Электронагревательная вставка

На основе электронагревательной вставки изготавливаются электронагревательные и теплоаккумулирующие приборы различного типа.

Электронагревательная вставка выполняется из электронагревательных элементов различного типа, встроенных в твердое рабочее тело.

Твердое рабочее тело выполняется на основе талькохлорита (талькокарбоната) и других термостойких материалов, имеет удобную форму и размеры для его монтажа в нагревательных печах, каминах, теплоаккумуляторах, печах для саун и бань и в других нагревательных приборах (оборудовании), работающих на электроэнергии. Нагреватели, работающие с использованием электронагревательной вставки могут иметь дополнительно и другой вид топлива.

При использовании электронагревательной вставки повышается электробезопасность и экологическая чистота электронагревательных и теплоаккумулирующих приборов, выполненных на ее основе.

Область техники

Электронагревательная вставка (именуемая в дальнейшем ВНЭ) выполнена из электронагревательных элементов, встроенных в твердое рабочее тело. ВНЭ применяют самостоятельно или в качестве составной части в электронагревательных, теплоаккумулирующих приборах и других нагревателях, оборудования, использующих электрическую энергию в качестве основного или дополнительного источника для получения тепла.

Уровень техники

Электронагревательная вставка, имеющая нагреваемое рабочее тело из твердого материала талькохлорита (талькокарбоната, талькового камня), керамики (глины), шамота, фарфора или других материалов, стойких к высоким температурам и их перепадам, в т.ч. изготовленных с использованием выше перечисленных материалов (далее по тексту «термостойкие материалы») и встроенным в него электронагревательным элементом в виде: трубчатых электронагревательных элементов (ТЭНов); нихромовой спирали, провода, ленты; индукционной катушки; селитовых (карборундовых) стержней; электропроводного шунгита; композиционных материалов позволяет устранить прямой контакт с воздухом обогреваемых помещений электронагревательных элементов, имеющих значительную температуру своей поверхности.

Электронагреватели с водяной и масляной средой, нагреваемые рабочим телом, могут выступать в качестве аналогов. Масленая и водяная рабочая среда также устраняет прямой контакт электронагревательного элемента с воздухом обогреваемого помещения, но вода и масло могут использоваться в качестве рабочей среды на невысоких температурах (порядка 100°С). Твердое рабочее тело, изготовленное из термостойких материалов, может выдерживать температуру до 800°С.

Кроме того, в условиях низких температур водяная среда может замерзнуть в случае длительного отключения электроэнергии, а масло, разлитое при разрыве корпуса масляного электронагревателя, может возгореться, что принципиально невозможно при использовании в качестве нагреваемого рабочего тела твердого материала.

Масляные и водяные электронагреватели широко применяются и производятся многими Российскими и зарубежными предприятиями, в частности ЗАО «Пензенский завод высоких технологий» (www.pzvt.ru) -масляные электронагреватели, ЗАО «Компания «ЭВАН» (www. owimextrade. ru) - водяные отопительные электронагреватели.

Раскрытие полезной модели

ВНЭ устроено следующим образом. Электронагревательный элемент: встроен в конструкцию, плотно его закрывающую от воздуха внешней среды (отапливаемого помещения), состоящую из плит, блоков и т.д., изготовленных из термостойких материалов.

ВНЭ выступает в качестве электронагревательных элементов и одновременно теплоаккумулирующей части электронагревателей и теплоаккумуляторов, а также может обеспечивать дополнительный подогрев от электрической энергии в печах, котлах, каминах и других отопительных приборах (оборудовании), работающих на твердом, жидком и газообразном топливе. Использование ВНЭ в нагревательной части рабочего тела теплоаккумуляторов и электронагревателей и других нагревательных приборах позволяет:

- устранить прямой контакт электронагревательных элементов, имеющих высокую температуру поверхности с воздухом нагревательных помещений, что предотвращает посторонние запахи, возникающие от нагретого до высоких температур металла и другие побочные явления, связанные и работой нагревательного прибора, имеющего электронагревательный элемент;

- исключить опасность размораживания систем водоотопления, при отключении электроэнергии в зимнее время, и случаи возгорания при повреждении корпуса электронагревателя, если в качестве его рабочего тела выступает масло.

ВНЭ характеризуется следующим существенным признаком:

- нагреваемое рабочее тело, в которое вмонтирован электронагревательный элемент, состоит (изготавливается) из твердого термостойкого материала.

К частным признакам, характеризующим ВНЭ и возможным вариантам исполнения можно отнести:

- ВНЭ изготавливается с применением дополнительной тепловой изоляцией на рабочем теле или без;

- с целью регулирования температуры нагрева электронагревательного элемента или поверхности ВНЭ, в него могут встраиваться термопредохранители (термореле), возвратные, или (и) невозвратные или их датчики;

- ВНЭ может иметь специальные крепления или отверстия для крепления на нагревательных приборах или теплоаккумуляторах;

- ВНЭ может иметь специальные провода (кабель) или (и) соединительные (клемные) колодки (коробки) для подсоединения проводов (кабелей) подводящих электропитание;

- электронагревательные элементы, встроенные в твердое рабочее тело ВНЭ, могут иметь специальные крепления для фиксации их в рабочем теле;

- ВНЭ, для использования его в качестве электронагревателя, может иметь подставку (ножки) и подводящий электропитание шнур;

- в рабочем теле между рабочим телом и теплоизоляцией или в теплоизоляции (если она имеется) ВНЭ может быть проделаны специальные отверстия для отвода тепла от ВНЭ;

- в качестве электронагревательных элементов, встроенных в твердое рабочее тело, используются: трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы); нихромовые спирали; провода, ленты; индукционные катушки; селитовые (карборундовые) стержни, электропроводные шунгиты, композиционные материалы;

- твердое рабочее тело изготавливается из талькохлорита (талькокарбоната, талькового камня, керамики (глины), шамота, фарфора и других материалов, стойких к высоким температурам и их перепадам, в т.ч. изготовленных с использованием всех перечисленных выше материалов.

Краткое описание чертежей

Фигура №1. Нихромовая спираль, провод, лента и т.д. (элемент «1») помещается в материал, изготовленный с применением термостойких материалов. Вводные клеммы (элемент «2») крепятся в материале рабочего тела (элемент «3») с помощью специального приспособления. Термостойкий материал рабочего тела должен быть не гигроскопичен и отвечать требованиям электробезопасности. Электронагревательный элемент необходимо расположить в рабочем теле равномерно по его объему. Для крепления спирали и ее равномерного распределения по рабочему телу могут применяться специальные конструкции из термостойких и диэлектрических материалов.

Фигура №2 (варианты 1 и 2). ТЭН (элемент «1») встроен в пазы (отверстия) блока, выполненного из термостойких материалов (элемент «3»). Для крепления ТЭНа используется металлическая крепежная планка (элемент «4»), прикрепляемая к блоку (см. вариант №1). Возможен вариант крепления ТЭНа в пазухах (отверстиях) только за счет заполнения свободных отверстий термостойким материалом (элемент «2»).

Фигура №2 (вариант 3). ТЭН (элемент №1) расположен в монолите (элемент №3), выполненного на основе термостойких материалов.

Фигура №2 (вариант 4). В качестве крепежной арматуры для ТЭНов выступает рама (короб) (элемент «4»), выполненная из металла или другого термостойкого материала. В раму засыпается термостойкий материал.

Фигура №2 (вариант 5). ТЭН применяется в сборных конструкциях, сделанных из термостойких материалов со специальными отверстиями для ТЭНов (элемент «2»). Отдельные части ТЭНа находятся в полном или частичном соприкосновении с рабочим телом.

Фигура №3. Провод типа ЭНГ и аналогичные электронагревательные элементы с электроизоляцией (элемент «1») можно закладывать в пазы рабочего тела выполненного на основе термостойких материалов (элемент «2») без специальных требований по его гигроскопичности и электропроводимости.

Фигура №4. Электропроводная часть, выполненная на основе электропроводных шунгитов (элемент «1») наносится на плиты, выполненные на основе термостойких материалов (элемент «2»), соединенные между собой, может применяться только до температуры 400°С, состав электропроводной смеси состоит из жидкого стекла, инертного наполнителя и непосредственно шунгита. Специальные композиционные электронагревательные элементы используются в соответствии с техническими условиями по производству и инструкциями по их эксплуатации.

Осуществление полезной модели

ВНЭ изготавливается по техническим условиям, разработанным предприятием-изготовителем в соответствии с действующим законодательством. При необходимости ВНЭ должна иметь соответствующие сертификаты.

Использование ВНЭ в нагревательных и теплоаккумулирующих приборах должно осуществляться в соответствии с разработанными на их изготовление техническими условиями и инструкциями по эксплуатации.

ВНЭ разделяются по характеру использования:

Первый тип низкотемпературный - тип «Н»;

Второй тип высокотемпературный - тип «В».

Низкотемпературные ВНЭ тип «Н» с температурой на поверхности до 100°С используются в основном для создания электронагревательных приборов и в качестве, как правило, внешних панелей, располагаемых на корпусах (поверхности) отопительных печей, каминов, котлов, работающих от твердого, жидкого и газообразного топлива.

Высокотемпературные ВНЭ тип «В» с температурой на поверхности от 100 до 600°С и выше, используются в основном для создания электротеплоаккумуляторов или встраиваются во внутреннюю часть кирпичной или иной кладки (облицовки) нагревательных (отопительных) печей, каминов, котлов, работающих от твердого, жидкого и газообразного топлива.

ВНЭ типов «Н» и «В» изготавливаются нескольких моделей в зависимости от вида использованного электронагревательного элемента.

Модель 1. Нихромовая спираль, провод, лента.

Модель 2. Трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы).

Модель 3. Электронагревательные элементы из нихрома и других металлов с дополнительной изоляцией типа ЭНГ и т.п.

Модель 4. Электронагреватели специальные в виде электропроводного шунгита, композиционного электропроводящего материала, селитовые и т.д.

По виду используемого материала для изготовления рабочего тела ВНЭ подразделяются на виды:

Вид «Т» - на основе цельного талькохлорита или материала, полученного на основе молотого или дробленного талькохлорита.

Вид «К» - на основе керамики (глины), шамота или фарфора или материала, полученного их основе.

Вид «Б» - на основе выполненного с применением других термостойких материалов, в т.ч. производственных шлаков и отходов.

В зависимости от конструкторских решений типы, модели и виды ВНЭ могут быть представлены в различных вариантах. Примеры в форме эскизных проектов нескольких вариантов ВНЭ представлены на фигурах №1, 2, 3, 4.

Основные принципы устройства ВНЭ

Размеры ВНЭ, как правило, пропорциональны размерам строительного кирпича и окончательно определяются в проектных или конструкторских решениях.

Электрическая мощность ВНЭ должна быть от 0,2 кВт и выше.

ВНЭ применяются в теплоаккумуляторах и электронагревателях различных видов и типов согласно проектных или конструкторских решений.

ВНЭ должны соответствовать действующим ГОСТам, СНИПам и иметь при необходимости сертификаты.

Рабочее тело ВНЭ выполняется из цельного или дробленного (молотого) талькохлорита (талькокарбоната, талькового камня), керамики (глины), сформированного методом литья, прессования и т.д. с дополнительным связующим и без. Кроме того, рабочее тело ВНЭ может изготавливаться из других термостойких материалов: шамота, фарфора, отходов металлургических и других производств и т.д. На поверхности ВНЭ может крепиться изоляция, выдерживающая рабочую температуру ВНЭ.

В рабочее тело или изоляцию, нанесенную на рабочее тело, может быть встроено регулирующее термореле (термопредохранитель), защищающее электронагревательный элемент от перегрева или предусмотрено отверстие для датчика внешнего термореле, используемого для этих целей.

Электронагревательные элементы, встроенные в рабочее тело ВНЭ, должны быть защищены от повреждений, связанных с разницей температурных коэффициентов линейного расширения материалов рабочего тела и электронагревательного элемента.

На рабочем теле или изоляции ВНЭ должна быть нанесена термостойкой краской рабочая температура ВНЭ.

ВНЭ используется для обогрева помещений, как правило, в качестве составной части нагревательных и теплоаккумулирующих приборов в соответствии с инструкцией по применению и техническим паспортом.

Все виды моделей ВНЭ предполагается применять в составе электронагревательных приборов, как правило, с использованием дополнительной изоляции, обеспечивающей температурный режим на ее внешней поверхности не выше заданной температуры.

В теплоаккумуляторах ВНЭ выполняет роль нагревательного элемента и одновременно теплоаккумулирующего рабочего тела.

Использование ТЭНов и других электронагревательных элементов в качестве нагревательных элементов ВНЭ должно быть в соответствии с инструкциями или, при необходимости, отдельными разрешениями заводов-изготовителей и (или) на основе согласованных в соответствующих надзорных органах проектов.

Электронагревательная вставка со встроенным в рабочее тело электронагревательным элементом предназначена для обогрева помещений, отличающаяся тем, что рабочее тело выполнено из твердого вещества с применением талькохлорита (талькокарбоната) или керамики (глины).