гибкий электронагреватель

Формула изобретения

Гибкий электронагреватель, содержащий резистивные элементы в виде параллельно уложенных и соединенных электрически полос из электропроводного материала, размещенных между двумя слоями электроизоляционного эластичного покрытия, и токоподводящие элементы, отличающийся тем, что резистивные элементы выполнены из сплава сопротивления в аморфном состоянии и размещены на бумажной основе, а в качестве электроизоляционного эластичного покрытия использована полиэтилентерефталатная пленка, слои из которой соединены ламинированием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электронагрева, а именно к конструкциям гибких резистивных нагревателей поверхностного типа, используемых для обогрева помещений.

Известна конструкция гибкого электронагревателя, содержащая резистивные токопроводящие элементы в виде проводов или жил кабеля с электрической изоляцией, образованной несколькими оплетками [1]

Такие гибкие нагреватели не приспособлены для отопления помещений, требуют больших энергозатрат.

Известны также конструкции гибких электронагревателей, содержащие основу из электроизоляционных нитей в виде кулирного трикотажа и проволочный нагревательный элемент, закрепленный петлями основы [2, 3]

Недостатки известных конструкций состоят в том, что они имеют низкие эксплуатационные характеристики, сложны в изготовлении.

Наиболее близким по своей конструкции к предлагаемому изобретению является гибкий электронагреватель, содержащий резистивные элементы в виде параллельно уложенных и соединенных электрически полос из электропроводного материала, размещенные между двумя слоями электроизоляционного эластичного покрытия, и токоподводящие элементы, причем резистивные элементы выполнены из материала "углен", а электроизоляционное покрытие из резины на основе карбоцепных каучуков с регламентированной пластичностью [4] (прототип).

Недостатком такого нагревателя являются низкие эксплуатационные характеристики, а именно присущий нагревателю обогрев конвекцией и теплопередачей ухудшает комфортность условий в обогреваемом помещении, нагреватель требует больших затрат электроэнергии, опасен в эксплуатации. Вследствие этого упомянутые гибкие электронагреватели не нашли применения для обогрева жилых и служебных помещений.

Цель изобретения состоит в повышении эксплуатационных характеристик гибкого электронагревателя при обогреве помещений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гибком электронагревателе, содержащем резистивные элементы в виде параллельно уложенных и соединенных электрически полос из электропроводного материала, размещенные между двумя слоями электроизоляционного эластичного покрытия, и токоподводящие элементы, согласно предложению резистивные элементы выполнены из сплава сопротивления в аморфном состоянии и размещены на бумажной основе, а в качестве электроизоляционного эластичного покрытия использована полиэтилентерефталатная пленка, слои из которой соединены ламинированием.

Известное и предложенное устройства имеют следующие общие признаки. Оба они являются гибкими электронагревателями. Оба содержат резистивные элементы в виде параллельно уложенных и соединенных электрически полос из электропроводного материала, размещенные между двумя слоями электроизоляционного эластичного покрытия. Также оба устройства снабжены токоподводящими элементами.

Отличия предложенного устройства состоят в том, что резистивные элементы выполнены из сплава сопротивления в аморфном состоянии и размещены на бумажной основе, а в известном резистивные элементы выполнены из электропроводящей углеволокнистой бумаги на основании волокна "углен" с содержанием углеродного волокна 5-30 мас. В предложенном устройстве в качестве электроизоляционного эластичного покрытия использована полиэтилентерефталатная пленка, слои из которой соединены ламинированием, тогда как в известном резина на основе карбоцепных каучуков с пластичностью по Карреру 45-70 усл. ед. а слои соединены вулканизацией.

Указанные отличительные признаки проявляют во всей совокупности новые свойства, не присущие им в известных совокупностях признаков и заключающиеся в повышении эксплуатационных характеристик гибкого электронагревателя при обогреве помещений. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличий".

Сущность изобретения состоит в следующем. Конструкция предлагаемого гибкого электронагревателя обеспечивает лучистый обогрев, при котором происходит нагревание объектов в помещении, а не воздуха, как в традиционных случаях. При этом передача тепла осуществляется в инфракрасном спектре излучения. Температура самого гибкого электронагревателя составляет 45-65^oC, а КПД достигает 95% что почти в 2 раза превышает КПД гибкого электронагревателя-прототипа. Благодаря низкой температуре предлагаемого гибкого нагревателя он безопасен, в обогреваемом помещении воздух неподвижен. Из-за отсутствия конвекции воздух чистый, т.к. не поднимается пыль, воздух не иссушается (сохраняется оптимальная влажность), что повышает комфортность помещения.

Конструкция гибкого электронагревателя, помимо улучшения эксплуатационных характеристик, приспособлена к его изготовлению в поточной линии, основным узлом которой является ламинатор, состоящий из пары подогреваемых валков.

Как показали наши исследования, сплавы сопротивления в аморфном состоянии на основе железа и кобальта (марок 2HCP, 9KCH, 10HCP, 30KCP и др.) при низкотемпературном нагреве электрическим током активно испускают тепловые лучи в инфракрасном частотном диапазоне, безопасные для живых организмов и растений. В гибком электронагревателе источником инфракрасного излучения служат резистивные элементы в виде тончайших полос из таких сплавов в аморфном состоянии, для которых характерна максимальная площадь поверхностного излучения. Эти полосы ограничивают до заданных значений силу тока и температуру резистивных элементов при стандартном значении подводимого напряжения 220 B, обладают высокой прочностью на разрыв и стойкостью к изгибам.

Пленка из полиэтилентерефталата проницаема для инфракрасных лучей, обладает высокой механической прочностью, высокими электроизоляционными свойствами, легко подвергается ламинированию, устойчива к изгибам и действию рабочей температуры резистивных элементов.

Бумажная основа позволяет зафиксировать резистивные элементы перед ламинированием, отражает инфракрасные лучи, обеспечивает возможность соединения полос посредством пайки и подпаивание токоподводящих электрических проводов без термического нарушения целостности пленок из полиэтилентерефталата.

На фиг. 1 приведен общий вид нагревателя (верхний слой пленки из полиэтилентерефталата частично условно снят); на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Гибкий электронагреватель состоит из бумажной основы 1, на которой размещены параллельно друг другу резистивные элементы 2 в виде отрезков ленты из сплава сопротивления марки 2HCP в аморфном состоянии. Для гибкого электронагревателя с потребляемой мощностью 150 Вт резистивные элементы 2 имеют сечение 0,025х6,0 мм, а общая (суммарная) их длина составляет 18 м. Резистивные элементы 2 соединены между собой последовательно в электрическую цепь токопроводящими перемычками 3, припаянными к соответствующим концам резистивных элементов 2. К первому и последнему резистивным элементам 2 в последовательной электрической цепи припаяны концы электрических проводов 4 для подключения к источнику электрического тока.

Бумажное основание 1 с резистивными элементами 2 помещены между нижним 5 и верхним 6 слоями полиэтилентерефталатной пленки. Общая толщина "сэндвича" составляет 0,3 мм. Полиэтилентерефталатная пленка (ТУ 6-49-5761783-334-90) имеет два подслоя по толщине: полиэтиленовый и лавсановый.

В процессе ламинирования гибкого электронагревателя полиэтиленовый подслой 7 нижнего слоя 5 и полиэтиленовый подслой 8 верхнего слоя 6 образуют прочное соединение между собой, с бумажной основой 1 и резистивными элементами 2, фиксируя их относительно друг друга. Лавсановые же слои 9 и 10 соответственно нижнего 5 и верхнего 6 слоев полиэтилентерефталатной пленки обращены наружу.

Устройство работает следующим образом. Гибкому электронагревателю придают желаемую форму и размещают в помещении. Электрические провода 4 включают в сеть переменного тока с напряжением 220 В. Последовательно соединенные перемычками 3 резистивные элементы 2, установленные на бумажной основе 1, нагреваются протекающим по ним электрическим током до температуры 60^oC и испускают тепловое (инфракрасное) излучение, которое проходит сквозь подслои 8 и 10 слоя 6 полиэтилентерефталатной пленки. Резистивные элементы 2 в процессе работы удерживаются между нижним 5 и верхним 6 эластичными слоями.

За счет инфракрасного излучения происходит обогрев объектов, находящихся в помещении. Воздух в помещении от излучения не нагревается, остается неподвижным, не изменяется его влажность. Непосредственный обогрев объектов в помещении, в том числе и людей, позволяет повысить эффективность обогрева, улучшить комфортность условий, уменьшить расход электроэнергии и запыленность воздуха.

В качестве базового объекта принято устройство-прототип. Использование предложенного технического решения позволяет повысить рентабельность применения гибкого электронагревателя на 47%