ГИБКИЙ ФОЛЬГОВЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электрическим фольговым нагревателям и может быть использована в космических аппаратах для нагревания объектов, работающих в условиях криогенных и повышенных температур.
Известен гибкий нагреватель (пат.RU №2110901, МПК H05B 3/34 от 10.05.1998) имеющий резистивный элемент в форме фольгового меандра, выполненного из сплава высокого омического сопротивления на основе железа и являющегося высокотемпературным, например, хромоалюминиевый сплав марки 1Х17Ю5. Защитная пленка нагревателя состоит из двух или более последовательно нанесенных на лицевую и тыльную стороны меандра слоев электроизоляционного лака, например, бакелитового, и клеевой ткани, например, из материала прокладочного с односторонним точечным полиэтиленовым покрытием.
Такой нагреватель работает в узком температурном диапазоне и не имеет радиационной стойкости.
Известен также гибкий электронагреватель, содержащий изолированный плоский фольговый резистивный элемент в виде меандра, концы которого соединены с контактными площадками для токоподвода. Резистивный элемент выполнен в виде плоского печатного проводника, напрессованного на гибкое основание и имеющего с другой стороны защитный изолирующий слой лака.
Гибкое основание изготовлено из тканевого прокладочного стеклотекстолита (патент на полезную модель RU №70736 МПК H05B 3/10, 3/12, 3/18, 3/36 от 31.08.2007 г.). Резистивный элемент выполнен из манганина - сплава меди, никеля и марганца. Проводник выполнен печатным способом, напрессован на гибкое диэлектрическое основание и покрыт защитным лаком (например, марки ЭП-730). В качестве диэлектрического основания используется теплостойкая прокладочная стеклоткань СТП-4 ТУ 2296-003-11436290-02, пропитанная в один слой лаком ЭП-730 методом горячего прессования при температуре +170°С.
Недостатком этого нагревателя является низкий верхний предел температуры эксплуатации (около 100°С). Лаковое покрытие не обеспечивает достаточной ровности и гладкости поверхности, что сказывается на невысоком качестве маркировочных записей на этой поверхности, а также на общем виде изделия. Лак не обеспечивает достаточную радиационную стойкость и при нагреве выделяет вещества, негативно влияющие на работу окружающих приборов или ухудшающих атмосферу внутри скафандра космонавта.
Известен также, взятый в качестве прототипа, электронагреватель содержащий, плоский резистивный элемент в форме меандра, выполненный из фольги с высоким омическим сопротивлением, закрепленный между двумя слоями электроизоляционного материала и, концы которого соединены с контактными площадками (патент на полезную модель RU №106821 МПК H05B 3/36 от 14.03.2011 г.). Резистивный нагревательный элемент соединен с двумя или более контактными площадками, также размещенными на гибком основании. С одной стороны роль изоляции играет гибкое основание, изготовленное из изолирующего материала. С другой стороны на резистивный нагревательный элемент наносится специальное защитное покрытие. И гибкое основание, и изоляционный слой выполнены из полиимидной пленки, нанесенной методом прессования. Использование в качестве изоляционного слоя полиимидной пленки вместо лака (как в аналоге) позволяет увеличить термостойкость электронагревателя со 100°С до 120°С, а также повысить радиационную стойкость, что позволяет уменьшить газоотделение и соответственно снизить загрязнение окружающих приборов, особенно в условиях космоса.
Недостатками данного нагревателя являются: 1) слишком большая жесткость, не позволяющая сгибать нагреватель по малому радиусу, 2) отсутствие присоединенного питающего кабеля с соединителем, так как места установки нагревателей на космическом аппарате часто бывают малодоступны и, следовательно, присоединение питающего кабеля становится проблемой, 3) узел крепления кабеля к нагревателю очень не надежное место и без специальных методов его упрочнения он может быть разрушен при монтаже
Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в создании сверхгибкого электронагревателя, надежно работающего в очень широком температурным диапазоне (-180-+180°C), в условиях повышенной радиации, то есть в космических условиях.
Ниже, при раскрытии изобретения и рассмотрении его конкретной реализации будут названы и другие виды достигаемого технического результата.
Данный технический результат достигается тем, что предлагаемый гибкий фольговый электронагреватель, как и, взятый за прототип, содержит плоский резистивный элемент в форме меандра, выполненный из фольги с высоким омическим сопротивлением, закрепленный между двумя слоями электроизоляционного материала и, концы которого соединены с контактными площадками, но в отличие от прототипа, в предложенной конструкции каждый слой электроизоляционного материала представляет собой аримидную ткань, пропитанную лаком, и выполнен в форме прямоугольника с выступом со стороны контактных площадок, нагреватель снабжен радиационностойким экранированным кабелем, подпаянным к контактным площадкам, и закрепленным к выступам электроизоляционных слоев нитяным бандажом из аримидной нити, а на его противоположном конце смонтирован соединитель.
Выполнение электроизоляционных слоев из аримидной ткани, пропитанной лаком, позволяет обеспечить не только высокую радиационную стойкость нагревателя, но и позволяет сделать нагреватель сверхгибким - его без повреждения можно обернуть вокруг карандаша. Заделка кабеля с припаянными к контактным площадкам проводами между слоями аримидной ткани с закреплением его бандажом аримидной нитью позволяет повысить надежность соединений и, соответственно, конструкции в целом, а использование и радиационностойкого кабеля, повышает надежность всей конструкции в процессе ее эксплуатации в экстремальных условиях, например, космоса. Припаивание проводов кабеля с изолированием их слоями аримидной ткани и выполнение на другом его конце соединителя позволяет получить полностью готовый нагреватель, не требующий никаких дополнительных операций, кроме установки его на объект, в том числе, в малодоступных местах.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 - электронагреватель без верхней защиты;
- на фиг. 2 - увеличенный фрагмент контактного узла.
- на фиг. 3 - общий вид электронагревателя.
Гибкий фольговый электронагреватель содержит плоский резистивный элемент 1 в форме меандра, выполненный из фольги (например, константановая фольга) с высоким омическим сопротивлением. Резистивный элемент 1 закреплен между двумя слоями электроизоляционного материала 2. Концы элемента 1 соединены с контактными площадками 3. Каждый слой электроизоляционного материала 2 представляет собой аримидную ткань, пропитанную лаком (например, эпоксидным ЭП-730), и выполнен в форме прямоугольника с выступом 4 со стороны контактных площадок 3. Электронагреватель снабжен радиационностойким экранированным кабелем 5, провода 6 которого подпаяны к контактным площадкам 3. Кабель 5 закреплен между выступами 4 электроизоляционных слоев 2 нитяным бандажом 7 из аримидной нити, а на его противоположном конце смонтирован соединитель 8 через который на нагреватель подается бортовое питание. Плоский резистивный элемент приклеен лаком на аримидную ткань 2, сверху приклеивается защитная аримидная ткань 2, верхний и нижний электроизоляционные слои 2 имеют одинаковые форму и размеры. В конструкции используется радиационностойкий кабель, например, МСЭ 26-15 2×0,2, с другой стороны кабель заканчивается соединителем, например, 2РМ.
На чертежах показана конструкция электронагревателя с четырьмя контактными площадками, к которым подпаяно четыре электрических провода 6 радиационностойкого электрического кабеля 5. При этом два провода являются дублирующими и начинают работать в случае повреждения основных питающих проводов. Такое дублирование принято в космической технике. Предлагаемая конструкция обеспечивает такую надежность заделки проводов, что дублирование не является обязательным, кроме того, конструкция получается сверхгибкой за счет использования аримидной ткани для электроизоляционных слоев, а выполнение этих слоев предложенной формы (прямоугольник с выступом со стороны контактных площадок) позволяет получить очень надежную заделку кабеля между слоями.