ГИБКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H05B3/34 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к гибким электронагревателям, которые могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства нагрев различных сред, транспортируемых по трубопроводам переменного сечения сложной формы (битум, мазут и др.); обогрев почвы в парниках и др.

Известен [1] гибкий электронагреватель, в котором в качестве нагревательного элемента используется электропроводный слой краски из дисперсии углеродных частиц, нанесенных на подложку. К недостаткам этого нагревателя следует отнести его низкую надежность из-за дисперсионного слоя нагревательного элемента, а также сложность изготовления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гибкий нагреватель [2] содержащий нагревательный элемент, выполненный из углеродного волокна на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oC, размещенную поверх него изоляцию и защитный кожух из стекловолокна и подсоединительные контакты из металлической фольги. Данный нагреватель имеет низкую надежность и ограниченные возможности применения в виде листов из-за недостаточной их гибкости для обхвата (нагрева) цилиндрических и других предметов переменного сечения по всей поверхности.

Технический результат предлагаемого изобретения повышение надежности работы нагревателя и расширение сфер применения.

Техническое решение предлагаемого изобретения гибкий электронагревательный элемент, выполненный из углеродного волокна на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oC, содержащий размещенную поверх него изоляцию и защитный кожух из стекловолокон и подсоединительные контакты из металлической фольги, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен из углеродной ленты шириной 20 100 мм, изоляция в виде герметичного чехла из фторопластовой пленки, а подсоединительные контакты, выполненные из металлической фольги, сложены и завернуты вместе с концами углеродной ленты и снабжены двумя обжимающими полосками из нержавеющей стали.

Для соединения гибкой нагревательной ленты с внешней нагрузкой к подсоединительным контактам прикреплены провода с термостойкой изоляцией.

Применение углеродной ленты в качестве нагревательного элемента позволяет снизить удельную поверхностно-тепловую нагрузку с одновременным увеличением поверхности теплообмена с обогреваемой средой.

Нагревательный элемент в виде углеродной ленты на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oC позволяет иметь достаточную эластичность нагревательной ленты в целом, а также иметь достаточно конкретную низкую ее цену. Применение углеродной ленты с конечной температурной обработки менее 1800^oC делает нагревательный элемент с большим разбросом электрического сопротивления, что отрицательно влияет на технико-экономические показатели работы нагревательной ленты в целом. Это связано с уменьшением содержания углерода в углеродной ленте.

Применение углеродной ленты с шириной 20 100 мм позволяет получить оптимальные технико-экономические показатели нагревательной ленты в целом и, тем самым, сделать нагревательную ленту конкурентно способной. При ширине углеродной ленты менее 20 мм снижается поверхность нагрева, увеличивается вероятность перегиба (внутреннего нахлеста) ленты, происходит уменьшение общей длины, что приводит к увеличению расхода материалов на контакты. При ширине углеродной ленты более 100 мм сокращаются области использования ее функций, т.к. увеличивается диаметр обогреваемых трубопроводов, требуется менее сложное сечение объектов нагрева, происходит резкое увеличение длины нагревательной ленты в целом, снижение поверхности работы подсоединительных контактов, увеличение массы ленты в целом.

Использование фторопластовой пленки для герметичного чехла нагревательного элемента позволяет иметь рабочую температуру нагревателя 200 - 250^oC и 290 300^oC кратковременно в течение несколько часов. Применение фторопластовой пленки позволяет иметь высокие эластичные свойства ленты (многократные перегибы при монтаже и демонтаже ) и достаточные острые углы перегиба (без пережатия). Герметичный фторопластовый чехол нагревательного элемента имеет очень высокие коррозионно и атмосферостойкие свойства ленты в целом.

Применение металлической фольги, сложенной вместе с углеродной лентой и обжатой с двух сторон полосками из нержавеющей стали, показало высокую надежность работы нагревателя. Проведенные испытания показатели практическое отсутствие выхода нагревателя из-за контактов.

Ниже приведен пример изготовления электрического гибкого нагревателя в виде ленты ЛУНГ -60 ( лента углеродная, нагревательная, гибкая, шириной 60 мм):
На фиг.1 и 2 показан нагреватель электрический гибкий ленточный.

ЛУНГ-60 состоит в качестве нагревательного элемента из углеродной ленты (1) Урал-22 ( ГОСТ 28005-88 ) шириной 40 мм и длиной 7,5 м. Лента изготовлена из гидратцеллюлозных волокон с конечной температурной обработкой 2200^oC. В качестве чехла (2) используются фторопластовая пленка марки Ф-4 МБ ( ТУ 6-05-1873-79 ). Герметизация чехла достигается путем сваривания фторопластовой пленки. Концы углеродной ленты закладываются в полоски из металлической фольги (3), заворачиваются вместе и обжимаются пластинами (4) из нержавеющей стали. В качестве скрепляющих элементов пластин используются заклепки (5). К пластинам (4) закрепляются с помощью заклепки (5) подводящие провода (6). Провода присоединяются к напряжению 220 B с частотой 50 Гц. ЛУНГ-60 имеет мощность 500 Вт и позволяет иметь рабочую температуру на ленте 200 210^oC. При использовании в качестве чехла фторопластовой пленки марки Ф-4 рабочая температура на ленте достигает 250^oC. Углеродная лента вместе с фторопластовым чехлом помещается в кожух (7), выполненный из стеклянной ткани марки Т-13 (ГОСТ 19170-73 ).

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к гибким нагревателям в виде ленты, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства (строительной, сельского хозяйства, быту и др.). Гибкий нагреватель в виде ленты содержит нагревательный элемент, изоляцию, защитный кожух из стеклянного волокна и подсоединительные контакты, нагревательный элемент выполнен из углеродной ленты шириной 20 ^oC 100 мм на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурной обработкой не менее 1800^oC. Изоляция выполнена из фторопластовой пленки. Подсоединительные контакты изготовлены посредством металлической фольги, сложенной вместе с углеродной лентой и обжатой с двух сторон полосками из нержавеющей стали. Нагреватель обеспечивает повышение эффективности работы, универсальность за счет снижения удельной поверхностно-тепловой нагрузки. 2 ил.

Гибкий электронагреватель, содержащий нагревательный элемент, выполненный из углеродного волокна на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oС, размещенную поверх него изоляцию и защитный кожух, выполненный из стекловолокна, и подсоединительные контакты из металлической фольги, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен из углеродной ленты шириной 20 100 мм, изоляция в виде герметичного чехла из фторопластовой пленки, а подсоединительные контакты из металлической фольги выполнены сложенными и завернутыми вместе с концами углеродной ленты и снабжены обжимающими полосками из нержавеющей стали.