Пленочный электронагреватель
Полезная модель относится к плоским электронагревателям излучающего типа, в частности к пленочным электронагревателям, применяемым для обогрева бытовых и производственных помещений. Пленочный электронагреватель, содержит плоский меандровой формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, резистивный элемент намотан непрерывно, без применения перемычек, соединяющих его параллельные полосы, и фольга выполнена из прецизионных токопроводящих материалов. Электронагреватель обладает повышенной механической прочностью, высоким к.п.д. и надежностью.
Патентуемая полезная модель относится к плоским электронагревателям излучающего типа, в частности к пленочным электронагревателям, применяемым для обогрева бытовых и производственных помещений.
Известен «нагревательный изоляционный модуль» (см. заявку ЕПВ №0116788, М кл Н 05 В 3/14, 3/36, 1984 г.), который предназначен для получения потолков, обеспечивающих отопление излучением. Модуль содержит нагреватель, образованный нагревательной пленкой, закрепляемой на поверхности теплоизоляционного слоя, который одновременно выполняет функцию дополнительного или подвесного потолка. Пленка же обращена в рабочем положении в сторону отапливаемого помещения и своими электрическими контактами подключается к питающим шинам.
В целом конструкция модуля является жесткой, что снижает его потребительские свойства, а резистивный элемент выполнен в виде токопроводящего слоя, практически полностью покрывающего поверхность пленки, и изготавливается на основе оловяно-сурмяно-свинцового сплава, что обуславливает высокую стоимость модуля.
Известен «Гибкий электронагреватель», защищенный а.с. СССР №377977, М кл Н 05 В 3/14, в котором в качестве токопроводящего материале использована углеграфитовая ткань, защищенная электроизоляционным слоем резины. Нагреватель вследствие гибкости удобен для использования, т.к. им можно облицовывать не только плоские поверхности, но имеющие более сложный рельеф. Вместе с тем углеграфитовая ткань плохо соединяется с резиновой оболочкой, что обуславливает наличие воздушных пузырей, существенно снижающих технические характеристики нагревателя. Ввод в углеграфитовую ткань серы для повышения прочности связи между тканью и резиновой оболочкой с одной стороны существенно удорожает производство нагревателя, т.к. необходимо рафинированная сера, с другой стороны - положительный результат трудно достижим, т.к. сложно обеспечить гомогенный состав
углеграфитовой ткани. Кроме того, присутствие серы и резиновый электроизоляционный слой отрицательно отражаются на к.п.д. нагревателя.
Из описания к патенту Японии №53-27496, М кл Н 05 В 3/14, 1978 г. известен «Плоский нагревательный элемент» с теплоизлучением с одной поверхности. Он состоит из прозрачной нагревостойкой электроизоляционной пленки (тефлон, полиэфирная смола), на которой размещен меандровой формы резистивный элемент из алюминиевой или оловянной фольги. Резистивный элемент облицован с «рабочей» стороны еще одной пленкой из синтетической прозрачной термостойкой смолы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (поливинилхлорид, полиамид), в свою очередь покрытой алюминиевой или стальной фольгой, которая выполняет роль экрана.
Нагреватель обладает хорошими теплоизлучающими свойствами, высоким к.п.д, т.к. потери энергии излучением сведены к минимуму из-за удачного сочетания используемых материалов, однако, он дорогостоящ, т.к. во-первых резистивный элемент выполнен из олова, которое к тому же имеет низкую прочность, во-вторых, потому что сложна его конструкция, включающая отражающие экраны. Их применение увеличивает расходы на изготовление, усложняет технологию сборки и увеличивает массу нагревателя.
В качестве прототипа заявителем принят «Пленочный электронагреватель для систем электроотопления зданий», известный из заявки ФРГ №3038417, М КЛ Н 05 В 3/14, 3/36, 1980 г.
Это устройство представляет собой ленту резистивного элемента (фольгу) из оловяно-свинцового-сурмяного сплава, которая зигзагообразно располагается между двумя гибкими электроизоляционными накладками, каждая из которых двухслойна. Внутренний слой, прилегающий к резистивному элементу, выполнен из полиэтиленовой пленки, а наружный - полиэфирной. Резистивный элемент в плане имеет меандрообразную форму, его параллельные участки (полоски) последовательно соединены между собой перемычками. Электронагреватель снабжен выводами для подключения к электросети с напряжением 220 В.
Несмотря на то, что электронагреватель изготовлен из композиции с пониженным содержанием олова (до 52%) и дешевле аналогичных, например, «Пленочного электронагревателя» по заявке ФРГ №2705472, М кл Н 05 В 3/14, который содержит 61,5% олова (по массе), стоимость его остается высокой.
Другим недостатком является низкая механическая надежность резистивного элемента устройства, обусловленная свойствами материалов, применяемых для его изготовления. Фольга на основе олова и свинца с присадкой сурьмы имеет предел напряжения на разрыв до 20 кПа/мм 2 при толщине фольги до 0,45 мм.
Кроме того, сплав весьма хрупок и при изгибах легко разрушается. Поэтому для предохранения от повреждений резистивного элемента приходится применять довольно толстые электроизоляционные обкладки.
Помимо этого многочисленные соединения параллельных полос перемычками являются уязвимым звеном при монтаже нагревателей (повышается вероятность обрыва).
Невысокая механическая прочность известной фольги отражается и на рабочих характеристиках нагревателя. В частности, для обеспечения рабочей мощности, принятой в промышленности модуль нагревателя выпускается с площадью излучающей поверхности не менее 1 м 2 при последовательном соединении резистивных элементов. Уменьшение общих габаритов модуля электронагревателя влечет за собой необходимость увеличения толщины фольги для сохранения необходимой мощности, следовательно, к перерасходу дорогостоящих металлов.
Целью настоящего технического решения является увеличение к.п.д. нагревателя за счет использования нового материала, из которого изготовлен резистивный элемент, и надежности конструкции электронагревателя за счет непрерывной намотки резистивного элемента.
Поставленная цель в известном пленочном электронагревателе, содержащем плоский меандровой формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к
электрической сети, достигается тем, что фольга уложена непрерывно (без соединения перемычками) и выполнена из прецизионных токопроводящих материалов (например, 03Х13Н14М2ВИ).
Благодаря непрерывной укладке токоведущей части, без применения перемычек, уменьшается вероятность обрыва в цепи нагревателя при монтаже, а выполнение фольги из прецизионных токопроводящих материалов, вследствие их более высокой прочности, позволяет выполнить электронагреватель с более тонкими электроизоляционными пленками и с повышенной удельной мощностью. Все это позволяет повысить к.п.д. пленочного электронагревателя, повысить его надежность и снизить его стоимость.
Заявитель убежден в том, что патентуемая полезная модель отвечает в полной мере критерию новизны потому, что при изучении уровня техники по доступной заявителю совокупности патентной и непатентной информации не обнаружено ни одного устройства с нагревательным элементом из прецизионных токопроводящих материалов.
На фиг.1 изображен общий вид пленочного электронагревателя; на фиг.2 и на фиг.1 - разрез по А-А; на фиг.3 - схема соединения нескольких электронагревателей.
Пленочный электронагреватель содержит два листа гибких термостойких электроизоляционных пленок 1, в качестве которых может быть использована полиэтелентерефталатная ламинированная пленка по ТУ 6-49-376/63-334-90, между которыми размещен резистивный излучающий элемент 2 из фольги, выполненной из прецизионных токопроводящих материалов (03Х13Н14М2ВИ). Резистивный элемент 2 уложен непрерывно, образуя в плане меандровую форму.
Элемент 2 снабжен выводами (на фиг. не показаны) для подключения к соединительным проводам 3, которые снабжены вилкой для подключения в сеть электропитания, либо имеют свободные окончания для параллельного соединения нескольких электронагревателей (фиг 3.).
При использовании пленочного электронагревателя для обогрева, например, служебного помещения собирают несколько электронагревателей по схеме фиг.3, образуя нагревательную панель (потолочную, стеновую, половую и иную). Панель закрепляют на потолке (стене, полу) клеем, гвоздями, шурупами и др. и при необходимости облицовывают, например, древесностружечной или гипсовой плитой, общий электрический вывод 4 панели снабжен либо электрическим разъемом или подключают к выключателю (на фиг. не показан).
Электронагреватель работает следующим образом.
При подключении его к электрической сети резистивный элемент 2 нагревается и излучает тепло в атмосферу помещения. Потеря энергии излучением вследствие уменьшения толщины электроизоляционной ленты сведены к минимуму, что определяет высокий к.п.д. электронагревателя.
Благодаря повышенной механической прочности резистивного элемента повышается надежность электронагревателя, и он может быть использован как часть облицовки помещений, на его основе могут быть изготовлены обои, ковровые покрытия, детали мебели, в том числе объемной формы.
Пленочный электронагреватель, содержащий плоский меандровой формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, отличающийся тем, что резистивный элемент намотан непрерывно, без применения перемычек, соединяющих его параллельные полосы, и фольга выполнена из прецизионных токопроводящих материалов.
