ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК H05B3/34 

Изобретение относится к электротермии, а именно к нагревательным элементам, работающим в широком диапазоне применимости, в том числе может быть использовано в бытовых нагревательных приборах.

Существующие нагревательные элементы работают, как правило, на одной установленной мощности или, в лучшем случае, в режиме ступенчатого переключения мощности на два-три диапазона. Для бытовых нагревательных приборов непрерывное регулирование мощности при существующих системах управления экономически нецелесообразно, так как управляющая система оказывается дороже самого прибора.

Создание простой и эффективной системы управления мощностью нагревательного прибора существенно раскрывает возможности для разработки множества различных нагревательных приборов.

Известен аналог нагревательного элемента [1].

Известен нагревательный элемент, принятый за прототип [2], выполненный из пористого токопроводящего материала, в частности, из графитированного волокна.

В прототипе нельзя достичь изменения его сопротивления, т.к. конструкция во всех случаях обеспечивает сохранение постоянного сопротивления и постоянной мощности при заданном напряжении и не позволяет плавно увеличивать мощность нагревателя на единицу поверхности.

Целью изобретения является увеличение мощности нагревателя на единицу поверхности.

Цель достигается тем, что гибкий нагревательный элемент, изготовленный из углеродного жгута, выполнен в виде звеньев, состоящих из трех участков углеродного жгута, два из которых являются связующим с предыдущим и последующим звеньями, а третий - соединяющим эти участки, причем один из участков жгута сохраняет непрерывную электрическую цепь на два звена.

Именно описанный нагревательный элемент позволяет получить увеличение мощности на единицу поверхности.

Попарное взаимное переплетение жгутов создает структуру, в которой они размещены с определенной кривизной. Жгуты имеют исходную жесткость и упругость, не позволяющие складывать их вместе без специально организованного нагружения, поэтому одна треть длины жгута существенно больше длины готового нагревательного элемента. Приложенная к концам нагревательного элемента нагрузка приводит к тому, что в петлях и звеньях жгуты начинают сближаться, что приводит к возникновению новых точек электрического контакта в поперечном направлении, наличие таких контактов изменяет схему параллельных электрических сопротивлений, которыми являются участки жгутов. Таким образом, число параллельных цепочек по мере увеличения силы натяжения увеличивается. В предельном случае все три жгута плотно прилегают друг к другу по всей длине нагревателя, в этом случае он имеет минимальное электрическое сопротивление, и на нем при одном и том же приложенном напряжении выделяется максимальная мощность.

В описанном прототипе нагревательного элемента указанных эффектов достичь невозможно, так как токопроводящие элементы заформованы в пластины, кроме того, при условии приложения к ним силы натяжения, возможен обрыв электрической цепочки.

Взаимная перпендикулярность плоскостей, в которых лежат петли, образующиеся при сложении жгута, создает объемную структуру в плоскости, перпендикулярной основной оси. Третий жгут, переплетаясь с одним из попарно образующих петлю, проходит через два звена, не прерываясь, создает исходное номинальное гарантированное сопротивление всей цепочки. При ее натяжении петли затягиваются плотнее, прилегая к третьему жгуту. При предельном натяжении все поперечные просветы исчезают, и нагревательный элемент выглядит в виде плотного шнура.

Сборка и создание всего нагревателя из одного непрерывного жгута гарантирует стабильное исходное электрическое сопротивление нагревателя, которое практически воспроизводится с высокой точностью при одной и той же длине исходного жгута.

Сравнение предлагаемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники не выявлено признаков, сходных с отличительными признаками в предлагаемом техническом решении, поэтому оно соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен нагревательный элемент в свободном состоянии с максимальным сопротивлением; на фиг. 2 - нагревательный элемент в натянутом состоянии.

Берут углеродную нить УРАЛ НШ (ТУ 6-06-31-512-85). Плетут цепочку специальным крючком, изготовленным таким образом, что пазы для захвата и протягивания нити обязательно имеют округлую форму во избежание перетирания нити.

Плетение осуществляют следующим образом. Берут конец жгута и складывают вдвое, образуют таким образом петлю 1, через которую протягивают крючок, который захватывает жгут, протаскивая который через предыдущую петлю образуют следующую петлю 2. В результате на каждые два звена имеем две петли, каждая из двух жгутов и один жгут 3, переплетенный с другим из первой петли, переходит непрерывно в другое звено и там переплетается с другим жгутом всей петли. Так плетут до достижения длины цепочки, равной 600 мм. Такая цепочка по длине изменяется до 660-680 мм, при напряжении 220 В, а сопротивление ее меняется соответственно от 320 Ом в свободно подвешенном состоянии, до 83 Ом в максимально натянутом состоянии, притом сопротивление изменяется плавно в зависимости от величины приложенной силы натяжения. Мощность при подключении на напряжение 220 В изменяется от 160 Вт в свободном состоянии до 580 Вт в натянутом состоянии.

Таким образом, предлагаемый нагревательный элемент, изготовленный плетением из углеродного жгута, имеет возможность изменять сопротивление. Элемент прост в изготовлении, не требует конструктивных усложнений при использовании в нагревательных приборах и может быть использован для изготовления бытовых нагревательных приборов.

Изобретение может быть использовано как нагревательный элемент в бытовых приборах. Сущность: гибкий нагревательный элемент из углеродного жгута выполнен в виде звеньев, состоящих из трех участков, два из которых являются связующим с предыдущим и последующим звеном, а третий -соединяющим эти участки, причем, один из участков жгута сохраняет непрерывную электрическую цепь на два звена. 2 ил.

ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, выполненный из углеродного жгута, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности на единицу поверхности, он выполнен в виде звеньев, состоящих из трех участков углеродного жгута, два из которых являются продолжением предыдущего и последующего звена, а третий соединяет эти звенья, причем один из участков жгута сохраняет непрерывную электрическую цепь на два звена.