用于包括新型张紧系统的高速烤箱的多平面加热元件技术方案

本公开涉及一种用于具有新张紧系统的高速烤箱的多平面加热器元件。所公开的主题包括一种用在高速烤箱中的辐射加热器，该高速烤箱由两个或更多个紧密堆叠以形成有效单个元件的平面加热器元件形成，并通过最小化两个元件中的集中涡流来延长寿命。本公开还包括在没有任何外部工具的情况下安装和移除各种平面加热元件的结构。热元件的结构。热元件的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于包括新型张紧系统的高速烤箱的多平面加热元件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年2月6日提交的美国临时申请号62/801750的优先权，其全部内容通过引用结合于此。


[0003]本公开教导了一种用于高速烤箱的辐射加热器，该高速烤箱由紧密堆叠以形成有效单个元件的两个或更多个平面加热器元件形成，并通过最小化两个元件中的集中涡流来延长寿命。与单个平面元件相比，多平面加热器元件产生了改进的磁场，该磁场有助于均匀地扩散电流，并通过产生导致局部热点或凹穴的电流集中来最小化大大降低元件使用寿命的任何集中电流。
[0004]如在2018年9月13日提交的共同未决美国临时专利申请号62/730893(后来于2019年9月12日作为题为“用于高速烤箱的包含初级导体的加热元件”的PCT/US2019/050805(
“‘
805PCT申请”)提交，其全部内容通过引用结合于此)中进一步描述，本专利技术使得能够使用蚀刻或冲压金属板或带，以在高功率水平下运行，寿命显著增加(观察到3到75次)。该元件可以由单一材料原料或网状形成，具有两个或更多个不同厚度和密度的部分，其被调节以最佳地将热量传递给待烹饪的物品。加热器元件适用于在低电压下使用，De Luca元件比小于2(与0.25m
×
0.25m的平坦区域相比且在整个烤箱长度上测量电阻)，并且还允许在不到3秒的时间内加热上升至最高温度。在一些实施例中，加热器元件包括具有较低电阻的端部，以允许串联元件的连接，并进一步确保端部不会过热，以及便于元件的适当夹紧和张紧。
[0005]本专利技术还包括一种用于加热器元件的新型张紧和夹紧方法。张紧和夹紧机构能够在使用过程中快速变化以及在使用过程中的放置和对准期间正确配准。

技术介绍

[0006]De Luca在美国专利号8498526B2中充分描述了加热器网的使用，作为在低电压下将高功率安全地输送到烤箱腔的手段。De Luca描述的用于在1
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3微米(这对于烹饪食物比如烤面包片是最理想的)的波长下输送高功率输出的典型手段包括使用一种元件，当形成具有平行的顶部和底部元件的0.25m
×
0.25m的烤箱时，该元件具有其电阻与黑体辐射表面积之比小于2欧姆/平方米的典型特征。如De Luca在美国专利8498526B2中进一步描述，快速升高元件温度的能力对于促进高速烹饪、避免烤箱不使用时的能量消耗、允许“即时”使用以及进一步能够循环开启和关闭加热器以防止过度加热是重要的。能够使用高功率辐射加热器烹饪的过程需要循环加热器的能力，并且物品制法通常可以包括3
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15个开启关闭循环。
[0007]共同未决的
‘
805PCT申请描述了一种由单个平面片金属形成的加热器，并且包括用于减小加热器区域中的金属厚度并因此增加元件加热速度的步骤。该元件可以形成有网图案的孔，从而增加黑体辐射面积，并且还增加金属的电阻。尽管在具有显著循环(即通常
大于30瓦每平方英寸的平烹饪表面和大于1000个开启关闭循环)的高功率水平下，使用平片网相对于丝网具有显著的制造优势，但已经观察到加热器元件在失效之前具有小于1000
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5000个循环的使用寿命。相比之下，在类似功率水平下运行的圆形丝网可能具有10
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15000个循环的运行寿命。
[0008]加热器材料的预期寿命数据通常以恒定开启模式运行，主要劣化与元件在高温时的氧化有关。作为示例，根据
‘
805PCT申请形成的平面网在2500瓦时可以具有远大于100000秒的寿命，但当在相同瓦数下循环开启5秒、关闭5秒时，该元件将仅持续5
‑
15000秒。作为示例，下图显示了在2000W和1500W两种功率状态下运行的单层5
”×
8.25”平面加热元件NP25的3种不同测试的结果。平面加热元件NP25在循环5秒开启、5秒关闭时总共持续8220秒对比在两种不同功率水平的连续测试期间仅循环28次时持续100000+秒。
[0009][0010]类似地，在示例2中，测量5
”×
8.25”的平面加热元件NP
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16在每5秒循环开启和关闭时总共持续11000秒，但在连续测试期间仅循环28次时持续超过100000秒。
[0011][0012]在上述示例1和2中，使用的材料分别是Kanthal(铁基材料)和304不锈钢。在这两种情况下，很明显元件的循环是早期失效的原因，而不是材料本身的结果。
[0013]对上述循环寿命限制的一个显而易见的解决方案是在较低电压值下工作并使较少的电流通过元件。在800
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1400℃的辐射状态下工作的材料的典型寿命曲线随着温度和相关功率的增加而呈指数下降。然而，在使用高速烤箱的情况下，这不是解决方案，因为元件所需的温度上升通常为每秒100
‑
500℃，因此不是选择，因为8.5
×
5”平面元件通常需要15000
‑
5000W。
[0014]增加平面元件寿命的另一显而易见的选择包括修改张紧系统以减小张力。材料中的裂纹扩展与材料中的应力有关，因此应力的增加会加速潜在的裂纹扩展和失效似乎是合乎逻辑的。虽然减小弹簧力有一定效果，但下面的示例3清楚地表明，即使张力减小10倍，平面元件的寿命也仅增加约50％。
[0015][0016]在进一步考虑与恒定开启模式对比循环相关的巨大寿命差异时，可以观察到另一
明显现象，即随着元件的冷却和加热，裂纹会扩展。可以得出：通过保持测试期间的平均温度更稳定地高，材料在测试期间将经历更少的伸长变化，因此寿命将会增加。在示例4中，5秒开启5秒关闭测试的循环被改变为5秒开启2秒关闭，希望看到性能的改善。没有看到这种改善。
[0017][0018][0019]如共同未决的
‘
805PCT申请(其指定美国)中所述，由单平面金属形成的紧凑U形元件允许从非电流施加侧张紧和从固定端部输送功率。然而在使用期间，当电流从一个终端缠绕到另一个终端时，观察到在“U”型腿之间的联合端部形成集中的热模式，并且在联合端部和网的接合处出现故障。观察到的这些热量集中是联合部分金属上发光的热点，并且它们的大小和深度会随着网运行的循环数而增加。具体地，在所述应用中，图3、4、9和10示出了带有联合端部的“U”形元件和过热区域的指示。此外，描述了在具有等效电阻路径的“U”形元件的联合区域内的连接的形成，这已被证明有助于降低联合内的功率和热量的集中。虽然这有助于减少联合内热点的形成，但与实现相同的10000个循环的丝网寿命相比，寿命的延长似乎只有最低限度的意义。如示例5所示，考虑到功率下降，通过在联合端部应用均匀路径，仅实现了最小的增加(如果有的话)。
[0020][0021]当使用上述优选的“U”形元件设计时，该元件的失效模式表现为在长段和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于高速烤箱的多平面加热元件，包括：两个或更多个片金属，其彼此重叠且能够在5秒内辐射热，其中向两个或更多个片金属供应的电能以大于15000次循环的寿命循环开启和关闭。2.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中循环包括五(5)秒开启循环，随后是五(5)秒关闭循环。3.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片的DER小于2。4.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片的电阻小于2欧姆。5.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，向所述两个或更多个片供应的电能大于1500W。6.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片能够在操作期间以大于每秒100℃的速率增加温度。7.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片包括网或格结构。8.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片包括至少两个不同的厚度。9.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片中的每个包括平面部分，并且每个平面部分的厚度大于0.001英寸。10.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片中的一个包括端部和设置在端部之间用于辐射的中间部分，并且每个端部的厚度大于中间部分的厚度。11.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片是部分的卷或连续片。12.一种制造多平面加热元件的方法，包括：提供单个片金属；以及重叠单个片金属以单独或顺序地提供两个或更多个片部分。13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述多平面加热元件安装在烤箱腔内。14.根据权利要求12所述的方法，还包括焊接两个或更多个片部分。15.根据权利要求12所述的方法，还包括从电源向所述多平面加热元件供应电能。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电源向所述多平面加热元件输送AC或DC电流。17.根据权利要求15所述的方法，还包括存储电能以操作所述多平面加热元件。18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电源通过开关向所述多平面加热器元件输送电力。19.根据权利要求15所述的方法，还包括循环开启和关闭向所述多平面加热元件供应的电能。20.根据权利要求15所述的方法，还包括利用包括来自传感器的输入的反馈回路来控制向所述多平面加热元件供应的电能。21.根据权利要求12所述的方法，还包括提供烤箱腔；以及当使用所述多平面加热元件时，监测烤箱腔中的温度升高。
22.根据权利要求12所述的方法，还包括循环开启和关闭所述多平面加热元件。23.根据权利要求12所述的方法，还包括与预设程序相关联地循环所述多平面加热元件。24.根据权利要求12的方法，还包括将所述多平面加热元件浸没在液体中。25.一种高速烤箱，包括：保持器盒，其构造成接收可移除的加热元件，其中加热元件构造成在接收通过其的电流时快速加热，所述加热元件是平面的并且从第一端部部分延伸到第二端部部分，所述保持器盒包括构造成可移除地接收加热元件的第一端部部分的第一端部部分和构造成可移除地接收加热元件的第二端部部分的第二端部部分，所述保持器盒支撑可枢转地安装在加热器盒的水平表面上的夹具，该夹具朝向夹具的第一端部接触加热器盒的水平表面的位置偏置，并且可枢转到第一端部与加热器盒的水平表面间隔开的第二位置，所述水平表面包括从该水平表面向上延伸的第一栓，该第一栓设置在夹具接触加热器盒的水平表面的位置附近，所述保持器盒还包括托架，其可滑动地安装在保持器盒上并靠近远离支撑夹具的第一端部的保持器盒的第二端部，托架朝向限定保持器盒的第二端部的保持器盒的壁偏置，并且可被...

【专利技术属性】
技术研发人员：NP德卢卡，A珀金斯，JJ米纳德，N马茨，
申请(专利权)人：泰而勒商业食品服务有限公司，
类型：发明
国别省市：