НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Предполагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быту и технике при изготовлении элементов нагрева.
Среди нагревательных электрических элементов наибольшее распространение получили так называемые "тэны" (металлический проводник с высоким сопротивлением, заключенный в герметичный корпус), в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую за счет омического сопротивления металлического проводника (см., например, ТЭН 60 Б 13/K220, ГОСТ 13268-74).
Недостатком такого нагревательного элемента является относительно большие потери тепловой энергии вследствие многоступенчатой» последовательной передачи тепла от нагревательного элемента до приемника. Кроме того, сам нагревательный элемент частично сжигает кислород окружающего воздуха*
Экономически и экологически более перспективным нагревательным элементом являются углеграфитовые материалы. В отличие от обычных электрических нагревателей графитовые нагреватели позволяют при том же количестве потребляемой электроэнергии значительно большую часть ее излучать в инфракрасной области спектра, т.е. более экономно расходовать электроэнергию непосредственно на обогрев.
В большинстве случаев известно использование в промышленных и бытовых нагревательных приборах графита в виде порошка, заключенного в соответствующие трубки Сем. заявку №96105170/09 от 15.03.1996 г.).
Более экономичным и технологичным является решение, в котором используется графитовый лист (фольга), Известно изготовление графитового нагревательного элемента в виде листового композита, в котором на подложку наносят слой связующего, а на него насыпают чешуйчатый графит и затем проводят "спекание", а точнее отверждение связующего при повышенной температуре (см. авторское свидетельство СССР №944162, 1982 г.).
Известен панельный нагревательный элемент, в котором электрический нагреватель изготовлен на основе полиэтилентерефталатной пленки с нанесением на нее графитовых элементов (см. свидетельство на полезную модель №13251, кл. С 24 Н 3/04, 1999 г.).
Существенным недостатком известного нагревателя, а также других известных аналогичных, использующих полимерные пленки типа полиэтилен, полиэтилентерефталат, является их низкая температуростойкость, не позволяющая использовать их выше 80-100°С.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является нагревательный элемент, содержащий токонесущий графитовый материал, выполненный плакированным, при этом графитовый материал может быть плакирован полиимидным лаком, или кремнийорганическим полимером, или керамикой на основе жидкого стекла(см. свидетельство на полезную модель №27686, кл. Р 24 Н 3/04, 2002 г.).
Недостатком известного решения является недостаточная технологичность и надежность нагревательного элемента при использовании его в бытовых нагревательных приборах.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении эффективности и экономичности нагревательного элемента
повышении технологичности и надежности при использовании в бытовых нагревательных приборах.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в нагревательном элементе, включающем токонесущий графитовый материал, последний выполнен в изолирующей оболочке, которая соединена с металлической пластиной, а также тем, что изолирующая оболочка выполнена из политетрафторэтилена, а также тем, что изолирующая оболочка выполнена из сополимера политетрафторэтилена.
3
Техническая сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Повышение эффективности достигается за счет применения в качестве изолирующего материала фторсодержащего полимера - политетрафторэтилена или его сополимеров, а для усиления и более полного использования выделяющейся тепловой энергии к графитовому электронагревателю через изолятор (политетрафторэтилен) подпрессовывают металлический радиатор (пластины). Политетрафторэтилен (или его сополимеры) при меньших энерго- и трудозатратах наносят на радиатор. Диэлектрические свойства фторированного полимера в 10-10 раз более высокие, чем у изоляторов, которые используют в известном решении. Это позволяет минимизировать слой электроизоляции, а, следовательно, улучшить теплопроводность всей конструкции. Радиаторные пластины служат для увеличения эффективности молекулярного теплообмена с внешней средой. В этом случае теплообмен через излучение резко уменьшается, что и приводит к увеличению коэффициента полезного действия нагревателя-конвектора.
На фиг.1 показан нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой токонесущий графитовый элемент 1,
изолированный со всех сторон оболочкой 2 из политетрафторэтилена или из сополимера политетрафторэтилена. С целью обеспечения более полного использования выделяющегося от нагревательного элемента тепла полученная конструкция соединена с металлической пластиной 3 (если с одной стороны) или пластинами (если с двух сторон), выполняющей функцию радиатора-конвектора.
Нагревательный элемент изготавливают следующим образом. На графитовую ленту 1 наносят порошкообразный политетрафторэтилен или сополимер политетрафторэтилена, создавая изолирующую оболочку 2. Полученную конструкцию из графитового элемента 1 в оболочке 2 соединяют с металлической пластиной (нами) 3 и запекают при температуре от 300°С и выше.
Таким образом, за счет более полного использования выделяющейся тепловой энергии в данной конструкции нагревателя экономия электроэнергии увеличивается по сравнению с ближайшим аналогом на 10-15%, а по сравнению с обычными электронагревательными приборами, оснащенными генами с нихромовыми спиралями на 35-40%.