RU189543U1

RU189543U1 - ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU189543U1
Application number: RU2019108912U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Митин
Original assignee: Андрей Анатольевич Митин
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-05-28

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к системам электрического отопления жилых и производственных помещений, в частности к настенным электронагревателям.Электронагреватель, содержащий теплорассеиватель на основе керамогранита, на тыльной поверхности которого размещен нагревательный элемент, выполненный в виде токопроводящей нити, покрытой теплораспределительным слоем, состоящим из смеси цемента, фракционного песка, пластификатора и полипропиленового фиброволокна при следующем соотношении компонентов, мас. %: фракционный песок 49,68-83,15; цемент 16,93-49,68; пластификатор 0,17-0,5; полипропиленовое фиброволокно 0,05-0,1, при этом толщина теплораспределительного слоя составляет от 4 до 10 мм.Технический результат - повышение срока службы изделия и безопасности эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of power engineering, in particular, to electric heating systems in residential and industrial premises, in particular, to wall-mounted electrical heaters. consisting of a mixture of cement, fractional sand, plasticizer and polypropylene fiber in the following ratio of components, ma with. %: fractional sand 49.68-83.15; cement 16.93-49.68; plasticizer 0,17-0,5; polypropylene fiber 0.05-0.1, while the thickness of the heat distribution layer is from 4 to 10 mm. Technical result - increased service life of the product and operational safety. 2 hp f-ly, 1 ill.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬTECHNICAL FIELD TO WHICH A USEFUL MODEL RELATES.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к системам электрического отопления жилых и производственных помещений, в частности к настенным электронагревателям.The utility model relates to the field of power engineering, in particular, to electric heating systems in residential and industrial premises, in particular, to wall-mounted electric heaters.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известен электронагреватель, содержащий блок присоединения к цепи электрического тока, непосредственно соединенный с ним нагревательный элемент, встроенный в отражатель тепла, рассеиватель тепла, выполненный из природного материала типа мрамора или глины [декларационный патент Украины на полезную модель №67609, дата публикации 15.06.2004].Known electric heater containing a block for connecting to an electric current circuit, a heating element directly connected to it, built-in heat reflector, heat diffuser, made of natural material such as marble or clay [Ukraine’s declarative patent for utility model No. 67609, published 15.06.2004] .

Недостатком предложенной полезной модели является значительная себестоимость производства такого электронагревателя, обусловленная использованием в его конструкции природного камня, такого как мрамор, что требует значительных затрат на предварительную обработку. Также электронагреватель имеет большие массогабаритные характеристики, и, как следствие, возможность эксплуатации электронагревателя только в стационарных условиях.The disadvantage of the proposed utility model is a significant cost of production of such an electric heater, due to the use in its construction of natural stone, such as marble, which requires a significant cost of pre-processing. Also, the electric heater has large weight and size characteristics, and, as a result, the possibility of operating the electric heater only in stationary conditions.

Известен электронагреватель, содержащий в себе нагревательный элемент, встроенный в рассеиватель тепла и блок соединения с источником тока, в котором в качестве рассеивателя тепла используют природные материалы, такие как мрамор, магнезит-бишофитовый камень, глину и т.д., а нагревательный элемент, имеющий волокнистую структуру, оборудован автоматическим датчиком регулирования температуры и оснащен отражателем с изоляционным слоем [декларационный патент Украины на полезную модель №6681, дата публикации 16.05.2005].A heater is known that contains a heating element embedded in a heat diffuser and a connection unit with a current source, in which natural materials such as marble, magnesite-bishofit stone, clay, etc., are used as the heat diffuser, having a fibrous structure, equipped with an automatic sensor for temperature control and equipped with a reflector with an insulating layer [Ukraine’s declarative patent for utility model No. 6781, published 16.05.2005].

К недостаткам известного электронагревателя можно отнести значительную себестоимость производства, обусловленную использованием в его конструкции природного камня, такого как мрамор.The disadvantages of the known electric heater include a significant production cost due to the use of natural stone, such as marble, in its construction.

Известен электронагреватель, содержащий встроенный в отражатель тепла нагревательный элемент, оборудованный автоматическим датчиком регулирования температуры, блоком соединения с источником тока, и оснащенный отражателем с изоляционным слоем, при этом отражатель выполнен в виде теплонакопительного слоя из керамогранита и расположен перед нагревательным элементом [патент на полезную модель RU 166507 U1, дата публикации 27.11.2016].A known electric heater has a heating element embedded in a heat reflector, equipped with an automatic temperature control sensor, a connection unit with a current source, and equipped with a reflector with an insulating layer, while the reflector is made in the form of a heat accumulating layer of porcelain stoneware and is located in front of the heating element [utility model patent RU 166507 U1, publication date 11.11.2016].

Электронагреватель, содержащий встроенный в отражатель тепла нагревательный элемент, оборудованный автоматическим датчиком регулирования температуры, блоком соединения с источником тока, и оснащенный отражателем с изоляционным слоем, причем отражатель выполнен в виде теплонакопительного слоя, в состав которого входит талькомагнезит, а отражатель тепла выполнен из керамогранита и расположен перед нагревательным элементом.An electric heater containing a heating element built into the heat reflector, equipped with an automatic temperature control sensor, a power source connection unit, and equipped with a reflector with an insulating layer, the reflector being made in the form of a heat accumulating layer comprising talcomagnesite, and the heat reflector is made of porcelain stoneware and located in front of the heating element.

Недостаток данного электронагревателя заключается в растрескивании теплонакопительного слоя в процессе эксплуатации под воздействием температурных перепадов, что создает причину пробоя электричества на корпус нагревателя.The disadvantage of this electric heater is the cracking of the heat accumulating layer during operation under the influence of temperature drops, which creates the cause of the electrical breakdown on the heater body.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИESSENCE OF UTILITY MODEL

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание электрического нагревателя с улучшенными эксплуатационными характеристиками.The technical problem that the claimed utility model is aimed to solve is the creation of an electric heater with improved performance characteristics.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является повышение срока службы электрического нагревателя и безопасности эксплуатации.The technical result achieved in the implementation of the claimed utility model is to increase the service life of the electric heater and the safety of operation.

Поставленный технический результат достигается тем, что электронагреватель содержит теплорассеиватель на основе керамогранита, на тыльной поверхности которого размещен нагревательный элемент, выполненный в виде токопроводящей нити, покрытой теплораспределительным слоем, состоящим из смеси цемента, фракционного песка, пластификатора и полипропиленового фиброволокна при следующем соотношении компонентов, мас. %: фракционный песок - 49,68 - 83,15; цемент - 16,93 - 49,68; пластификатор - 0,17 - 0,5; полипропиленовое фиброволокно - 0,05 - 0,1, при этом толщина теплораспределительного слоя составляет от 4 до 10 мм.The technical result is achieved by the fact that the electric heater contains a heat diffuser based on porcelain stoneware, on the back surface of which a heating element is placed, made in the form of a conductive thread, covered with a heat distribution layer consisting of a mixture of cement, fractional sand, plasticizer and polypropylene fiber in the following ratio of components, mas . %: fractional sand - 49.68 - 83.15; cement - 16.93 - 49.68; plasticizer - 0.17 - 0.5; polypropylene fiber - 0.05 - 0.1, while the thickness of the heat distribution layer is from 4 to 10 mm.

Выполнение теплораспределительного слоя из жаропрочного материала, представляющего собой смесь цемента и фракционного песка с добавлением пластификатора и полипропиленового фиброволокна, обеспечивает возможность длительной работы электронагревателя при температуре +120°С без образования трещин и сколов, что повышает срок службы электронагревателя и безопасность эксплуатации. Толщина теплораспределительного слоя в диапазоне от 4 мм до 10 мм обеспечивает максимальную прочность и оптимальное время для выхода обогревателя на рабочую температуру.The heat distribution layer of heat-resistant material, which is a mixture of cement and fractional sand with the addition of a plasticizer and polypropylene fiber, provides the possibility of long-term operation of the electric heater at a temperature of + 120 ° C without the formation of cracks and chips, which increases the service life of the electric heater and safety of operation. The thickness of the heat distribution layer in the range from 4 mm to 10 mm provides maximum strength and optimum time for the heater to reach operating temperature.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели электронагреватель снабжен автоматическим датчиком регулирования температуры.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the electric heater is equipped with an automatic temperature control sensor.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели токопроводящая нить выполнена из нихрома марки Х20Н80 диметром d=0,3 мм и покрыта высокотемпературным силиконовым герметиком.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the conductive filament is made of X20H80 brand nichrome with a diameter of d = 0.3 mm and is coated with a high-temperature silicone sealant.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF THE USEFUL MODEL

На чертеже изображена конструкция заявляемого электронагревателя, состоящего из теплорассеивателя 1, на тыльной поверхности которого размещен нагревательный элемент, состоящий из нагревательной нити 3, покрытой теплораспределительным слоем 2. Нагревательный элемент размещен в металлическом защитном корпусе 4 с образованием пространства 5 для конвекции горячего воздуха. Нагревательная нить 3 соединена со шнуром 6 для питания.The drawing shows the design of the inventive electric heater consisting of a heat spreader 1, on the back surface of which a heating element is placed consisting of a heating filament 3 covered with a heat distribution layer 2. The heating element is housed in a metal protective case 4 with the formation of a space 5 for convection hot air. The heating thread 3 is connected to the power cord 6.

Материалом, используемым для изготовления теплорассеивателя 1, является керамогранит. Под керамогранитом в данной заявке подразумевают искусственный облицовочный материал в виде декоративной панели, изготавливаемой методом полусухого прессования из пресс-порошка при давлении 400-500 кг/см², с последующим обжигом при температуре 1200-1300°С. Используемый при этом пресс-порошок получают из шликера, представляющего собой хорошо гомогенизированную смесь беложгущейся глины, каолина, кварцевого песка, полевого шпата, пегматита и воды. Керамогранит обладает рядом свойств: легкоочищаемая и легкодезинфицируемая поверхность, устойчивость к перепадам температур, огню, плесени и воздействию ультрафиолетовых лучей, низкая подверженность механическим повреждениям, царапинам, истиранию. Керамогранитная плитка может иметь широкий спектр цветов, декоров и размеров. Использованный в электронагревателе керамогранит является материалом, который имеет низкое водопоглощение, и поэтому электронагреватель, изготовленный с его использованием, может эксплуатироваться во влажных помещениях, таких как сауны и бани.The material used for the manufacture of the heat spreader 1 is ceramic granite. In this application, ceramic granite implies an artificial facing material in the form of a decorative panel produced by dry pressing from press powder at a pressure of 400-500 kg / cm ² , followed by firing at a temperature of 1200-1300 ° C. Press powder used in this process is obtained from a slip, which is a well-homogenized mixture of white-burning clay, kaolin, quartz sand, feldspar, pegmatite and water. Porcelain tile has a number of properties: easily cleaned and easily disinfectable surface, resistance to temperature extremes, fire, mold and ultraviolet rays, low susceptibility to mechanical damage, scratches, abrasion. Porcelain tiles can have a wide range of colors, decors and sizes. The porcelain stoneware used in the electric heater is a material that has low water absorption, and therefore the electric heater made with its use can be used in humid rooms, such as saunas and baths.

Керамогранит имеет высокую ударную прочность и устойчивость к «термическому шоку» (перепаду температур), и поэтому электронагреватель с его использованием будет безопасным в эксплуатации и долговечным благодаря выдерживанию большого количества циклов нагрева-охлаждения.Porcelain tile has high impact strength and resistance to "thermal shock" (temperature difference), and therefore the electric heater with its use will be safe in operation and durable due to withstanding a large number of heating-cooling cycles.

Керамогранит является безопасным для здоровья, поскольку не выделяет вредных веществ.Porcelain tile is safe for health, because it does not emit harmful substances.

Теплораспределительный слой 2 выполнен из жаропрочного материала, представляющего собой смесь цемента и фракционного песка, с добавлением пластификатора и полипропиленового фиброволокна при следующем соотношении компонентов, мас. %: фракционный песок - 49,68 - 83,15; цемент - 16,93 - 49,68; пластификатор - 0,17 - 0,5; полипропиленовое фиброволокно - 0,05 - 0,1. Примером такой смеси может являться высокоэластичный плиточный клей Unis-100, рабочая температура эксплуатации которого достигает +120°С.Heat distribution layer 2 is made of heat-resistant material, which is a mixture of cement and fractional sand, with the addition of a plasticizer and polypropylene fiberglass in the following ratio of components, wt. %: fractional sand - 49.68 - 83.15; cement - 16.93 - 49.68; plasticizer - 0.17 - 0.5; polypropylene fiber - 0.05 - 0.1. An example of such a mixture can be the highly elastic Unis-100 tile adhesive, the operating temperature of which reaches + 120 ° С.

Наличие в составе теплораспределительного слоя 2 полипропиленового фиброволокна (фибры) позволяет замедлить процесс трещинообразования в песко-цементной смеси, а также ускорить набор расчетной прочности песко-цементной смеси, что повышает стойкость теплораспределительного слоя 2 к раскалыванию и растрескиванию.The presence in the composition of the heat-distribution layer 2 of polypropylene fiber (fiber) makes it possible to slow down the process of cracking in the sand-cement mixture, as well as speed up a set of the calculated strength of the sand-cement mixture, which increases the resistance of the heat-distribution layer 2 to cracking and cracking.

Наличие в составе теплораспределительного слоя 2 пластификаторов улучшает свойства песко - цементной смеси, увеличивает адгезию (сцепление) песко-цементной смеси с нагревательной нитью 3 и теплорассеивателем 1, повышает теплопроводность песко-цементной смеси. В совокупности свойства пластификаторов обеспечивают целостность теплораспределительного слоя 2, увеличивают эффективность и долговечность нагревательной нити, предохраняют песко-цементную смесь от растрескивания и разрушения и позволяют проводить более комфортное регулирование температуры помещений.The presence in the composition of the heat-distribution layer 2 plasticizers improves the properties of the sand-cement mix, increases the adhesion (adhesion) of the sand-cement mix with the heating filament 3 and the heat spreader 1, increases the thermal conductivity of the sand-cement mix. In the aggregate, the properties of plasticizers ensure the integrity of the heat distribution layer 2, increase the efficiency and durability of the heating filament, protect the sand-cement mixture from cracking and destruction and allow for more comfortable control of the room temperature.

В качестве пластификатора может быть использован, например, пластификатор PL 10460, пластификатор Coral MasterTherm или пластификатор CEMMIX CemThermo.As a plasticizer, for example, a PL 10460 plasticizer, a Coral MasterTherm plasticizer, or a CEMMIX CemThermo plasticizer can be used.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ РЕАЛИЗАЦИЮ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИINFORMATION CONFIRMING THE IMPLEMENTATION OF THE USEFUL MODEL

На тыльной поверхности теплорассеивателя 1 при помощи термоклея закрепляется нагревательная нить 3 из нихрома, к которой присоединен электрический провод 6 с вилкой. Нагревательная нить 3 покрывается теплораспределительным слоем 2 толщиной от 4 мм до 10 мм.On the back surface of the heat spreader 1, a heating thread 3 of nichrome is attached to the heat spreader 1, to which the electric wire 6 with a plug is connected. The heating filament 3 is covered with a heat-spreading layer 2 with a thickness from 4 mm to 10 mm.

Толщина теплораспределительного слоя 2 в диапазоне от 4 мм до 10 мм обеспечивает максимальную прочность и оптимальное время для выхода обогревателя на рабочую температуру. При толщине теплораспределительного слоя 2 менее 4 мм значительно падает его теплонакопление, а также ухудшаются эксплуатационные свойства теплораспределительного слоя 2, что может привести к растрескиванию и выходу из строя обогревателя. При толщине теплораспределительного слоя 2 более 10 мм также происходит снижение эксплуатационных характеристик, в частности обогревателю требуется больше времени выхода на рабочую температуру, повышается вес обогревателя, что вызывает серьезные затруднения в бытовом использовании обогревателя.The thickness of the heat distribution layer 2 in the range from 4 mm to 10 mm provides maximum strength and optimal time for the heater to reach operating temperature. When the thickness of the heat distribution layer 2 is less than 4 mm, its heat accumulation decreases significantly, and the performance properties of the heat distribution layer 2 also deteriorate, which can lead to cracking and failure of the heater. When the thickness of the heat distribution layer 2 is more than 10 mm, the operational characteristics also decrease, in particular, the heater takes more time to reach the operating temperature, the weight of the heater increases, which causes serious difficulties in household use of the heater.

Поверх теплораспределительного слоя 2 накладывается металлический защитный корпус 4, который крепится к жесткому каркасу, и выполняет роль отражателя тепловой энергии и изоляции. Далее в металлический корпус 4 вводится электрический шнур 6, который соединяется с выводами нагревательной нити 3, после чего корпус 4 при помощи термоустойчивого клея соединяется с теплорассеивателем 1.On top of the heat distribution layer 2, a metal protective body 4 is applied, which is attached to the rigid frame and acts as a reflector of thermal energy and insulation. Next, an electrical cord 6 is inserted into the metal body 4, which is connected to the leads of the heating filament 3, after which the body 4 is connected with a heat-dissipator 1 with the help of heat-resistant glue.

Металлический корпус 4 может иметь средства для крепления электронагревателя на расстоянии, такие как крепежные отверстия или крюки и т.д. Корпус 4 выполняет защитную функцию, а также создает пространство 5 для конвекции горячего воздуха, обеспечивая равномерный прогрев помещения. Нагревательная нить 3 выполнена из нихрома марки Х20Н80 (ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки») диметром d=0,3 мм и покрыта высокотемпературным силиконовым герметиком для обеспечения необходимой изоляции нагревательной нити. Электронагреватель может быть снабжен автоматическим датчиком регулирования температуры (на чертежах не показан).The metal housing 4 may have means for securing the heater at a distance, such as mounting holes or hooks, etc. Case 4 performs a protective function, and also creates a space 5 for convection of hot air, ensuring uniform heating of the room. The heating filament 3 is made of nichrome X20H80 (GOST 10994-74 "Precision alloys. Grades") with a diameter of d = 0.3 mm and covered with high-temperature silicone sealant to provide the necessary insulation of the heating filament. The electric heater can be equipped with an automatic temperature control sensor (not shown in the drawings).

Примеры изготовления теплораспределительного слоя 2 представлены в Таблице 1.Examples of the manufacture of heat distribution layer 2 are presented in Table 1.

При испытаниях теплораспределительного слоя 2 при температуре +120° в течение 24 часов не было выявлено никаких трещин и деформаций.When testing the heat distribution layer 2 at a temperature of + 120 ° for 24 hours, no cracks and deformations were detected.

Электронагреватель работает следующим образом. После подключения электрического шнура 6 к розетке происходит разогрев нагревательной нити 3, тепло от которой нагревает теплораспределительный слой 2, от которого нагревается керамогранитный теплорассеиватель 1. Теплорассеиватель 1 начинает отдавать тепло посредством инфракрасного излучения. От теплораспределительного слоя 2 также разогревается воздух в конвекционном пространстве 5 и начинает подниматься вверх и покидать нагреватель, затягивая снизу наружный, более холодный воздух. Таким образом происходит нагрев пространства двумя способами: инфракрасным излучением от теплорассеивателя 1 и нагрев воздуха методом конвекции.The electric heater works as follows. After connecting the electrical cord 6 to the outlet, the heating filament 3 is heated, the heat from which heats the heat distribution layer 2, from which the ceramic granite heat spreader 1 is heated. The heat diffuser 1 starts to give off heat by infrared radiation. From the heat distribution layer 2, the air in the convection space 5 also warms up and begins to rise up and leave the heater, pulling the outer, cooler air from below. Thus, space is heated in two ways: by infrared radiation from the heat spreader 1 and air is heated by convection.

Claims

1. Electric heater containing a diffuser based on porcelain stoneware, on the back surface of which a heating element is placed, made in the form of a conductive filament, covered with a heat distribution layer consisting of a mixture of cement, fractional sand, plasticizer and polypropylene fiberglass in the following ratio of components, wt. %: fractional sand 49.68-83.15; cement 16.93-49.68; plasticizer 0,17-0,5; polypropylene fiber 0.05-0.1, while the thickness of the heat distribution layer is from 4 to 10 mm.

2. Electric heater according to claim. 1, characterized in that it is equipped with an automatic sensor for temperature control.

3. Electric heater according to claim 1, characterized in that the conductive thread is made of X20H80 brand nichrome with a diameter of d = 0.3 mm and is coated with a high-temperature silicone sealant.