ДЛИННОМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H05B3/56 

Описание патента на изобретение RU2074526C1

Изобретение относится к электронагревательным приборам и может быть использовано для обогрева различных помещений, а также в составе нагревательных приборов, например в калориферах.

Известны длинномерные электронагреватели, в которых металлический резистивный элемент в виде спирали намотан на электроизоляционное основание и закрыт снаружи электроизоляционной оболочкой [1]
Недостатком этого нагревателя является электромагнитное излучение от спирального резистивного элемента, вредно влияющее на здоровье.

Известны длинномерные электронагреватели, содержащие резистивный элемент, спирально намотанный на основу из асбеста, снаружи его выполнены оплетка из стекловолокна с покрытием и внешняя оболочка из изоляционного полимера, а выводы расположены на одном из его концов [2] Недостатками этого электронагревателя являются узкий температурный диапазон работы, ограниченность возможности изменения его мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является длинномерный электронагреватель, содержащий два металлических токоподвода, размещенных параллельно друг другу в электроизоляционной основе, на которую спирально намотан металлический резистивный элемент. Контакт резистивного элемента с токоподводами выполнен на участках с удаленной изоляцией основы. Поверх надета электроизоляционная оболочка, выполненная из полимерного материала. Концы токоподводов на одном из концов электронагревателя закрыты электроизоляционной втулкой, а на другом конце предназначены для подсоединения электронагревателя к источнику питания [3] Этот нагреватель позволяет расширить диапазон питающего напряжения, а при постоянных параметрах питания выделять тепловую энергию пропорционально длине без изменения электрофизических параметров резистивного элемента.

Однако этот электронагреватель имеет недостатки, присущие [1] а также характеризуется невысокой надежностью из-за однослойности электроизоляции и выбранных материалов изоляции и резистивного элемента.

Задача изобретения создание нагревателя без указанных недостатков, а также повышение надежности работы при расширенном температурном диапазоне.

Это достигается тем, что в длинномерном электронагревателе, содержащем два металлических токоподвода, размещенных параллельно друг другу в электроизоляционной основе, на которую спирально намотан резистивный элемент, контактирующий с токоподводами на участках с удаленной изоляцией основы, снабженном снаружи электроизоляционной оболочки, выполненной из полимерного материала и втулкой из изоляционного полимера, закрывающей концы токоподводов на одном из концов электронагревателя, резистивный элемент выполнен из углеродных волокон либо диэлектрических нитей с электропроводным покрытием, что является более предпочтительным по сравнению с металлическим резистивом, ввиду большей коррозионной стойкости, меньшего веса и лучшей пластичности конструкции в целом, намотанных на основу с натягом, а между наружной оболочкой и резистивным элементом размещен слой электроизоляции, выполненный в виде обмотки или оплетки стеклонитью.

Резистивный элемент намотан с определенным натягом, обеспечивающим надежный контакт с оголенными участками токоподводов. Шаг намотки рассчитан исходя из удельного сопротивления материала резистивного элемента, диаметра токоподвода, расстояния между оголенными участками, напряжения источника питания и мощности тепловыделения на единицу длины электронагревателя. Например, удельная мощность 20 Вт/м, удельное электросопротивление резистивного элемента 5 кОм/м, расстояние между оголенными участками 0,5 м, зазор между токоподводами 10 мм, напряжение 220 В.

Определяют длину резистивного элемента между соседними оголенными участками, равную 0,97 м. Определяют затем шаг спиральной его намотки с учетом его длины и расстояния между токоподводами. Он равен 17 мм.

На резистивный элемент с токоподводами методом оплетки или обмотки нанесен слой электроизоляции на стеклонити. Натяжение нитей оплетки или обмотки обеспечивает дополнительную надежность и долговременность контакта резистивного элемента с токоподводами. Наружная оболочка из полимерного материала, нанесенная методом экструзии обеспечивает гидро- и электроизоляцию электронагревателя. Повышение надежности электроизоляции резистивного элемента оплеткой или обмоткой стеклонитью обеспечено тем, что даже при малых радиусах изгиба не допускается оголения участков нагретого резистивного элемента и соприкосновения его с наружной оболочкой. Величина мощности единицы длины изменяется шагом намотки, материалом резистивного элемента, имеющего широкий диапазон удельного электросопротивления (от 3 до 200 кОм/м).

Этот нагреватель обеспечивает технический результат, выражающийся в повышении надежности и расширении температурного диапазона работы и повышении удельного поверхностного тепловыделения.

На фиг. 1 показан длинномерный электронагреватель; на фиг. 2 сечение А-А.

Нагреватель содержит параллельные токоподводы 1,2, выполненные из металла (например, меди), размещенные в электроизоляционной основе 3, выполненной из полимерного материала (например, поливинилхлорида). На основу 3 намотан резистивный элемент 4 из нитей волокна (например, углеродного). Он намотан с натягом с заданным шагом. Поверх резистивного элемента 4 намотан (оплетен) слой электроизоляции из стеклонити 5. На участках 6 удалена основа 3 и токоподводы 1,2 оголены. Поочередно в одном из токоподводов 1 или 2 резистивный элемент 4 контактирует на участках 6. Контакт обеспечен прижатием слоя 5. В процессе нанесения слоя 5 контролируется натяг резистивного элемента 4 для сохранности его формы. Обычно толщину слоя 5 выполняют равной двойной толщине нити оплетки (обмотки). Затем методом экструзии наносят оболочку 7, выполненную из герметичного электроизоляционного полимера (например, полиуретана). Полученный длинномерный кабель разрезают на куски длиной, определяемой требуемой мощностью. На одном конце удаляют изоляцию с токоподводом 1 и 2 для создания контакта с питающим источником (сетью). На другой конец надевают втулку 8 из полимерного электроизоляционного материала (например, полистирола) для электроизоляции токоподводов.

Пример.

Электронагреватель напряжением 9 В и мощностью 20 Вт на 1 погонный метр.

На токоподводы, выполненные из двух медных изолированных друг от друга проводов диаметром 0,7-1,0 мм, расположенных параллельно на расстоянии 10 мм друг от друга и механически скрепленных между собой с помощью электроизолирующей основы с шагом 10 мм, намотана кремнеземная нить с пироуглеродным резистивным слоем, электрическое сопротивление которого составляет 80 кОм/м. Образовавшийся полуфабрикат на плетельной машине ШП-16 оплетают шестнадцатью кремнеземными нитями линейной плотности 200 текс и пропускают через экструдер ЕНС 45х25, в котором на слой волокнистой изоляции наносят оболочку ПВХ. При этом толщина слоя изоляции равна 0,8 мм, а толщина оболочки 1,0 мм.

Полученный длинномерный электронагревательный элемент разрезают на заготовки необходимой длины, зависящей от общей требуемой мощности. На одном конце подготовленных заготовок удаляют изоляцию с двух токоподводов, а другой конец изолируют с торца втулкой, выполненной из полимерного электроизоляционного материала. К токоподводам подсоединяют электропроводящие провода необходимой длины.

Источники информации:
1. Патент ФРГ 2917639, H 05B 3/56, 1980.

2. Патент ФРГ 1237238, H 05B 3/56, 1967.

3. Патент Великобритании 2138680, H 05B 3/54, 1984.

Похожие патенты RU2074526C1

название год авторы номер документа
ДЛИННОМЕРНЫЙ ГИБКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1995
  • Грищенков Г.П.
  • Коренев П.А.
  • Козлов И.А.
  • Вьючков В.А.
  • Ткаченко А.Б.
  • Шушарин Л.Г.
RU2072117C1
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ 1995
  • Грищенков Г.П.
  • Коренев П.А.
  • Козлов И.А.
  • Вьючков В.А.
  • Ткаченко А.Б.
  • Шушарин Л.Г.
RU2072116C1
РЕЗИСТИВНЫЙ НИТЕВИДНЫЙ МАТЕРИАЛ 1996
RU2100914C1
ЭЛЕКТРОПРОВОДНАЯ ТКАНЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1999
  • Авдеев О.В.
  • Генусова Т.Н.
  • Румянцев В.И.
RU2147393C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИБКО-ПЛОСКОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ 2014
  • Луконин Николай Владимирович
  • Полякова Галина Васильевна
  • Шушерина Галина Петровна
  • Снытко Денис Владимирович
RU2602799C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИБКО-ПЛОСКОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ 2018
  • Луконин Николай Владимирович
  • Шестаков Иван Яковлевич
  • Шевердов Валерий Филиппович
  • Морозов Павел Сергеевич
  • Лавриненко Александр Иванович
RU2710029C2
ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ 2008
  • Офицерьян Роберт Вардгесович
  • Локтионов Геннадий Александрович
  • Сычугов Сергей Николаевич
  • Мурашов Борис Арсентьевич
  • Офицерьян Армен Робертович
RU2371886C1
ПЛОСКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1992
  • Хавалкин Павел Михайлович
RU2006186C1
ТРУБОПРОВОД С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2004
  • Офицерьян Армен Робертович
  • Чехин Андрей Фотиевич
  • Офицерьян Роберт Вардгесович
RU2285188C2
ТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР (ТЕПЛОВАЯ ПУШКА) С ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ СОПЛАМИ СКВОЗНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ 2015
  • Вайгандт Геннадий Яковлевич
RU2598316C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 074 526 C1

Реферат патента 1997 года ДЛИННОМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электропроводящим композиционным неметаллическим материалам, а более конкретно к кремнеземным волокнам с пироуглеродным электропроводящим слоем. Электропроводящая нить представляет собой совокупность моноволокон диаметром от 4 до 6 мкм, выполненных из кварца или кремнезема, обработанных 2-4 мин в трубчатом реакторе при температуре 1000-1100oC инертным газом - азотом, предварительно пропущенным через емкость с органической жидкостью, не содержащей в своем составе кислорода, например керосином. При этом на поверхности каждого из моноволокон протекает химическая гетерогенная реакция образования пироуглеродного слоя и тем самым вся нить приобретает свойства электропроводности от 3 до 200 кОм/м. Предлагаемый способ изготовления электропроводящей нити позволяет увеличить прочность на разрыв в 2-4 раза, а стабильность электросопротивления по длине нити в 3-5 раз по сравнению, с существующими неметаллическими электропроводящими нитями. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 074 526 C1

Длинномерный электронагреватель, содержащий два металлических токоподвода, размещенных параллельно друг другу в электроизоляционной основе, на которую спирально намотан резистивный элемент, контактирующий поочередно с участками каждого из токоподводов, с которых удалена электроизоляция основы, электроизоляционную наружную оболочку и втулку, закрывающую концы токоподводов на одном из концов электронагревателя, выполненные из полимерного материала, отличающийся тем, что резистивный элемент выполнен из нитей углеродного волокна либо диэлектрических волокон с электропроводным покрытием, намотанных на основу с натягом, а между резистивным элементом и наружной оболочкой размещен слой электроизоляции, выполненный в виде обмотки или оплетки стеклонитью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2074526C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Патент ФРГ N 2917639, кл
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Фильтр для очистки сжиженных газов 1984
  • Кравченко Александр Гаврилович
  • Рабинович Мойсей Шаевич
  • Васильев Николай Романович
SU1237238A1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
РЕАКТИВНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТУРБИНА 1995
  • Канг Хан Сол
RU2138680C1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1

RU 2 074 526 C1

Авторы

Грищенков Г.П.

Козлов И.А.

Шушарин Л.Г.

Даты

1997-02-27Публикация

1995-07-28Подача