Электронагреватель

Полезная модель направлена на обеспечение возможности обогрева больших поверхностей и повышение электробезопасности.

Указанный результат достигается тем, что электронагреватель содержит токоподводы и резистивный элемент в виде параллельно размещенных лент из металлической фольги с удельным сопротивлением 0,10-1,00 ом·мм ²/м, а также тем, что в электронагревателе ленты выполнены с соотношением размеров:

Д/Н=100-800

где Д - ширина ленты, м;

Н - толщина ленты, м.

В частных случаях реализации поверхности лент покрывают слоем электроизоляционного лака или слоем полиэтилена или слоем полиэтилена, поверх которого нанесен слой лавсана.

5 з.п. ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электронагревательным устройствам может быть использовано при устройстве электрообогреваемых полов в жилых и производственных помещениях, в животноводческих фермах, в капитальных теплицах для подогрева грунта при выращивании ранних овощей, а так же тротуаров, ступеней переходов водостоков и открытых площадей, футбольных полей и газонов.

Известен теплый пол с нагревательным элементом в виде электрического кабеля или проводящей пленки. Нагревательный элемент находится внутри бетонной плиты, которая уложена на теплоизолирующий слой посредством опор, при этом образуются каналы для циркуляции воздуха. Теплоизолирующий слой уложен на основание (заявка Франции N 2706511, кл. Е04F 15/18, Е04В 5/48 [1]).

Известен сверхплоский нагревательный элемент, который может быть применен для устройства обогреваемого пола. Нагревательный элемент устанавливается под паркет, синтетическое покрытие и т.п. Основу нагревательного элемента составляет ткань с углеродной и стеклянной нитью по основе и утку, расстояние между углеродными нитями 7 мм (заявка Франции, N 2681753, Н05В 3/36, F24D 13/02 [2]).

Известные конструкции полов с электроподогревом не позволяют полностью решить проблемы безопасной эксплуатации полов, долговечности и надежности.

Например, при кабельной системе напряжение питания в абсолютном большинстве случаев составляет 220 В, и в случае выхода из строя кабеля на поверхности пола может возникнуть потенциал, опасный для человека. Кроме того, в нагревательном кабеле применяется металлический проводник малого сечения, и для обеспечения заданного теплового режима пола температура на поверхности проводника должна быть достаточно высокой, до 100°С, но при такой температуре начинается интенсивный процесс термической деструкции полимерной электроизоляции кабеля, что приводит к снижению надежности кабеля и, следовательно, к уменьшению срока службы (долговечности). Применение в качестве нагревательного

элемента электропроводящих пленок характеризуется теми же отрицательными элементами, что и при кабельной системе.

Наиболее близким к заявляемому является известный низкотемпературный электронагреватель для обеспечение возможности обогрева больших поверхностей (RU 47156 U1, 2005 [3]). Известный электронагреватель содержит токоподводы и резистивный элемент в виде параллельно размещенных лент из металлической фольги с удельным сопротивлением 0,10-1,00 ом·мм²/м с соотношением размеров:

Д/Н=800-7500

где Д - ширина ленты, м;

Н - толщина ленты, м.

Недостатком известного электронагревателя является большая, что в свою очередь влечет усложнение конструкции и увеличение размеров токоподводов, повышает расход металла, необходимого для изготовления лент нагревателя и ухудшает дренаж обогреваемых участков земли, например, при использовании нагревателя для обогрева футбольных полей.

Заявляемый в качестве полезной модели электронагреватель направлен на уменьшение площади лент фольги.

Указанный результат достигается тем, что электронагреватель содержит токоподводы и резистивный элемент в виде параллельно размещенных лент из металлической фольги толщиной 50-100 микрон с сопротивлением 0,10-1,00 ом·мм²/м и с соотношением размеров:

Д/Н=100-800

где Д - ширина ленты, м;

Н - толщина ленты, м.

Указанный результат достигается также тем, что ленты покрыты с обеих сторон слоем электроизоляционного материала.

Указанный результат достигается также тем, что в частных случаях реализации ленты покрыты с обеих сторон слоем электроизоляционного лака или слоем полиэтилена или слоем полиэтилена поверх которого нанесен слой лавсана.

Указанный результат достигается также тем, что электронагреватель подключен к источнику напряжения 24-100 вольт.

Предложенное устройство отличается от прототипа удельным сопротивлением материала, используемого для изготовления резистивного элемента, параллельным размещением лент (в прототипе они перпендикулярны, как следует из приведенного в описании /патент РФ 2045821/), соотношением размеров лент, наличием на поверхностях лент электроизолирующего слоя и тем, что электонагреватель подключен к источнику напряжения 24-100 вольт.

Выполнение резистивного элемента в виде параллельно размещенных лент из металлической фольги с сопротивлением 0,10-1,00 ом·мм²/м позволяет выполнять отдельные фрагменты резистивного элемента (ленты) большой длины с обеспечением требуемого удельного тепловыделения. Этим самым достигается возможность обогрева больших площадей. Кроме того, обеспечивается возможность, в зависимости от решаемой задачи, использовать источники питания различного напряжения (в принципе возможно использование напряжения от 6 до 380 В). Выбор величины удельного сопротивления обусловлен следующим. Если его величина будет меньше, чем 0,10 ом·мм ²/м, то необходима большая длина резистивного элемента даже при использовании низкого питающего напряжения. Если его величина будет больше, чем 1,00 ом·мм² /м, то будет мала выделяемая удельная мощность, а значит и неэффективный или недостаточный обогрев обслуживаемой поверхности.

Оговариваемое соотношение размеров ленты, из которой изготавливается резистивный элемент, выбирается из условия обеспечения требуемой удельной мощности и одновременного снижения вредного влияния электромагнитной индукции, возникающей при прохождении тока по параллельным проводникам.

В самом общем случае ленты можно не покрывать изоляцией, а размещать на какой-нибудь непроводящей подложке или между двумя листами непроводящего материала. Однако в этом случае возникают сложности с обеспечением влагозащиты, чтобы исключить возможность возникновения токов утечки.

Поэтому, в частных случаях реализации целесообразно поверхности лент снабжать электроизолирующим слоем. Наиболее просто технологически покрывать ленты слоем электроизоляционного лака или слоем полиэтилена или слоем

полиэтилена, поверх которого нанесен слой лавсана. Для повышения безопасности использования предлагаемого электронагревателя (особенно в условиях его размещения под слоем грунта или асфальта) целесообразно осуществлять его эксплуатацию при более низких напряжениях питания, в пределах 24-100 В. Если использовать напряжение менее 24 В, то для достижения требуемых температур нагрева приходится существенно снижать длину используемых лент. При этом сила тока возрастает обратно пропорционально напряжению. При использовании источника напряжения более 100 В ухудшаются требования безопасности, возрастают требования к изоляции и приходится присоединять токоподводы к ленте с большими промежутками между ними.

Сущность заявляемого электронагревателя поясняется примерами его реализации и чертежом. На чертеже схематично показан общий вид нагревателя с поперечными сечениями различных вариантов реализации: а) в наиболее общем виде (без изоляции); б) с использованием в качестве изоляции слоя лака или полиэтилена; в) с использованием в качестве изоляции слоя полиэтилена, покрытого лавсаном.

В самом общем виде электронагреватель содержит резистивный элемент в виде параллельно размещенных лент 1 из металлической фольги и токоподводы 2, соединенные с источником напряжения 3. В качестве материала лент может быть использована фольга из нержавеющей стали или титана или сплавов на его основе. Ленты изготавливаются толщиной 50-100 микрон и шириной от 10 до 80 мм при соблюдении соотношений, оговоренных в п.1 формулы полезной модели. В частных случаях реализации поверхности лент покрываются слоем 4 электроизоляционного лака, например марки СКН-С «САФ» на основе нитрильного каучука, или полиэтилена. В другом случае это может быть слой полиэтилена 4 поверх которого нанесен слой лавсана 5.

Пример 1. Используется лента с сопротивлением 0,8 Ом·мм²/м шириной 10 мм и толщиной 0,1 мм (D/H=100), подключается на напряжение 100 вольт и укладывается с шагом 250 мм при длине ленты между токоподводами 30 м, что обеспечивает мощность 13,9 вт/м.п. ленты или 55,6 вт/м² обогреваемой площади.

Пример 2. Используется лента с сопротивлением 0,35 Ом·мм ²/м шириной 40 мм и толщиной 0,05 мм (D/H=800), подключается на напряжение 24 вольта и укладывается с шагом 333 мм при расстоянии между токоподводами 10 м, что обеспечивает мощность 32,9 вт/м.п. ленты или 98,7 вт/м² обогреваемой площади.

Пример 3. Используется лента с сопротивлением 0,1 Ом·мм ²/м шириной 20 мм и толщиной 0,05 (D/H=400), подключается на напряжение 49 вольт и укладывается с шагом 200 мм при расстоянии между тоководами 12 м, что обеспечивает мощность 55,7 вт/м.п. ленты или 278,7 вт/м² обогреваемой площади.

Пример 4. Используется лента с сопротивлением 1,0 Ом·мм ²/м шириной 30 мм и толщиной 0,1 мм (D/H=300), подключается на напряжение 70 вольт и укладывается с шагом 200 мм при расстоянии между тоководами 14,7 м, это обеспечивает мощность 100 вт/м.п. ленты или 500 вт/м² обогреваемой площади.

Остальные примеры реализации для удобства восприятия сведены в таблицу.

Работа электронагревателя не описывается, поскольку он не содержит движущихся узлов и деталей и используется в статическом состоянии.

1. Электронагреватель, содержащий токоподводы и резистивный элемент в виде параллельно размещенных лент из металлической фольги толщиной 50-100 мкм с удельным сопротивлением 0,10-1,00 Ом·мм²/м и с соотношением размеров: Д/Н=100-800, где Д - ширина ленты, м; Н - толщина ленты, м.

2. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что ленты покрыты с обеих сторон слоем электроизоляционного материала.

3. Электронагреватель по п.2, отличающийся тем, что ленты покрыты с обеих сторон слоем электроизоляционного лака.

4. Электронагреватель по п.2, отличающийся тем, что ленты покрыты с обеих сторон слоем полиэтилена.

5. Электронагреватель по п.4, отличающийся тем, что ленты поверх слоя полиэтилена нанесен слой лавсана.

6. Электронагреватель по п.1, отличающийся тем, что он подключен к источнику напряжения 24-100 В.