Термоэлектрический мат

Термоэлектрический мат
Полезная модель относится к области строительства, в частности к термоэлектрическим матам, предназначенным для прогрева бетона, бетонных конструкций, каменной кладки и т.п.с целью ускорения набора прочности строительных конструкций, ускорения оборота опалубок и интенсификации строительного производства как в зимнее, так и в летнее время.
Известен термоэлектрический мат, нагревательный элемент которого состоит из асбестовой ткани с продернутой нихромовой проволокой диаметром 0,8 мм. Нагревательный элемент помещен между слоями стеклянной ткани и сверху покрыт теплоизоляционными слоями из ватина, пропитанного огнезащитным составом. Все элементы термоэлектрического мата заключены во влагоизолирующую теплостойкую оболочку (см. B.C. Аханов "Электротермия в технологии бетона", Махачкала, Дагестанское книжное издательство, 1971 г., с 206-208, рис 88, 89).
Основным недостатком термоэлектрического мата является то, что используемая в качестве нагревательного элемента нихромовая проволока быстро выходит из строя, обрывается.
Известен термоэлектрический мат, (см. патент РФ 2304368, Н05В 3/36, 2007 г.). Термоэлектрический мат включает послойно размещенные наружное электроизоляционное влагостойкое покрытие, контактирующее в процессе эксплуатации мата с обогреваемой поверхностью, электронагревательный элемент, выполненный, по меньшей мере, из двух параллельно расположенных полос эластичного неметаллического токопроводящего материала, разделенных между собой электроизоляционными вставками и снабженными по краям электродами, внутренний электроизоляционный слой, теплоизоляционный слой и влагозащитное покрытие, наружное электроизоляционное влагостойкое покрытие.
К недостаткам известного термоэлектрического мата можно отнести следующее:
При сгибаниях термоэлектрического мата- в плоском эластичном неметаллическом токопроводящем материале электронагревателя образуются складки в поперечном направлении, часть которых остается и после укладки мата на разогреваемую поверхность. При этом, чем больше размеры мата и чем интенсивнее он эксплуатируется, тем больше образуется складок в электронагревателе. Указанные складки являются причиной преждевременного перегорания участков электронагревателя из-за замыкания между токопроводящими неметаллическими нитями, что приводит к сокращению срока службы термоэлектрического мата. Отсутствие линий сгиба приводит также к удорожанию хранения и транспортировки термоэлектрических матов;
- несоблюдение температуры прогрева бетона из-за отсутствия терморегулятора, возможен локальный перегрев бетона.
Известен более совершенный термоэлектрический мат по патенту №2413395 М. кл. Н05В 3/36 - прототип, содержащий электронагреватель, соединенный с источником! электрического тока, теплоизолятор, электроизоляционную оболочку, при этом термоэлектрический мат поделен на сегменты, соединенные между собой по линии сгиба, нагревательный слой занимает всю площадь сегмента, каждый сегмент снабжен независимым источником электропитания, управляемым термовыключателем, а в качестве теплоизолирующего слоя применены теплоизоляторы на основе вспененного полимера с отражающим слоем.
К недостаткам прототипа можно отнести неудобство в работе с матами большой длины и ширины, а также возможные перегибы мата при его постоянном использовании и как следствие нарушение электрических соединений.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков прототипа, в частности предотвращение повреждений электрических соединений мата во время работы и транспортировки, возможность выполнения мата практически неограниченных размеров по длине и ширине, повышение его надежности работы и удобство использования.
Поставленный предполагаемой полезной моделью технический результат достигается сочетанием использования совокупности общих с прототипом признаков, заключающихся в том, что мат содержит электронагревательный элемент с питающим проводом, связанным с источником электрического тока, теплоизолятор и оболочку и новых признаков, заключающихся в том, что электронагревательный элемент с питающим проводом, теплоизолятор и оболочка термоэлектрического мата выполнены из гибких материалов в виде многослойной ленты, состоящей из плоских слоев теплоизолятора, оболочки и электронагревательного элемента, накрученной на ось катушки для сворачивания и транспортировки мата, при этом мат снабжен электрическим блоком управления нагревом, который смонтирован во внутренней полости оси катушки, а электроизоляционная оболочка выполнена из гидро-электро-изоляционного материала - из термопластичного полимера винилхлорида.
Многослойная лента термоэлектрического мата связана с катушкой при помощи ремней-лямок.
Электрический блок управления нагревом снабжен термовыключателем, связанным, с сектором нагревательного элемента.
Электрический блок управления нагревом снабжен программируемым, одноканальным электронным терморегулятором, а в теле мата смонтирован датчик температуры.
В блоке управления смонтирован терморегулятор с возможностью дистанционного управления.
Электрический блок управления нагревом содержит разъем для соединения с сетью.
В качестве теплоизолирующего слоя используют теплоизоляторы на основе вспененного полимера с одним отражающим поверхностным слоем.
Электронагревательный элемент выполнен из составных секций.!
В качестве нагревательного элемента используют уложенный в мат греющий кабель.
В качестве электронагревательного элемента использована гибкая лента с нанесенным на ее поверхность углеродным волокном.
Новизной предложенного технического решения является выполнение электронагревательного элемента с питающим проводом, теплоизолятором и оболочкой термоэлектрического мата из гибких материалов в виде многослойной ленты, состоящей из плоских слоев теплоизолятора, оболочки и электронагревательного элемента, накрученной на ось катушки для сворачивания и транспортировки мата, при этом мат снабжен электрическим блоком управления нагревом, который смонтирован во внутренней полости оси катушки, а электроизоляционная оболочка выполнена из гидро-электро-изоляционного материала - из термопластичного полимера винилхлорида.
Так, выполнение электронагревательного элемента с питающим проводом, теплоизолятора и оболочки термоэлектрического мата из гибких материалов в виде многослойной ленты, состоящей из плоских слоев теплоизолятора, оболочки и секции электронагревательного элемента, накрученной на ось катушки для сворачивания и транспортировки мата позволяет осуществлять многократный изгиб материалов во время эксплуатации, который можно скручивать в рулон и который можно выполнить требуемой ширины и длины.
Наличие электрического блока управления нагревом, смонтированным во внутренней полости оси катушки, позволяет избежать излишних перегибов проводов и повысить тем саамы надежность и продолжительность работы.
Выполнение взаимосвязи многослойной ленты термоэлектрического мата с катушкой при помощи ремней-лямок, монтаж электрического блока управления нагревом во внутренней полости оси катушки, наличие в электрическом блоке управления нагревом термовыключателя, связанного с, нагревательным элементом, наличие в электрическом блоке управления нагревом программируемого одноканального электронного терморегулятора, а в теле мата датчика температуры, монтаж в блоке управления терморегулятора с возможностью дистанционного управления, наличие в электрическом блоке управления нагревом разъема для соединения с сетью, использование в качестве теплоизолирующего слоя теплоизоляторы на основе вспененного полимера с одним отражающим поверхностным слоем, выполнение электронагревательного элемента из составных секций, использование в качестве нагревательного элемента уложенного в мат греющего кабеля и использование в качестве электронагревательного элемента гибкой ленты с нанесенным на ее поверхность углеродным волокном - являются признаками дополнительными, раскрывающими конкретное выполнение основных признаков и направлены на достижение поставленной предполагаемым изобретением задачи.
Связь мата при помощи ремней-лямок с катушкой для сворачивания и транспортировки мата позволяет одному, двум рабочим развернуть мат в рабочее положение, а затем, по окончании работы, легко свернуть мат в транспортное положение.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований сочетания известных и новых признаков предполагаемой полезной модели в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом и позволяет получить более высокий и даже неожиданный результат, что говорит о том, что предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого способа, в том числе на конкретном примере позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
Предполагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 изображен термоэлектрический мат в виде ленты, вид сверху;
На фиг. 2 - термоэлектрический мат вид сбоку.
На фиг. 3 в увеличенном масштабе показан поперечный разрез мата, а) - с размещенными в его теплоизоляционном слое датчиком температуры, б) - без датчика температуры.
Термоэлектрический мат содержит гидро-электро-изоляционную оболочку 1, выполненную в виде охватывающего внутренние элементы мата покрытия, теплоизоляционный слой 2, выполненный в конкретном случае из вспененного полиуретана, ленточный электронагревательный элемент 3 с нанесенным на его поверхность углеродным волокном, провода 4 подвода электричества, катушки 5 с блоком управления 6, терморегулятором 7. Термодатчик 8 смонтирован в теплоизоляционном слое 2 и связан с терморегулятором 7, установленным в блоке управления 6, Количество датчиков определяется предъявляемыми к мату требованиями и зависит от длины мата и количества сегментов электронагревательного элемента. Плоская поверхность теплоизоляционного материала может быть покрыта слоем отражающего тепло материалом 9. Ось 10 катушки 5 выполнена полой и диаметром, предотвращающим изгиб ленты мата под острым углом. В полости катушки 5 смонтирован разъем 11. Термоэлектрический мат 12 и катушка 5 соединены друг с другом при помощи ремней-лямок 13 помогающих ровному накручиванию мата на катушку. Провод 4 через разъем 11 обеспечивает подачу электропитания к электронагревательному элементу 3.
Предлагаемый термоэлектрический мат работает следующим образом.
В транспортном положении термоэлектрический мат находится свернутым в рулон на катушке 5. При необходимости обогрева материала (кирпичной кладки, уложенного бетона и др.) мат укладывают на обогреваемый материал. При этом используют мат требуемой ширины и длины. Длина мата может быть выполнена как в 3 метра, в 10 метров, в 50 метров и более. При необходимости прогрева вертикальных поверхностей мат закрепляют на этих поверхностях, например, с помощью люверсов.
Предлагаемым матом можно легко обернуть колонны и т.п.конструкции. С помощью разъема 11 мат подсоединяют к источнику питания.
В сложенном состоянии термоэлектрический мат занимает мало места и удобен при переноске, что затруднительно выполнить в прототипе.
Выполнение электронагревательного элемента по длине и по ширине, в виде секций позволяет изготовить мат заданной длины и ширины.
Наличие в электрическом блоке управления нагревом, термовыключателя, связанного, с электронагревательным элементом позволяет подобрать рабочий ток к рабочему току термовыключателя.
Наличие в электрическом блоке управления нагревом программируемого, одноканального электронного терморегулятора, а в теле мата датчика температуры позволяет регулировать температуру мата на заданной поверхности прогрева материала.
Возможность дистанционного управления обеспечивается за счет монтажа в блоке управления дистанционно управляемого терморегулятора.
Использование в качестве электронагревательного элемента уложенного в мат греющего кабеля и использование в качестве электронагревательного элемента гибкой ленты с нанесенным на ее поверхность углеродным волокном позволяет расширить технологические возможности изготовления мата, заменяя электронагревательные элементы.
Применение теплоизоляционного материала с отражающим слоем позволяет создать направленный в сторону обогреваемой поверхности тепловой поток.
В настоящее время на предприятии изготовлена опытная партия предлагаемых термоэлектрических матов, которые проходят испытания на конкретных объектах строительства. Предварительные результаты испытаний - положительные.
Принято решение начать производство предлагаемых термоэлектрических матов после завершения производственных испытаний