ЛИНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАНЕЛЕЙ ГРЕЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам изготовления плоских электронагревателей, которые могут быть использованы для отопления жилых, общественных и производственных помещений, и предназначена для удовлетворения жизненных потребностей человека.
Полезная модель предусматривает автоматизированную линию непрерывного технологического процесса для производства панелей греющих электрических.
В настоящее время все большее распространение находит электрический обогрев жилых, общественных и производственных помещений. Как показали экспериментальные исследования, использование электрического обогрева открывает новые возможности качественного улучшения санитарно-гигиенических условий и повышает уровень комфорта среды обитания человека. Перевод жилых, общественных и производственных помещений на электрическое отопление тесно связан с разработкой новых высокоэффективных отопительных средств, удовлетворяющих современным техническим, эстетическим, экологическим и экономическим требованиям. Особое внимание уделяется экологическим требованиям. Согласно этим нормам, новые отопительные средства не должны создавать электромагнитные поля и излучения, которые по длине волны и интенсивности отличаются от тех, к воздействию которых человек адаптировался на протяжении всего исторического процесса биологической эволюции, а также не должны создавать акустического шума, свойственного всем электроприборам.
Известна установка для изготовления электронагревателя из металлического провода (проволоки), описанная в з. №98115303 «Система и способ изготовления электроподогревателя» по кл. Н05В 3/34, А47С 7/74, 21/04, oп. 20.06.2000 и выбранная в качестве прототипа.
Известная установка содержит устройство для укладки проволоки из нескольких выступающих по схеме расположения элементов, соответствующих желаемой конфигурации нагревателя, транспортирующую ленту, снабженную обводящим средством и простирающуюся по траектории, по существу соответствующей конфигурации нагревателя, вокруг указанных выступающих элементов передвигают указанную транспортирующую ленту, при этом указанное обводящее средство выполнено с возможностью укладки указанного проводника по указанной траектории, а указанные выступающие элементы образуют часть первого крепежного приспособления для нагревателя. Выступающие элементы размещают таким образом, чтобы соседние петли по существу стыковались между собой. Имеется захватное приспособление с возможностью переноса первого нагревателя и части устройства для укладки. Устройство для укладки проводника содержит зажимное приспособление для закрепления указанной схемы расположения. Установка содержит также соединительное устройство для соединения частей нагревателя в единое целое устройство, создающее опору для поддержания слоя ленты в точках соединения проводника, а также датчик.
Недостатком известной установки является то, что нагреватель изготавливается по форме спинки или сиденья автомобиля, и не позволяет получить мерный нагреватель, а также не очень эффективным по функциональному назначению, т.к. предназначен для использования проволоки; кроме того, способ изготовления такого нагревателя весьма трудоемок.
Известно устройство для нанесения порошкового покрытия (RU 2182854 С2, МКИ 7 B05D 3/06, В05В 5/08). Устройство содержит блок нагрева поверхности объектов до температуры размягчения порошка, блок нанесения порошка на объект, блок нагревания до температуры плавления порошка и блок, снабженный излучателями для отверждения порошкового слоя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является «УСТРОЙСТВО ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ОСНОВЫ ДЛЯ ТРАФАРЕТНОЙ ПЕЧАТИ» (Заявка 2007112106/12 А, МПК В41С 1/14 (2006.01), oп. 2008.10.20 - прототип), компоненты которого содержат трафаретную сетку (основание), слой резистивного материала и защитную пленку. Причем устройство содержит: транспортерное средство для перемещения непрерывного полотна материала трафаретной сетки, средство для нанесения покрытия, которое наносит резистивный материал на одну сторону двигающегося непрерывного полотна материала трафаретной сетки; подающее средство для подачи защитной пленки; соединительное средство для введения защитной пленки в контакт с резистивным материалом непрерывного полотна материала трафаретной сетки со слоем резистивного материала; высушивающее средство, которое высушивает обработанное непрерывное полотно материала трафаретной сетки. При этом транспортерное средство содержит разматывающее средство для разматывания непрерывного полотна материала трафаретной сетки с подающей бобины и также наматывающее средство для наматывания обработанного непрерывного полотна материала трафаретной сетки. При этом средство для нанесения покрытия содержит ракельное устройство для нанесения покрытия. При этом соединительное средство представляет собой узел, состоящий из прижимного валика и опорного валика. При этом средства для нанесения покрытия расположены вдоль вертикального сечения траектории перемещения непрерывного полотна материала трафаретной сетки. При этом устройство также содержит разрядное средство для удаления электростатического заряда на защитной пленке.
К общим недостаткам всех известных решений можно отнести невозможность или сложность получать панели, греющие электрические, т.к. каждое из них представляет только один блок, функционально предназначенный для выполнения одной операции из ряда технологического процесса изготовления панелей греющих электрических.
Заявителями настоящей полезной модели разработан и защищен патентом РФ №2343010 «Способ электростатического окрашивания диэлектрических изделий», который относится к технологии получения полимерных покрытий в электростатическом поле на изделиях из диэлектриков и может быть использован в различных отраслях промышленности. Способ заключается в электростатическом нанесении на диэлектрическую подложку порошка полимера в электрическом поле, вектор напряженности которого перпендикулярен поверхности диэлектрика, при заземленном положительном электроде. Порошок полимера подают со стороны заземленного электрода. Техническим результатом изобретения является исключение использования всех приемов, повышающих поверхностную электропроводность диэлектриков, например выдержку в среде ионизированного воздуха, увлажнение поверхности изделия или нанесение слоя электропроводящей грунтовки, что, естественно, упрощает и удешевляет технологический процесс.
Задача заявляемого технического решения заключается в разработке устройства для осуществления «Способ электростатического окрашивания диэлектрических изделий» по патенту РФ №2343010.
Задачи заявляемого технического решения также заключаются в разработке устройства, позволяющего осуществлять:
- разработку и реализацию полностью автоматизированной линии для выполнения последовательно всех операций из ряда технологического процесса изготовления панелей греющих электрических;
- получить порошковые полимерные покрытия, не допуская нагрева диэлектрического материала изделия до недопустимой температуры.
- получать многослойные порошковые полимерные покрытия на диэлектрических материалах.
- укладку нитяного неметаллического резистива, без использования способов связанных с шитьем, на термопластичные полимерные материалы;
- быструю перенастройку укладки резистива по конфигурации в программе ЧПУ т.е. гибкость производства;
- укладку нескольких нитей одновременно;
- простоту способа крепления нити к основе не требующая никаких расходных материалов.
При этом оборудование, входящее в состав линии, должно быть сравнительно простым в эксплуатации, не требующей высокого профессионализма.
Техническим результатом является создание автоматизированной линии непрерывного технологического процесса изготовления панелей греющих электрических, позволяющей снизить трудоемкость изготовления при повышении функциональной эффективности изготавливаемого с их помощью изделия.
Заявляемая линия предназначена для изготовления панелей греющих электрических, компоненты которых содержат основание, электроизоляционные слои, резистивный материал и защитно-декоративное покрытие.
Указанный технический результат достигается тем, что линия по производству панелей греющих электрических, включающая размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой функциональные узлы: транспортерное средство для перемещения полотна материала основания; средство для нанесения покрытия на основание; соединительное средство для создания контакта нанесенного на полотно основания материала с резистивным материалом, согласно полезной модели, содержит транспортерное средство для перемещения полотна материала основания, выполненное в виде рольгангового транспортера; по меньшей мере, участок механической обработки листов заготовки, включающий установку подачи и разделки; по меньшей мере, средство для нанесения покрытия, представляющее собой установку для получения первого слоя полимерного электроизоляционного покрытия; по меньшей мере, средство для нанесения покрытия, представляющее собой установку для получения второго слоя полимерного электроизоляционного покрытия; по меньшей мере, соединительное средство для создания контакта, нанесенного на полотно, основания материала с резистивным материалом в виде установки для укладки углеродного нитяного резистива; по меньшей мере, средство для нанесения покрытия, представляющее собой установку для получения слоя защитно-декоративного покрытия; по меньшей мере, участок упаковки и контроля панелей греющих электрических. При этом установка для получения слоя полимерного электроизоляционного покрытия включает устройство для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы, терморадиационный модуль и многоканальный инжектор. При этом устройство для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы выполнено с возможностью обеспечивать, нанесение порошка при помощи распыляющего оборудования, причем порошок, нанесенный таким образом, удерживается объектами вследствие указанного явления электростатического взаимодействия заряда порошка и поверхности заготовки. При этом устройство для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы содержит камеру напыления, выполненную с возможностью обеспечивать транспортировку порошка полимерного и равномерную укладку его на поверхность обрабатываемой заготовки при помощи многоканальных инжекторов. При этом камера включает нижний электрод, который индуцирует на обрабатываемой поверхности заготовки равномерно распределенный по длине электрода поверхностный электростатический заряд, соответствующий полярности, верхний электрод, заряжающий порошок электростатическим зарядом другой полярности. В результате взаимодействия электрически заряженного порошка и обрабатываемой заготовки происходит равномерное прочное укрытие всей поверхности. Для различных материалов полярности электродов различны. Перемещение заготовки позволяет нанести порошок по всей площади. Таким образом, получают первый слой, второй и последующие слои нанесенного порошкового материала. Камера напыления разработана, в первую очередь, для осуществления «Способа электростатического окрашивания диэлектрических изделий», защищенного патентом РФ №2343010.
При этом терморадиационный модуль снабжен средствами для нагревания объекта с помощью инфракрасных лучей и выполнен с возможностью обеспечивать, такой нагрев поверхности объектов, при котором поверхность объектов приобретает температуру, при которой происходит расплавление и полимеризация нанесенного порошка. При этом средствами для нагревания объекта с помощью инфракрасных лучей служат кварцевые галогенные лампы. При этом лампы для получения равномерного теплового потока расположены неравномерно под углом друг к другу, таким образом, что проекция на плоскость заготовки начала спирали предыдущей лампы совпадает с концом спирали последующей, для изменения плотности потока облучения модуль имеет регулировку расстояния от ламп до поверхности материала. При этом терморадиационный модуль снабжен двойным отражающим кожухом, состоящим из наружного и внутреннего, при чем к внутреннему кожуху прикреплен отражатель, состоящий из нескольких сегментов.
При этом многоканальный инжектор выполнен в виде шайб, соединенных перемычкой, в каждой из которых и в перемычке соосно выполнены сквозные продольные отверстия, которые через эту перемычку сообщаются с пространством между шайбами. При этом упомянутые шайбы представляют собой нижний и верхний корпус, в основании конструкции установлена дросселирующая шайба, которая выполняет функцию распределения сжатого воздуха по ее поверхности, который, проходя сквозь слой порошка, производит барботаж. В нижнем корпусе установлено нужное количество сопел инжектора, в верхний корпус установлено соответствующее количество транспортирующих трубок, через верхний корпус и нижний корпус смонтирована трубка подачи сжатого воздуха. При этом между дросселирующей шайбой и нижним корпусом инжектора установлена шайба, образующая камеру, которая служит для распределения и выравнивания давления во всех соплах, подающих транспортирующий воздух в транспортирующие трубки.
Отличительные особенности установки для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы:
- позволяет отказаться от предварительной обработки поверхности с целью изменения электропроводности;
- позволяет изменять толщину покрытия на разных участках изделия за счет изменения расстояния между насадками;
- позволяет отказаться от роботов при нанесении покрытия;
- простота конструкции и как следствие автоматизации.
- позволяет получать порошковые полимерные покрытия, не допуская нагрева диэлектрического материала изделия до недопустимой температуры.
- позволяет получать многослойные порошковые полимерные покрытия.
При этом установка для укладки углеродного нитяного резистива включает транспортирующее устройство и соединительное устройство. При этом транспортирующее устройство представляет собой конструкцию, соответственно состоящую из рамы, валков рольганга, предназначенных для пошагового перемещения заготовок, электродвигателя привода рольганга, двухкоординатной системы перемещения, кареток оси X, каретки оси Y, на которую установлены детали закрепления бобин и проводки углеродной нити, два редуктора с полыми валами, соединенные с шаговым двигателем, обеспечивающим поворот валов редукторов на определенный угол, в полый вал редукторов установлены насадки, представляющие собой устройства крепления электропроводной углеродной нити к полимерному основанию. Позиционированное перемещение кареток по оси Х и Y обеспечивают шаговые двигатели, управляемые числовым программируемым устройством (ЧПУ). Соединительное устройство представляет собой устройство крепления углеродной нити к поверхности полимерного материала, включающее полое водило, планку, с установленными на ней проходными втулками и пневмоцилиндрами, на штоках которых установлена планка контактов с гильзами-амортизаторами. В гильзы-амортизаторы вставлены контактные группы, состоящие из внутреннего контакта и внешнего контакта, припаянных с соответствующей стороны к плате печатной. Так же к планке контактов присоединены ножницы отсекателя нити, состоящие из неподвижных ножей верхних и подвижных ножей нижних. Ножи верхние и нижние соединены между собой шарнирно. Ножи нижние соединены с поворотным рычагом. На рычаге установлен поводок, который упирается в неподвижный упор закрепленный неподвижно на каретке оси Y для раскрытия ножниц отсекателя нити. Сквозь контактные группы, втулки проходные и полое водило проходят углеродные нити.
Особенность предлагаемой установки в том, что укладка резистивного материала выполняется устройством крепления электропроводной углеродной нити к полимерной основе без использования расходных материалов.
Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.
Нанесение двух слоев порошкового покрытия осуществляется пневматическим распылением в электростатическом поле. Полимеризация нанесенного таким образом слоя, осуществляется методом терморадиационного нагрева. Нанесение электропроводящей углеродной нити производится специально разработанным нитеукладчиком, перемещаемым над поверхностью гипсокартонного листа координатным манипулятором по специальной программе. Крепление углеродной нити и контактных площадок, соединяющих нить с выводом, к электроизоляции осуществляют нормированным нагревом, как нити, так и площадки до температуры плавления порошкового покрытия. При остывании получается прочное механическое соединение за счет адгезии. Контакт углеродной нити и металлической контактной площадки обеспечивается склеиванием специальным токопроводящим составом изготовленным с применением углерода. Все операции производятся последовательно на единой специально разработанной автоматизированной технологической линии.
Особенность заявляемой полезной модели состоит:
- в использовании в качестве заготовки листового материала основания и расположение его в вдоль длины линии с протяжкой вдоль последовательно расположенных функциональных постов позволяет упростить технологию и снизить трудоемкость изготовления панелей греющих электрических.
- в использовании в разработке устройства для нанесения порошковых покрытий на непроводящую основу, применение которой позволяет:
- отказаться от предварительной обработки поверхности с целью изменения электропроводности;
- получать порошковые полимерные покрытия, не допуская нагрева диэлектрического материала изделия до недопустимой температуры;
- получать многослойные порошковые полимерные покрытия на диэлектрические материалы;
- изменять толщину покрытия на разных участках изделия за счет изменения расстояния между насадками;
- отказаться от робототехники при нанесении покрытия;
- во включении в линию установки с устройством для укладки в виде установки для укладки углеродного нитяного резистива в виде транспортирующего устройства, на котором установлено соединительное устройство, и приводного узла, при использовании в качестве соединительного устройства крепления электропроводной углеродной нити к полимерной основе, обеспечивает простую и надежную конструкцию установки, позволяющую получать в большом количестве мерный плоский резистивный нагреватель с высокой теплонесущей способностью, обеспечивая достижение заданного результата. Кроме этого укладка резистивного материала выполняется устройством крепления электропроводной углеродной нити к полимерной основе без использования расходных материалов.
Заявляемое техническое решение может найти широкое применение в электротехнике, в производстве электрических обогревателей, а также покрытии отделочных строительных и других диэлектрических материалов полимерными порошковыми покрытиями.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами:
На рис.1 - линия изготовления панелей греющих электрических, общий вид.
На рис.2 - установка нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы, общий вид.
На рис.3 - устройство нанесения порошкового полимерного материала на диэлектрические материалы, общий вид.
На рис.4 - терморадиационный модуль, общий вид.
На рис.5 - многоканальный инжектор, общий вид.
На рис.6 - установка для укладки нитяного углеродного резистива, общий вид. На рис.7 - устройство для крепления электропроводной углеродной нити к полимерной основе, общий вид.
Позиции обозначают: (фиг.1-3) пост - 1 механической обработки листов; установка - 2 полимерного электроизоляционного покрытия; установка - 3 формирования нагревательного элемента; установка - 4 полимерного защитно-декоративного покрытия, упаковки и контроля; транспортный рольганг - 5; заготовка основания - 6; устройство - 7 нанесения порошкового полимерного материала на диэлектрические материалы; терморадиационный модуль - 8; камера напыления - 9; коробка с порошком - 10; порошок полимерный - 11; многоканальный инжектор - 12; держатель многоканального инжектора - 13; диэлектрический материал - 14, нанесенный на основании 6; источник высокого напряжения - 15; нижний электрод высокого напряжения - 16; верхний электрод высокого напряжения - 17; опора диэлектрическая - 18; насадка - 19; провода высокого напряжения - 20; устройство - 22 для крепления электропроводной углеродной нити;
(фиг.4) прямоугольный каркас - 23, регулировочные винты - 25, кварцевые галогенные лампы - 26, соединительные коробки - 27 для электромонтажа; специальный кронштейн - 28; керамические патроны - 29, двойной отражающий кожух - 31, кожух наружный - 32; кожух внутренний - 33; (фиг.5) шайба дросселирующая - 34, верхний корпус -35, нижний корпус - 36, транспортирующие трубки - 37, трубка сжатого воздуха - 38, сопла - 39, ось -40. специальная гайка - 41, гайка - 42, шайба - 43; (на фиг.6-7): рама - 44; двухкоординатная система перемещения - 45, каретки оси Х - 46, каретка оси Y - 47; детали закрепления бобин и проводки углеродной нити - 48; редуктор - 49; шаговый двигатель - 50; насадки - 51; полое водило - 52; шпонка - 53; планка - 54; втулка проходная - 55; пневмоцилиндр - 56; планка контактов - 57; гильзы-амортизаторы - 58; контактные группы - 59, внутренний контакт - 60; внешний контакт - 61; плата печатная - 62; винт - 63; неподвижный нож верхний - 64 и подвижный нож нижний - 65; поворотный рычаг - 66; поводок - 67; упор - 68; углеродная нить - 69, полимерный материал - 70.
Устройство выполнено следующим образом.
Заявляемая линия для изготовления панелей греющих электрических включает следующие узлы (на фиг.1): пост - 1 механической обработки листов; пост - 2 полимерного электроизоляционного покрытия; пост - 3 формирования нагревательного элемента; пост 4 упаковки и контроля электрообогревателей ПГЭ. При этом пост 2 расположен в начале транспортирующего рольганга 5 и представляет собой собственно установку 2 для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы. Пост 3 выполнен в виде установки для укладки углеродного нитяного резистива, включающей устройство 22 для крепления электропроводной углеродной нити к полимерной основе.
Основу конструкции установки, изображенной на фиг.2, составляют, установленные над конструкцией рольгангового транспортера 5 и прикрепленные к нему соответственно: терморадиационный модуль 8, за ним устройство нанесения 7 порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы с многоканальным инжектором 12, терморадиационный модуль 8, за ним устройство нанесения 7 порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы с многоканальным инжектором 12, терморадиационный модуль 8.
На фиг.3 - камера 9 напыления прямоугольной формы, размеры которой согласованы с размерами обрабатываемой заготовки 6. Камера изготовлена из диэлектрического материала и является основой для размещения на ней всех узлов. На концах камеры 9 установлены вибростолы (на фигуре не показаны). На вибростолы установлены коробки 10 с порошком 11. Внутри коробки 10 установлен многоканальный инжектор 12. Обрабатываемая заготовка установлена на рольганге транспортного средства с возможностью перемещения сквозь камеру 9. Внутри камеры установлен верхний электрод 17, смонтированный на диэлектрической опоре и соединенный с одним полюсом источника высокого напряжения проводом. Под обрабатываемой заготовкой устанавливается нижний электрод 16 смонтированный на диэлектрической опоре и соединенный с другим полюсом источника высокого напряжения проводом. В верхней части камеры 6 установлены равнорасположенные по длине насадки 19.
На фигуре 4 - терморадиационный модуль, состоит из прямоугольного каркаса 23, на стойках которого имеются регулировочные винты 25, для регулировки расстояния до облучаемой поверхности от ламп 26, по краям каркаса расположены соединительные коробки 27 для электромонтажа. Во внутренней части каркаса закреплены с помощью специального кронштейна 28 керамические патроны 29, в которые вставлены кварцевые галогенные лампы 26, сверху каркас закрывается двойным отражающим кожухом 31, состоящим из наружного 32 и внутреннего 33 кожухов, к внутреннему кожуху 33 прикреплен отражатель, состоящий из нескольких сегментов.
Многоканальный инжектор 12 (фиг.5) поддерживается держателем.
Основу конструкции многоканального инжектора составляет шайба дросселирующая - 34, верхний корпус - 35, нижний корпус - 36, транспортирующие трубки - 37, трубка сжатого воздуха - 38, сопла - 39, ось - 40, специальная гайка - 41, гайка - 42, шайба - 43. Перечисленные детали: шайба дросселирующая 34, верхний корпус 35, нижний корпус 36, шайба 43, скреплены осью 40, гайкой 42 и специальной гайкой 41. В нижний корпус 36 установлено нужное количество сопел 39 инжектора. В верхний корпус 35 установлено соответствующее количество транспортирующих трубок 37. Через верхний корпус 35 и нижний корпус 36 смонтирована трубка сжатого воздуха 38. Линия работает следующим образом.
Оператор укладывает лист материала на пост разделки и передачи. Посредством оборудования этого поста обрезают лист до размера изготавливаемого изделия - заготовки. Далее заготовки по всей линии перемещает транспортная система. Перемещение заготовки по всей линии соответствующим образом синхронизировано.
Далее заготовка поступает на участок термостабилизации, где приобретает заданную температуру под воздействием теплового потока ТРМ, для получения, воспроизводимого и стабильного последующего процесса.
Далее заготовка поступает в первую камеру напыления для нанесения первого слоя порошкового полимерного материала, далее происходит полимеризация нанесенного слоя под воздействием теплового потока, генерируемого ТРМ.
Затем заготовка поступает во вторую камеру для нанесения второго слоя порошкового полимерного материала, далее происходит полимеризация второго слоя под воздействием ТРМ.
В результате получают двойной электроизоляционный слой. На этот слой устанавливают контактные площадки, и, далее на установке для укладки углеродного нитяного резистива укладывают углеродную нить. Далее на заготовку наносится декоративно-защитный слой в камере нанесения порошкового полимерного материала, затем происходит полимеризация этого слоя под воздействием ТРМ. Изделие поступает на пост контроля и укладки. Панель греющая электрическая готова.
В сравнении с прототипами заявляемые средства изготовления являются более простыми и позволяют получить более высокоэффективный электронагреватель.
Полезная модель позволяет осуществить автоматизированный процесс изготовления изделия, основу конструкции которого составляет гипсокартонный лист. С тыльной стороны листа нанесены два слоя электроизоляции из полимерного порошкового покрытия на поверхности гипсокартонного листа, контрастно отличающихся цветом. Поверх двух слоев электроизоляции нанесена электропроводящая углеродная нить, служащая нагревателем. Концы углеродной нити закреплены на металлических площадках, к которым присоединяются изолированные выводы для подключения к питающей электросети. Поверх углеродной нити нанесен слой полимерного порошкового декоративного защитного покрытия.