Электронагревательная панель

Заявляемое техническое решение относится к электронагревательным устройствам, а именно к устройствам резистивного нагрева, которые могут быть использованы, в частности, для обогрева помещений бытового и промышленного назначения.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой электронагревательную панель, содержащую листовой резистивный нагревательный элемент, который посредством токопроводящих выводов подключается к источнику питания. Нагревательный элемент заключен в изоляционный слой, состоящий из тканого армирующего материала, пропитанного синтетической смолой с добавлением катализатора. На одной из сторон листового резистивного нагревательного элемента расположен теплоизоляционный слой, выполненный из базальтовой ваты, в слое которой выполнены отверстия с шагом по всей площади и вырезы по краям, в которых расположен слой полимерного сотового материала. Электронагревательная панель содержит с двух сторон дополнительный внешний слой синтетической смолы, армированной тканым стекломатериалом. Патент РФ на полезную модель №167773, МПК H05B 3/36, опубликован 10.01.2017.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- листовой резистивный нагревательный элемент,
- токопроводящие выводы для подключения к источнику питания,
- изоляционный слой выполнен из армирующего материала, пропитанного синтетической смолой,
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- резистивный нагревательный элемент заключен в изоляционную оболочку,
- резистивный нагревательный элемент имеет участки, простроченные нитью.
Известная нагревательная панель содержит несколько слоев материалов, не объединенных в единую оболочку и имеющих разные структуру, плотность, свойства сцепления и пр. В процессе изготовления и эксплуатации возможно расслаивание панели, что приводит к снижению её надежности, в частности, электробезопасности.
Известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, представляющее собой греющее электрическое устройство, содержащее листовой резистивный нагревательный элемент, который посредством токопроводящих выводов подключается к источнику питания. Резистивный нагревательный элемент заключен в изоляционный слой, выполненный в виде оболочки и состоящий из армирующего материала, пропитанного синтетической смолой. Патент РФ на полезную модель №147183, МПК H05B 3/36, опубликован 27.10.2014.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- листовой резистивный нагревательный элемент,
- токопроводящие выводы для подключения к источнику питания,
- резистивный нагревательный элемент заключен в изоляционную оболочку, выполненную из армирующего материала, пропитанного синтетической смолой,
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- резистивный нагревательный элемент имеет участки, простроченные нитью.
В известном техническом решении резистивный нагревательный элемент заключен в изоляционную оболочку, состоящую из армирующего материала, пропитанного синтетической смолой, что обеспечивает высокий уровень электробезопасности. Однако резистивный нагревательный элемент представляет собой электронагревательную пленку, которая имеет гладкие поверхности и поэтому может иметь недостаточную степень сцепления с изоляционной оболочкой. Если греющее устройство выполнено тонким оно получается гибким, но при сгибании возможно отделение изоляционной оболочки от электронагревательной пленки, что снижает надежность устройства.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении надежности устройства. При использовании заявляемого технического решения, за счёт лучшего сцепления изоляционной оболочки с поверхностями резистивного нагревательного элемента, обеспечивается повышение прочности и электробезопасности устройства, что в целом обеспечивает его надежность.
Технический результат достигается тем, что в электронагревательной панели, которая включает листовой резистивный нагревательный элемент, заключенный в изоляционную оболочку, выполненную из армирующего материала, пропитанного синтетической смолой, и токопроводящие выводы для подключения к источнику питания, листовой резистивный нагревательный элемент имеет участки, простроченные нитью, расположенные между резистивными полосами листового резистивного нагревательного элемента. Электронагревательная панель дополнительно может содержать теплоизоляционный слой, расположенный с одной стороны от изоляционной оболочки, и ребристый слой, расположенный хотя бы с одной стороны от изоляционной оболочки. Участки, простроченные нитью, могут быть выполнены таким образом, что листовой резистивный элемент хоты бы одной стороной сострочен с армирующим материалом изоляционной оболочки.
Выполнение электронагревательной панели таким образом, что листовой резистивный нагревательный элемент заключен в изоляционную оболочку, обеспечивает высокую надежность устройства, так как исключает вероятность расслоения при изготовлении и эксплуатации устройства.
Изоляционная оболочка, содержащая армирующий материал, пропитанный синтетической смолой, обеспечивает прочность и надежность устройства, независимо от того, выполнено ли устройство гибким, в случае использования тонкого армирующего материала, или жестким, при необходимости.
Токопроводящие выводы для подключения устройства к источнику питания в заявляемом техническом решении надежно изолированы за счёт того, что места их соединения с резистивным нагревательным элементом находятся внутри изоляционной оболочки.
Выполнение электронагревательной панели с резистивным нагревательным элементом, имеющим участки, простроченные нитью, расположенные между резистивными полосами резистивного нагревательного элемента, позволяет улучшить сцепление резистивного нагревательного элемента и изоляционной оболочки. Это достигается за счёт того, что нити, которыми прострочен листовой резистивный нагревательный элемент, также пропитываются смолой при выполнении изоляционной оболочки и надежно прикрепляются к изоляционному слою в процессе полимеризации при отверждении оболочки. Таким образом, исключается вероятность расслоения или отделения изоляционной оболочки от резистивного нагревательного элемента и в целом повышается надежность устройства. Для дополнительного улучшения сцепления резистивного нагревательного элемента и изоляционной оболочки участки, простроченные нитью, могут быть выполнены таким образом, что листовой резистивный элемент хотя бы одной стороной сострочен с армирующим материалом изоляционной оболочки.
Электронагревательная панель может дополнительно содержать теплоизоляционный слой, расположенный с одной стороны от изоляционной оболочки, который способствует повышению КПД электронагревательной панели за счёт препятствования распространению тепла в нерабочую зону и, таким образом, сокращения теплопотерь, а также повышает её надежность, так как теплоизоляционный слой, являясь дополнительным слоем панели, улучшает защитные и прочностные характеристики электронагревательной панели, например, при расположении панели на полу позволяет нивелировать воздействие на неё поверхности пола (часто неровные и острые участки).
Также электронагревательная панель может дополнительно содержать ребристый слой, расположенный как минимум на одной внешней стороне изоляционной оболочки, увеличивающий прочность и жесткость панели и обеспечивающий противоскольжение.
На фиг. 1 показан вид сверху с послойным разрезом композиционного греющего электрического устройства.
Электронагревательная панель содержит листовой резистивный нагревательный элемент (1), имеющий токопроводящие выводы (2) для подключения к источнику питания и заключенный в изоляционную оболочку (3). Резистивный нагревательный элемент (1) имеет участки (4), простроченные нитью.
В качестве гибкого листового резистивного нагревательного элемента (1) можно применить, например, электронагревательную пленку, на основе нетканого электропроводного материала с нанесенным или пропитанным углеродным слоем, толщиной от 0,2 мм до 2 мм, ламинированного (или не ламинированного) полиэтилентерефталатом, на которой выполнены участки, простроченные нитью. Токопроводящие выводы (2) припаиваются к токоведущим шинам резистивного нагревательного элемента (1), а изоляция мест соединения происходит при заключении резистивного нагревательного элемента (1) в изоляционную оболочку (3).
Изоляционная оболочка (3) содержит армирующий материал, пропитанный синтетической смолой. В качестве армирующего материала может быть использован тканный или нетканый материал в виде стеклоткани, стеклорогожи, стекломата, стекловуали или их комбинации. В качестве синтетической смолы может быть использована, например, полиамидная смола, полиуретановая смола, полиэфирная смола, эпоксидная смола или акриловая смола. В качестве катализатора для отверждения смолы может быть использован, например, пероксид.
Нить, используемая для прострочки участков (4) резистивного нагревательного элемента, может быть выбрана, в частности, из следующего ряда: полиэстровая, хлопчатобумажная, вискозная, капроновая, лавсановая, нейлоновая, стеклонить, мононить. Участки (4), простроченные нитью, выполнены таким образом, что они расположены между резистивными полосами нагревательного элемента, исключая разрушение резистивного слоя, шин и токопроводящих выводов нагревательного элемента, в виде, как минимум, одного шва между двух резистивных полос.
Электронагревательная панель может дополнительно содержать теплоизоляционный слой, расположенный с одной стороны от изоляционной оболочки. Теплоизоляционный слой может быть выполнен, например, из минеральной ваты, термопластичных полипропиленовых сот с термосварочной тканью, стеклянного волокна, пенополиуретана, пенополистирола, вспененного полиэтилена, пробки, дерева, ОСБ, ДВП, ДСП, полимочевины, вспененного каучука, целлюлозы или текстильного материала.
Также электронагревательная панель может дополнительно содержать ребристый слой, расположенный, как минимум, на одной внешней стороне изоляционной оболочки, увеличивающий прочность и жесткость панели и обеспечивающий противоскольжение. Ребристый слой может быть выполнен из синтетической смолы, форма и расположение ребер (выступов) может быть любой.
Электронагревательная панель может быть изготовлена различными методами формования, например, методом контактного ручного формования, как описано ниже.
На очищенную и обезжиренную матрицу будущего изделия наносится антиадгезионный слой, затем укладывается слой армирующего материала и пропитывается синтетической смолой с добавлением катализатора, потом укладывается гибкий листовой резистивный нагревательный элемент (1) с участками (4), простроченными нитью, и токопроводящими выводами (2). Размеры нагревательного элемента меньше размеров матрицы на 1-2 см. Листовой резистивный нагревательный элемент (1) прикатывается к пропитанному синтетической смолой армирующему материалу. Далее на гибкий листовой нагревательный элемент укладывается еще один слой армирующего материала, который также пропитывается синтетической смолой с добавлением катализатора и прикатывается. Верхний и нижний слои армирующего материала, пропитанные синтетической смолой, в процессе полимеризации образуют замкнутую изоляционную оболочку (3). После отверждения изделие извлекается из формы, производится обрезка и выравнивание изделия по краям. Для лучшего скрепления листового резистивного нагревательного элемента (1) и армирующего материала участки (4), простроченные нитью, могут быть выполнены таким образом, что листовой резистивный нагревательный элемент (1) хотя бы одной стороной сострочен с хотя бы одним из слоев армирующего материала.
Для использования электронагревательной панели токопроводящие выводы (2) подключаются к источнику питания. При этом гибкий листовой резистивный нагревательный элемент (1) нагревается и выделяет тепло. Изоляционная оболочка(3) прогревается быстро и равномерно, передавая тепло нагреваемой среде.
Для экономии потребляемой энергии температуру нагревания гибкого листового резистивного нагревательного элемента (1), по необходимости, можно регулировать, подключив его к источнику питания через терморегулятор.
Заявленная электронагревательная панель может быть использована в качестве напольного или настенного греющего покрытия в помещениях бытового и промышленного назначения. В зависимости от назначения электронагревательная панель может быть изготовлена разных размеров, цветов и конфигураций. Устройство, имеющее размер 0,5 м × 1,2 м, при напряжении питания 220 В потребляет мощность 120 Вт, способно поддерживать температуру поверхности от 10 до 60°C и имеет технические характеристики, соответствующие ГОСТ Р МЭК 60335-2-30-99, ГОСТ МЭК 60335-1-2008, ГОСТ 30805.14.1-2013, ГОСТ 30805.14.2-2013, ГОСТ 30804.3.2-2013, ГОСТ 30804.3.3-2013.