EA003311B1

EA003311B1 - Электрообогреватель

Info

Publication number: EA003311B1
Application number: EA200100470A
Authority: EA
Inventors: Хельмут Райхельт
Original assignee: Молекуляре Энергитехник Аг
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-09
Publication date: 2003-04-24
Also published as: EA200100470A1; KR20010080341A; HRP20010295A2; JP2002528883A; PL192885B1; SI1135970T1; HRPK20010295B1; ES2185518A1; SE0101473D0; KR100638840B1; ATE267504T1; HUP0104602A3; CH693760A5; CZ20011484A3; HK1040876B; LU90767B1; NO20012038L; NO20012038D0; IL142614A; AT410880B

Abstract

Изобретение относится к электрообогревателю, отличающемуся совокупностью следующих признаков: электрообогреватель состоит, по меньшей мере, из одного нагревательного элемента (3) в виде плоского элемента с двумя противоположными, в основном, параллельно ориентированными электрическими проводниками и находящимся между ними покрытием для создания электромагнитных волн, причем материал покрытия состоит из связующего, изолирующего средства, диспергатора, воды и графита. Кроме того, электрообогреватель включает в себя блок управления с генератором гармоник, содержащим электрический модуль, который при управлении имеет крутую скорость нарастания тока и, тем самым, пригоден для вырабатывания высокого содержания гармоник. Генератор гармоник присоединен к обоим электрическим проводникам нагревательного элемента для возбуждения нагревательного элемента с целью излучения колебательного спектра в диапазоне молекулярных собственных частот. Таким образом достигается экономичная система отопления с высоким КПД.

Description

Изобретение относится к электрообогревателю.

Известен способ и устройство для изменения температуры дискретной материи (ЕР 0777524 В1), применяемые, в частности, для повышения температуры дискретной материи, т.е. для целей обогрева.

В способе повышения температуры дискретной материи применяют передающую антенну большой площади, с помощью которой излучают электромагнитное излучение с частотой порядка молекулярных собственных колебаний нагреваемой дискретной материи, не являющейся промодулированной несущей частотой. Нагреваемую дискретную материю помещают в зону излучения передающей антенны, причем в дискретной материи создают приводящий к ее нагреву резонанс молекулярных собственных колебаний. При расположении устройства в замкнутом помещении, которое дополнительно к дискретной материи заполнено средой, можно за счет подходящего выбора спектра излучения включить среду в резонансное взаимодействие также для нагрева.

Подходящее устройство для осуществления описанного способа включает в себя передающую антенну большой площади, которая на одной стороне ограничена первым токоподводом, а на другой стороне - вторым токоподводом из электропроводящего материала. Токоподводы соединены с генератором для вырабатывания энергии излучения, причем нагреваемую дискретную материю помещают в зону излучения передающей антенны. Излучаемая передающей антенной частота лежит в диапазоне молекулярной собственной частоты дискретной материи и/или расположенной в определенном помещении жидкой или газообразной среды.

Благодаря переменному воздействию передающей антенны большой площади в качестве излучателя с материей в диапазоне резонансной частоты достигается, в частности, за счет полосовых резонансов очень высокий КПД системы отопления.

Кроме того, известен электрообогреватель, содержащий, по меньшей мере, один нагревательный элемент в виде плоского элемента с двумя расположенными на некотором расстоянии друг от друга электрическими проводниками и находящимся между ними покрытием из материала для создания электромагнитных волн, состоящего из связующего, изолирующего средства, диспергатора, воды и графита с составом, позволяющим создавать электромагнитные волны в диапазоне частот, который соответствует диапазону резонансной частоты материала, подлежащего нагреву (ΌΕ 197 14 299).

Задачей изобретения является создание электрообогревателя, основанного на использовании описанных способов, и было усовершенствовано таким образом, чтобы при дополни тельном повышении КПД системы отопления можно было получить конструктивно простое и экономичное устройство.

Эта задача решается за счет того, что электрообогреватель включающий в себя, по меньшей мере, один нагревательный элемент в виде плоского элемента с двумя расположеннными на некотором расстоянии друг от друга электрическими проводниками и находящимся между ними покрытием из материала для создания электромагнитных волн, состоящего из связующего, изолирующего средства, диспергатора, воды и графита, причем материал покрытия состоит из

а) 55-65% основного вещества из

39-45% связующего;

18-23% изолирующего средства;

18-24% диспергатора;

12-16% дистиллированной воды и

б) 35-45% графита, причем связующее состоит из

64-79% дистиллированной воды;

4-6% сульфированного масла;

0,16-0,24% фенолов или 0,05-0,5% бензизотиазолинона;

15-19% казеина;

0,8-1,2% мочевины;

2-3% щелочного разбавителя;

2,5-3,5% капролактама, причем посредством материала покрытия из изолирующего средства, графита и связующего излучаются электромагнитные волны, отличительной особенностью которого является то, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один блок управления или регулирования амплитуд или частоты управляющих колебаний с генератором гармоник, включающим в себя электрический модуль, который обеспечивает крутую скорость нарастания тока в соответствии с крутым фронтом и при этом генератор гармоник присоединен к обоим электрическим проводникам нагревательного элемента для возбуждения нагревательного элемента с целью излучения колебательного спектра в диапазоне молекулярных собственных колебаний.

За счет применения упомянутого генератора гармоник вследствие крутого нарастания тока становится возможным высокочастотное возбуждение материала покрытия для эффективного возбуждения и излучения нагревательного элемента в диапазоне полосового резонанса собственной частоты подлежащего нагреву материала, то есть происходит адаптация частоты излучения передающей антенны к определенной молекулярной собственной частоте или диапазону полосового резонанса подлежащего нагреву материала.

Особенно высокий КПД электрообогревателя достигается за счет использования указанного покрытия из специального материала.

Для нанесения равномерного покрытия связующее включает в себя при этом в качестве основного компонента дистиллированную воду, которая в зависимости от добавляемого количества обеспечивает, по меньшей мере, вязкотекучую консистенцию связующего. За счет этого отдельные компоненты связующего могут быть хорошо смешаны между собой. Сульфированное масло и, при необходимости, способствующее растеканию средство служат в качестве гидротропного солюбилизатора и вызывают равномерное и стабильное распределение отдельных веществ в связующем, а также хорошее пленкообразование материала покрытия на материале-основе.

Содержащиеся в связующем фенолы или бензизотиазолинон способствуют уже в малых количествах присоединению частиц. Казеин следует рассматривать в качестве связующего в связующем, которое вызывает присоединение отдельных компонентов внутри связующего. Мочевину используют в связующем также в качестве гидротропного солюбилизатора, т.е. она способствует равномерному распределению отдельных компонентов в связующем. Дополнительно в связующем содержатся служащий для гомогенизации разбавитель и капролактам в качестве структурного вещества.

Основное вещество включает в себя в качестве главного компонента связующее, к которому присоединяются частицы изолирующего средства в качестве части электрического диполя. Диспергатор облегчает при этом диспергирование и, тем самым, равномерное распределение связующего вместе с частицами изолирующего средства в основном веществе. Добавленный графит своими отдельными частицами также присоединяется к уже связывающему изолирующее средство связующему и вместе с изолирующим средством образует множество электрических диполей, которые равномерно распределены в материале покрытия, а затем в окончательно нанесенном покрытии. Таким образом, достигается высокая степень электромагнитного излучения при высокочастотном возбуждении. В частности, этим обеспечивается частотное излучение в диапазоне молекулярной собственной частоты нагреваемого материала, а также происходит излучение соответствующей подходящей частоты для дополнительно расположенной в помещении жидкой или газообразной среды.

Для высокочастотного возбуждения предложен генератор гармоник, включающий в себя электрический модуль, который при управлении управляющим колебанием имеет крутую скорость нарастания тока в соответствии с крутым фронтом и, тем самым, пригоден для вырабатывания содержания гармоник, например вплоть до 50-го гармонического колебания.

Этот генератор гармоник присоединен к обоим электрическим проводникам нагревательного элемента для возбуждения последнего с целью излучения колебательного спектра в диапазоне молекулярных собственных частот, лежащих преимущественно в качестве полосовых резонансов в терачастотном диапазоне.

В качестве сульфированных масел могут использоваться, например, сульфированное оливковое масло, сульфированное кунжутное масло или сульфированное пальмовое масло. Согласно п. 2 сульфированным маслом является, однако, предпочтительно сульфатированное касторовое масло, которое известно как сульфорицинат или ализариновое масло. Это сульфатированное касторовое масло хорошо подходит, в частности, из-за своих поверхностно-активных свойств.

Согласно п.3 фенолы являются преимущественно карбонизованными, полученными крекингом фенолами, особенно пригодными для присоединения частиц. Вместо фенолов можно использовать преимущественно бензизотиазолинон.

Согласно п.4 разбавителем является растворитель на ароматической и/или спиртовой и/или эфирной, и/или кетоновой основе, например терпены.

В качестве изолирующего средства может применяться множество известных изоляторов. Согласно п.5 изолирующим средством является, однако, предпочтительно изолирующая сажа. Эту сажу добавляют предпочтительным образом уже в размолотом состоянии с очень маленьким размером частиц. Это способствует равномерному распределению сажи в основном веществе и, тем самым, в целом, образованию множества электрических диполей в материале покрытия.

Согласно п.6 диспергатором, облегчающим диспергирование и, тем самым, равномерное распределение связующего вместе с частицами изолирующего средства в основном веществе, является органическое, мономерное и/или полимерное вещество.

Согласно п.7 материал покрытия содержит в предпочтительной форме выполнения тиксотроп. Этот тиксотроп вызывает то, что материал покрытия имеет густотекучую консистенцию, т. е. при нанесении легко намазывается на излучающую поверхность, а в исходном состоянии настолько вязкий, что не может произойти образование капель или подтеков на поверхности. За счет этого становится возможным точное по контуру нанесение материала покрытия на излучающую поверхность.

В качестве подходящего электрического модуля для вырабатывания высокого содержания гармоник согласно п.8 предложен триак, который преимущественно при фазовой отсечке имеет угол фронта между 87 и приблизительно 90°. Могут применяться, однако, и другие, известные сами по себе электрические модули с аналогичными характеристиками и с их известными сами по себе электронными управляющи ми компонентами, например двойной МОПтранзистор.

При этом следует указать на то, что такие электрические модули с такими крутыми скоростями нарастания тока и, тем самым, таким высоким содержанием гармоник непригодны для работы в обычных электрических сетях именно из-за их высокого содержания гармоник. В данном общем устройстве генератора гармоник в сочетании, по меньшей мере, с одним подключенным нагревательным элементом возникает, однако, демпфирование высокого содержания гармоник за счет возбуждения в нагревательном элементе. Благодаря этому общее устройство в сочетании с обычной электрической сетью может эксплуатироваться без опасности заражения сети высоким содержанием гармоник.

Таким образом, в частности за счет такого выполнения генератора гармоник для высокочастотного возбуждения, получают, в целом, очень экономичный электрообогреватель в отношении требуемых конструктивных элементов. Другое значительное преимущество в отношении расходов на такой электрообогреватель возникает за счет крайне низких капиталовложений и небольшой потребности в площади по сравнению с известными воздушными и водяными системами отопления, а также за счет крайне низких эксплуатационных расходов.

Таким образом, электрообогреватели, согласно изобретению, подходят для любых возможных целей обогрева, в частности в общественных и частных зданиях, причем за счет небольшой потребности в площади и, при необходимости, скрытого расположения открываются широкие возможности архитектурного оформления.

В одном конкретном выполнении нагревательного элемента согласно п.9 предложено электрические проводники на нагревательном элементе выполнять в виде лент из медной фольги.

Электрический контакт с покрытием может осуществляться за счет непосредственного прилегания или заделки и представляет собой емкостную и/или индуктивную связь.

Для приспосабливания нагревательного эффекта к различным пространственным и к изменяющимся температурным условиям согласно п.10 осуществляют управление и/или регулирование за счет изменения амплитуды и/или частоты управляющих колебаний просто посредством известных сами по себе электронных схем управления.

Материал-основа нагревательного несущего элемента может быть в виде плит стабильным, так что возникают панельные нагревательные элементы, монтируемые, например, за счет обычного стенового крепежа. Можно также выполнить материал-основу свертываемым по типу обоев, которые тогда наклеивают на стену.

Расчет и приспосабливание электрообогревателя, согласно изобретению, могут легко осуществляться, причем согласно п.12 можно комбинировать, например, несколько нагревательных элементов в виде плоских элементов оптически привлекательным образом и в компактном расположении. Для того чтобы максимально снизить возможное влияние емкости линии, при этом следует обратить внимание на преимущественно небольшую длину токоподводов.

Электрообогреватель можно использовать предпочтительно в качестве отопления в жилых, производственных и общественных помещениях, например в церквях. К тому же электрообогреватель особенно пригоден для сухих помещений, например для сушильных камер лакировальных установок или для сушки древесины, причем энергозатраты можно значительно снизить по сравнению с обычными системами отопления.

Согласно п.13 можно, однако, выбрать материал-основу или его части или прилегающие к нему или соединенные с ним материалы так, чтобы они возбуждались молекулярными собственными частотами и тем самым нагревались особенно эффективно.

В форме выполнения согласно п.14 можно посредством трубчатой основы, покрытой преимущественно снаружи, при необходимости также внутри, нагреть содержащуюся в ней жидкость, имеющую молекулярные собственные частоты. В частности, можно изготовить, таким образом, эксплуатируемый с небольшими энергозатратами проточный нагреватель простой конструкции, например бытовой проточный водонагреватель.

Изобретение более подробно поясняется с помощью чертежа, на котором изображено:

На фиг. 1 изображен в перспективе электрообогреватель в качестве системы отопления помещения; на фиг. 2 - схема управления.

На фиг. 1 в перспективе изображен угол 1 помещения, в котором установлен электрообогреватель 2. Электрообогреватель 2 состоит здесь из комбинации двенадцати нагревательных элементов 3, которые симметрично сгруппированы в углу 1 помещения горизонтальными группами по четыре нагревательных элемента. При этом нагревательные элементы 3 выполнены в виде прямоугольных плоских элементов и своими узкими сторонами соединены между собой в точках 4 в виде параллельных соединений. Нагревательные элементы 3 могут иметь либо плитообразный, либо свертываемый материалоснову, причем их тогда соответственно привинчивают или приклеивают. Каждые три вертикальных краевых нагревательных элемента 3 соединены соединительными кабелями 5 через распределительную коробку 6, а с другими нагревательными элементами 3 или их электриче003311 скими проводниками 14, 15 в виде лент из медной фольги - через параллельные соединения 4.

Блок 7 управления содержит, в частности, генератор гармоник, например, с триаком с крутой скоростью нарастания тока, а также со схемой управления или регулирования амплитуд колебаний. Блок 7 управления через распределительную коробку 6 соединен, с одной стороны, с нагревательными элементами 3, а, с другой стороны, питается током через трансформатор 8 посредством соединительного шнура 9.

На фиг. 2 изображена конкретная схема 10 управления блока 7 управления с двойным МОП-транзистором 11.

С помощью мультивибратора 12 в виде интегральной полупроводниковой схемы (тип 0Ό 4047 В) двойным МОП-транзистором 11 управляют через резистор 13 с уже относительно высокой частотой около 20 кГц. Мультивибратор 12 включен изображенным на фиг. 2 образом. В цепь двойного МОП-транзистора 11 включен (схематично изображенный) нагревательный элемент или его отстоящие друг от друга электрические проводники 14, 15 в виде лент из медной фольги. С помощью подключенного к мультивибратору 12 потенциометра 16 можно установить амплитуду и частоту управляющих колебаний для двойного МОПтранзистора 11 в диапазоне от И_е££ 20 до 30 В и от 18 до 22 кГц, благодаря чему можно управлять энергией и, тем самым, эффектом обогрева.

Для функционирования и излучения колебательного спектра в диапазоне молекулярных собственных частот решающей является крутая скорость нарастания тока двойного МОПтранзистора 11, причем выработанное за счет этого высокое содержание гармоник действует примерно до 50-го гармонического колебания.

Электрическая схема с аналогичной функцией, что и изображенная на фиг. 2 схема, может быть выполнена с триаком. Во время управления двойным МОП-транзистором 11 уже с относительно высокой частотой в диапазоне 20 кГц триаком можно управлять в действующей приблизительно таким же образом схеме непосредственно с частотой сети около 50 Гц.

Claims

1. Электрообогреватель, содержащий, по меньшей мере, один нагревательный элемент в виде плоского элемента с двумя расположенными на некотором расстоянии друг от друга электрическими проводниками и находящимся между ними покрытием из материала для создания электромагнитных волн, состоящего из связующего, изолирующего средства, диспергатора, воды и графита, причем материал покрытия состоит из

а) 55-65% основного вещества из

39-45% связующего,

18-23% изолирующего средства,

18-24% диспергатора,

12-16% дистиллированной воды и

б) 35-45% графита, причем связующее состоит из

67,06-75,54% дистиллированной воды, 4-6% сульфированного масла,

0,16-0,24% фенолов или 0,05-0,5% бензизотиазолинона,

15-19% казеина,

0,8-1,2% мочевины,

2-3% щелочного разбавителя,

2,5-3,5% капролактама, причем посредством материала покрытия из изолирующего средства, графита и связующего могут получаться электромагнитные волны, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, один блок управления или регулирования амплитуд или частоты управляющих колебаний с генератором гармоник, включающим в себя электрический модуль, который обеспечивает крутую скорость нарастания тока и при этом генератор гармоник присоединен к обоим электрическим проводникам нагревательного элемента с целью излучения колебательного спектра в диапазоне молекулярных собственных колебаний.

2. Электрообогреватель по п.1, отличающийся тем, что сульфированным маслом является сульфатированное касторовое масло.

3. Электрообогреватель по п.1 или 2, отличающийся тем, что фенолами являются карбонизованные, полученные крекингом фенолы или бензизотиазолинон.

4. Электрообогреватель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что разбавителем является растворитель на ароматической, и/или спиртовой, и/или эфирной, и/или кетоновой основе.

5. Электрообогреватель по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что изолирующим средством является изолирующая сажа.

6. Электрообогреватель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что диспергатором является неорганическое и/или органическое, мономерное и/или полимерное вещество.

7. Электрообогреватель по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что материал покрытия содержит тиксотропный материал.

8. Электрообогреватель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что электрическим модулем является триак и/или двойной МОПтранзистор с соответствующими электронными управляющими компонентами.

9. Электрообогреватель по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что электрические проводники на нагревательном элементе выполнены в виде параллельно ориентированных лент из медной фольги, а электрический контакт с покрытием выполнен в виде емкостной и/или индуктивной связи, причем покрытие находится под или над лентами из медной фольги или последние заделаны в покрытие.

10. Электрообогреватель по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что материал-основа нагревательного элемента выполнен в виде плиты или свернут в рулон.

11. Электрообогреватель по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он представляет собой несколько нагревательных плоских элементов, причем все плоские элементы имеют одинаковую прямоугольную форму и при симметричном расположении относительно угла помещения включены параллельно, преимущественно с небольшими длинами токоподводов.