ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к системам электрического отопления жилых и производственных помещений, в частности к настенным электронагревателям.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен электронагреватель, содержащий блок присоединения к цепи электрического тока, непосредственно соединенный с ним нагревательный элемент, встроенный в отражатель тепла, рассеиватель тепла, выполненный из природного материала типа мрамора или глины [декларационный патент Украины на полезную модель №67609, дата публикации 15.06.2004].
Недостатком предложенной полезной модели является значительная себестоимость производства такого электронагревателя, обусловленная использованием в его конструкции природного камня, такого как мрамор, что требует значительных затрат на предварительную обработку. Также электронагреватель имеет большие массогабаритные характеристики, и, как следствие, возможность эксплуатации электронагревателя только в стационарных условиях.
Известен электронагреватель, содержащий в себе нагревательный элемент, встроенный в рассеиватель тепла и блок соединения с источником тока, в котором в качестве рассеивателя тепла используют природные материалы, такие как мрамор, магнезит-бишофитовый камень, глину и т.д., а нагревательный элемент, имеющий волокнистую структуру, оборудован автоматическим датчиком регулирования температуры и оснащен отражателем с изоляционным слоем [декларационный патент Украины на полезную модель №6681, дата публикации 16.05.2005].
К недостаткам известного электронагревателя можно отнести значительную себестоимость производства, обусловленную использованием в его конструкции природного камня, такого как мрамор.
Известен электронагреватель, содержащий встроенный в отражатель тепла нагревательный элемент, оборудованный автоматическим датчиком регулирования температуры, блоком соединения с источником тока, и оснащенный отражателем с изоляционным слоем, при этом отражатель выполнен в виде теплонакопительного слоя из керамогранита и расположен перед нагревательным элементом [патент на полезную модель RU 166507 U1, дата публикации 27.11.2016].
Электронагреватель, содержащий встроенный в отражатель тепла нагревательный элемент, оборудованный автоматическим датчиком регулирования температуры, блоком соединения с источником тока, и оснащенный отражателем с изоляционным слоем, причем отражатель выполнен в виде теплонакопительного слоя, в состав которого входит талькомагнезит, а отражатель тепла выполнен из керамогранита и расположен перед нагревательным элементом.
Недостаток данного электронагревателя заключается в растрескивании теплонакопительного слоя в процессе эксплуатации под воздействием температурных перепадов, что создает причину пробоя электричества на корпус нагревателя.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание электрического нагревателя с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является повышение срока службы электрического нагревателя и безопасности эксплуатации.
Поставленный технический результат достигается тем, что электронагреватель содержит теплорассеиватель на основе керамогранита, на тыльной поверхности которого размещен нагревательный элемент, выполненный в виде токопроводящей нити, покрытой теплораспределительным слоем, состоящим из смеси цемента, фракционного песка, пластификатора и полипропиленового фиброволокна при следующем соотношении компонентов, мас. %: фракционный песок - 49,68 - 83,15; цемент - 16,93 - 49,68; пластификатор - 0,17 - 0,5; полипропиленовое фиброволокно - 0,05 - 0,1, при этом толщина теплораспределительного слоя составляет от 4 до 10 мм.
Выполнение теплораспределительного слоя из жаропрочного материала, представляющего собой смесь цемента и фракционного песка с добавлением пластификатора и полипропиленового фиброволокна, обеспечивает возможность длительной работы электронагревателя при температуре +120°С без образования трещин и сколов, что повышает срок службы электронагревателя и безопасность эксплуатации. Толщина теплораспределительного слоя в диапазоне от 4 мм до 10 мм обеспечивает максимальную прочность и оптимальное время для выхода обогревателя на рабочую температуру.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели электронагреватель снабжен автоматическим датчиком регулирования температуры.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели токопроводящая нить выполнена из нихрома марки Х20Н80 диметром d=0,3 мм и покрыта высокотемпературным силиконовым герметиком.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На чертеже изображена конструкция заявляемого электронагревателя, состоящего из теплорассеивателя 1, на тыльной поверхности которого размещен нагревательный элемент, состоящий из нагревательной нити 3, покрытой теплораспределительным слоем 2. Нагревательный элемент размещен в металлическом защитном корпусе 4 с образованием пространства 5 для конвекции горячего воздуха. Нагревательная нить 3 соединена со шнуром 6 для питания.
2
Материалом, используемым для изготовления теплорассеивателя 1, является керамогранит. Под керамогранитом в данной заявке подразумевают искусственный облицовочный материал в виде декоративной панели, изготавливаемой методом полусухого прессования из пресс-порошка при давлении 400-500 кг/см, с последующим обжигом при температуре 1200-1300°С. Используемый при этом пресс-порошок получают из шликера, представляющего собой хорошо гомогенизированную смесь беложгущейся глины, каолина, кварцевого песка, полевого шпата, пегматита и воды. Керамогранит обладает рядом свойств: легкоочищаемая и легкодезинфицируемая поверхность, устойчивость к перепадам температур, огню, плесени и воздействию ультрафиолетовых лучей, низкая подверженность механическим повреждениям, царапинам, истиранию. Керамогранитная плитка может иметь широкий спектр цветов, декоров и размеров. Использованный в электронагревателе керамогранит является материалом, который имеет низкое водопоглощение, и поэтому электронагреватель, изготовленный с его использованием, может эксплуатироваться во влажных помещениях, таких как сауны и бани.
Керамогранит имеет высокую ударную прочность и устойчивость к «термическому шоку» (перепаду температур), и поэтому электронагреватель с его использованием будет безопасным в эксплуатации и долговечным благодаря выдерживанию большого количества циклов нагрева-охлаждения.
Керамогранит является безопасным для здоровья, поскольку не выделяет вредных веществ.
Теплораспределительный слой 2 выполнен из жаропрочного материала, представляющего собой смесь цемента и фракционного песка, с добавлением пластификатора и полипропиленового фиброволокна при следующем соотношении компонентов, мас. %: фракционный песок - 49,68 - 83,15; цемент - 16,93 - 49,68; пластификатор - 0,17 - 0,5; полипропиленовое фиброволокно - 0,05 - 0,1. Примером такой смеси может являться высокоэластичный плиточный клей Unis-100, рабочая температура эксплуатации которого достигает +120°С.
Наличие в составе теплораспределительного слоя 2 полипропиленового фиброволокна (фибры) позволяет замедлить процесс трещинообразования в песко-цементной смеси, а также ускорить набор расчетной прочности песко-цементной смеси, что повышает стойкость теплораспределительного слоя 2 к раскалыванию и растрескиванию.
Наличие в составе теплораспределительного слоя 2 пластификаторов улучшает свойства песко - цементной смеси, увеличивает адгезию (сцепление) песко-цементной смеси с нагревательной нитью 3 и теплорассеивателем 1, повышает теплопроводность песко-цементной смеси. В совокупности свойства пластификаторов обеспечивают целостность теплораспределительного слоя 2, увеличивают эффективность и долговечность нагревательной нити, предохраняют песко-цементную смесь от растрескивания и разрушения и позволяют проводить более комфортное регулирование температуры помещений.
В качестве пластификатора может быть использован, например, пластификатор PL 10460, пластификатор Coral MasterTherm или пластификатор CEMMIX CemThermo.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ РЕАЛИЗАЦИЮ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На тыльной поверхности теплорассеивателя 1 при помощи термоклея закрепляется нагревательная нить 3 из нихрома, к которой присоединен электрический провод 6 с вилкой. Нагревательная нить 3 покрывается теплораспределительным слоем 2 толщиной от 4 мм до 10 мм.
Толщина теплораспределительного слоя 2 в диапазоне от 4 мм до 10 мм обеспечивает максимальную прочность и оптимальное время для выхода обогревателя на рабочую температуру. При толщине теплораспределительного слоя 2 менее 4 мм значительно падает его теплонакопление, а также ухудшаются эксплуатационные свойства теплораспределительного слоя 2, что может привести к растрескиванию и выходу из строя обогревателя. При толщине теплораспределительного слоя 2 более 10 мм также происходит снижение эксплуатационных характеристик, в частности обогревателю требуется больше времени выхода на рабочую температуру, повышается вес обогревателя, что вызывает серьезные затруднения в бытовом использовании обогревателя.
Поверх теплораспределительного слоя 2 накладывается металлический защитный корпус 4, который крепится к жесткому каркасу, и выполняет роль отражателя тепловой энергии и изоляции. Далее в металлический корпус 4 вводится электрический шнур 6, который соединяется с выводами нагревательной нити 3, после чего корпус 4 при помощи термоустойчивого клея соединяется с теплорассеивателем 1.
Металлический корпус 4 может иметь средства для крепления электронагревателя на расстоянии, такие как крепежные отверстия или крюки и т.д. Корпус 4 выполняет защитную функцию, а также создает пространство 5 для конвекции горячего воздуха, обеспечивая равномерный прогрев помещения. Нагревательная нить 3 выполнена из нихрома марки Х20Н80 (ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки») диметром d=0,3 мм и покрыта высокотемпературным силиконовым герметиком для обеспечения необходимой изоляции нагревательной нити. Электронагреватель может быть снабжен автоматическим датчиком регулирования температуры (на чертежах не показан).
Примеры изготовления теплораспределительного слоя 2 представлены в Таблице 1.
При испытаниях теплораспределительного слоя 2 при температуре +120° в течение 24 часов не было выявлено никаких трещин и деформаций.
Электронагреватель работает следующим образом. После подключения электрического шнура 6 к розетке происходит разогрев нагревательной нити 3, тепло от которой нагревает теплораспределительный слой 2, от которого нагревается керамогранитный теплорассеиватель 1. Теплорассеиватель 1 начинает отдавать тепло посредством инфракрасного излучения. От теплораспределительного слоя 2 также разогревается воздух в конвекционном пространстве 5 и начинает подниматься вверх и покидать нагреватель, затягивая снизу наружный, более холодный воздух. Таким образом происходит нагрев пространства двумя способами: инфракрасным излучением от теплорассеивателя 1 и нагрев воздуха методом конвекции.