ПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для электрообогрева, а именно к плоским электронагревательным приборам, преимущественно пленочного типа, используемым в различных отраслях промышленности и гражданского строительства.
Из уровня техники известен пленочный электронагреватель, содержащий резистивный излучающий элемент, размещенный между двумя слоями гибкой электроизоляционной пленки, имеющий в плане меандровую форму и снабженный выводами для подключения к электрической сети или другому электронагревателю, при этом резистивный излучающий элемент выполнен в виде параллельных полос, соединенных последовательно с помощью сварки путем перегиба их в сторону следующей полосы поочередно с одной и с другой сторон, при этом участки каждой полосы резистивного излучающего элемента, накладывающиеся друг на друга при перегибе, соединены с помощью сварки (патент №110579 на полезную модель «Пленочный электронагреватель и система обогрева помещения, содержащая пленочный электронагреватель», дата подачи 16.06.2011 г., опубл. 20.11.2011 г.).
Недостатки известного решения обусловлены недостаточной герметичностью, при нарушении которой возникает большая вероятность короткого замыкания, особенно в местах соединения полос с помощью сварки путем перегиба, что, в свою очередь, снижает надежность изделия. Кроме того, изделие обладает повышенной технологичностью.
Известен пленочный электронагреватель, содержащий две гибкие электроизоляционные пленки, между которыми размещен резистивный нагревающий элемент, имеющий в плане меандровую форму и снабженный выводами для подключения к электрической сети или другому электронагревателю, и излучающий элемент, разделенные слоем гибкой электроизоляционной пленки, причем электронагреватель размещен между двух слоев гибкой электроизоляционной пленки, соединенных между собой в единое целое с обеспечением герметичности электронагревателя (патент 93609 на полезную модель «Пленочный электронагреватель (варианты)», дата подачи 31.12.2009 г., опубл. 27.04.2010 г.).
В данной конструкции отсутствует плотное соединение между основными элементами, в частности между электроизоляционными пленками, резистивным элементом и излучающим элементом, что приводит к снижению уровня влаго- и электрозащиты, герметичности и, в результате, надежности изделия. Многослойная конструкция помещается в «конверт», образованный двумя внешними гибкими листами из электроизоляционной пленки, которые ламинируются с помощью горячих резиновых валков. Недостатки горячего ламинирования известны: при низкой температуре пленки не склеиваются, при высокой - прожигаются, что также негативно влияет на герметичность. Помимо этого, использование большого количества различных элементов (пленок) значительно утолщает изделие, делает его менее гибким и удобным в эксплуатации.
2
Известен пленочный электронагреватель, содержащий резистивный нагревательный элемент в виде контура меандровой формы, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, при этом контур образован единой токопроводящей проволокой из высоколегированной нержавеющей стали от 0,003 до 0,3 мм в поперечном сечении, каждая из термостойких электроизоляционных пленок покрыта клеевым слоем толщиной от 20-50 мкм (патент №152927 на полезную модель «Пленочный электронагреватель», дата подачи 09.12.2014 г., опубликовано 27.06.2015 г.).
Технологическое применение клея основано на физическом явлении - адгезии (прилипание) - сцеплении разнородных жидких или твердых тел в местах контакта их поверхностей. Теория адгезии объясняет это явление межмолекулярным притяжением, обеспечивающим целостность вещества. Создает адгезию клей, нанесенный на пленку. Толщина клеевого слоя бывает разной, но именно толщина клеевого слоя определяет клеящие способности. Клеевые соединения не утяжеляют конструкцию и обладают высокой прочностью, часто превышающей прочность механического крепления. Кроме того, клеевое соединение надежнее не только из-за отсутствия сверления в материале, но и вследствие более равномерной передачи сил через всю площадь клеевой поверхности.
К недостаткам клеевых соединений относятся: незначительная тепловая стойкость (при температуре выше +90°C их прочность резко снижается), склонность к ползучести при длительном воздействии больших статических нагрузок, длительные сроки сушки, необходимость нагрева для получения стойких и герметичных соединений, низкая прочность на сдвиг и др. Возрастает риск появления отслаивания, разводов, шелушения.
Вышеперечисленные недостатки клеевого соединения, а также использование токопроводящей проволоки, которая за счет создаваемого объема увеличивает толщину конструкции и не позволяет при сборке устройства образовать плотное соединение между гибкими пленками, приводят к снижению эксплуатационных показателей и герметичности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является пленочный электронагреватель, содержащий плоский меандровой формы резистивный нагревающий и излучающий элемент из фольги в виде непрерывной ленты из токопроводящего материала, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети и отражающий элемент из фольги, расположенный между внешней электроизоляционной пленкой и резистивным нагревающим и излучающим элементом и отделенной от резистивного нагревающего и излучающего элемента третьей электроизолирующей пленкой, причем все электроизоляционные пленки выполнены трехслойными, состоящими из основного электроизоляционного термостойкого слоя, грунтовочного и клеевого слоев, при этом грунтовочный слой выполнен из полиэтилена низкой плотности, а клеевой - из этиленвинилацетата (патент №105103 на полезную модель «Пленочный электронагреватель», дата подачи 03.02.2011 г., опубл. 27.05.2011 г.).
Недостатки данного устройства обусловлены наличием большого количества слоев, утяжеляющих и усложняющих конструкцию, а также повышающих материалоемкость и технологичность изделия.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции при сохранении показателей по герметичности.
Дополнительным результатом является снижение материалоемкости изделия.
Указанный технический результат достигается тем, что в пленочном электронагревателе, содержащем изготовленный из токопроводящего материала плоский меандровой формы резистивный нагревающий и излучающий элемент в виде ленты из фольги, снабженной выходными выводами и расположенной между двумя гибкими листами, включая многослойные, состоящие из термостойкой электроизоляционной пленки и нанесенных на нее грунтовочного и клеевого слоев, согласно полезной модели меандровая форма резистивного нагревающего и излучающего элемента получена за счет соединения отдельных полосок фольги посредством перемычек с образованием электрически непрерывной цепи, многослойным выполнен один из гибких листов.
Грунтовка - это состав, наносимый первым слоем на подготовленную поверхность для создания надежного сцепления верхних (кроющих) слоев с обрабатываемой поверхностью и выравнивания ее впитывающей способности. Грунтовки проникают в поверхность, укрепляют ее, улучшают сцепление материалов, способствуют равномерному нанесению клея.
Применение грунтовки является необходимым условием перед нанесением материалов на сложную поверхность, в том числе недостаточно пористую.
Показатели смачиваемости и капиллярного проникновения грунтовки выше, чем, например, у воды, поэтому грунтовка легко и глубоко проникает в основание, заполняет поры между твердыми частичками, обволакивая и склеивая их, а также закрепляет слабые места, увеличивая сродство материалов. Кроме того, грунтовки обладают хорошими пассивирующими свойствами для металлических поверхностей и имеют широкий температурный диапазон эксплуатации.
Резистивный нагревающий и излучающий элемент выполняют из легированного токопроводящего материала, преимущественно прецизионного, например, 03Х13Н14М2ВИ или легированной стали с электрическим сопротивлением, находящимся в пределах 0,75 до 0,85 мкОм⋅м.
Меандр образован путем укладки отдельных полосок токопроводящего материала, связанных между собой перемычками с образованием электрически непрерывной ленты посредством сварки или пайки, или склейки.
Предлагаемое к защите устройство поясняется чертежами, где
фиг. 1 - продольный разрез пленочного электронагревателя;
фиг. 2 - вид сверху пленочного электронагревателя.
Пленочный электронагреватель состоит из двух гибких листов 1, 2, изготовленных из термостойких электроизоляционных пленок, в качестве которых могут быть применены полимерные пленки из полипропилена, или полиэтилена, или полиамида, или полихлорвинила. Преимущественным материалом для термостойкой электроизоляционной пленки является полиэтилентерефталатная пленка PET. Между гибкими листами 1, 2 размещен резистивный нагревающий и излучающий элемент 3, имеющий в плане меандровую форму. В качестве токопроводящего материала для резистивного нагревающего и излучающего элемента, как правило, используют ленту фольги, изготовленную из легированного материала. На один из двух гибких листов, например, 2, дополнительно нанесены грунтовочный слой 4 и клеевой слой 5, при этом грунтовочный слой может быть выполнен из полиэтилена низкой плотности LDPE, клеевой - из полимерного материала, например этиленвинилацетата EVA.
Применение в устройстве только одного листа, выполненного многослойным, в достаточной мере обеспечивает качество и стабильность соединения между элементами, а также сохраняет герметичность, при этом конструкция упрощается, снижается ее толщина, материалоемкость, улучшается технологичность.
Концы резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 снабжены выходными выводами 6, служащими для подключения к внешнему источнику питания или дополнительным электронагревателям (не показаны). Места входа выводов внутрь электронагревателя и сопряжения его с концами резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 защищают путем ламинирования с применением термостойкого клеевого состава (не показаны).
Пленочный электронагреватель может быть дополнительно снабжен отражающим элементом из фольги, расположенным между одной из электроизоляционных пленок и резистивным нагревающим и излучающим элементом и отделенным от резистивного нагревающего и излучающего элемента третьей электроизолирующей пленкой (на чертеже не показаны).
Электрически непрерывная лента резистивного нагревающего и излучающего элемента меандровой формы образована путем соединения отдельных полосок фольги с помощью перемычек 7. Соединение элементов осуществляется посредством сварки или пайки, или склейки.
Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.
При подключении пленочного электронагревателя к внешнему источнику питания резистивный элемент 3 нагревается и излучает тепло. Происходит обогрев. Электронагреватель может быть размещен на стене, полу, потолке помещения, при этом в качестве средств крепления применяют крепежные элементы (винты, шурупы, гвозди и т.п.). При необходимости пленочный электронагреватель может быть расположен под внешней облицовкой.
В случае одновременного использования нескольких нагревателей их собирают в единую конструкцию в виде панели, которую используют для обогрева помещений с большими площадями. Общий электрический вывод панели либо снабжен электрическим разъемом, либо подключен к выключателю.
При использовании в конструкции отражающего элемента после подключения электронагревателя к внешнему источнику питания резистивный нагревающий и излучающий элемент нагревается и разогревает алюминиевую фольгу, благодаря этому в окружающую среду передается равномерный поток тепла.
Заявляемая полезная модель имеет повышенный уровень технологичности. Конструкция пленочного электронагревателя упрощена, снижены затраты на материалы, используемые при его изготовлении и, как следствие, снижается стоимость продукции.