Гибкий электронагреватель Советский патент 1979 года по МПК H05B3/38 

1

Изобретение относится к электротехни: ке, а именно к гибким электронагревателям, применяемым при обогреве изделий сложной конфигурации или при переменных изгибах при эксплуатации.

Известны гибкие электронагреватели, содержащие резистивный элемент, выполненный на основе углерода, например, бумаги или ткани, изолированной с обеих сторон слоями из дублированной полимерной пленки, в частности полиэтиленом, и электродом в виде полосок медной или алюминиевой сетки, накладываемых на резистивный элемент поверх электропроводящей серебряной краски 1.

Недостатками этого нагревателя является повышенная хрупкость резистивного элемента и его низкотемпературность.

Известны гибкие электронагреватели, резистивный элемент которых выполнен в виде по меньщей мере двух параллельно уложенных и соединенных электрически полос из электропроводного материала на основе углеродного волокна, размещенных между двумя слоями электроизоляционного покрытия на основе эластичного материала 2 Недостатком такой конструкции является изменение электрофизических свойств нагревателя и недостаточная надежность его в работе.

В предложенном гибком нагревателе в качестве резистивного элемента применен углеволокнистый материал «углен, а в качестве электроизоляционных слоев - резина на основе карбоцепных каучуков с пластичностью по Карреру 45-70.

Этот нагреватель гибок,имеет хорошие физико-механические свойства , отличается монолитностью и постоянством электротехнических характеристик.

Бумага, используемая для фиксации связей между проводящими частицами - волокнами «углена, обладает больщой пористос5тью. Резиновая смесь на основе карбоцепных каучуков благодаря высокой пластичности затекает в поры бумажного листа, где происходит реакция между активными центрами волокна «углен, которые имеются в большом количестве на хорощо развитой по0верхности этого волокна, и активными центрами резиновой смеси. Таким образом, между резиной и резистивным элементом образуется прочная связь. На фнг. 1 дан общий вид нагревателя с вырывами; на фиг. 2 - ралрсз Л -Л (риг. 1. Нагреватель содержит резистивный элемент 1, выполненный а пиде полос 2 из углеродного волокнистого материа.па «углен, токонодводящие электроды 3, соединительные провода 4, токоподводящие ировода 5, изоляционное покрытие 6 и армирующее наружное покрытие 7. В одном из примеров реализации в качестве полос 2 резистивного элемента 1 использована рулонная электропроводящая углеволокнистая бумага на основе волокна «углен с содержанием углеродного волокна от 5 до 30 вес. % и целлюлозной массы от 95 до 70 вес. % в зависимости от величины необходимого сопротивления нагревателя. При этом обеспечивается диапазон сопротивлений R) от 5 до 1000 ом. Резистивный элемент 1 выполнен соединением при помощи электродов 3 и проводов 7 отдельных полос 2 углеволокнистой бумаги, расиолагаемых параллельно с зазором в 2-5 мм. В зависимости от требуемого номинала сопротивления нагревателя, а также его габаритов и назначеьшя ширина и число полос могут варьироваться в пределах от 30 до 300 мм и от 2 до 10 шт. Электроды 3, выполненные в виде шин из медной фольги толщиной 0,08-0,12 мм, накладываются в зависимости от расчетной мощности нагревателя и принятой электрической схемы коммуникации одним из двух способов: а) электрод 3 из полосы фольги шириной 20 мм накладывают на бумагу с торца и перегибают вдоль полосы, пополам так, чтобы с обеих сторон бумаги находились полосы фольги шириной 10 мм; между фольгой и бумагой наносится небольшое количество клея и торцы обжимаются; в этом случае контакт между шинами осуществляется с помощью проводов и пайки; б) электрод 3 из полосок фольги шириной 15 мм без перегиба накладывают на края сразу же двух бумажных полос, осуществляя таким образом непосредственный контакт. Для создания прочной связи и хорощего электрического контакта между медной фольгой и электропроводящей бумагой используется клей на основе хлоропренового каучука без добавок токопроводящих ингредиентов, например клей № 88 МРТУ 38-5-880-66. В качестве изолирующих слоев 6 применена каландрованная резина на основе карбоцепных и насыщенных каучуков с пластичностью по Карреру 45-70 усл. ед., не содержащая электропроводящих наполнителей. Изолирующие слои 6 нагревателя выполнены из резиновой смеси следующего состава, вес. ч..Натуральный каучук смокед-шитс100,0 Регенерат Р-3225,0 Сера природная2,1 Каитакс1,0 Дифенилгуаиндин0,5 Белила цинковые10,0 Магнезия жженая2,5 Мел для резинового производства170,0 Тальк5,0 Стеарин .3,0. Пластичность смеси по Карреру 0,65 - 0,70: Режим вулканизации 25 мин при температуре ± 5°С. Давление прессования 15 ±5 кгc/cм. Испытания показали, что пробивное напряжение изоляции составляет не менее 20 кв/мин. При номинальном напряжении 220В время разогрева до установления теплового равновесия 30 .мин, температура поверхности нагревателя 75±5°С, равновесная величина электросопротивления 660± ±30 Ом. В предлагаемой конструкции гибкого низкотемпературного нагревателя решена проблема герметизации контактных выводов путем совулканизации верхнего и нижнего изолирующих слоев резины в зазорах между полосками бумаги и за счет помещения внутрь конструкции токопроводящих проводов 5 с выводом наружу заизолированных концов для подсоединения к сети. Вулканизацию ведут в течение 30± 10 мин при температуре 135-150°С и давлении 10- 15 кгс/см- в. паровом прессе при помощи стальной рамки. В этом случае для усиления конструкции, улучшения внешнего вида изделия предлагается использовать армирующую основу 7. Для этой цели выбрана плотная хлопчатобумажная ткань, например фланель. Вынутый из пресса после окончания вулканизации и охлаждения под давлением нагреватель сразу же готов к эксплуатации. Ресурс работы в непрерывном режиме при температуре 75±5°С более 4000 час. При это.м параметры нагревателя не меняются во времени, а также после 10000 циклов двойных изгибов под .углом 180° с радиусом кривизны 5 мм в разогретом состоянии и при многократном скручивании его в трубку диаметром 30,-40 мм. Параметры нагревателя не изменились при выдерживании его в воде в течение 240 час. Веснагревателя 0,6 кг. Возможный температурный диапазон работы нагревателей из этих материалов - (при напряжении питания 12- 220 В). Формула изобретения Гибкий электронагреватель, содержащий резистивный элемент в виде по меньшей мере двух параллельно уложенных и соединенных электрически полос из электропроводного материала на основе углеродного волокна, размещенных между двумя слоямн электроизоляционного покрытия на основе эластичного материала, и токоподводящие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения монолитности и гибкости нагревателя, резистивный элемент выполнен из материала «углей, а электроизоляционное покрытие-из резины на основе карбоцепных каучуков с пластичностью по Карреру 45- 70 усл. ед. Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе 1. Патент США № 3774289, кл. 29-611 1973., , 2. Патент Англии № 1283444, кл. НЗ Н, 1972.