного размера. Как показано на фиг.1 и 2, отражающее пластинчатое тело 22 предпочтительно имеет около каждого упругого соединительного элемента 9 множество отверстий 23 для вентиляции.
Эти отверстия 23 предназначены для сцепления с крюками 24, несомыми крюковыми узлами 3. Крюки 24 расположена с равными интервалами на втором колпачке 18 каждого крюкового узла 3 в местах, соответствующих местоположениям отверстий 23, и упираются в отражающее пластинчатое тело 22 при затягивании ориентированных параллельно отверстиям указанных резьбовых элементов 27, которые используются для крепления первых колпачков 17.
Каждый зацепной крюк 24 в продольном сечении имеет в основном Т-образный профиль, причем упорная часть 24а расположена поперек продольного размера излучающего элемента 4, а крюковая часть 24b в основном параллельна продольному размеру излучающего элемента 4. Поэтому когда отражающее пластинчатое тело 22 установлено на крюковых узлах 3 опорной рамы 2, упорные части 24а примыкают к внутренним краям 23а отверстий 23, и в результате отражающее пластинчатое тело 22 нельзя отцепить в осевом направлении от крюковых узлов 3 при их отводе.
Продольный размер отверстий 23 предпочтительно больше продольного размера крюковой части 24b зацепных крюков 24, чтобы воздух мог свободно проходить через пластинчатое тело 22 на его концах. Если говорить более подробно, продольный размер отверстий 23 больше осевого размера упругих соединительных элементов 9. Преимуществом является то, что сцепление между крюковыми узлами 3 и отражающим пластинчатым телом 22, а также сцепление соединительного стержня 20 с вставной частью 19 крюковых узлов 3 образуют самонесущую опорную раму 2 для излучающего элемента 4, который, таким образом, может быть установлен в любом желательном положении. С учетом этого, по меньшей мере, один из крюковых узлов 3 опорной рамы 2 может иметь зацепной элемент 25 (фиг.1) для соединения устройства 1 с подходящей вертикальной стойкой. Один из крюковых узлов 3 может дополнительно иметь пьедестал для вертикальной установки устройства 1, как показано на фиг.5.
Устройство 1 дополнительно содержит наружную защитную сетку 26, расположенную между крюковыми узлами 3 опорной рамы 2 на противоположной стороне относительно отражающего пластинчатого тела 22.
Настоящее изобретение решает проблемы, существующие в данной области техники, и обеспечивает достижение поставленных целей.
Во-первых, излучающее устройство 1 согласно изобретению позволяет эффективно нагревать и/или освещать любое место, внутри помещения и/или снаружи, даже при наличии водяных брызг, конденсата и влажности, благодаря полной изоляции электрических соединений и проводников, необходимых для работы устройства. Это обеспечивается благодаря взаимодействию крюковых узлов 3, определяющих защитные камеры 10, в которых находятся необходимые электрические соединения, упругих соединительных элементов 9, изолирующих защитные камеры 10 у концов 4а излучающего элемента 4, и соединительного стержня 20, который защищает электрические соединения между концами 4а излучающего элемента 4.
Кроме того, упругие соединительные элементы 9 ослабляют действие на излучающий элемент 4 ударов и/или вибраций, которые могли бы привести к его поломке.
Далее, благодаря тому, что каждый упругий соединительный элемент 9 имеет снаружи форму усеченного конуса и наличию отверстий 23 обеспечивается возможность оптимальной работы устройства 1 также и в вертикальном положении. Очевидно, что в этом случае упругий соединительный элемент 9, на который попадает поднимающийся горячий воздух, отклоняет его к отверстиям 23. Таким образом, горячий воздух может входить через расположенные ниже отверстия 23, проходить вдоль стенок излучающего элемента 4 и отражающего элемента 22, предотвращая их перегрев, и затем выходить из расположенных выше отверстий 23, не слишком перегревая верхнюю область устройства 1 и его электрические элементы.
Благодаря усеченно-конической форме каждого упругого соединительного элемента 9 излучение, испускаемое нагревательным элементом, достигает поверхностей упругих соединительных элементов под очень малыми углами падения, что предотвращает их перегрев. Кроме того, выход воздуха через отверстия 23 способствует охлаждению поверхностей упругих соединительных элементов 9. Благодаря наличию отверстий также уменьшается теплопередача в направлении к крюковым узлам 3 и отражение излучения к упругим соединительным элементам 9.
Следует отметить, что конструктивные особенности данного устройства таковы, что предохраняют его элементы от чрезмерных механических напряжений, вызванных тепловым расширением. А именно, упругость упругих соединительных элементов 9 позволяет эффективно компенсировать различие в коэффициентах теплового расширения излучающего элемента 4 и отражающего элемента 22. Если происходит тепловое расширение отражающего элемента 22, то крюковые элементы 3 отходят друг от друга, а вставные части 19 скользят на концах соединительного стержня 20.
1. Излучающее устройство, содержащее опорную раму (2); по меньшей мере один излучающий элемент (4) с двумя противоположными концами (4а), снабженными электрическими соединительными выводами (7) и сцепленными с крюковыми узлами (3) опорной рамы (2); упругий элемент (9), установленный между каждым концом (4а) излучающего элемента (4) и крюковым узлом (3), для упругого соединения излучающего элемента (4) с опорной рамой (2), отличающееся тем, что каждый крюковый узел (3) определяет границы защитной камеры (10) для электрических соединительных выводов (7), а упругий элемент (9) окружает конец (4а) излучающего элемента (4), герметизируя указанную защитную камеру (10).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругий элемент (9) имеет часть с формой усеченного конуса (11), соосную концу (4а) излучающего элемента (4) и сужающуюся в направлении от крюкового узла (3) к излучающему элементу (4).
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругий элемент (9) имеет внутреннюю трубчатую часть (12), связанную с концом (4а) излучающего элемента (4), и наружную манжету (13), связанную с крюковым узлом (3).
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упругий элемент (9) имеет также промежуточную часть, в основном имеющую форму усеченного конуса и проходящую от первого конца (12а) внутренней трубчатой части (12) до наружной манжеты (13).
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанные внутренняя трубчатая часть (12), наружная манжета (13) и промежуточная часть упругого элемента (9) определяют границы кольцевой полости (14), обращенной к соответствующему крюковому узлу (3).
6. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что внутренняя трубчатая часть (12) надета с преодолением упругой силы на конец (4а) излучающего элемента (4).
7. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что наружная манжета (13) имеет кольцевой паз (13а) для сцепления с выступом (15) крюкового узла (3), определяющего границы отверстия (16), обращенного к защитной камере (10).
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что кольцевой паз (13а) расположен вблизи края (13b) наружной манжеты (13), противоположного первому концу (12а) внутренней трубчатой части (12).
9. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что наружная манжета (13) сужается в направлении от соответствующего крюкового узла (3) к излучающему элементу (4).
10. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что упругий элемент (9) полностью выполнен из эластомерного материала на основе силикона.
11. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что каждый крюковый узел (3) опорной рамы (2) содержит первый и второй колпачок (17, 18), соединенные друг с другом с образованием указанной защитной камеры (10).
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что второй колпачок (18) имеет отверстие (16), обращенное к защитной камере (10), для сцепления с упругим элементом (9).
13. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что опорная рама (2) содержит по меньшей мере один соединительный стержень (20), установленный между крюковыми узлами (3), для размещения электрических проводников (21), соединяющих электрические соединительные выводы (7) на концах (4а) излучающего элемента (4).
14. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что опорная рама (2) содержит отражающее пластинчатое тело (22), в основном параллельное продольному размеру излучающего элемента (4) и имеющее противоположные концевые края (22а), сцепленные каждый с соответствующим крюковым узлом (3) опорной рамы (2).
15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что отражающее пластинчатое тело (22) имеет множество отверстий (23) около каждого упругого элемента (9).
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что каждый крюковый узел (3) дополнительно содержит множество зацепных крюков (24), сцепленных с отверстиями (23) отражающего пластинчатого тела (22) для крепления его к крюковому узлу (3).
17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что зацепные крюки (24) установлены на втором колпачке (18) и прижаты к отражающему пластинчатому телу (22) крепежными элементами (27) между вторым колпачком (18) и первым колпачком (17).
18. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что излучающий элемент (4) содержит центральное тело (5), нагреваемое электрическим током; два электрических проводника (6), электрически соединенные с центральным телом (5) на его противоположных концах (5а); и оболочку (8) из прозрачного материала, окружающую указанные центральное тело (5) и проводники (6), причем центральное тело (5) определяет на этой оболочке (8) центральную область (А), подвергаемую нагреву, а проводники (6) определяют периферийные области (В), сцепляемые с упругими элементами (9).
19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что каждая периферийная область (В) оболочки (8), определяемая проводником (6) излучающего элемента (4), простирается в продольном направлении не меньше чем на 25 мм.
