Гибкий пленочный электронагреватель

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве гибкого плоского электронагревателя теплоизлучающего типа в промышленности и в быту, в частности, для отопления жилых или производственных помещений, обогрева рабочих мест и других отраслях промышленности.
2006.01
Известен электронагреватель "Панно" выполненный в виде углеродного волокнистого материала марки «Урал» из технической эластичной вискозной нити, которые размещены на тыльной стороне декоративного элемента, в виде плаката из мелованной бумаги, склеенный с полимерной пленкой, а с другой стороны нити защищены полимерной пленкой приклеенной клеем-термопластом, (см. патент RU на полезную модель №149510, МПК Н05В 3/18, опубл. 10.01.2015 г. ).
Недостатком такого электронагревателя является низкая эффективность из-за малой поверхности теплоизлучения, а использование клея-термопласта снижает влагозащиту полотна, причем технология его изготовления не позволяет осуществлять серийное производство. Кроме того, использование декоративного бумажного элемента снижает скорость его нагрева.
2006.01
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является пленочный электронагреватель, включающий в себя плоский меандровой формы резистивный теплоизлучающий элемент из фольги в виде полос, расположенных параллельно друг другу вдоль полотна, установленный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками, и снабженный выводами для подключения к электрической сети (см. патент РФ на изобретение №2321188, МПК Н05В 3/36, опубл. 27.03.2008 г. ).
Недостатком прототипа является низкая эффективность нагреваемой поверхности до 40-45°С и низкая надежность, т.к. сохраняется подверженность расслоению защиты резистивного слоя при малых радиусах скручивания изделия или в условиях повышенной вибрации или при длительном воздействии температуры. Расслоение материала по любой причине ведет к потере хорошего термического контакта между нагревательным элементом и поверхностной пленкой, не гарантирована герметичность и защита проводников от воздействия влаги, а также не возможность изготовления электронагревателя серийно, в связи с трудно поддающимся механизации и тем более автоматизации процессом выполнения резистивного элемента в виде непрерывной укладки меандра из токопроводящего материала.
Технической задачей предлагаемого технического решения является увеличение эффективности нагрева поверхности электронагревателя, повышение его надежности при одновременном снижении себестоимости, а также осуществление серийного производства гибких пленочных электронагревателей.
Технический результат достигается тем, что в известном гибком пленочном электронагревателе, включающем плоский резистивный теплоизлучающий элемент из фольги меандровой формы, выполненный в виде полос, расположенных параллельно друг другу вдоль полотна, и установленный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками, снабженный выводами для подключения к электрической сети, согласно полезной модели, на резистивный теплоизлучающий элемент дополнительно нанесен электроизоляционный отверждаемый полимерный состав, а с внутренней стороны поперек полотна рулона, на одной из наружных электроизоляционных пленок нанесена липкая лента с антиадгезионным покрытием, причем контактные площадки резистивных теплоизлучающих полос соединены по заданной схеме с помощью проводников.
Резистивные теплоизлучающие полосы соединены между собой электропроводящими перемычками или плавкими предохранителями, установленными в правой и левой половинах верхней части электронагревателя.
Соотношение ширины фольги к ее толщине соответствует, по крайней мере, 250.
Данное устройство позволит увеличить эффективность нагрева поверхности электронагревателя, повысить его надежность при одновременном снижении себестоимости, а также осуществить серийное производство гибких пленочных электронагревателей.
Сущность предлагаемого гибкого пленочного электронагревателя поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен вид спереди, на фиг. 2 - общий вид изделия, на фиг. 3 - поперечный разрез по А-А.
Гибкий пленочный электронагреватель состоит из плоского резистивного теплоизлучающего элемента, выполненного из фольги меандровой формы, в виде полос 1, расположенных параллельно друг другу вдоль полотна 2, и установленный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками 3, 4 (см фиг. 1). Для подключения к электрической сети электронагреватель снабжен выводами 5 (см. фиг. 2). Дополнительно на резистивные теплоизлучающие полосы 1 нанесен электроизоляционный отверждаемый полимерный состав 6 (см. фиг. 3), а с внутренней стороны поперек полотна 2 рулона, по крайней мере, на одной из наружных электроизоляционных пленок 3 или 4 нанесена липкая лента 7 с антиадгезионным покрытием, причем контактные площадки 8 резистивных теплоизлучающих полос 1 соединены по заданной схеме с помощью проводников 9. Резистивные теплоизлучающие полосы 1 соединены между собой электропроводящими перемычками 10 (см. фиг. 2) или плавкими предохранителями (на фиг. не показаны), установленными в правой и левой половинах верхней части электронагревателя. Соотношение ширины фольги к ее толщине соответствует, по крайней мере, 250.
Гибкий пленочный электронагреватель изготавливают следующим образом.
Между двумя слоями электроизоляционных пленок 3, 4 размещают плоский резистивный теплоизлучающий элемент из металлической фольги, выполненный на полотне 2 в виде полос 1 (см. фиг. 1), на который предварительно наносят электроизоляционный отверждаемый полимерный состав 6 (см. фиг. 3), имеющий высокую адгезию к резистивному элементу. Кроме того, дополнительный отверждаемый полимерный состав с целью увеличения площади теплоизлучения электронагревателя может содержать теплопроводный электроизоляционный наполнитель, например нитрид титана или бора, карбид кремния или другие, или их смесь, при этом габариты изделия изменяются незначительно.
В качестве электроизоляционных пленок 3, 4 используется, чистая полиэтилентерефталатная пленка. В ходе производства наружная пленка, 4 может дополняться декоративной окраской в виде любого изображения или оставаться прозрачной, пропускающей свет. С целью сокращения теплопотерь на саморазогрев и концентрации тепловых потоков соотношение ширины полос резистивной фольги к ее толщине выбрано таким, чтобы оно было не менее 250, т.е. при ширине резистивной полосы, например, в 5-6 мм ее толщина должна быть порядка 20 мкм.
С целью облегчения доступа к контактным площадкам 8 в зоне монтажа электропроводящих перемычек 10 (см. фиг. 2), по крайней мере, на одну из наружных электроизоляционных пленок 3 или 4 с внутренней стороны клеится поперек полотна 2 рулона узкая липкая лента 7 (см. фиг. 1, 3), имеющая на своей внешней поверхности антиадгезионное покрытие.
Расстояние между двумя соседними полосками липкой ленты 7 должно соответствовать длине изготавливаемого электронагревателя и может быть любой в зависимости от назначения. Ширина липкой ленты 7 должна соответствовать требованиям геометрии контактных площадок 8 электронагревателя.
После отверждения дополнительного полимерного состава материал для нагревателя в процессе размотки разрезается на полотна заданного размера поперек рулона вдоль середины наклеенной липкой ленты 7 с антиадгезионным покрытием. Контактные площадки 8 резистивных полос 1 соединяются по заданной схеме с помощью проводников 9 с хорошей электро- и теплопроводностью методом пайки, сварки или другим методом, обеспечивающим надежную длительную работоспособность нагревателя.
Соединенные контактные площадки 8 электронагревателей после присоединения выводов 5 для подключения электропитания электроизолируются и готовое изделие подвергается проверке на соответствие требованиям технической документации.
Использование в качестве электроизоляции полиэтилентерефталатных пленок толщиной 30-75 мкм вместе с отверждаемым электроизоляционным составом позволяет изготавливать пленочные нагреватели, работающие при температурах до 150°С, т.к., например, пленки толщиной 50 мкм имеют более чем 30-кратный запас по напряжению электрического пробоя в сравнении с действующим в сети напряжением 220 в. Расчетный срок службы таких нагревателей в нормальных условиях составляет не менее 10-15 лет.
2
При рабочей мощности нагревателя порядка 650 Вт/м температура нагретого полотна 2 на его поверхности будет порядка 65°С, что соответствует требованиям ГОСТ для бытовых изделий, а время разогрева до рабочей температуры не превышает 10-15 сек.
Тепловой поток, излучаемый пленочным нагревателем предлагаемой конструкции при бытовом исполнении (65°С на поверхности), ощущается на расстоянии не менее 3 метров от него.
Поверхность нагревателя, излучающая тепло, высокоэластична и позволяет проводить многократные операции скручивания на малый радиус без проявления каких-либо признаков нарушения целостности и потери работоспособности.
Для защиты изделия от случайного перегрева и/или самовозгорания одну из резистивных полос 1, расположенных в середине полотна 2, заменяют на близкую по габаритам полосу металла или сплава с температурой плавления не выше максимально допустимой температуры для данной конструкции электронагревателя. Вместо электропроводной перемычки 10, соединяющей резистивные теплоизлучающие полосы 1 устанавливают плавкий предохранитель (на фиг. 2 не показан), причем устанавливают указанные защитные устройства в правой и левой половинах верхней наиболее горячей части пленочного электронагревателя.
Использование предлагаемого гибкого электронагревателя позволит по сравнению с прототипом увеличить эффективность нагрева поверхности электронагревателя, повысить его надежность при одновременном снижении себестоимости, а также осуществить серийное производство гибких пленочных электронагревателей.