ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2001 года по МПК H05B3/36 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве гибкого электрообогревателя в промышленности и в быту, например, для обогрева помещений при размещении на полу, стенах или потолке и для обогрева передвижных помещений, например передвижных лабораторий и т. п.

Известен гибкий композиционный электрообогреватель, описанный в патенте РФ N 2055446, кл. H 05 В 3/34, опубл. 27.02.96 г., содержащий размещенный внутри изоляционного слоя электропроводящий слой, по краям которого расположены два электрода, подключенные к двум токопроводящим жилам кабеля, при этом каждая жила снабжена изоляцией, а поверх изолированных жил наложена оболочка.

К недостатку известного устройства следует отнести то, что оно может быть изготовлено только наперед заданного размера и, следовательно, с его помощью невозможно обогреть заранее неизвестную поверхность. Кроме того, устройство не содержит заземленного электромагнитного экрана, что значительно снижает электробезопасность и экологичность устройства. Устройство не содержит также терморегулятора, отсутствие которого не исключает возможности перегрева устройства.

Известно также непрерывное полотно из резистивной пленки, описанное в заявке на патент Франции N 2203253, кл. H 05 В 3/36, опубл. 10.05.74 г., выполненное в виде непрерывного полотна из резистивной пленки с тепловыделяющими продольными металлическим полосами, соединяющимися периодически расположенными поперечными токопроводящими полосками меандровой структуры, размещенными между изолирующими пленками. Из данного полотна может быть сформирован нагревательный элемент (секция) путем разрезания полотна определенным способом по линии поперечных токопроводящих полосок.

Недостатком данного полотна является отсутствие возможности формирования нагревательного элемента из нескольких секций, и, кроме того, в устройстве не предусмотрена возможность подключения к питающему кабелю, т.е. это не готовое устройство, а исходный материал для его формирования.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является нагревательное устройство модульной структуры, описанное в заявке на французский патент N 2704629, кл. F 24 D 13/02, опубл. 04.11.94 г., состоящее из тонкой металлической резистивной пленки, размещенной между двумя изолирующими пленками, и снабженное питающими шинами, пересекающими металлические полосы нагревательных элементов.

Однако этому устройству присуща достаточно сложная топология взаимного размещения нагревательных элементов и питающих шин, при этом места подключения питающих шин и питающего кабеля выполнены с использованием электрического соединителя с неизолированными контактами и большой толщины, и поэтому известное устройство может быть установлено только на потолке, исходя из требований безопасности, чтобы исключить возможность прикосновения к оголенным контактам.

Большая толщина соединителя является препятствием создания плоскостного нагревательного устройства. Кроме того, это устройство не имеет электромагнитного экрана и терморегулятора. Отсутствие экрана также требует размещения нагревательного устройства на безопасном от человека расстоянии (фактически только на потолке). Отсутствие терморегулятора означает, что при нарушении условий теплоотдачи устройство может перегреться.

Техническим результатом использования заявленного изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков, присущих известным устройствам.

Указанный технический результат достигается тем, что электронагревательное устройство состоит из электронагревательных элементов, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну нагревательную секцию, выполненную в виде гибкой пленочной структуры, один из внутренних слоев которой содержит резистивные тепловыделяющие элементы и токопроводящие шины, каждая из которых расположена вдоль продольной стороны электронагревательного элемента, причем резистивные тепловыделяющие элементы каждой секции электрически соединены с соответствующими токопроводящими шинами, резистивные тепловыделяющие элементы и токопроводящие шины выполнены электрически изолированными.

Кроме того, устройство содержит плоский соединительный кабель, состоящий не менее чем из 3-х жил, размещенный на или под секциями электронагревательных элементов, в слоях электронагревательных элементов в местах пересечения токопроводящих жил плоского соединительного кабеля с токопроводящими шинами нагревательных секций выполнены поперечные сквозные отверстия, в которых размещены электрические соединительные элементы, предназначенные для электрического соединения каждой из питающих жил плоского соединительного кабеля с соответствующей токопроводящей шиной электронагревательных элементов.

Стержни электрических соединительных элементов, пересекающие слои нагревательных секций, выполнены токопроводящими, а верхние и нижние крышки соединительных элементов выполнены изолированными, кроме того, устройство содержит питающий кабель, токопроводящие и заземляющая жилы которого соединены с соответствующими токопроводящими и заземляющей жилами плоского соединительного кабеля через плоский электрический соединитель, выполненный изолированным.

Питающий кабель устройства снабжен терморегулятором, предназначенным для регулирования уровня нагрева. Одним из возможных вариантов реализации устройства может быть такой, в котором другой конец питающего кабеля подключается через терморегулятор к питающей сети.

Торцевые концы токопроводящих шин электронагревательных элементов и свободные торцевые концы токопроводящих жил плоского соединительного кабеля герметично закрыты. На внешней стороне секций электронагревательных элементов расположен электромагнитный экранирующий слой.

Причем в электромагнитном экранирующем слое выполнено, по меньшей мере, одно сквозное поперечное отверстие, совмещенное с соответствующим отверстием, выполненным в заземляющей жиле плоского соединительного кабеля, в этом отверстии размещен токопроводящий стержень соответствующего соединительного элемента, предназначенного для соединения заземляющей жилы плоского соединительного кабеля с электромагнитным экранирующим слоем.

Конструкция устройства поясняется чертежами.

Общий вид плоского электронагревательного устройства, предназначенного для укладки на полу помещения непрямоугольной формы под ковер или линолеум, показан на фиг. 1. Электронагревательное устройство состоит из пленочных электронагревательных элементов (1), плоского соединительного кабеля (2), электрических соединительных элементов (3), плоского электрического соединителя (4), питающего кабеля (5), терморегулятора (6), устройства для подключения к питающей сети (7), электромагнитного экранирующего слоя (8), торцевых герметизирующих заделок токопроводящих шин электронагревательных элементов и токопроводящих плоских жил плоского соединительного кабеля (9).

В качестве пленочных электронагревательных элементов могут быть использованы такие, как показаны на фиг. 2, выполненные в виде непрерывного рулонного материала с продольными металлическими токопроводящими шинами (10) и поперечными графитовыми тепловыделяющими полосками (11), соединенными с токопроводящими шинами. Шины и тепловыделяющие полоски расположены в середине рулонного материала и закрыты сверху и снизу электроизолирующими пленками (12). Графитовые тепловыделяющие полоски обычно объединяются в группы длиной 0,5 м для удобства подбора мощности нагрева и монтажа, но фактически рулонный материал может быть разрезан параллельно тепловыделяющим полоскам в любом месте. На фиг. 2 показан вид пленочных нагревательных элементов сверху и в разрезе, причем токопроводящие шины и тепловыделяющие полоски со всех сторон надежно изолированы и только на поперечных торцах (13) токопроводящие шины не имеют изоляции.

На фиг. 3 показан вид сверху и в разрезе плоского соединительного кабеля, причем токопроводящие жилы (14) кабеля со всех сторон надежно изолированы электроизолирующими пленками (12) и только на поперечных торцах (13) не имеют изоляции.

Для формирования электронагревательного устройства для конкретной поверхности обогрева (см. фиг. 1) нарезаются нагревательные элементы из рулонного материала и укладываются таким образом, чтобы токопроводящие шины соседних полос лежали друг над другом. Поперек продольной оси нагревательных элементов укладывается плоский трехжильный соединительный кабель. В конкретном рассматриваемом примере используются два отрезка соединительного кабеля. Затем в местах установки соединительных элементов (3) выполняются сквозные отверстия таким образом, чтобы они находились в пределах токопроводящих шин нагревательных элементов и токопроводящих жил соединительного кабеля. На фиг. 4 показано место соединения в разрезе. Соединительные элементы обеспечивают электрические соединения шин (10) и жил (14) посредством токопроводящего стержня (15), а также электрическую изоляцию и герметизацию мест соединений посредством верхней и нижней изолирующих крышек. Одновременно соединительные элементы выполняют роль механического крепежа.

Незащищенные торцы (13) токопроводящих шин и жил изолируются и герметизируются, например, с помощью изолирующих пленок с липким слоем.

Собранное указанным способом электронагревательное устройство покрывается сверху электромагнитным экранирующим слоем (6), например, в виде дублированной алюминиевой фольги. Для соединения экрана с заземляющей жилой соединительного кабеля выполняются сквозные отверстия аналогично тому, как это было показано выше. Электрическое соединение заземляющей жилы с экраном выполняется такими же соединительными элементами (3), как и соединение жил и шин.

Для подачи питания на плоский соединительный кабель он с помощью плоского соединителя (4) соединяется с питающим кабелем (5). На фиг. 5 показан соединитель в разрезе. Соединитель выполняется минимальной толщины для обеспечения удобства эксплуатации электронагревательного устройства на полу. Соединитель имеет изолирующий корпус (17), внутри которого выполняются все соединения (18). Для улучшения герметизации плоского соединителя его внутреннее пространство может быть заполнено герметиком.

Терморегулятор позволяет получить управляемый обогрев, снизить расход электроэнергии, повысить безопасность устройства.

Электронагревательное устройство, изготовленное в соответствии с приведенным описанием, укладывается на обогреваемую поверхность. Закрывается сверху ковром, линолеумом или другим аналогичным покрытием и включается в электрическую сеть. Ток, протекая по тепловыделяющим полоскам, вызывает равномерное выделение тепла по всей обогреваемой поверхности. За счет надежных и герметичных соединений всех элементов электронагревательного устройства обеспечена возможность безопасной его эксплуатации прямо на полу. Плоскостное и пленочное конструктивное исполнение всех элементов устройства позволяет очень быстро выполнять его монтаж и демонтаж без проведения строительных работ.

Таким образом, изобретение позволяет упростить и ускорить монтаж электронагревательного устройства на обогреваемых поверхностях и, в частности, прямо на полу, не создавая неудобств для пользователей, обеспечивает получение равномерного теплового поля и удобство наращивания любого количества секций при формировании электронагревательного устройства, предназначенного для обогрева поверхностей любой конфигурации без привлечения сложных операций модификации конструкции устройства. Изобретение отличается от известных удобством и надежностью подключения к источнику питания, пригодностью к массовому производству и потреблению при безопасном использовании в любых условиях эксплуатации. Наличие терморегулятора в устройстве позволяет поддерживать заданную температуру, исключает перегрев электронагревательного устройства и снижает расход электроэнергии.

Предлагаемая реализация изобретения является одной из возможных, которые без изменения сущности описываемого изобретения могут найти применение в различных областях жизнедеятельности человека.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве гибкого электрообогревателя в промышленности и в быту, например, для обогрева помещений при размещении на полу, стенах или потолке и для обогрева передвижных помещений, например, передвижных лабораторий и т.п. Техническим результатом использования заявленного изобретения является повышение электробезопасности и экологичности устройства. В электронагревательном устройстве, состоящем из электронагревательных элементов, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну нагревательную секцию, выполненную в виде гибкой пленочной структуры, один из внутренних слоев которой содержит резистивные тепловыделяющие элементы и токопроводящие шины, каждая из которых расположена вдоль стороны электронагревательного элемента, резистивные тепловыделяющие элементы каждой секции электрически соединены с соответствующими токопроводящими шинами, резистивные тепловыделяющие элементы и токопроводящие шины выполнены электрически изолированными. Устройство содержит плоский соединительный кабель, состоящий не менее чем из 3 жил, размещенный на или под секциями электронагревательных элементов, в слоях электронагревательных элементов в местах пересечения токопроводящих жил плоского соединительного кабеля с токопроводящими шинами нагревательных секций выполнены поперечные сквозные отверстия, в которых размещены электрические соединительные элементы, предназначенные для электрического соединения каждой из питающих жил плоского соединительного кабеля с соответствующей токопроводящей шиной электронагревательных элементов. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Электронагревательное устройство, состоящее из электронагревательных элементов, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну нагревательную секцию, выполненную в виде гибкой пленочной структуры, один из внутренних слоев которой содержит резистивные тепловыделяющие элементы и токопроводящие шины, каждая из которых расположена вдоль продольной стороны электронагревательного элемента, резистивные тепловыделяющие элементы каждой секции электрически соединены с соответствующими токопроводящими шинами, резистивные тепловыделяющие элементы и токопроводящие шины выполнены электрически изолированными, отличающееся тем, что устройство содержит плоский соединительный кабель, состоящий не менее чем из 3 жил, размещенный на или под секциями электронагревательных элементов, в слоях электронагревательных элементов в местах пересечения токопроводящих жил плоского соединительного кабеля с токопроводящими шинами нагревательных секций выполнены поперечные сквозные отверстия, в которых размещены электрические соединительные элементы, предназначенные для электрического соединения каждой из питающих жил плоского соединительного кабеля с соответствующей токопроводящей шиной электронагревательных элементов, стержни электрических соединительных элементов, пересекающие слои нагревательных секций, выполнены токопроводящими, а верхние и нижние крышки соединительных элементов выполнены изолированными, кроме того, устройство содержит питающий кабель, токопроводящие и заземляющая жилы которого соединены с соответствующими токопроводящими и заземляющей жилами плоского соединительного кабеля через плоский электрический соединитель, выполненный изолированным, торцевые концы токопроводящих шин электронагревательных элементов и свободные торцевые концы токопроводящих и заземляющей жил плоского соединительного кабеля герметично закрыты, другой конец питающего кабеля выполнен с возможностью подключения к питающей сети, на внешней стороне секций электронагревательных элементов расположен экранирующий слой, причем в экранирующем слое выполнено по меньшей мере одно сквозное поперечное отверстие, совмещенное с соответствующим отверстием, выполненным в заземляющей жиле плоского соединительного кабеля, в этом сквозном поперечном отверстии размещен токопроводящий стержень соответствующего соединительного элемента, предназначенного для соединения заземляющей жилы плоского соединительного кабеля с экранирующим слоем. 2. Электронагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что питающий кабель снабжен терморегулятором, предназначенным для регулирования уровня нагрева электронагревательного устройства.