ЭЛЕМЕНТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ИНФРАКРАСНОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к бытовым и промышленным нагревателям, и может быть использовано для создания экологических электронагревательных систем.
Известны плоские и объемные электронагреватели, в которых нагревательными элементами являются угольные нити, жгуты, ленты, ткани, нихромовая проволока, напыленное на поверхность электроизоляционного материала резистивное покрытие, металлическая фольга. Резистивные элементы с токоподводами располагают внутри металлических, минеральных либо пластиковых композиционных материалов, конструкций с образованием плоских панельных электронагревателей, конвекторов, сотовых объемных электронагревателей.
Известен нагревательный элемент (патент РФ №27686, МПК F24H 3/04, оп. 10.02.2003), включающий токонесущий графитовый материал, выполненный плакированным. При этом графитовый материал плакирован полиимидным лаком. При этом графитовый материал плакирован кремнийорганическим полимером. При этом графитовый материал плакирован керамикой на основе жидкого стекла.
К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что применение в нагревательном элементе графитового нагревателя в виде тонкой фольги, как очень хрупкого, нетехнологичного материала, требует плакирования (армирования) электропроводного резистивного материала с последующим армированием всей системы стеклотканевыми пропитанными панелями с последующей высокотемпературной сушкой и прессованием многослойной структуры, что значительно усложняет и удорожает технологию изготовления, требует сложного прокатного, прессового, термического оборудования.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электроконвектор (патент на изобретение №2483494, МПК H05B 3/30, оп. от 27.05.2013), включающий угольный резистивный элемент, выполненный в виде резистивного полотна, состоящего из угольных нитей, жгутов или лент с токоподводами, которые размещены и закреплены между слоями гибких электроизоляционных материалов, причем из полотна производят объемный нагревательный элемент за счет нанесения на его поверхность электроизоляционного покрытия и его последующего отверждения, в качестве электроизоляционного покрытия полотна используют, например, эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые, фенольные, фенолокаучуковые, акрилатные, кремнийорганические, фторорганические полимерные композиции, а также композиции минерального состава, например, на жидком стекле, фосфатном, алюмохромофосфатном связующем, угольные резистивные элементы имеют электроизоляционную оболочку, сложную форму нагревательного элемента получают натяжением резистивного полотна между направляющими стержнями, а электроизоляционное покрытие наносят на полотно до либо после придания полотну объемной формы, электроизоляционное покрытие на поверхность резистивного полотна может быть нанесено в один либо несколько слоев, в том числе разных составов, угольные резистивные элементы содержат в химически связанном с углеродом состоянии наночастицы оксидов или гидроксидов бора, алюминия.
К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что примененные для изготовления угольного резистивного элемента серийно выпускаемые углеродные полотна, ленты, жгуты, нити - не термопластичные, не термоформуемые, не имеют возможности растягиваться при нанесении их на криволинейные и пространственно конфигурированные поверхности.
Укладка предлагаемых углеродных материалов по криволинейным и пространственным поверхностям представляется затруднительной т.к. требует уникального технологического оборудования, либо ручного труда.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание элемента нагревательного инфракрасного действия, основанием которого могут быть закаленное стекло, гранит, керамогранит, мрамор и другие термостойкие диэлектрические материалы различных плоских и пространственных криволинейных форм в широком диапазоне температур эксплуатации, расширение возможности его применения в качестве элемента в нагревательных системах различного назначения.
Технический результат от использования полезной модели заключается в расширении его функциональных возможностей, упрощении монтажа, обслуживания и ремонта, снижении эксплуатационных затрат, повышении надежности и срока его эксплуатации.
2
Это достигается за счет того, что предложен элемент нагревательный инфракрасного действия, содержащий угольный резистивный элемент в виде резистивного полотна с токоподводами, нанесенного на поверхность электроизоляционного несущего элемента, в котором, согласно полезной модели, резистивное полотно представляет собой гибкий нагревательный резистивный элемент, состоящий из тканевой подложки и токопроводящего резистивного слоя на основе углерод-полимерной композиции; при этом токопроводящий резистивный слой сформирован на основе резистивного углеродного композиционного материала, нанесенного на термостойкую тканевую основу в виде коллоидной суспензии; при этом резистивный углеродный композиционный материал содержит технический углерод с высокоразвитой удельной площадью поверхности 300÷600 м/г и выше, с размером частиц от 10 до 50 нм в сочетании с коллоидными графитовыми препаратами с размерами частиц графита менее 4 мкм в растворе термостойкого полимерного связующего; при этом передняя поверхность несущего элемента является тепловым источником инфракрасного действия; при этом на противоположной поверхности несущего элемента для закрепления гибкого нагревательного резистивного элемента нанесен клей термостойкий, термопластичный; при этом по противоположным краям гибкого нагревательного резистивного элемента закреплены два электроконтакта из медной шины, покрытой электропроводным термоклеевым компаундом, к которым присоединен токоввод-провод; при этом для предотвращения поражения электрическим током, вся обратная поверхность несущего элемента покрыта электроизоляцией - пленкой лавсановой ПЭТ. При этом в резистивном углеродном композиционном материале в качестве термостойкой тканевой основы используется полиэтилентерефталат, или лавсан. При этом в резистивном углеродном композиционном материале использован технический углерод марки OMCARB™ CH210, и/или CH220, и/или CH230 и OMCARB™ CH600. При этом в резистивном углеродном композиционном материале использованы коллоидные графитовые препараты C-0, C-1 и размолотые до размера частиц менее 4 мкм природные графиты. При этом в качестве связующего использован термостойкий полимер в виде сложного полиэфира на основе или терефталевой кислоты, или себациновой кислоты, или адипиновой кислоты, или этиленгликоля, или диэтиленгликоля. При этом в качестве связующего использована смола ТФ-60. При этом качестве растворителей применяются или хлороформ, или хлористый метилен, или дихлорэтан и/или другие, эффективно растворяющие полимерные связующие. При этом несущий элемент может быть выполнен, например, или из закаленного стекла, или гранита, или керамогранита, или мрамора. При этом в качестве электроизоляционного покрытия полотна используют, например, эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые, фенольные, фенолокаучуковые, акрилатные, кремнийорганические, фторорганические полимерные композиции, а также композиции минерального состава, например, на жидком стекле, фосфатном, алюмохромофосфатном связующем. При этом электроконтакты выполнены из медной шины и покрыты электропроводным термоклеевым компаундом. При этом к электроконтактам присоединен токоввод-провод посредством припоя или электропроводного термоклеевого компаунда. При этом применен токоввод-провод многожильный, медный, в термостойкой изоляции.
Полезная модель поясняется рисунками.
На фиг. 1 представлен элемент нагревательный инфракрасного действия, общий вид.
На фиг. 2 - то же, вид сзади.
На фиг. 3 - то же, структура элемента нагревательного инфракрасного действия.
Позиции на рисунках обозначают: несущий элемент (1); клей термостойкий, термопластичный (2); гибкий нагревательный резистивный элемент (3); электроконтакт (4); пленка лавсановая ПЭТ (5); токоввод (6).
2
Элемент нагревательный инфракрасного действия состоит из несущего элемента (1), который может быть выполнен, например, из закаленного стекла, гранита, керамогранита, мрамора. Передняя часть несущего элемента (1) служит тепловым источником инфракрасного действия. На обратную поверхность несущего элемента (1) наносится клей термостойкий, термопластичный (2), при помощи которого крепится гибкий нагревательный резистивный элемент (3). По противоположным краям гибкого нагревательного резистивного элемента (3) крепятся два электроконтакта из медной шины покрытой электропроводным термоклеевым компаундом (4), к которым при помощи припоя или электропроводного термоклеевого компаунда присоединен токоввод-провод многожильный, медный, в термостойкой изоляции (6). Для предотвращения поражения электрическим током вся обратная поверхность несущего элемента (1) покрыта электроизоляцией - пленкой лавсановой ПЭТ (5). При этом гибкий нагревательный резистивный элемент содержит тканевую подложку и токопроводящий резистивный слой (на рисунках не показано), сформированный на основе резистивного углеродного композиционного материала, включающего токопроводящую фазу на основе технического углерода и полимерное связующее, при этом резистивный углеродный композиционный материал содержит технический углерод с высокоразвитой удельной площадью поверхности 300÷600 м/г и выше, с размером частиц от 10 до 50 нм в сочетании с коллоидными графитовыми препаратами с размерами частиц графита менее 4 мкм и раствор термостойкого полимерного связующего; при этом в качестве связующего использован термостойкий полимер в виде раствора. При этом в гибком нагревательном резистивном элементе тканевая подложка приклеена к резистивному слою термовакуумным методом. При этом в гибком нагревательном резистивном элементе в качестве технического углерода использован технический углерод марки OMCARB™ CH210, и/или CH220, и/или CH230 и OMCARB™ CH600.
Изготовление элемента нагревательного инфракрасного действия.
Резистивное полотно гибкого нагревательного элемента, с закрепленными на нем термоклеем электроконтактами и токовводами, укладывается на предварительно покрытое термостойким термопластичным клеем несущий элемент, например, пространственно-профилированное закаленное стекло и накрывается электроизоляционной лавсановой пленкой ПЭТ, затем вся укладка термоформуется, например, в устройстве термовакуумного прессования, где за счет термопластичных свойств примененных материалов вся структура преобразуется в монолитный пространственно-профилированный элемент нагревательный инфракрасного действия, готовый к применению в нагревательных системах различного назначения.
Элемент нагревательный инфракрасного действия работает следующим образом.
На провода токовводов (6) подают напряжение. Электрический ток, через электроконтакты (4), протекая по гибкому нагревательному резистивному элементу (3), изолированному лавсановой пленкой ПЭТ (5), нагревает его равномерно по всей поверхности. Тепло от гибкого нагревательного резистивного элемента, через клеевой термостойкий термопластичный слой (2), кондуктивно и эффективно нагревает несущий элемент (1), лицевая поверхность которого эффективно передает тепловое инфракрасное излучение в обогреваемое пространство или окружающим предметам.
Отличительные особенности от применения полезной модели.
1. Гибкий нагревательный элемент.
2. Термовакуумный способ изготовления.
3. Высокая производительность, качество, низкая стоимость