RU161258U1

RU161258U1 - FLEXIBLE ELECTRIC HEATING ELEMENT

Info

Publication number: RU161258U1
Application number: RU2015110614/07U
Authority: RU
Inventors: Станислав Сергеевич Лобода; Александр Игоревич Зиневский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВАЙТЕКС"
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-04-10

Abstract

1. Гибкий электронагревательный элемент, содержащий: лист подложки, выполненный из электроизоляционного материала, электроды, выполненные из электропроводного материала и расположенные на расстоянии друг от друга на листе подложки и, по меньшей мере, один лист резистора с положительным температурным коэффициентом, находящийся в электрическом контакте с электродами, и выполненный с возможностью нагревания с саморегулированием в ответ на поданный через провода электрический ток, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один лист резистора с положительным температурным коэффициентом содержит 40-60% линейного полиэтилена низкой плотности, 30-40% углерода.2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что при наличии, по меньшей мере, двух нагревательных секций может осуществляться параллельное, либо последовательное соединение секций в зависимости от условий и требований нагрева.1. A flexible electric heating element comprising: a substrate sheet made of an insulating material, electrodes made of an electrically conductive material and spaced apart from each other on a substrate sheet and at least one sheet of a resistor with a positive temperature coefficient in electrical contact with electrodes, and made with the possibility of heating with self-regulation in response to the electric current supplied through the wires, characterized in that at least one sheet is a resistor a positive temperature coefficient comprises 40-60% linear low density polyethylene, 30-40% ugleroda.2. An element according to claim 1, characterized in that in the presence of at least two heating sections, a parallel or series connection of the sections can be carried out depending on the conditions and requirements of the heating.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области электротехники, а именно - к листовым графитовым электронагревателям, работающим совместно с терморегуляторными устройствами.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely, to sheet graphite electric heaters working in conjunction with thermoregulatory devices.

Уровень техники.The level of technology.

Известен гибкий электронагревательный элемент в виде токопроводящей ткани, содержащий изолированные резистивные слои, сформированные из комплексных электропроводящих полимерных нитей, расположенных перпендикулярно краевым электродам основы токопроводящей ткани, разнесенные друг от друга массивом изоляционных нитей, в зоне которых размещены дополнительные электроды, перекрещивающиеся с краевыми электродами и расположенные перпендикулярно к ним и параллельно к комплексным электропроводящим полимерным нитям, а по ширине токопроводящей ткани параллельно краевым электродам равномерно распределены промежуточные электроды, перекрещивающиеся с комплексными электропроводящими полимерными нитями, изоляционными нитями и металлизированными нитями дополнительных электродов утка токопроводящей ткани, по основе токопроводящей ткани параллельно к краевым и промежуточным электродам и перпендикулярно дополнительным электродам в массиве комплексных электропроводящих полимерных нитей размещены токораспределительные электроды из металлизированных нитей, перекрещивающиеся с комплексными электропроводящими полимерными нитями, изоляционными нитями и металлизированными нитями дополнительных электродов утка токопроводящей ткани, равномерно удаленные от промежуточных электродов и чередующихся с ними, при этом краевые и дополнительные электроды выполнены из металлизированных мишурных нитей на основе серебра, а промежуточные и токораспределительные электроды выполнены из металлизированных нитей на основе меди (Патент РФ №2234820, H05B 3/34, опубл. 20.08.2004).A flexible electric heating element is known in the form of a conductive fabric, containing insulated resistive layers formed from complex electrically conductive polymer threads arranged perpendicular to the edge electrodes of the base of the conductive fabric, spaced from each other by an array of insulating threads, in the area of which are placed additional electrodes intersecting with the edge electrodes and located perpendicular to them and parallel to complex electrically conductive polymer threads, and along the width of the conductive supplying fabric parallel to the edge electrodes are evenly distributed intermediate electrodes intersecting with complex electrically conductive polymer threads, insulating threads and metallized threads of additional electrodes weft conductive fabric, on the basis of conductive fabric parallel to the edge and intermediate electrodes and perpendicular to additional electrodes in the array of complex conductive polymer threads are distributed cross-over electrodes combined with complex electrically conductive polymer threads, insulating threads and metallized threads of additional electrodes, the weft of conductive fabric is evenly spaced from the intermediate electrodes and alternating with them, while the edge and additional electrodes are made of metallized tinsel threads based on silver, and the intermediate and current distribution electrodes are made of metallized filaments based on copper (RF Patent No. 2234820, H05B 3/34, publ. 08/20/2004).

Недостатком данного устройства является низкая технологичность и удорожание конструкции при серийном производстве.The disadvantage of this device is the low adaptability and cost of construction in mass production.

Известен гибкий электронагревательный элемент, содержащий размещенный внутри изоляционного слоя электропроводящий слой, по краям которого расположены два электрода, подключенные к двум токоподводящим жилам кабеля с внешней и внутренними для каждой жилы изоляционными оболочками и фиксирующий элемент, установленный на конце кабеля в месте его вывода из электрообогревателя, внешняя изоляционная оболочка на конце кабеля имеет продольные надрезы, фиксирующий элемент, выполненный в виде клина, установлен между жилами в месте продольных надрезов внешней оболочки кабеля, а конец кабеля замоноличен с изоляционным слоем.A flexible electric heating element is known that contains an electrically conductive layer located inside the insulating layer, on the edges of which there are two electrodes connected to two current-carrying conductors of the cable with insulation shells, external and internal for each core, and a fixing element mounted on the cable end at the place of its output from the electric heater, the outer insulating sheath at the end of the cable has longitudinal cuts, a fixing element made in the form of a wedge is installed between the cores in the place of longitudinal addresses the outer sheath of the cable, and the end of the cable is monolithic with an insulating layer.

Недостатком данного изобретения является ограниченность по размеру и конфигурации, связанная с местом установки фиксирующего элемента. Такой электрообогреватель не может быть поперечно разделен в произвольном месте по длине на большее количество электрообогревателей (Патент РФ №2055446, H05B 3/34, опубл. 27.02.1996).The disadvantage of this invention is the limited size and configuration associated with the installation location of the locking element. Such an electric heater cannot be transversely divided in an arbitrary place along the length into a larger number of electric heaters (RF Patent No. 2055446, H05B 3/34, publ. 02.27.1996).

Известен гибкий электронагревательный элемент, состоящий из двух слоев электроизоляционного основания с расположенным между ними резистивным элементом в виде токопроводящего нагревательного слоя, соединенного с токоподводящими проводниками, у которого каждый токоподводящий проводник выполнен в виде пары полос, наложенных друг на друга и скрепленных между собой, между которыми расположены концы резистивного элемента в виде токопроводящего нагревательного слоя, пары полос каждого токоподводящего проводника скреплены между собой методом пайки, а все слои гибкого нагревательного элемента соединены между собой с помощью клея, нагревом термопластичного материала или прошивкой слоев (Патент РФ №2321973, H05B 3/34, опубл. 27.05.2003).A flexible electric heating element is known, consisting of two layers of an electrical insulating base with a resistive element located between them in the form of a conductive heating layer connected to current-conducting conductors, in which each current-conducting conductor is made in the form of a pair of strips superimposed on each other and fastened together, between which the ends of the resistive element are located in the form of a conductive heating layer, pairs of strips of each current-carrying conductor are fastened together by soldering, and all layers of a flexible heating element are interconnected using glue, heating a thermoplastic material or flashing layers (RF Patent No. 2321973, H05B 3/34, publ. 27.05.2003).

Недостатком данного устройства является нетехнологичность такого элемента при серийном производстве, связанная с необходимостью пайки.The disadvantage of this device is the low-tech nature of such an element in mass production, associated with the need for soldering.

Наиболее близким по техническому результату является гибкий электронагревательный элемент (прототип), содержащий лист подложки, выполненный из электроизоляционного материала; электроды, выполненные из электропроводного материала и расположенные на расстоянии друг от друга на листе подложки; и по меньшей мере один лист резистора с положительным температурным коэффициентом, находящийся в электрическом контакте с электродами, и выполненный с возможностью нагревания с саморегулированием в ответ на поданный через провода электрический ток, при этом по меньшей мере один лист резистора с положительным температурным коэффициентом содержит композицию смолы и электропроводный материал, причем композиция смолы содержит реактантную смолу и реактивную смолу, сшитую с реактантной смолой (Патент РФ №2403686, H05B 3/34, опубл. 10.11.2010).Closest to the technical result is a flexible electric heating element (prototype) containing a substrate sheet made of electrical insulating material; electrodes made of electrically conductive material and located at a distance from each other on a substrate sheet; and at least one sheet of resistor with a positive temperature coefficient in electrical contact with the electrodes, and configured to heat with self-regulation in response to the electric current supplied through the wires, at least one sheet of resistor with a positive temperature coefficient contains a resin composition and an electrically conductive material, wherein the resin composition comprises a reactant resin and a reactive resin crosslinked with a reactant resin (RF Patent No. 2403686, H05B 3/34, publ. 10.11.2010).

Недостатком данного изобретения является материал листа резистора, обеспечивающий недостаточно гибкую и прочную структуру, а также относительная сложность и большая стоимость изготовления.The disadvantage of this invention is the material of the resistor sheet, providing an insufficiently flexible and strong structure, as well as relative complexity and high manufacturing cost.

Кроме того, в данном изобретении рассматривается параллельный режим включения нагревательных секций. Это создает проблемы неэкономичной работы устройства в случае, когда требуется не нагрев, а поддержание температуры нагреваемого тела. Несмотря на способность к саморегулированию, устройство не может уменьшить расход электроэнергии больше, чем в 2 раза по сравнению с номинальным режимом.In addition, the present invention contemplates a parallel mode of switching on the heating sections. This creates problems of uneconomical operation of the device in the case when it is required not heating, but maintaining the temperature of the heated body. Despite the ability to self-regulate, the device cannot reduce power consumption by more than 2 times compared to the nominal mode.

Описание полезной модели.Description of utility model.

Технической задачей заявленной полезной модели является повышение технологичности листового нагревательного элемента с минимизацией издержек при современном уровне технологии материалов, а также повышение эффективности работы гибкого электронагревательного элемента при эксплуатации.The technical task of the claimed utility model is to increase the manufacturability of a sheet heating element with minimizing costs at the current level of material technology, as well as increasing the efficiency of a flexible electric heating element during operation.

Поставленная задача решается тем, что в качестве материала, по меньшей мере, одного листа резистора используется комбинация 40-60% линейного полиэтилена низкой плотности, 30-40% углерода. Лист резистора на основе линейного полиэтилена низкой плотности обладает повышенной гибкостью, технологичностью. В связи с увеличением спроса на линейный полиэтилен низкой плотности на сегодняшний день он обладает меньшей себестоимостью по сравнению с известными композициями для производства листа резистора.The problem is solved in that the combination of 40-60% linear low density polyethylene, 30-40% carbon is used as the material of at least one resistor sheet. A resistor sheet based on linear low-density polyethylene has increased flexibility and manufacturability. Due to the increase in demand for linear low density polyethylene, today it has a lower cost compared to known compositions for the production of resistor sheets.

Для улучшения эффективности работы гибкого электронагревательного элемента предлагается при наличии, по меньшей мере, двух нагревательных секций переключение между параллельным и последовательным соединением секций в зависимости от условий и требований нагрева. В номинальном режиме нагрева тела необходимо параллельное соединение секций, обеспечивающее максимальную мощность работы гибкого электронагревательного элемента. На последовательном режиме включения мощность гибкого электронагревательного элемента описывается выражением:To improve the performance of a flexible electric heating element, it is proposed, if there are at least two heating sections, switching between parallel and series connection of sections depending on the conditions and requirements of heating. In the nominal heating mode of the body, a parallel connection of the sections is necessary, providing maximum power of the flexible electric heating element. In the sequential switching mode, the power of the flexible electric heating element is described by the expression:

P=(R₁+R₂+…+R_n)·I² P = (R ₁ + R ₂ + ... + R _n ) · I ²

гдеWhere

R_n - сопротивление n-ой нагревательной секции гибкого электронагревательного элементаR _n - resistance of the n-th heating section of a flexible electric heating element

I - ток через гибкий электронагревательный элементI - current through a flexible electric heating element

При выходе на необходимую температуру нагрева тела для ее дальнейшего поддержания целесообразно переходить на режим последовательного включения нагревательных секций, который, например, для двух нагревательных секций обеспечивает в 4 раза меньшую мощность потребления. За счет известного свойства саморегулирования графитовых нагревательных устройств гибкий электронагревательный элемент не может уменьшить расход электроэнергии больше, чем в 2 раза по сравнению с номинальным режимом. На последовательном режиме включения мощность гибкого электронагревательного элемента описывается выражением:Upon reaching the required temperature for heating the body, for its further maintenance, it is advisable to switch to the sequential switching on of the heating sections, which, for example, for two heating sections provides 4 times less power consumption. Due to the known property of self-regulation of graphite heating devices, a flexible electric heating element cannot reduce energy consumption by more than 2 times compared to the nominal mode. In the sequential switching mode, the power of the flexible electric heating element is described by the expression:

гдеWhere

Перечень фигур.Enumeration of figures.

Фиг. 1. Способ включения листового нагревательного элемента по настоящей полезной моделиFIG. 1. The method of turning on the sheet heating element according to the present utility model

Устройство по фиг. 1 содержит лист подложки 1, выполненный из электроизоляционного материала, электроды 2, выполненные из электропроводного материала и расположенные на расстоянии друг от друга на листе подложки, по меньшей мере, один лист резистора 3 с положительным температурным коэффициентом, находящийся в электрическом контакте с электродами, выполненный с возможностью нагревания с саморегулированием в ответ на поданный через провода электрический ток и содержащий 40-60% линейного полиэтилена низкой плотности и 30-40% углерода.The device of FIG. 1 contains a substrate sheet 1 made of an insulating material, electrodes 2 made of an electrically conductive material and located at a distance from each other on a substrate sheet, at least one sheet of a resistor 3 with a positive temperature coefficient in electrical contact with the electrodes, made with the possibility of heating with self-regulation in response to the electric current supplied through the wires and containing 40-60% of linear low density polyethylene and 30-40% carbon.

Включение по фиг. 1 рассматривает гибкий электронагревательный элемент, имеющий две нагревательных секции. Питание от сети переменного тока подводится к нижним контактам, при этом крайние электроды нагревательного элемента имеют постоянное подключение. Переключение между параллельным и последовательным включением секций осуществляется с помощью переключателя 4, соединенного с двумя центральными электродами от нагревательных секций элемента и контактами питания. Левое крайнее положение переключателя 4 соответствует параллельному включению нагревательного элемента. Правое крайнее положение переключателя 4 соответствует последовательному включению нагревательного элемента.The inclusion of FIG. 1 examines a flexible electric heating element having two heating sections. AC power is supplied to the lower contacts, while the extreme electrodes of the heating element are permanently connected. Switching between parallel and sequential switching of sections is carried out using a switch 4 connected to two central electrodes from the heating sections of the element and power contacts. The left extreme position of the switch 4 corresponds to the parallel inclusion of the heating element. The right extreme position of the switch 4 corresponds to the sequential inclusion of the heating element.

Claims

1. A flexible electric heating element comprising: a substrate sheet made of an insulating material, electrodes made of an electrically conductive material and spaced apart from each other on a substrate sheet and at least one sheet of a resistor with a positive temperature coefficient in electrical contact with electrodes, and made with the possibility of heating with self-regulation in response to the electric current supplied through the wires, characterized in that at least one sheet is a resistor a positive temperature coefficient comprises 40-60% linear low density polyethylene, 30-40% carbon.

2. An element according to claim 1, characterized in that in the presence of at least two heating sections, parallel or serial connection of the sections can be carried out depending on the conditions and requirements of the heating.