Электрообогреватель инфракрасный гибкий пленочный

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве гибкого плоского электронагревателя тепло-излучающего типа в промышленности и в быту, в частности для отопления жилых или производственных помещений, обогрева рабочих мест и т.д.
Известен гибкий пленочный электронагреватель (патент РФ 188481, МПК Н05В 3/36, оп. 16.04.2019), который включает плоский меандровой формы резистивный теплоизлучающий элемент из фольги в виде полос, расположенных параллельно друг другу вдоль полотна, и размещенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками, снабженный выводами для подключения к электрической сети. На резистивный теплоизлучающий элемент дополнительно нанесен электроизоляционный отверждаемый полимерный состав, а на одной из наружных электроизоляционных пленок с внутренней стороны поперек полотна рулона, на заданном расстоянии друг от друга, нанесена липкая лента с антиадгезионным покрытием, и по ее центру выполнен поперечный разрез полотна. Контактные площадки резистивных теплоизлучающих полос соединены электропроводящими перемычками по заданной схеме. Резистивные теплоизлучающие полосы в правой и левой половинах верхней части электронагревателя соединены по одной паре плавким термопредохранителем или биметаллическим термоотключателем. Причем соотношение ширины фольги к ее толщине составляет не менее 250.
К недостаткам известного технического решения можно отнести следующее. У них нет сплошного распределения электротермического потока, без пробелов - пустых холодных полос, что обусловлено технологической сложностью воспроизведения равномерности распределения резистива нагревательного злемента по всей поверхности. Снижение площади теплового потока приводит к повышению удельной мощности в 1,5-2 раза и соответственно к недопустимому повышению температуры материала конструкции. Это в свою очередь приводит к необходимому снижению общей установленной электрической мощности всего злектрообогревателя и, как следствие, к снижению его эффективности.
Известен САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙСЯ ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР (US 2020154526 (А1) - 2020-05-14). Предлагаемое техническое решение имеет целью и предлагает метод «увеличения нагрева на единицу площади поверхности» способом двухсторонней печати с перекрытием пробелов пустых полос с обратной стороны пленки очередным печатным нагревательным элементом.
При всей очевидности высокой сложности и стоимости оборудования и схемы (D/SPC) все нагревательные электрические компоненты, нанесенные на пленку печатным способом, подвержены возникновению трещин, соответственно к обрыву электроцепи в одной или нескольких полосах и к нарушению работы всего электронагревательного прибора. Кроме того, печатное оборудование, используемое для данных целей, как правило, не позволяет производить резистивные нагревательные элементы больших площадей и произвольных размеров.
Известен Высокоэффективный поверхностный нагревательный элемент дальнего инфракрасного диапазона из углеродного композиционного материала и его применение (US 2020015323 (А1) - 2020-01-09). В предлагаемом устройстве, в качестве нагревательного элемента, применен сплошной «пленкообразный материал, состоящий из углеродного композиционного материала». Пленкообразный материал в своей структуре не имеет армирующей составляющей.
Недостаток: при формировании нагревательного элемента на поверхностях произвольной конфигурации, например, при термоформовании на выпукло-вогнутых поверхностях, возможно нарушение сплошности резистива (разрывы, трещины) и изменение его поверхностного сопротивления.
2
Наиболее близким техническим решением к полезной модели, является электрообогреватель (патент RU 151643 U1, МПК F24C 7/00, оп. 10.04.2015, патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Теплофон" RU), содержащий тонкослойный нагревательный элемент, подключенный к электропитанию, теплоизоляцию, при этом содержит монолитно собранные слои, включающие внешний изоляционный кожух, последовательно размещенные теплоизоляцию и предварительно изолированный гибкий неметаллический нагревательный элемент на основе углеродного резистива, содержит элемент нагревательный инфракрасного действия, коробку ввода электросети со встроенным термовыключателем и присоединительный провод в двойной изоляции; при этом элемент нагревательный инфракрасного действия состоит из несущего элемента, передняя часть которого является тепловым источником инфракрасного действия; при этом на обратную поверхность несущего элемента нанесен слой клея термостойкого, термопластичного, при помощи которого закреплен гибкий нагревательный резистивный элемент; при этом на противоположных краях гибкого нагревательного резистивного элемента закреплены два электроконтакта, к которым при помощи припоя или токопроводящей углерод - полимерной композиции присоединен токоввод; при этом вся обратная поверхность несущего элемента, гибкий нагревательный резистивный элемент и электроконтакты покрыты электроизоляцией для предотвращения поражения электрическим током; при этом гибкий нагревательный резистивный элемент содержит тканевую подложку и токопроводящий резистивный слой, сформированный на основе резистивного углеродного композиционного материала, включающего токопроводящую фазу на основе технического углерода и полимерное связующее, при этом резистивный углеродный композиционный материал содержит технический углерод с высокоразвитой удельной площадью поверхности 300 ч 600 м/г и выше, с размером частиц от 10 до 50 нм в сочетании с коллоидными графитовыми препаратами с размерами частиц графита менее 4 мкм и раствор термостойкого полимерного связующего; при этом в гибком нагревательном резистивном элементе тканевая подложка пропитана резистивным углеродным композиционным материалом; при этом теплоизоляция зафиксирована на месте внешним изоляционным кожухом, который приклеен к несущему элементу по контуру.
Недостаток известного технического решения заключается в следующем - структура электрообогревателя сформирована на несущем, твердом, плоском, электроизоляционном элементе, в следствии чего, отсутствует гибкость всей конструкции, отсутствует возможность размещения гибкого нагревательного элемента на иных поверхностях, в частности на поверхностях произвольной конфигурации и различных материалах.
Задача полезной модели заключается в разработке гибкого плоского пленочного поверхностного обогревателя излучающего типа в области ИК излучения, конструкция которого должна обладать повышенными эксплуатационными и функциональными свойствами, а также осуществление серийного производства гибких пленочных электронагревателей.
Техническим результатом полезной модели являются повышенные эксплуатационные и функциональные характеристики: полная герметичность, влагостойкость и электробезопасность прибора, мобильность и оперативность установки и монтажа электрообогревателя на обогреваемую поверхность, увеличение эффективности нагрева поверхности электронагревателя, а также осуществить серийное производство гибких пленочных электронагревателей.
Это достигается за счет того, что в электрообогревателе инфракрасном гибком пленочном, содержащем тонкослойный нагревательный элемент, подключенный к электропитанию, монолитно собранные слои, включающие последовательно размещенные гибкий неметаллический нагревательный элемент на основе углеродного резистива, предварительно изолированный, элемент нагревательный инфракрасного действия; на гибком нагревательном резистивном элементе закреплены электроконтакты, к которым при помощи припоя или токопроводящей углерод - полимерной композиции присоединен токоввод, при этом гибкий нагревательный резистивный элемент и электроконтакты покрыты электроизоляцией для предотвращения поражения электрическим током; гибкий нагревательный резистивный элемент содержит тканевую подложку и токопроводящий резистивный слой, сформированный на основе резистивного углеродного композиционного материала, включающего токопроводящую фазу на основе технического углерода и полимерное связующее, согласно полезной модели, на поверхность гибкого нагревательного резистивного элемента установлены ленточные металлические электроконтакты, гибкий нагревательный элемент расположен между двумя слоями электроизоляционной полиэтилентерефталатной пленки (ПЭТ), края которой скреплены между собой термоклеем термовакуумным способом, под одну из полиэтилентерефталатной пленок (ПЭТ) на поверхность гибкого нагревательного элемента установлен термовыключатель, на одной из внешних сторон обогревателя размещен скотч двухсторонний полимерный, топологические схемы резистивного нагревательного элемента размещены с возможностью обеспечить необходимые установленные Ру мощности при высоких удельных Pi мощностях обогрева на площадях обогрева произвольных размеров, при этом электроконтакты к ткани резистивного элемента закреплены токопроводящей углерод - полимерной композицией посредством термовакуумного прессования.
Отличительная особенность заявляемого технического решения:
- гибкий нагревательный элемент электроприбора расположен между двумя слоями электроизоляционной пленки ПЭТ, края которой склеены между собой термоклеем ТФ-60 термовакуумным способом, в результате чего создается сплошная прочная электроизолирующая оболочка гибкого нагревательного элемента из пластика - ПЭТ, обеспечивающая герметичность, влагостойкость и электробезопасность прибора;
- установлен термовыключатель под одну из пленок ПЭТ, на поверхности гибкого нагревательного элемента, предохраняющий устройство от недопустимого нагрева для обеспечения безопасности электроприбора;
- на одной из внешних сторон обогревателя, размещен скотч двухсторонний полимерный, что обеспечивает мобильность и оперативность установки и монтажа электрообогревателя на обогреваемую поверхность;
- полимерный двухсторонний скотч применен в качестве дополнительной электрической изоляции, обеспечивающей соответствующий класс защиты прибора по электробезопасности.
Устройство электрообогревателя изображено на рисунках. На Фиг. 1 изображен электрообогреватель инфракрасный гибкий пленочный, общий вид. На Фиг. 2 - то же, варианты топологией размещения нагревательного элемента. На Фиг. 3 - то же, поперечный разрез электрообогревателя по сечению А-А на Фиг. 1.
Позиции обозначают: гибкий нагревательный резистивный элемент 1; ленточный металлический электроконтакт 2; слой электроизоляционной пленки 3; термовыключатель 4; электрический токоввод 5; скотч пленочный двухсторонний 6; клей термопластичный высокотемпературный 7.
Электрообогреватель инфракрасный гибкий пленочный относится к области электротехники, в частности, к электротермии, в частности, к гибким плоским пленочным поверхностным обогревателям излучающего типа в области ИК излучения и могут быть использованы для создания систем инфракрасного обогрева бытовых, производственных, административных помещений, а так же для обогрева производственного оборудования и процессов.
Электрообогреватель инфракрасный гибкий пленочный состоит из гибкого нагревательного резистивного элемента 1, представляющего тканевую основу, пропитанную углеродной композицией, к которой прикреплены ленточные металлические электроконтакты 2, закрепленные к ткани термопластичным пропиточным углеродно полимерным клеевым резистивным компаундом гибкого нагревательного элемента термовакуумным прессованием. Этим обеспечена надежность электрического и механического присоединения металлического проводника к резистивной ткани гибкого нагревательного элемента. Гибкий нагревательный элемент 1 электроприбора расположен между двумя слоями электроизоляционной пленки 3, например, ПЭТ, соединенных между собой клеем термопластичным высокотемпературным 7, например, ТФ-60, термовакуумным способом, в результате чего создана сплошная прочная электроизолирующая оболочка гибкого нагревательного элемента 1 из пластика - ПЭТ, обеспечивающая герметичность, влагостойкость и электробезопасность прибора. С целью обеспечения безопасности электроприбора, под одну из пленок 3, на поверхность гибкого нагревательного элемента 1, установлен термовыключатель 4, предохраняющий прибор от недопустимого нагрева. На одной из внешних сторон обогревателя, размещен скотч двухсторонний полимерный 6, что обеспечивает мобильность и оперативность установки и монтажа электрообогревателя на обогреваемую поверхность. Полимерный двухсторонний скотч 6 применен в качестве дополнительной электрической изоляции, обеспечивающей соответствующий класс защиты прибора по электробезопасности.
2
2
Построение электрообогревателя на основе гибкого нагревательного элемента позволяет создавать топологические схемы размещения резистивного нагревательного элемента с целью обеспечения необходимых установленных Ру и удельных Pi мощностей обогрева на площадях обогрева произвольных размеров. Так по варианту топологической схемы Фиг. 1, удельная мощность теплового потока Pi может достигать 1,2 кВт/м. По варианту схемы Фиг. 2 тепловой поток Pi менее 0.1кВт/м. Вся структура конструкции электрообогревателя формируется за одну технологическую операцию термовакуумного прессования, чем обеспечивается высокая производительность изготовления электрообогревателя.
Работа прибора.
При подаче на электроконтакты 2 устройства электрического напряжения, в результате электротермических процессов в гибком нагревательном элементе, происходит его разогрев. Выделяющееся тепло передается кондуктивным способом обогреваемому телу с максимальной теплопередачей, либо эффективно излучается в окружающую среду инфракрасным излучением через прозрачную для ИК - излучения пленочную оболочку.