ПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротермии, в частности к плоским гибким электронагревателям излучающего типа, и может быть использована для обогрева бытовых, хозяйственных и производственных помещений.
Известно обогревающее устройство инфракрасного излучения (RU 2075837, кл. Н05В 3/30, опубл. 20.03.1997 г.), выполненное в виде, по крайней мере, одной композитной ленты, состоящей из резистивного элемента, к одной стороне которого прикреплен электроизоляционный слой и рефлектор в виде металлического или металлизированного листа, с другой стороны он покрыт слоем с высокой излучательной способностью. Соединенные композитные ленты в плане образуют меандровую форму, крайние полосы которых соединены с клеммами, подключенными к сети электропитания.
Недостатком обогревающего устройства является жесткость конструкции, обусловленная выполнением излучающего элемента в виде металлического или металлизированного листа, снижающая потребительские свойства.
Кроме того, недостатком является сложность и трудоемкость изготовления и монтажа конструкции из-за наличия большого числа конструкционных элементов (композитных лент). При сложных ступенчатых формах, криволинейных поверхностях потолка монтаж конструкции затруднителен.
В качестве прототипа принят пленочный электронагреватель (RU 2321188, кл. Н05В 3/36, опубл. 27.03.2008 г.), выполненный в виде двух электроизоляционных гибких пленок между которыми расположен резистивный нагревающий и излучающий элемент из фольги в виде непрерывной ленты из токопроводящего материала и излучающий элемент в виде алюминиевой фольги, разделенные между собой электроизоляционной пленкой» толщина которой не превышает 30 мкм. Резистивный нагревающий и излучающий элемент снабжен выводами для подключения к электрической сети.
В процессе изготовления пленочного электронагревателя при нарезании токопроводящего материала на ленты (полосы) по краям среза часто образуются режущие кромки, заусенцы. При ламинировании слоев режущие кромки и заусенцы резистивного нагревающего и излучающего элемента точечно прокалывают электроизоляционную пленку, размещенную между резистивным нагревающим и излучающим элементом и излучающим элемент, насквозь из-за ее малой толщины, в результате чего образуются дополнительные вихревые токи, отмечается потеря энергии у электронагревателя. При наличии двух и более проколов происходит короткое замыкание резистивного излучающего и нагревающего элемента на излучающий элемент при подключении пленочного электронагревателя к электрической сети, что в свою очередь приводит к порче электронагревателя.
Кроме того в процессе эксплуатации электронагревателя при перепадах напряжения сети температура электронагревателя может достигать до +80°С, при этом электроизоляционная пленка ввиду малой толщины начинает плавиться, что также может привести к короткому замыканию.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эксплуатационной надежности и предотвращение потери мощности у электронагревателя.
Решение поставленной задачи в пленочном электронагревателе, содержащем два слоя гибкой электроизоляционной пленки, между которыми размещен резистивный нагревающий - и излучающий 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, достигается применением гибкой электроизоляционной пленки, размещенной между резистивным нагревающим и излучающим элементом и излучающим элементом, толщиной от 35 мкм до 3 мм.
При этом резистивный нагревающий и излучающий элемент может быть выполнен в виде параллельных полос, соединенных последовательно путем их г-образного загиба в сторону следующей полосы поочередно с одной и с другой стороны или в виде непрерывной полосы с образованием меандровой формы, а также в виде параллельных полос, соединенных последовательно перемычками поочередно с одной и другой стороны.
Высота заусенцев и острых кромок, образующихся при резке токопроводящего материала на полосы, в соответствии с практическими данными достигает 30 мкм. Применяемая в прототипе электроизоляционная пленка толщиной менее 35 мкм не может обеспечить электроизоляцию резистивного нагревающего и излучающего элемента и излучающего элемента и исключить их короткое замыкание друг на друга в результате ее малой толщины, что многократно подтверждалось при промышленном производстве пленочных электронагревателей.
Кроме того, при соединении полос резистивного нагревающего и излучающего элемента, например, пайкой или сваркой, при их перегибе образуются неровности, острые кромки, приливы в толщине и форме резистивного нагревающего и излучающего элемента, высота которых достигает 30 мкм, использование пленки толщиной менее 35 мкм не может обеспечить необходимую электроизоляцию слоев после их ламинирования.
Для достижения дополнительной герметичности полотна электронагревателя с целью увеличения влагозащиты его подвергают повторному ламинированию, при этом толщина всех слоев электронагревателя, в т.ч. электроизоляционной пленки утончается, что приводит к дополнительному прокалыванию пленки, острыми кромками, заусенцами, особенно в местах пайки (сварки).
Увеличение толщины пленки более 35 мкм позволяет обеспечить надежность работы пленочного электронагревателя, снизить или полностью исключить прокалывание, повреждение электроизоляционной пленки.
Верхний предел толщины применяемой электроизоляционной пленки 3 мм обусловлен тем, что, во-первых, при толщине пленки более 3 мм снижается КПД электронагревателя, в результате ухудшенного контакта (взаимодействия) между резистивным нагревающим и излучающим элементом и излучающим элементом, электронагреватель становится жестким (мало гибким), что сказывается на его потребительских свойствах, особенно при монтаже на потолочные поверхности различной формы (ступенчатая поверхность). Во-вторых, современная промышленность пленку большей толщины не выпускает.
Применяемая толщина электроизоляционной пленки от 35 мкм до 3 мм, разделяющая резистивный нагревающий и излучающий элемент и излучающий элемент, во всем диапазоне толщин обеспечивает повышение надежности эксплуатации электронагревателя, не позволяя при нагреве пленки при ламинировании слоев или при перепадах напряжения сети в процессе эксплуатации электронагревателя, ее прокалывание режущей кромкой или заусенцами токопроводящей полосы, достигающими в высоту до 30 мкм, а также ее плавление, приводящие к короткому замыканию.
Пленочный электронагреватель является элементом системы отопления, установленный минимальный срок службы (эксплуатации) которой 25 лет, предложенная толщина электроизоляционной пленки позволяет обеспечить установленный срок службы электронагревателя, исключая возможные короткие замыкания, вызванные приведенными выше причинами.
Предложенные варианты соединения полос резистивного нагревающего и излучающего элемента позволяют изготовлять пленочный электронагреватель различными способами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 - общий вид пленочного электронагревателя и поперечный разрез полотна, на фиг.2 - пленочный электронагреватель (соединение полос путем г-образного загиба), на фиг.3 - пленочный электронагреватель (последовательное соединение полос перемычками), на фиг.4 - пленочный электронагреватель (непрерывная полоса резистивного излучающего и нагревающего элемента).
Пленочный электронагреватель содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 электроизоляционные пленки, выполненные из термостойкого полимерного материала, между которыми размещен резистивный нагревающий и излучающий элемент 3 и излучающий элемент 4, разделенные слоем электроизоляционной пленки 5 из того же термостойкого полимерного материала. Резистивный нагревающий и излучающий элемент 3 выполнен в виде параллельных полос из токопроводящего материала, например, из алюминиевой фольги, соединенных с образованием в плане меандровой формы или синусоиды. Излучающий элемент 4 выполнен в виде тонкой металлической фольги, например, алюминиевой.
Получение резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 меандровой формы реализовано последовательным соединением полос, при котором край предыдущей полосы загнут г-образно в сторону следующей полосы, как правило, на всю ее ширину, другой край которой, в свою очередь, г-образно загнут в сторону последующей полосы.
Получение резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 меандровой формы также может быть реализовано последовательным соединением полос, при котором полосы соединены последовательно перемычками поочередно с одной и с другой стороны.
Меандровая форма резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 может быть получена выполнением ее из непрерывной полосы токопроводящего материала.
Полосы могут быть соединены точечной сваркой, осуществляемой на молекулярном уровне.
Полосы резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 занимают 15-70% полотна пленочного электронагревателя. К крайним полосам резистивного нагревающего и излучающего элемента 3 припаяны выводы 6 для подключения к сети электропитания или другому пленочному электронагревателю. Края верхней 1 и нижней 2 электроизоляционных пленок электронагревателя соединены с внутренней стороны лентой с самоклеящейся основой или заламинированы.
Толщина каждого слоя электроизоляционного пленок 1 и 2 варьируется в пределах 125-250 мкм, в зависимости от требований, предъявляемых к электронагревателю. Применяемая толщина электроизоляционных пленок 1 и 2 обеспечивает защиту электронагревателя от пробоя электрическим током при перегрузках сети и от механических повреждений резистивного нагревающего и излучающего элемента.
Толщина электроизоляционной пленки 5, размещенной между резистивным нагревающим и излучающим элементом 3 и излучающим элементом 4, находится в диапазоне от 35 мкм до 3 мм, обеспечивая изоляцию между резистивным излучающим и нагревающим элементом 3 и излучающим элементом 4, исключая их замыкание друг на друга.
2
Проведенными испытаниями установлено, удельная мощность электронагревателя находится в диапазоне 70-250 Вт/м, при этом рабочий ток, протекающий по резистивному излучающему и нагревающему элементу 3 не превышает 1 А. Рабочая температура на поверхности электронагревателя при температуре воздуха в обогреваемом помещении +20°С находится в диапазоне +30…+70°С.
Величина тока в пределах 1 А, протекающего по резистивному излучающему и нагревающему элементу 3, создает электромагнитное поле, не превышающее магнитное поле земли и не оказывающее вредного влияния на организм человека.
Работа пленочного электронагревателя осуществляется следующим образом.
Выводы пленочного электронагревателя подключаются к электрической сети через понижающий элемент напряжения или через соединенный последовательно или параллельно другой пленочный электронагреватель. По резистивному излучающему и нагревающему элементу 3 протекает ток, вызывая его нагревание. Резистивный нагревающий и излучающий элемент 3 подогревает излучающий элемент 4, с поверхности которого равномерно излучается инфракрасный тепловой поток, обеспечивающий прогрев предметов и пола помещения, выделяющих тепло внутрь помещения. Резистивный элемент 4 при нагреве также осуществляет функцию дополнительного излучающего элемента, излучая инфракрасный тепловой поток.