CN110915297B - 开路线圈电加热器的支撑绝缘体和使用方法 - Google Patents

Abstract

用于开路线圈电加热器的支撑绝缘体包括绝缘体主体，该绝缘体主体具有至少一个线圈支撑部分和板附接狭槽。支撑绝缘体具有从绝缘体主体延伸的臂，该臂在其端部具有狭槽。根据支撑绝缘体的安装情况，狭槽可以容纳作为线圈断匝一部分的电阻线材，作为线圈部分的一部分的线材、导线的一部分，或非线圈断匝或线圈部分的一卷电阻线材的一部分。

Description

开路线圈电加热器的支撑绝缘体和使用方法

根据35 USC 119(e)，本申请要求于2017年5月9日提交的临时申请62/503,481的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

发明领域

本发明涉及支撑绝缘体，该支撑绝缘体设计为在开路线圈电加热器中(尤其是在线圈断匝(break-turn)中)支撑线材等。

背景技术

在现有技术中，众所周知的是使用支撑绝缘体来保持在开路线圈电加热器中使用的电阻线材的一部分。美国专利号5,925,273和7,075,043是这种支撑绝缘体的示例。

一个常见的开路元件或(开路线圈)电加热器行业问题涉及所谓的跨越(cross-over)问题，即跨越金属板。当需要将线圈从金属板的一侧布线到另一侧时，通常以所谓的“断匝”形式形成线圈。然后将其重新布线到金属板的另一侧。这里的问题是，在极端条件下或不可预见的损坏下，开路线圈元件可能会接触金属板。元件可能会与金属板短路，从而导致故障或可能的安全隐患。

图1示出了由附图标记200表示的现有技术的油线圈电加热器组件的示意图，并且示出了传统的陶瓷线圈支撑绝缘体201，其一端安装在金属板203上并且在另一端支撑相应的一对线圈205。还示出了线圈断匝207、跨越点209和板附接狭槽211。这些类型的加热器是众所周知的，并且在Sherrill的美国专利号5,925,273中公开了这种类型的示例，该专利通过引用结合在本公开中。由于这些加热器是众所周知的，因此对于理解本发明而言，不需要对其所有组成部分进行详细描述。

需要避免由线圈断匝引起的短路，并且需要在关于由现有技术的支撑绝缘体提供的支撑方面提供更多的灵活性。

发明内容

本发明涉及一种改进的开路线圈电加热器支撑绝缘体及其使用方法。

在一个实施例中，支撑绝缘体包括具有纵向轴线的绝缘体和包括金属板附接狭槽的底部。绝缘体还包括其中具有至少一个第一线圈支撑狭槽的第一线圈支撑部分，以及可选地，其中具有至少一个第二线圈支撑狭槽的第二线圈支撑部分。提供了从绝缘体主体延伸的至少一个延伸臂，该至少一个延伸臂在其端部具有至少一个延伸臂狭槽。

支撑绝缘体可以具有多个延伸臂狭槽和/或多个底部和/或多个延伸臂。支撑绝缘体延伸臂狭槽可在平行于纵向轴线，垂直于纵向轴线的方向，或相对于支撑绝缘体的纵向轴线成0°到90°之间的角度延伸。

在另一个实施例中，绝缘体包括第一线圈支撑部分和第二线圈支撑部分，并且第一线圈支撑部分和第二线圈支撑部分可以相对于纵向轴线彼此偏移。

延伸臂还可包括线圈支撑部分，并且可选地包括与第一线圈支撑部分或第二线圈支撑部分的构造匹配的构造。

开路线圈电加热器支撑绝缘体的另一实施例具有绝缘体主体，该绝缘体主体中具有至少一个开口端通道，该绝缘体主体具有在两个外端终止的外表面，该外表面具有在每个凹部之间延伸的凹槽。该凹槽适于接合电加热器的金属板和用于将支撑绝缘体锁定到切口(cutout)中的装置。所述至少一个开口端通道适于容纳开路线圈电加热器的电阻线材，所述绝缘体主体将所述电阻线材与所述金属板分开以避免所述开路线圈电加热器短路。

在进一步的变型中，绝缘体主体的每个外端在其外表面上具有凹部，每个凹部适于接合金属板的凸片，以将绝缘体主体锁定到金属板上。绝缘体也可以具有多个开口端通道。

本发明还包括一种开路线圈电加热器金属板组件，其包括在其端部上具有切口的金属板和具有所述开口端通道的开路线圈电加热器支撑绝缘体，所述切口的尺寸适于容纳所述开路线圈电加热器支撑绝缘体。

金属板可在其中包括一对狭槽，这些狭槽围绕切口并在其间形成枢转区域，该枢转区域允许金属板的与狭槽相邻的一部分绕枢转区域移动，从而使开路线圈电加热器支撑绝缘体安装在切口中的位置可以移动，以在通道中容纳电阻线材或线圈部分。

本发明还包括一种在开路线圈电加热器中固定线圈断匝的方法。在一种模式中，该方法包括将支撑绝缘体安装在加热器的金属板上，该支撑绝缘体包括具有纵向轴线的绝缘体主体和包括金属板附接狭槽的底部，该绝缘体主体还包括：其中具有至少一个第一线圈支撑狭槽的第一线圈支撑部分；可选地，其中具有至少一个第二线圈支撑狭槽的第二线圈支撑部分；以及从绝缘体主体延伸的至少一个延伸臂，该至少一个延伸臂的一端在开路线圈电加热器的金属板上具有至少一个延伸臂狭槽，并且在延伸臂狭槽中容纳一部分线圈断匝。

在第二模式中，该方法包括将具有开口端通道的支撑绝缘体安装在加热器的金属板上，并将一部分线圈断匝容纳在该通道中。

在本发明的方法中，线圈断匝可以是线材或线圈的一部分。

两个或多个支撑绝缘体中的每一个支撑绝缘体也是开路线圈电加热器的一部分。

附图说明

图1是现有技术的加热器线圈组件的示意图，示出了支撑线圈的支撑绝缘体。

图2A是示出本发明的第一实施例的开路线圈加热器的一部分的示意图。

图2B是图2A的侧视图。

图3A-3D示出了图1的支撑绝缘体的支撑部分的第一组实施例。

图4A-4B示出了图1的支撑绝缘体的支撑部分的第二组实施例。

图5A-5E示出了图1的支撑绝缘体的支撑部分的第三组实施例。

图6A示出了保持电阻线材的现有技术的支撑绝缘体。

图6B示出了根据本发明的支撑电阻线材的支撑绝缘体。

图7A示出了保持相同电阻线材的不同支撑绝缘体。

图7B示出了另一种支撑绝缘体和电阻线材的组合。

图8A示出了本发明的支撑绝缘体的另一实施例。

图8B示出了保持线圈部分的本发明的支撑绝缘体。

图9A-9C示出了不同的支撑绝缘体和线圈部分附接件。

图10A和10B示出了用于短路保护的另一种类型的支撑绝缘体。

图11A示出了与线圈部分一起使用的图10A和10B的支撑绝缘体。

图11B是图11A的装置的侧视图。

图11C示出了加热器的金属板的一部分，该加热器的金属板构造成与图11A的支撑绝缘体接合。

图12A-12C示出了用于与图10A和10B的支撑绝缘体接合的金属板的另一种构造和用途。

图13A-13C示出了用于与支撑绝缘体接合的金属板的另一种构造。

图14示出了图10A和10B的支撑绝缘体的第二实施例。

图15A-B示出了图10A和10B的支撑绝缘体的第三实施例。

图16A-16C示出了图1的支撑绝缘体的另一实施例。

具体实施方式

在一个实施例中，本发明提供了用于开路线圈电加热器的改进的支撑绝缘体，其特别构造成支撑加热器的线圈并为线圈的断匝部分提供短路保护。

图2A和2B示出了本发明的一个实施例。示出了开路线圈电加热器的一部分，其包括金属板1、一对线圈部分3和5以及常规的陶瓷支撑绝缘体7。支撑绝缘体7具有第一线圈支撑部分9和第二线圈支撑部分11，它们分别与线圈部分3和5接合，以将它们保持在适当的位置。支撑绝缘体也附接到金属板1，尽管也可以使用不同构造的支撑绝缘体。

在图2A和2B中还示出了支撑绝缘体13。支撑绝缘体13具有两个线圈支撑部分15和17，它们以与用于线圈支撑的支撑绝缘体7的支撑部分9和11相同的方式构造。

支撑绝缘体13具有延伸臂19，延伸臂19其端部具有狭槽21。在支撑绝缘体13就位的情况下，电阻线材的一部分(即线圈断匝23)可以安置在狭槽21中，并防止其接触金属板1并引起短路。

本发明的支撑绝缘体以允许包括狭槽的方式延伸陶瓷的绝缘体主体，并且狭槽的位置使得线圈中的断匝可以容易地穿过该狭槽区域布线。狭槽21将线圈线材的断匝保持在适当的位置，以防止移动并确保跨越位置。这有助于防止缺少电气间隙，而缺少电气间隙会引起电气短路。

尽管在图2A和2B中示出了一种类型的线圈支撑部分，但是支撑绝缘体可以具有任何种类的线圈支撑部分，并且在图3(A-D)中示出了不同种类的示例，每个示例由附图标记8、12、14和16表示。如这些图所示，支撑绝缘体的线圈支撑部分8'，12'，14'和16’可以具有不同的尺寸和形状的狭槽和凹口以接合线圈部分。虽然示出的支撑绝缘体具有一对线圈支撑部分，支撑绝缘体可以仅具有一个线圈支撑部分。

延伸臂19的尺寸DIM可以如图4A和4B所示变化，其中支撑绝缘体22的延伸臂19的DIM 1小于支撑绝缘体24的延伸臂19'的DIM 2。

狭槽21的构造和取向也可以变化。图5A至5E显示了不同的延伸臂构造25、27、29、31和35。构造25示出了相对于支撑绝缘体的纵向轴线成一定角度的狭槽。构造27示出了具有大致垂直于支撑绝缘体的纵向轴线的方向的狭槽。与构造27中的锁孔配置不同，构造29显示了直的狭槽构造。

构造31示出了平行于支撑绝缘体的纵向轴线“a”的狭槽33。如图2A和2B所示，通过构造31，可以为线圈本身而不是为线圈断匝提供额外的支撑。

构造35示出了线圈支撑部分37和39彼此偏置，使得延伸臂41具有用于线圈断匝和线圈支撑部分39两者的狭槽43。

图6A示出了在美国专利No.7,075,043中公开的支撑电阻线材36的现有技术的支撑绝缘体34或支架。该支撑绝缘体的主要设计目的是与裸露的电阻线材和/或引线接合，而不是代替如图1所示的常规支撑绝缘体。图6B所示的支撑绝缘体13可用于与图6A所示的支撑绝缘体相同类型的应用中，即，使用延伸臂19及其狭槽21为线45的走线提供支撑。

图7A和7B示出了用于支撑绝缘体和电阻线材的不同构造的应用的附加示例。例如，在图7A中，可以使用三个间隔开的支撑绝缘体53、55和57来支撑水平走向的裸电阻线材51，其中支撑绝缘体还同时支撑线圈部分(未示出)。图7B示出了用于保持电阻线材的支撑绝缘体的不同构造，并由附图标记58表示。

图8A和8B示出了支撑绝缘体的另一实施例，其中图8A示出了由附图标记59a，59b和59c表示的三个支撑绝缘体。这些支撑绝缘体分别具有延伸臂61a，61b，61c，并且每个延伸臂具有第三线圈支撑部分63a，63b，63c。

图8B示出了示例性使用中的支撑绝缘体59a，其中，第三线圈支撑部分63a除了由线圈支撑部分67提供的支撑之外，还为线圈部分65提供附加支撑。在一对线圈部分被安装在金属板的一侧上并且电阻线材69在相邻的线圈部分之间延伸的情况下，一对支撑绝缘体59a可以用于每个线圈部分。

如图9A-C的实施例中所示，支撑绝缘体的延伸臂可以具有一个以上的狭槽，其示出了支撑绝缘体的两种不同构造(设计为71a和71b)。对于图9A中的支撑绝缘体71a，延伸臂73具有一对狭槽75，每个狭槽支撑线圈部分77和79中的每一个的一部分(未示出将线圈部分分开并附接到支撑绝缘体71a上的金属板)。在此，线圈翻转弯曲部是自由的，但是线圈本身被额外地支撑并固定在适当的位置。

图9B的支撑绝缘体71b通过具有额外的狭槽81而提供双重功能。狭槽81捕获线圈断匝线材83的一部分以防止短路，并且狭槽75为线圈部分77和79提供额外的支撑。在这里，可以单独或者另外捕获并固定翻转弯曲部，可以根据需要额外支撑和固定主线圈螺旋部。

参照图9C，带有多个狭槽75和81的支撑绝缘体71b还可以用于支撑线圈断匝，该线圈断匝是线圈85的翻转部分，而不仅仅是线圈断匝线材83。在此，线圈可以附加地设计为捕获线圈的一小段作为跨越部，而不是更直的线材的翻转弯曲段。

图10A和B以两个不同的视图示出了本发明的另一个实施例，用于防止在开路线圈电加热器中发生短路。该实施例由附图标记90表示，并且具有形成开口端通道93的绝缘体主体91。绝缘体主体91具有两个外端95，每个外端具有凹部97。在两个凹部97之间延伸的主体91的外表面中包括凹槽99。

图11A-11C示出了附接至加热器的金属板101的支撑绝缘体90。金属板101具有切口103和由金属板本身制成的一对锁定凸片105。一旦将支撑绝缘体90定位在切口103中，使得凹槽99接合切口103的边缘105，则锁定凸片就弯曲以接合凹部95，以将支撑绝缘体90保持在适当位置。图11C示出了处于未弯曲位置的一个锁定凸片105和处于弯曲位置的另一锁定凸片105'，以一旦定位在切口103中就将支撑绝缘体保持。

在支撑绝缘体90就位的情况下，开口端通道93可捕获线圈断匝107的一部分，并防止通过线圈断匝与金属板之间接触引起的短路。

图12A-C示出了支撑绝缘体90的另一实施例。在该实施例中，金属板101具有切口103和形成枢转区域111的一对狭槽109。一旦将支撑绝缘体定位在切口中并使用锁定凸片105固定，就可以使支撑绝缘体绕枢转区域111移动，并将其方向从平行于金属板平面的马蹄形改变为垂直于金属板平面的方向，请参见图12B，或改变为与金属板成一定角度，请参见图12C。

图13A-C示出了可调支撑绝缘体的另一种布置。在此，金属板101’构造成使得枢转区域111'不在通道93上居中而是偏移。这样，支撑绝缘体可以移出板的平面但垂直于板的平面(请参见图13B)，或移出板的平面但相对于板的平面成一定角度(请参见图13C)。

支撑绝缘体的可调节性提供了显著的优势，因为可以改变通道的位置以适合特定的应用，例如，容纳线圈断匝或线圈，容纳跨越构造或直线走向的电阻线材或引线，或者甚至为线圈部分提供支撑。

虽然支撑绝缘体外表面上的凹槽和板上的锁定凸片用于将支撑绝缘体保持在金属板上的适当位置，但是可以使用任何类型的将支撑绝缘体锁定到金属板切口中的装置，只要其将支撑绝缘体牢固地保持在金属板上的适当位置，例如压紧配合、紧固件、由金属板的内部而不是边缘形成的锁定凸片等。

支撑绝缘体的形状也可以变化。图14示出了在如图12A的可调节实施例所示的应用中用于支撑绝缘体90'的不同形状的通道113。在此，通道113的开口端变窄以不仅容纳电阻线材，而且一旦被容纳就更好地保持它。该构造也可以用于图11A-C的不可调节的安装中。

图15A示出了用于支撑绝缘体90”的钥匙孔形通道115。图15B示出了具有两个通道117的支撑绝缘体90”’，但是如果应用需要更多的通道，则可以采用更多的通道。

图16A-C示出了本发明的另一个实施例。在图16A中，示出了具有绝缘体主体121和从其延伸的两个延伸臂123和125的支撑绝缘体120。此类绝缘体主体121具有作为底部128的一部分的板附接狭槽127，且具有一个线圈支撑部分129。每个延伸臂123和125具有其自己的线圈支撑部分131和133。在该实施例中，支撑绝缘体可以在仅具有一个底部128的线圈部分135的较长(或整个)长度上提供支撑，从而通过使用较少的陶瓷作为支撑绝缘体来节省成本。即，代替以三个单独的支撑绝缘体用三个底部和三组附接狭槽来支撑线圈部分135，可以仅使用一个底部来获得对线圈部分的支撑。

图16B示出了与图16A类似的设计120'，但是具有不同构造的线圈支撑部分137'。

图16C示出就线圈支撑部分137的构造而言类似于图16B的支撑绝缘体，但是其具有两个底部128，而不是图16A和16B中的一个。

支撑绝缘体90的尺寸也可以设置成容纳线圈部分而不是仅容纳电阻线材。即，通道的尺寸将使得其会容纳线圈的一部分而不是仅电阻线材。

这样，已经根据其优选实施例公开了本发明，其实现了如上所述的本发明的每个目的，并且提供了用于开路线圈电加热器的新的和改进的支撑绝缘体及其使用方法。

当然，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，构想对本发明的教导进行各种改变、修改和变更。本发明旨在仅由所附权利要求的条款限定。

Claims (9)

1.一种开路线圈电加热器支撑绝缘体，包括：

绝缘体主体，其具有纵向轴线和包括金属板附接狭槽的底部，所述绝缘体主体还包括：

第一线圈支撑部分，其中具有至少一个第一线圈支撑狭槽；和

至少一个延伸臂，其从所述绝缘体主体延伸，所述至少一个延伸臂在其一端具有至少一个延伸臂狭槽,该延伸臂狭槽用于容纳所述开路线圈电加热器的一部分线圈断匝以防止短路。

2.根据权利要求1所述的支撑绝缘体，所述绝缘体主体还包括：第二线圈支撑部分，其具有至少一个第二线圈支撑狭槽。

3.根据权利要求1或2所述的支撑绝缘体，还包括多个延伸臂狭槽和/或多个底部和/或多个延伸臂。

4.根据权利要求1或2所述的支撑绝缘体，其中，所述延伸臂狭槽在平行于所述纵向轴线，垂直于所述纵向轴线的方向上或者相对于所述纵向轴线成0°至90°之间的角度延伸。

5.根据权利要求2所述的支撑绝缘体，其中，所述第一线圈支撑部分和所述第二线圈支撑部分相对于所述纵向轴线彼此偏移。

6.根据权利要求2所述的支撑绝缘体，其中，所述延伸臂具有线圈支撑部分。

7.根据权利要求6所述的支撑绝缘体，其中，所述延伸臂具有线圈支撑部分，并且具有与所述第一线圈支撑部分或第二线圈支撑部分的构造匹配的构造。

8.一种具有至少一个支撑绝缘体的开路线圈电加热器，所述至少一个支撑绝缘体包括绝缘体主体，该绝缘体主体具有纵向轴线和包括金属板附接狭槽的底部，所述绝缘体主体还包括：其中具有至少一个第一线圈支撑狭槽的第一线圈支撑部分；从所述绝缘体主体延伸的至少一个延伸臂，所述至少一个延伸臂在其一端具有至少一个延伸臂狭槽，该延伸臂狭槽用于容纳所述开路线圈电加热器的一部分线圈断匝以防止短路。

9.根据权利要求8所述的具有至少一个支撑绝缘体的开路线圈电加热器，所述绝缘体主体还包括其中具有至少一个第二线圈支撑狭槽的第二线圈支撑部分。

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