Способ изготовления электронагревателя и способ изготовления изоляционной гильзы Советский патент 1983 года по МПК H05B3/42 H01B17/14 

Изобретение относится к электротермии, в частности к производству трубчатых электронагревателей для бытовых и промышленных нагревательны устройств и электроизоляционных гильз для этих устройств. известен способ изготовления электронагревателей, по которому на каркас наматывают нагревательную спираль из проволоки, покрытой нежаростойкой изоляцией, например лаком или эмалью, плотно виток к вит ку, в несколько рядов с изоляционным прокладками между рядами, завершенную обмотку обжимают по форме кожуха и включают нагрев, сжигая нежаростой кую изоляцию и заж41мая обмотку с изо ляцией в монолит Cl 3 . Однако необходимость применения специально изолированной проволоки и операции сжигания нежаростойкой изоляции усложняет технологию и затрудняет автоматизацию процесса прои водства. Стабильность электрических показателей полученных таким способо нагревателей не может быть обеспечена из-за возможности межвитковых замыканий при достаточно высоком межви ковом напряжении. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления электронагревателя, при котором изготавливают Из слюдоматериала две изоляционные гиль зы различного диаметра, на меньшую из которых наматывают нагревательную спираль, формируют поверх спирали промежуточный слой из изоляционного материала и устанавливают гильзу большего диаметра 2.Однако изготовленное по этому спо собу устройство обладает малой механической прочностью и плохими электроизоляционньми свойствами. Это объясняется тем, что оплавленная борная кислота очень хрупкая и является хорошим сорбентом, обильно ,поглощаюадим влагу из атмосферного воздуха. После поглощения влаги нагреватели теряют электроизоляционные свойства. Наружный слюдяной цилиндр во время эксплуатации может .быть легко сдвинут, так как он механически не закреплен, и тем самым нарушае ся электрическая изоляция устройства Известен способ изготовления изол ционных трубок из слюдосодержаадего м териала - слюдопласта.на шеллаговом связующем, при котором трубка формир руется на оправке полотняной тканью, пропущенной между двумя вращающимися валками и прижимающей оправку с формируемой трубкой к этим валкам при одновременном подогреве с целью удаления летучих веществ Сз. Недостатками этого способа являют ся невозможность создать давление, обеспечиваю1цее вьщавливание свяэуняаег з пор слюдоматериала (слюдобумаги / тем самым обеспечить необходимую еханическую прочность трубки (гильзы, также невозможность изготовления ильз с малым тепловым сопротивлеием ( тонкостенных ), так как при обкатке тканью они разрушаются. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления изоляционной гильзы, при котором формируется трубка намоткой слюлГобумаги, пропитанной связующим и высушенной, на удаляемую оправку с последующей термообработкой Г4 J. Однако этот способ не обеспечивает получение механически прочных изделий, а необходимость повторения операций снижает его производительность. Цель изобретения - повышение электрической и механической прочности, а также влагостойкости нагревателя, увеличение производительности способа при -изготовлении изоляционной гильзы и повышение ее механической прочности. Поставленная цель достигается тем., что в способе изготовления электронагревателя, при котором изготавливают из слюдоматериала две изоляционные гильзы различного диаметра, на меньшую из которых наматывают нагревательную спираль, формируют поверх спирали промежуточный слой из изоляционного материала и снаружи устанавливают гильзу большего диаметра, промежуточный слой формируют пут.9М намотки слюдобумаги, пропитанной кремнийорганическим связующим, после чего узел обкатывают на микалексовой плите сначала при комнатной температуре, затем при 80-90 0, а после установки гильзы большего диаметра производят термообработку при температуре деструкции кремнийорганического связующего. В способе изготовления изоляционной гильзь, при котором форми уется трубка намоткой слюдобумаги, пропитанной связующим и высушенной на удаляемую оправку с последующей термообработкой, слюдобумагу пропитывают крбмнцйорганическим связующим, сушку производят до содержания летучих 0,9-1,1%, после намотки узел обкатывают на микалексовой плите под давлением 1,5-2,0 кг сначала при комнатной температуре, а затем при 80-90 с и обжимают полученную заготовку по наружной поверхности, а термообработку производят в обжатом состоянии при температуре деструкции кремнийорганического связующего. Обжатие производят путем установки предварительно сжатой пружины с внутренним диаметром, меньшим диаметра заготовки гильзы, и снятием ее после термообработки. Намотка промежуточного изоляцион ного слоя йЪ слюдобумаги, пропитанной кремнийорганическим связующим, при изготовлении электронагревателя необходима для обеспечения прочного крепления путем сцепления внут ренней и наружной гильз (без применения дополнительных клеящих вещест Скрепление в данном случае происходит за счет выделения кремнийоргани ческого связующего из пор слюдобума ги во время операции обкатки на микалексовой плите при комнатноЦ темп ратуре, затем при 80-90°С, причем операция обкатки следует за операцией намотки промежуточного слоя и в Начале термообработки. Дальнейшая термообработка нагревателя при температуре деструкции кремнийорганического связуизщего (250-300°С) приводит к образованию монолитной конструкции нагревателя. В предлагаемом способе изготов ления электроизоляционных гильз слюдобумагу пропитывают связующим и сушат до содержания летучих 0,9-1,1%. Слюдяная бумага, пропитанная кремнийорганическим связующим, обладает наибольшей эластичностью непосредственно в первые дни после пропитки.и сушки. Постепенно по мере удаления летучих веществ, бумага теряет эластичность, что .является одной из причин раздельног изготовления тонкостенных изоляцион ных гильз и электронагревателей,. Готовые гильзы можно хранить неогра ниченноё время. Пропитанная слюдобумага с содержанием летучих менее 0,9% теряет гибкость и становится невозможным изготовление и нее изделий, малого диаметра. Содержание же летучих более 1,1% приводит к прилипанию бумаги во время обкйтки к микалексовой плите. Высушенную бумагу наматывают на оправку с конусностью 0,01-0,02(конусность упрощает съем заготовки с оправки и в то же время незначительна и ие меняет цилиндрическую форму заготов .ки). Намотанную на оправку слюдобумаг обкатывают на микалексовой плите по давлением 1,5-2 кг при комнатной температуре, затем при 80-90 с . Применение микалексовой плиты обесп чивает хорошее сцепление заготовю с ней при обкатке и исключает прили пание связующего к плите. Давление 1,5-2 кг обеспечивает вьщавливание кремнийорганического связующего из пор слюдобумаги и предварительное / механическое сцепленЯе отдельных ;ее слоев. Давление воспринимается толь ко образующей цилиндра, поэтому оно достаточно высоко и достигает. 2 кг/см. Обеспечить столь высокое давление без повреждения слюдобумаги, обладающей механической прочностью, другим способом невозможно . Полученную заготовку гильзы обжимают по наружной поверхности предварительно сжатой пружиной с внутренним диаметром, меньшим наружного диаметра заготовки, обеспечивая, таким образом, .плотное сжатие ее во время термообработки. При термообработке кремнийорганическое связующее первоначально размягчается и заготовка гильзы за счет упругих сил слюдобумаги может ослабнуть и развернуться. Обжатие обеспечивается за счет свойства пружины увеличивать ди.аметр при сжатии и вновь уменьшить его при переходе в свободное состояние. Термообработку заготовки осуществляют при температуре деструкции кремнийорга- . нического связующего (250-300 с, при которой органические продукты удаляются через газовую фазу и остается каркас из.двуокиси кремния, придающий гильзе необходимую механическую прочность при работе при температуре до 700с. Гильзы, изготовленные предлагаемым способом, могут быть использованы не только в нагревателе, изготовленном указанным способом, :, но и в ряде других случаев, например, взамен фторопластовых и керамических трубок, фарфоровых бус и т.д. для изоляции выводов нагревателей, работающих при 500-600°С для изоляции голых проводников внутри электронагревательных приборов, для размещеНия внутри гильзы нагревательной спирали. Пример 1. Изготовление тонкостенных электроизоляционйых гильз из слюдоматериала. Флогопитовую слкщобумагу марки ИФ-12 толщиной 0,1 мм пропитывают кремнийорганическим лаком (связующим ) КО-921 в смеси с КО-923 в соотношении 1:1 или КО-978, вязкостью 11, сушат в индукционных сушилках при 130с до содержания летучих 0,9-1,1%, вырезают мерные заготовки размерсши 71x75 и 102x85 мм. Эти заготовки наматывают на оправки диаметр 4 и 6 мм соответственно, обкатывают на микалексовой плите под давлением 1,5-2 кгс сначала при комнатной температуре, а затем при 80-90 с, при этом связующее разогревается , выдавливается из пор слюдобумаги и скрепляет слои между собой, образуя монолитную конструкцию. На гильзу надевается предварительно сжатая и затем отпущенная пружина, которая за счет уменьшения диаметра в отпущенном состоянии rio отношению к сжатому состоянию зажимает своими витками сформированную гильзу. Зажатая пружиной гильза подвергается термообработке при температуре термодкислительной деструкции кремнийорганичекого связующего (250-300cJ. Органические составля ощие связующего окисляются и удаляются через газовую фазу iСО, COj). Образовавшийся из двокиси кремния (5()каркас удерживае гильзу в моиолитном состоянии. После термообработки пружина снимается, удаляется оправка и гильза передаетс на хранение или на дальнейшие операции.

По предлагаемому способу изготов лены изоляционные гильзы со следующими характеристиками.

Внутренние Наруж- Внут- Длина,

ный ренг мм

диа- НИИ

метр, диамм метр,

мм

5 4 75

Наружные 7 6 85

Пробивное напряжение электроизоляционных гильз не менее 6000 В.

Пример 2.Изготовление трубчатого электронагревателя для электрошипцов,На внутреннюю гильзу наматывают спираль ПРОВОДОМ Х2ОН80 диаметром О,ОБ мм, монтируют выводы, наматывают промежуточный слой слюдобумаги, пропитанной указанным выше кремнийорганическим лаком, обкатывают на микалексовой плите, сначала при комнатной температуре, а затем при 80-90 С, надевают наружную гильзу и подвергают собранную конструкцию термообработке.

При обкатке и термообработке связукмцее, находящееся в порах промежуточного слоя слюдобумаги, вначале размягчается, частично вытекает из пор и скрепляет между собой наружную и внутреннюю гильзы, образуя

монолитную конструкцию, а затем подвер гается деструкции. После термообработки готовый элемент может работать при температуре до 700°С.

из готовленный

Электронагреватель, предлагаемым способом, имеет следующие технические данные.

220 20 85 7 7

Напряжение питания, В

Мощность, Вт

Длина, мм

Наружный диаметр,мм

Масса на более,г 600

Рабочая температура, С (700 кратковременно

Испытательное напряжение,

3750 В В

Предлагаемый нагреватель предназначен для замены керамического, отли« чающегося пониженной механической прочностью, большой массой и высокой себестоимостью. При падении с высоты 1 м керамический нагреватель разрушается, а нагреватель из слюдобумаги сохраняется. Масса керамического нагревателя 30, а нагревателя из слюдо,бумаги не более 7 г, себестоимость керамического нагревателя 0,98, ориен тировочная Себестоимость нагревателя из слюдобумаги 0,29 руб.

Изготовленные по предлагаемому способу нагреватели имеют повышенную электрическую и механическую прочность, а также низкую себестоимость по сравнению с нагревателями, изготовленными известными способами.

Электроизоляционные гильзы, изГо. товленные предлагаемым способом, имеют повышенную механическую прочность, технология их изготовления наиболее производительна и позволяет автоматизировать процесс. Применение гильз, изготовленных по этому способу, возможно не только в нагревательных элементах, но и в других устройствах, например в качестве изоляции провода.

I. Способ иэготовления электронагревателя, при котором изготавли вают из слюдоматериала две изоля-. ционные гильзы различного диаметра:, на меньшую из которых наматывают нагревательную спираль, формируют поверх спирали промежуточный слой из изоляционного материала и снаружи устанавливают гильзу большего диа- . ;;Метра, отличающийся теМ, что, с цельк. повышения электрической и механической прочности, а также.; I влагостойкости нагревателя, проме жуточный слой формируют путем намотки слюдобумаги, пропитанной кремнийорга1ническим связующим, после чего узел обкатывают на микалексовой плите сначала при комнатной температуре, затем при 80-90°С, а после установки гильзы большего диаметра производят термообработку при температуре деструкции кремнийорганического связующего. 2. Способ изготовления изоляционной гильзы, при KOTopoiv формируют трлбку намоткой слюдобумаги, пропитанной связующим и высушенной, на удаляемую оправку с последующей ,термообработкой,о т л и ч а ю щ и йI С я тем,что,с целью увеличения производительности способа и повышения (Л механической прочности изготавливаемых гильз, слюдобумагу пропитывают кремнийорганическим связующим, сушку производят до содержания летучих 0,91,1%, после намотки узел обкатывают 2 на кшкалексовой плите под давлением .1,5-2,0 кг сначала при комнатной температуре, а затем при 80-9Сгс и обжимают полученную заготовку по наружной поверхности, а термообработку :производят В обжатом состоянии при температуре деструкции кремнийоргаО) нического связующего. 3. Способ по п.2, отлича юю щ и и с я тем, что обжатие произвооо дят путем установки предварительно сжатой пружины с внутренним диаметром, меньшим диаметра заготовки гильзы, и снятием ее после термообработки.