专利名称：金属被覆型加热器和温度调节组件以及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种金属被覆型加热器和温度调节组件并且涉及该组件在加热应用中特别是压缩机等中的使用。
背景技术：
使用金属被覆型加热器在现有技术中是已知的。典型地，这些加热器使用电阻加热，其中电阻加热丝或加热器电缆被封装在金属外壳中。该金属外壳与需被加热的物品或材料接触。这些加热器经常被称为腹带(Belly-Band)、曲柄轴箱、压缩机或机油箱加热器并且经常被用于加热致冷压缩机或空调压缩机。加热器可采用标准软管夹或其它类型的夹紧布置以用于联结到压缩机。标准软管夹被切成两个部件，其中每一个部件被粘附(例如焊接)到加热器的金属外壳的相对端部。将加热器组装到压缩机是通过接合所用夹具的两个端部并且然后围绕选定的压缩机位置紧固该组件而实现的。该类型的加热器构造也可被用于加热容器例如桶、加热管道等。
腹带加热器具有离开金属外壳的每一个端部的绝缘电导线。在使用这些加热器时，经常要求该导线经由标准金属导管行进。而且，经常要求该导管从每一根导线离开加热器外壳的位置到导线进入电接线盒或多个接线盒的位置围绕该导线。
图1示出一种典型的金属被覆型加热器或电腹带加热器，它用参考数字10表示并且具有软管夹部件1和3，以及螺钉机构5。金属外壳7在两个部件1和3之间延伸，并且软管夹部件通过焊接等联结到该外壳。金属外壳7封装电绝缘电阻加热丝或加热器电缆9并且包括有凹槽的剥离部分8，该部分接触要求加热的设备或材料。
在这些类型的金属被覆型加热器中，在工业中已经公知加热器电缆由盘旋围绕柔性芯的电阻丝构成，该柔性芯由电绝缘的和耐热材料例如玻璃纤维或其它适当的材料形成。该元件通常被称为“加热器芯丝”。在加热器芯丝被均匀地涂覆具有充分机械和电阻特性的绝缘材料从而保持柔性然而被电绝缘之后，它通常被称为“加热器电缆”。绝缘材料经常为硅树脂或热固塑料，它具有足够的热学特性以用于预期应用。
在将加热器电缆连接到导线时，小长度的绝缘材料被从加热器电缆的每一个端部剥离。其中小长度的绝缘材料被从每一导线的一个端部剥离的两个柔性的电绝缘多股导线被电连接，每一个被连接到加热器电缆的每一个端部，这是通过将加热器电缆的被剥离的端部压接或拼接到导线的被剥离的端部实现的。所使用的连接器是正确选择的金属拼接连接器，它具有充分的耐温性、耐腐蚀性、机械强度和可成形性以形成可靠的电联结。在图1所示实施例中，使用连接装置将导线11连接到加热器电缆，该连接装置则又被封装在金属外壳中，如在由本申请的受让人提交的、拥有的共同未决专利申请No.11/064,845中公开的那样。如果需要，在导线和加热器电缆之间的连接可以在金属外壳的外侧形成。
这些类型的加热器在商业上可从突尼斯的Cookeville Tutco公司获得，其中一个为型号Model CH，并且也在授予Kirby的美国专利No.6,844,531中公开，其全部内容通过引用被结合在这里。
在现有技术中，这些类型的金属被覆型加热器例如电阻压缩机加热器，当安装在作为整体系统或控制单元的一个部分的压缩机上时保持持续被供电，而与温度无关，只要加热器为之服务的控制单元需要电力。在特定时期中，产生如此温度条件，为此电阻压缩机加热器不需要操作，即使控制单元需要电力。结果，电能被消耗从而浪费资源。使用正温度系数电阻加热器以用于加热压缩机仅仅部分地降低了电能的使用并且不是这个问题的解决方案。
使用各种温度调节装置以控制电阻压缩机加热器的尝试还不是成功的。压缩机加热器应该在潮湿的至湿润的环境中操作。因此，找到该困难选择的实际方案仍是尝试以有效的方式使用金属被覆型加热器的技术人员的一个难题。
本发明通过提供一种金属被覆型加热器和温度调节组件克服了上述问题，其中通过使用具有机械强度的、耐磨、耐湿、电绝缘的接头，温度调节装置被置于加热器和电源之间。
发明内容
本发明的第一个目的是一种金属被覆型加热器和温度调节组件。
本发明的另一个目的是一种金属被覆型加热器和温度调节组件，该组件包括具有机械强度的、耐磨的、耐湿的、电绝缘的接头以相互连接温度调节装置和加热器以及电源。
本发明又一个目的在于改进使用金属被覆型加热器加热介质的方法，其中该加热使用温度调节装置进行控制。
通过下面的描述可以清楚本发明的其它目的和优点。
本发明是对采用封装加热器电缆的金属外壳的加热器、联结到金属外壳的端部以将金属外壳固定到用于加热目的的构件的组件、导线，以及加热器电缆的每一个端部在此处连接到每一个导线的相应端部的拼接连接装置的改进。
现在参考本发明的附图，其中图1是现有技术电金属被覆型加热器的透视图；图2是金属被覆型加热器和温度调节组件的示例性实施例的侧视图；图3是温度调节装置及其安装的底部透视图；图4是示例性安装布置的概略视图；图5a-5c是示例性拼接连接装置的概略视图；图6示出图5c的拼接连接装置的截面；以及图7示出可选的拼接连接装置。
具体实施例方式
本发明在金属被覆型加热器领域提供显著的改进，包括加热器自身以及它们的使用方法。通过使用本发明，在操作金属被覆型加热器时在能量使用方面实现了改进。而且，该加热器和温度调节组件的设计是耐用的从而在加热器、温度调节装置和电源之间的连接不被加热器安装环境或者在安装和/或使用环境中发生的活动所影响。
图2示出本发明的一个实施例，其中金属被覆型加热器和温度调节组件由参考数字20表示并且可以看出，它包括具有夹具组件22的金属被覆型加热器21、金属外壳23、在其终端具有旗状物27以用于连接到电源(未示出)的一根导线25和第二导线29。
组件20还具有温度调节组件31，它具有从那里延伸的一对导线33和35。导线35被示为在其端部具有旗状物37以用于连接到电源。组件31具有温度调节本体32，该本体可以具有任何类型但是优选具有被密封的、能够防潮并且易于从很多来源获取的类型，该来源包括Mansfield，Ohio的Thermo-O-Disc(热O形环)。这些温度调节装置典型的具有根据温度打开或关闭的触点。一旦温度升高到特定水平，则触点将打开以将加热器21从电源断开以节能。
接头或连接装置39被示为相互连接金属被覆型加热器21的导线29和温度调节装置31的导线33。该连接在下面更加详细地描述。
参考图2-4，温度调节组件31具有用于将它安装到被加热的结构或者提供支撑以使得该加热器用于其预期目的中的结构的装置。在图3中，该安装装置被示为一对支腿41，使用紧固器或其它联结装置在45处联结到本体32，见图2。每一个支腿41具有凸缘43，该凸缘带有开口45以便在给定位置处安装组件20。
图4示出一种示例性安装，其中温度调节组件20被安装到利用金属被覆型加热器21加热的压缩机50。紧固器47被用于安装目的。虽然凸缘支腿和紧固器布置被示为将温度调节本体32安装到压缩机，实际上任何类型的安装装置均可被用于在理想位置处固定温度调节本体。例如，温度调节本体32可以被安装到板，该板被联结到适当的结构。该安装装置可以被联结到一种结构，该结构具有温度调节装置以监控附近结构或周边空气的温度。
安装位置实际上可以在任何位置，在此处温度控制对于使用金属被覆型加热器21进行加热操作而言是重要的。例如，可能期望基于周边温度而非与压缩机等有关的温度调节金属被覆型加热器。在此情形，该温度调节装置应该被如此安装到结构从而周边温度可被感测以用于加热器控制。可替代地，邻近被加热结构的结构的温度可能要求监控，并且温度调节组件31可被安装以监控该邻近结构的温度。
现在参考图5a-5b，将温度调节组件31联结到金属被覆型加热器21的连接装置被示为拼接连接装置60。该连接装置具有金属拼接件61，它可被压接到金属被覆型加热器导线29和温度调节装置的导线33的暴露金属丝上，以及一定长度的热缩管63。
该连接是通过从金属被覆型加热器导线29的端部以及从一根温度调节导线33的端部剥离绝缘材料实现的。该金属拼接件61被可靠地压接到暴露金属丝上从而电连接和机械固定两个被剥离的金属丝端部。
热缩管63具有足够的长度以充分地覆盖在该两根金属丝29和33的端部上的绝缘部分。如图5a所示，在压接步骤之前热缩管63被放置在导线33上从而它能够移动以覆盖金属拼接件61和导线29和33的端部，见图5b。
优选地在管道63和拼接件63和金属丝29和33的端部之间采用粘结剂。优选地，粘结剂位于该管道的放置在接头上的内表面上，但是它也可以独立于管道63被施加到拼接件以及金属丝端部。施加热量以使得管道收缩并且激活密封剂以形成最终的连接，如图5c所示。
该管道的特征在于它由这样的材料制成，在热量下，该材料将收缩至具有预定的更小直径，因此提供可靠的、密封的接头。该特征被称为“可热缩性”并且该管道被称为“热缩管”。使用热缩管在现有技术中是公知的。塑性热缩管材料具有足够的电阻、机械强度和耐温性，以用于预期应用。该管道是坚韧的，提供对可能在安装和使用期间发生的机械磨损的保护。该粘结剂具有如此特性，从而在操作温度下，它即不硬化和断裂也不离开该区域，保持其特性并且由此在热缩管内表面接触加热器电缆丝绝缘部和导线绝缘部的外直径的位置处形成密封件。虽然不是必须的，在收缩过程之后，提供足够的粘结剂以完全涂覆拼接区域并且填充在管道内表面和拼接区域外表面之间的空腔。围绕拼接区域存在的被俘获的气泡对于密封没有影响。被用作拼接连接的一部分的一种粘结剂的实例是热塑粘结剂或热熔粘结剂，被称为Macromelt粘结剂，其型号为TPX-20-239，并且由MacromeltAdhesive公司制造，但是具有上述特性的其它粘结剂也是适当的。
图6示出连接60装置的截面，示出粘结剂65。如图所示，粘结剂分别涂覆拼接件63和两个导线29和33的端部66和68以便形成水密性的、高强度的和坚韧的连接。
图5a-5b的拼接连接是将温度调节组件31连接到金属被覆型加热器21的一种方式，但是其它装置可以用于覆盖接头。一个实例是首先利用防水的、耐温、电阻密封或灌封材料密封该接头，然后使用如上所述的热缩管，它具有或者不具有在其内侧表面上或者在密封件或灌封材料上施加的粘结剂以用于覆盖接头。这些类型的灌封材料或密封件是在加热器领域中公知的，在授予Yashin的美国专利No.4,236,065中讨论了它的一个实例，该专利通过引用而被整体结合在这里其。
在采用灌封材料的本发明实施例中，该连接看起来将类似于图6所示，其中灌封材料取代粘结剂或者用于添加到其中。
作为另一个实施例并且参考图7，足够厚的、防水的、耐温的、电阻性的、具有机械强度的密封或灌封材料67可以用于覆盖该接头。
该新颖发明的特征包括但不限于电阻压缩机或者其它构件加热器，它联结有温度调节装置，并且特别是被密封以防潮的温度调节装置。
其它特征包括电阻压缩机加热器，它联结有温度调节装置，该装置使得加热器的导线被充分压接到温度调节装置的导线，并且该导线具有足够的长度以用于实际使用。该温度调节装置应该具有用于安装的装置并且该连接应该是具有机械强度的、耐磨的、电密封的、耐温的并且被密封以防止潮气侵入。该连接还可具有机械坚固的和耐磨的护罩如热缩管，它覆盖在先施加的热激活粘结剂层或者用作热激活粘结剂的载体。可替代地，该连接可由模制或灌封材料形成，结合机械坚固的和耐磨的热缩管或管道和粘结剂，或者仅是足够厚的、坚韧的、具有机械强度的和耐磨的密封剂或灌封材料。
因此，根据其优选实施例对本发明进行了描述，它满足如上所述的本发明的各个目的并且提供一种新的和改进的金属被覆型加热器和温度调节组件以及使用方法。
在不背离本发明精神和范围的前提下，根据本发明的教导，本领域技术人员可以考虑做出各种改变、修改和变化。本发明旨在仅由所附权利要求所限定。
权利要求
1.一种加热器，具有封装加热器电缆的金属外壳、联结到该金属外壳的端部以用于将金属外壳固定到用于加热目的的构件的夹具组件、加热器导线，以及在此处将加热器电缆的每一个端部连接到每一加热器导线的相应端部的连接，其改进包括一种温度调节装置，它具有一对温度调节装置导线，从而与该金属被覆型加热器形成一种组件，一根温度调节装置导线适于连接到加热器导线中的一根，并且另一根温度调节装置导线适于连接到电源；用于将该温度调节装置安装到结构以允许感测温度的装置；以及将该一根加热器导线联接到该对导线的该一根导线的连接，该连接具有高强度、耐湿和耐磨，并且具有电绝缘的类型。
2.根据权利要求1的组件，其中用于安装的该装置是一对适于被紧固到该结构的安装支腿。
3.根据权利要求1的组件，其中该连接是拼接连接，还包括相互连接该一根温度调节装置导线和该一根加热器导线的每一个的导线部分的可压接的拼接装置、覆盖该一根加热器导线和该一根温度调节装置导线的绝缘层的端部的粘结剂层，以及其尺寸适于覆盖该端部和该可压接的拼接装置的热缩管。
4.根据权利要求3的组件，还包括设置在该可压接的拼接装置和该端部与粘结剂之间的灌封材料。
5.根据权利要求1的组件，其中该连接是拼接连接，还包括相互连接该一根温度调节装置导线和该一根加热器导线的每一个的导线部分的可压接的拼接装置、覆盖该可压接的拼接装置和该一根加热器导线和该一根温度调节装置导线的绝缘层的端部的灌封材料，以及其尺寸适于覆盖该灌封材料的热缩管。
6.根据权利要求1的组件，其中该连接是拼接连接，还包括相互连接该一根温度调节装置导线和该一根加热器导线的每一个的导线部分的可压接的拼接装置、以及覆盖该可压接的拼接装置和该一根加热器导线和该一根温度调节装置导线的每一个的绝缘层的端部的灌封材料。
7.一种使用金属被覆型加热器加热结构的方法，其改进包括，使用根据权利要求1的加热器和温度调节组件加热该结构，并且使用该温度调节装置控制加热程度。
8.根据权利要求7的方法，其中该温度调节装置感测周边温度、与被加热结构相关的温度，或邻近被加热结构的结构的温度中的一种以控制该金属被覆型加热器组件。
全文摘要
一种金属被覆型加热器，具有温度调节装置、用于在可靠位置中安装该温度调节装置的装置，以及相互连接该温度调节装置和电源以及金属被覆型加热器导线的接头。该接头的类型为耐湿和耐磨、具有机械强度并且是电绝缘的。
文档编号H05B1/00GK101026910SQ20071000539
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月17日
发明者罗伯特·柯比 申请人:图特科有限公司