ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к промышленным электронагревателям
Изобретение может быть использовано для обогрева больших и нагруженных поверхностей объектов транспортного, промышленного и гражданского строительства (бетонные поверхности дорог, мостов, ВПП, площадки и лестницы, кровли) с целью очистки от снега, гололеда и предотвращения обледенения.
Известен резистивный электронагреватель (патент РФ №2304857), состоящий из токопроводящей пленки из двуокиси олова, легированной сурьмой и бромом, и защитной пленки трифторида алюминия.
Изготовление такого электронагревателя вследствие термического закрепления при температурах 500-600°С при толщине защитного слоя до 10 мкм трудоемко. Изготовленный нагреватель больших размеров (более 1 кв. м.) при поверхностных нагрузках на него не надежен.
Известен гибкий электронагреватель (патент РФ №2079979) в виде ленты, содержащей нагревательный элемент в защитном кожухе из стеклянного волокна.
Весьма проблематичным является процесс эксплуатации хрупкого защитного кожуха, а также монтаж и закрепление такой ленты на строительной площадке при обогреве больших поверхностей.
Известен регулируемый кабельный электронагреватель (патент РФ №2267237), включающий в себя регулятор, соединительные провода, соединительные муфты и нагревающий кабель, имеющий дополнительные контрольные жилы. Такая конструкция плохо работает на растяжение, не воспринимает продольные и поперечные усилия, и, как следствие, подвержена обрывам. Она не может быть использована для обогрева поверхностей, которые воспринимают большие нагрузки, например автомобильных дорог и эстакад. Для эксплуатации данного нагревателя необходимы затраты на устройство регулятора температуры и введение в термоустойчивую оболочку дополнительных контрольных жил. Монтаж такого устройства представляется трудоемким и требует большего времени на размотку и закрепление нагревательного кабеля на поверхности. Но основным недостатком кабельного нагревателя является существенное увеличение (в 2-5 раз) удельного расхода электроэнергии на обогрев 1 кв.м.
Известен электронагреватель (патент РФ №2286032), состоящий из двух слоев электроизоляционного материала и размещенного между ними резистивного слоя, состоящего из токопроводящих резистивных элементов и электрически связанных с ними сваркой токопроводов, дополнительно снабженных тоководами, и заключенных с двух сторон в термопластичную пленку.
Этот нагреватель по своей технической сущности является наиболее близким к заявляемому изобретению из токопроводящих резистивных элементов
Крепление резистивных элементов с токоподводами и тоководами в известном техническом решении осуществляется точечной сваркой, усложняющей процесс изготовления изделия и не обладающей высокой прочностью на разрыв и изгиб. Токоподводы и тоководы при внешней поверхностной нагрузке и большой поверхности нагрева зажаты внутри конструкции нагревателя, что является технически не целесообразным при
монтаже и соединении с электрической сетью (источником электроэнергии). В случае параллельного соединения резистивных элементов токоподающие провода оказываются запечатанными внутри электронагревателя, что может привести к потере работоспособности конструкции при обогреве поверхностей с большими строительными и эксплуатационными нагрузками (дороги, мосты и пр.). Кроме того, сам резистивный слой с двух сторон имеет термопластичную оболочку, а затем только электроизоляционные слои, что ведет к удорожанию конструкции в целом.
В конструкциях с «подстилающим электронагревателем», где требуется исключить проскальзывание подстилающего электронагревателя по поверхности или внутри подогреваемого слоя, потребуются дополнительные мероприятия по устройству еще одного слоя ребристой поверхности, обеспечивающего хорошее сцепление электронагревателя, к примеру, с дорожной одеждой. Кроме того, дорожные сооружения требуют обязательный отвод и дренаж воды в подстилающие слои. При использовании данного типа нагревателя выполнение этого условия становится недоступным. При попадании влаги на поверхность происходит ее застой и заиливание, что способствует снижению отдачи тепла обогреваемому телу. Известное техническое решение одинаково отдает тепло со всех своих поверхностей, что приведет к энергопотерям при одной обогреваемой поверхности. Поэтому известное техническое решение не может быть самостоятельно использовано для обогрева больших и нагруженных поверхностей и дополнительно требует специальных приспособлений.
Известное техническое решение дает большие энергопотери при эксплуатации в условиях одностороннего рабочего обогрева.
Задачей предлагаемого изобретения является создание энергосберегающего электронагревателя, пригодного для обогрева больших и нагруженных поверхностей, преимущественно с односторонним рабочим обогревом.
Техническим результатом является снижение энергопотерь и повышение надежности. Другим техническим результатом является снижение трудозатрат на транспортировку и монтаж.
Поставленная задача решается том, что в электронагревателе, содержащем токопроводящий резистивный элемент с выводами для подключения к источнику питания, токопроводящий резистивный элемент выполнен в виде ленты или жил, расположенных рядами на подложке из теплоизоляционного термостойкого материала, пригодного для сворачивания в рулон, и заламинирован вместе с подложкой электроизоляционной термостойкой пленкой в единое целое, при этом выводы снабжены клеммами, выполненными в виде гибкой металлической плетенки, прикрепленной к токопроводящему резистивному элементу, и снабженной защитным покрытием из нетканного геотекстиля.
Крепление металлической плетенки к токопроводящему резистивному элементу может быть выполнено металлическими скобками либо высокопрочными текстильными нитями.
Целесообразно, чтобы электронагреватель дополнительно был бы снабжен сквозными отверстиями между рядами токопроводящего резистивного элемента.
Целесообразно также, чтобы токопроводящий резистивный элемент был бы выполнен в виде ленты или жил из материала на основе высокопрочного углеродного соединения или анодированного металла.
В качестве материала для подложки может быть использован пенофол, или стекловата или поролон.
Материал для изоляционной термостойкой пленки может быть выбран из ряда полиэтилен или полипропилен или полиэфир или полиэстер.
Предлагаемое изобретение поясняется описанием и чертежами, на которых:
Фиг.1 - электронагреватель,
Фиг.2 - электронагреватель в разрезе по А-А;
Фиг.3а и 3б - устройство клеммы электронагревателя;
Фиг.4а - 4в - возможные исполнения электронагревателя.
Фиг.5 - иллюстрирует электронагреватель в сборке
Электронагреватель (фиг.1) содержит токопроводящий резистивный элемент 1 с выводами для подключения к источнику питания (токопроводу 6), подложку 2, электроизоляционную термостойкую пленку 3.
Токопроводящий резистивный элемент 1 и подложка 2 заламинированы электроизоляционной термостойкой пленкой 3 в единое целое (фиг.2).
Лента или жила токопроводящего резистивного элемента 1 могут быть выполнены из высокопрочного углеродного соединения или пластичного анодированного металла и дополнительно покрыты защитной оболочкой из силикона или фторопласта и т.п.
Подложка 2 выполнена из теплоизоляционного термостойкого материала, пригодного для скручивания в рулон.
В качестве теплоизоляционного термостойкого материала для подложки 2 может быть применен пенофол, или стекловата, или поролон. Может быть использована минеральная вата, фольга и пр.
Толщина подложки 2 не превышает 8 мм. Это создает пригодность для сворачивания в рулон с одновременным обеспечением теплоизоляции.
Материал для электроизоляционной термостойкой пленки выбирают из ряда: полиэтилен или полипропилен, или полиэфир или полиэстер.
Лента или жилы токопроводящего резистивного элемента 1 могут быть расположены на подложке 2 несколькими отдельными лентами (фиг.4а и 4б) или полосами (фиг.4в) с возможностью одностороннего (4б) и/или двухстороннего (4а и 4в) подключения к токопроводу 6.
Выводы для подключения к источнику питания (тоководу 6) снабжены клеммами 5, выполненными в виде гибкой металлической плетенки 9, прикрепленной к резистивному элементу 1, и защищенной с двух сторон нетканым геотекстилем 8.
Крепление может быть выполнено металлическими скобками 10 (фиг.3б) или высокопрочными текстильными нитями (фиг.3а) шитьем.
Дополнительно композитный электронагреватель может быть снабжен перфорацией (сквозными отверстиями) 4, расположенной между рядами ленты 1 токопроводящего резистивного элемента для обеспечения лучшего сцепления с подстилающим и обогреваемым слоем, а также для фильтрации поверхностных вод на открытых территориях.
Для обогрева малых конструкций и площадей могут быть использованы электронагреватели, содержащие одну секцию 11, которые предварительно сворачиваются в рулон, что удобно, снижает трудозатраты на транспортировку и монтаж.
Для обогрева больших конструкций и площадей используют несколько секций 11 (для равномерного обогрева больших поверхностей). Их скрепление между собой производят внахлест 12 и/или с помощью строительных скоб 13. Секции предварительно могут быть свернуты в рулон, что удобно, снижает трудозатраты на транспортировку и монтаж.
Электронагреватель располагают под нагреваемой поверхностью. Концы ленты или жил, являющиеся выводами для подключения к источнику питания, крепят клеммами 5 к тоководам 6. Места стыковки изолируют защитным слоем, например, из силикона.
При подключении к источнику питания по тоководу 6 электрический ток поступает и нагревает токопроводящий резистивный элемент 1. Выделяющееся резистивным элементом 1 тепло поступает вверх от подложки 2 к вышележащей поверности и нагревает ее.
Материалы ленты или жил, подложки 2 и пленки 3, схема укладки ленты или жил на подложке 2 электронагревателя могут быть подобраны специально по проведенным электротехническим и теплотехническим расчетам либо выполнены типовым образом. Типоразмер резистивного элемента и схему его размещения выбирают в зависимости от требуемой мощности и напряжения электропитания.
Электронагреватель имеет толщину до 10 мм, обеспечивает направленное теплоизлучение.
Для универсальности укладки и удобства монтажа, электронагреватели целесообразно выпускать в виде рулонов, имеющих следующие геометрические размеры: ширина - от 0,3 до 2,2 м; длина - от 1 до 200 м; толщина - до 10 мм.
Рулоны по краям должны иметь технологические зазоры от 0,7-0,25 м, обеспечивающие укладку материала внахлест и/или его скрепление в единую конструкцию по средствам строительных скоб или сшиванием.