ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к области электротехники, а более конкретно к электронагревательным устройствам, применяемых для нагрева жидких, в том числе агрессивных, и газообразных сред, технологического оборудования, в системах антиобледенения.
Известен гибкий электронагревательный элемент (см. заявка RU 98104822, МПК H05B 3/34, опубликована 27.12.1999) содержащий плоский резистивный слой, соединенные с ним электроды, по меньшей мере два электроизоляционных слоя, расположенных с обеих сторон резистивного слоя. Электроизоляционный слой является несущим элементом, на котором параллельными рядами расположен микропровод в стеклянной изоляции или без изоляции, углеродные волокна или жгуты волокон, толщиной 5-100 мкм, и контакты, запрессованные между двумя слоями электроизоляционного слоя. В качестве электроизоляционного слоя используют полимерную пленку, например, из поливинилхлорида толщиной 0,04-0,3 мм, армированную тканью или марлей.
Известный электронагревательный элемент имеет сложное конструктивное выполнение и к тому же выдерживает нагрев только до температур термодеструкции поливинилхлорида (150°C).
Известен нагревательный элемент (см. патент RU 2221353, МПК H05B 3/48, опубликован 10.01.2004), включающий фольгу терморасширенного графита, размещенную между электроизоляционными слоями. Для получения монохроматизированного инфракрасного теплового излучения используется фольга толщиной 0,08-0,16 мм, плакированная стеклотканью с полимеризуемым полиамидным лаком, причем толщина фольги составляет 0,5-1,0 толщины плакирующих слоев.
Известный нагревательный элемент имеет ряд эксплуатационных ограничений - по механической прочности на растяжение (не более 3,5 МПа), по температуре нагрева (не более 220°C) и по мощности тепловыделения
Известен электронагревательный элемент (см. патент RU 22284, МПК H05B 3/56, опубликован 10.03.2002), содержащий токопроводящую жилу, два слоя изоляции из полимерных материалов и последовательно наложенные поверх них два слоя брони из стальных оцинкованных проволок, наружную оболочку из полимерного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения допустимой температуры нагрева токопроводящей жилы, по меньшей мере первый слой изоляции выполняется из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена либо из блок-сополимера пропилена с этиленом, содержащего этиленовые звенья в количестве от 6 до 15%, включающего 0,1-0,6% дезактиватора меди.
Известный нагревательный элемент имеет сложную конструкцию и трудоемок в изготовлении.
Известен электронагревательный элемент (см. заявка US 2005167134, МПК H01B - 003/44, H01B - 007/29, H05B - 003/56, опубликована 04.08.2005), содержащий две спирально скрученные нагревательные проволоки с электроизолирующими оболочками, помещенные в электропроводящую трубку, в свою очередь, заключенную в электроизолирующий чехол.
Известный электронагревательный элемент не создает вокруг себя электромагнитное излучение при работе, но достигается это усложнением конструктивного выполнения.
Известен нагревательный кабель (см. патент RU 137422, МПК H05B 3/56, опубликован 10.02.2014), содержащий нагревательный элемент, изоляцию и экран, в котором нагревательный элемент выполнен в виде токопроводящей карбоновой нити (нитей) или их жгута, изоляция выполнена двухслойной из ПВХ пластиката, а между слоями изоляции расположен экран из медной луженой проволоки, стальной проволоки или алюминиевой фольги.
В известном нагревательном кабеле нагревательный элемент имеет низкую термическую стойкость.
Известен нагревательный элемент (см. патент RU 2470108, МПК E01B 7/24, опубликован 20.12.2012), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип.Известный нагревательный элемент-прототип выполнен в виде охваченных термостойким изоляционным слоем из термоусадочного материала двух параллельных лент - резистивной низкоомной, предпочтительно из нержавеющей стали и теплоизоляционной, например, из паронита.
Нагревательный элемент прототип - имеет простую конструкцию и обеспечивает расход производимого тепла только на прямой конвекционный обогрев, однако элемент имеет относительно низкую температуру нагрева поверхности (до 90°C).
Задачей настоящей полезной модели являлась разработка такого нагревательного элемента, которой бы имел высокую теплопроводность, хорошие электроизоляционные свойства и термическую стойкость вплоть до 300°C.
Поставленная задача решается тем, что электронагревательный элемент включает резистивную низкоомную ленту, охваченную термостойким изоляционным слоем. Новым является выполнение термостойкого изоляционного слоя из базальтовой ткани, пропитанной полифениленсульфидом или полиэфирэфиркетоном.
Низкоомная лента может быть выполнена из нержавеющей стали.
Базальтовая ткань может быть выполнена в виде ленты, обмотанной по спирали с нахлестом вокруг низкоомной ленты.
Электронагревательный элемент может содержать теплоизоляционную ленту, расположенную параллельно низкоомной ленте.
Настоящее полезная модель поясняется чертежом, где
На фиг. 1 показан вид сбоку на участок электронагревательного элемента до пропитки;
На фиг. 2 приведен поперечный разрез электронагревательного элемента;
На фиг. 3 показан поперечный разрез другого варианта электронагревательного элемента.
Настоящий электронагревательный элемент 1 (см. фиг. 1, фиг. 2) содержит резистивную низкоомную ленту 2, например, из нержавеющей стали, которую охватывает термостойкий изоляционный слой 3, состоящий базальтовой ткани 4 (то есть ткань из базальтовых волокон), пропитанной полифениленсульфидом или полиэфирэфиркетоном 5. В другой варианте электронагревательный элемент 1 может дополнительно включать теплоизоляционную ленту 6, например, из паронита, расположенную параллельно низкоомной ленте 2. Базальтовая ткань 4 может быть применена в виде ленты, охватывающий термостойкий изоляционный слой 3 по спирали с нахлестом. Основными преимуществами электроизоляционного материала на основе базальтовой ткани и теплостойких связующих: полифениленсульфида или полиэфирэфиркетона являются его высокие эксплуатационные характеристики: базальтовая ткань при нагреве до 700°C сохраняет высокую механическую и электрическую прочность. Полимерные связующие полифениленсульфид или полиэфирэфиркетон являются одними их наиболее теплостойких термопластов, способных длительное время сохранять свои свойства при температурах 240°C, а кратковременно до 290°C. Изоляционный слой, состоящий базальтовой ткани, пропитанной полифениленсульфидом или полиэфирэфиркетоном, не теряет электроизоляционных свойств и при повышении температуры выше 290°C.
Настоящий электронагревательный элемент работает следующим образом. При необходимости очистить от снега и льда как-либо оборудование располагают на его поверхности электронагревательный элемент 1 и подключают его к вторичной обмотке силового трансформатора, на первичную обмотку которого посылают импульсы переменного тока заданной длительности. Вторичная обмотка трансформатора понижает выходное напряжение импульсов переменного тока, подаваемых на электронагревательный элемент 1, и, одновременно, обеспечивает гальваническую развязку электронагревателя 1 от питающей линейной сети. При протекании импульсов тока с заданным количеством периодов переменного тока в каждом импульсе, в нагревательном элементе - резистивной низкоомной ленте 2 проявляется поверхностный эффект. Он заключается в неравномерном распределении по сечению резистивной низкоомной ленты 2 плотности тока, которая экспоненциально уменьшается по направлению к оси ленты 2. Максимальная величина плотности тока будет на поверхности, а в слое, толщина которого эквивалентна глубине проникновения тока, будет выделяться около 90% общего количества тепла. В зависимости от температуры наружного воздуха, количества снега и/или льда, находящегося на технологическом оборудовании, интенсивность выделения электронагревательным элементом 1 тепла можно регулировать путем увеличения или уменьшения длительности подаваемых на него импульсов тока.