RU205785U1

RU205785U1 - FIBERGLASS HEATER BASED ON CARBON FIBERS

Info

Publication number: RU205785U1
Application number: RU2021103107U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Кургузов; Евгений Анатольевич Артамонцев; Анна Николаевна Павлова; Сергей Вячеславович Кургузов; Ольга Вячеславовна Кургузова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛКАД" (ООО "ЭЛКАД")
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2021-08-11

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к стеклопластиковому нагревателю с нагревательным элементом из тканой углеродной однонаправленной ленты из углеродных волокон в виде нитей из полиакрилонитрильного прекурсора. Повышение надежности нагревателя является техническим результатом полезной модели. Нагреватель предназначен для нагрева жидких и газовых сред до температуры до 250°С и выполнен намоткой в виде трубчатых элементов диаметром не более 260 мм и длиной до 3150 мм, мощностью до 56 кВт, из стеклопластика и жидкой фенолоформальдегидной смолы. 1 ил. 3 прим.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to a fiberglass heater with a heating element made of a woven carbon unidirectional tape made of carbon fibers in the form of threads from a polyacrylonitrile precursor. Improving the reliability of the heater is a technical result of the utility model. The heater is designed for heating liquid and gaseous media to temperatures up to 250 ° C and is made by winding in the form of tubular elements with a diameter of not more than 260 mm and a length of up to 3150 mm, with a power of up to 56 kW, made of fiberglass and liquid phenol-formaldehyde resin. 1 ill. 3 approx.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электрическим нагревателям из стекловолокнистых композитов на основе углеродных волокнистых материалов в качестве нагревательного элемента.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to electric heaters made of fiberglass composites based on carbon fiber materials as a heating element.

Нагреватель может использоваться в различных областях народного хозяйства для нагрева жидких и газовых сред.The heater can be used in various areas of the national economy for heating liquid and gas media.

В технике и в быту широко применяются различные электронагреватели, в которых в качестве нагревательного элемента служат металлические нихромовые (тугоплавкие) сплавы в виде проволоки, лент и пластин, так называемые ТЭН'ы.In technology and in everyday life, various electric heaters are widely used, in which metal nichrome (refractory) alloys in the form of wires, tapes and plates, the so-called heating elements, serve as a heating element.

Все упомянутые выше электронагреватели имеют один общий недостаток - большую удельную поверхностно-тепловую нагрузку, что приводит к быстрому выходу из строя нагревателя.All the above-mentioned electric heaters have one common drawback - a large specific surface-thermal load, which leads to a rapid failure of the heater.

Этот недостаток снижает технико-экономические характеристики самих электронагревателей, что обуславливает ограниченные области их применения.This disadvantage reduces the technical and economic characteristics of the electric heaters themselves, which leads to limited areas of their application.

Из уровня техники известны следующие технические решения:The following technical solutions are known from the prior art:

патент RU, №66138 U1, 14.02.2007 г., Н05В 3/48. Стеклопластиковый трубчатый электрический нагреватель, который содержит нагревательный элемент, выполненный путем намотки углеродной ленты, изготовленной из гидратцеллюлозной ткани, электрозащитные слои, по четыре с каждой стороны от нагревательного элемента из стеклянной ткани НПГ-210, пропитанной фенольной смолой СФЖ-309;RU patent, No. 66138 U1, 02.14.2007, Н05В 3/48. Fiberglass tubular electric heater, which contains a heating element made by winding a carbon tape made of cellulose hydrate fabric, electrical protective layers, four on each side of the heating element made of glass fabric NPG-210, impregnated with phenolic resin SFZH-309;

патент RU, №135476, 05.07.2013 г., Н05В 3/48. Стеклокомпозиционный трубчатый электрический нагреватель, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней частей, выполненных из стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, между частями расположен нагревательный элемент из углеродной тканой ленты, каждый конец которой соединен с токоподводом с помощью металлической фольги.RU patent, No. 135476, 07/05/2013, Н05В 3/48. A glass-composite tubular electric heater containing a housing consisting of an outer and an inner part made of glass fiber material impregnated with a binder; between the parts there is a heating element made of a carbon woven tape, each end of which is connected to a current lead by means of a metal foil.

Наиболее близким техническим решением (прототип, RU патент №190077 U1, 02.11.2018, Н05В 3/48) является электрический нагреватель для нагрева жидких и газовых сред мощностью от 1 до 50 кВт и выше на основе углеродных волокнистых материалов, который имеет корпус с осью вращения, выполненный из стеклокомпозита на основе жидкого связующего, с диаметром 20÷250 мм, длиной, не превышающей 3100 мм, толщиной стенки 1,5÷14 мм, внутри которой размещен нагревательный элемент из углеродного волокнистого материала в виде лент либо тканей, предварительно разрезанных на ленты, из гидратцеллюлозных либо полиакрилонитрильных волокон, при этом каждый конец углеродного волокнистого материала в виде ленты сопряжен с металлической фольгой посредством металлических хомута либо наконечника для соединения с электрическим проводом.The closest technical solution (prototype, RU patent №190077 U1, 02.11.2018, Н05В 3/48) is an electric heater for heating liquid and gaseous media with a capacity of 1 to 50 kW and above based on carbon fiber materials, which has a housing with an axis rotation, made of a glass composite based on a liquid binder, with a diameter of 20 ÷ 250 mm, a length not exceeding 3100 mm, a wall thickness of 1.5 ÷ 14 mm, inside which a heating element of carbon fiber material is placed in the form of ribbons or fabrics previously cut on tapes made of hydrated cellulose or polyacrylonitrile fibers, with each end of the carbon fiber material in the form of a tape mating with a metal foil by means of a metal clamp or a ferrule for connecting to an electric wire.

Во всех выше приведенных технических решениях нагреватели имеют ось вращения, т.е. представляют собой трубчатый элемент, изготавливаемый методом намотки. В качестве нагревательного элемента используются углеродные волокнистые материалы (УВМ) в виде тканой ленты либо ткани, из которых нарезаются ленты. Ленты изготавливаются из гидратцеллюлозных (ГЦ) либо полиакрилонитрильных (ПАН) волокон. При этом углеродные ленты из ГЦ волокон имеют конечную температуру термообработки (ТТО) не менее 1800÷2400°С.In all of the above technical solutions, the heaters have an axis of rotation, i.e. are a tubular element manufactured by the winding method. As a heating element, carbon fiber materials (CFM) are used in the form of a woven tape or fabric, from which the tapes are cut. The belts are made of cellulose hydrate (HC) or polyacrylonitrile (PAN) fibers. In this case, carbon tapes made of HC fibers have a final heat treatment temperature (TTO) of at least 1800 ÷ 2400 ° C.

Наиболее дорогим компонентом в указанных выше нагревателях для изготовления нагревательного элемента является УВМ в виде лент из углеродных волокон. В 20-м веке наиболее дешевым был УВМ из ГЦ волокон с конечной ТТО до 2400°С, выпускаемый Светлогорским ПО «Химволокно» (Гомельская обл., Беларусь), по сравнению с УВМ из ПАН волокон. Однако в последнее время в России был запущен завод ООО «Алабуга-волокно» (г. Алабуга, Татарстан) по производству углеродного волокна из полиакрилонитрильного прекурсора (ПАНП) для технических целей (судостроения, ветроэнергетики, автомобилестроения и др.). Термин «прекурсор» обозначает сополилимер ПАН волокна. Так как химическая формула является закрытой разработчиком, поэтому последним был принят термин «прекурсор». Заявитель прилагает пример термина «прекурсора» в технической документации (паспорте) на выпускные углеродные волокна из ПАНП ООО «Алабуга-волокно» (см. приложение).The most expensive component in the aforementioned heaters for the manufacture of a heating element is a CFM in the form of carbon fiber strips. In the 20th century, the cheapest was HCM from HC fibers with a final TTO of up to 2400 ° C, produced by the Svetlogorsk Production Association “Khimvolokno” (Gomel Region, Belarus), in comparison with HCM from PAN fibers. Recently, however, the Alabuga-Fiber LLC plant (Alabuga, Tatarstan) was launched in Russia to produce carbon fiber from a polyacrylonitrile precursor (PANP) for technical purposes (shipbuilding, wind power, automotive, etc.). The term "precursor" refers to a copolymer of PAN fiber. Since the chemical formula is closed by the developer, the term "precursor" was adopted by the latter. The applicant encloses an example of the term "precursor" in the technical documentation (passport) for carbon fiber exhaust from PANP LLC "Alabuga-fiber" (see attachment).

Цена углеродного волокна из ПАНП дешевле углеродных волокон из ГЦ и ПАН российских и зарубежных производителей.The price of carbon fiber from PANP is cheaper than carbon fibers from GC and PAN of Russian and foreign manufacturers.

К недостаткам выше приведенных технических решений является трудность использования этих решений при изготовлении нагревателей, т.к. отсутствует практически во всех решениях характеристика УВМ, используемого для нагревательного элемента нагревателей. Это не позволяет проектировщикам и заказчикам использовать данные решения без дополнительных исследований.The disadvantages of the above technical solutions are the difficulty of using these solutions in the manufacture of heaters, because almost all solutions lack the characteristic of the UVM used for the heating element of the heaters. This prevents designers and customers from using these solutions without additional research.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности работы нагревателя за счет использования в качестве нагревательного элемента нагревателя в виде тканой углеродной однонаправленной ленты из углеродных волокон из полиакрилонитрильного прекурсора в виде нитей с более лучшими техническими характеристиками. В аналогах и прототипе в качестве нагревательного элемента не используются тканые углеродные однонаправленные ленты, используются только тканые углеродные ленты с равномерным содержанием углеродных нитей по основе и утку, либо вырезаются углеродные ленты из углеродных тканей полотняного переплетения с равномерным содержанием нитей по основе и утку. Нагреватель имеет конкретные характеристики нагревательного элемента и нагревателя в целом. Это позволяет расширить области применения заявленного нагревателя.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the heater by using a heater in the form of a woven carbon unidirectional tape made of carbon fibers from a polyacrylonitrile precursor in the form of threads with better technical characteristics as a heating element. In analogs and the prototype, woven carbon unidirectional tapes are not used as a heating element, only woven carbon tapes with a uniform content of carbon threads along the warp and weft are used, or carbon tapes are cut from carbon fabrics of plain weave with a uniform content of threads along the warp and weft. The heater has the specific characteristics of the heating element and the heater in general. This allows you to expand the scope of the claimed heater.

Указанный технический результат достигается тем, что использование в качестве нагревательного элемента нагревателя в виде тканой углеродной однонаправленной ленты позволяет снизить ворс тканой углеродной однонаправленной ленты. Таким образом, получают разряженную, т.е. так называемую малоуточную однонаправленную ленту. Это достигается тем, что при ткачестве однонаправленных лент, последние имеют значительное снижение уточных нитей по сравнению с неоднонаправленными лентами. Уменьшение уточных нитей положительно влияет на качество ленты и вследствие этого повышает надежность работы нагревателя в целом. Это объясняется тем, что уменьшается ворс ленты. Отрицательное воздействие уточной нити объясняется за счет перегиба основных однонаправленных нитей с уточной нитью и за счет уменьшения трения нитей при прохождении нитей через гарнитуры ткацкого станка. За счет трения нитей также увеличивается ворс ленты в целом. Ворс образуется при обрыве элементарных волокон диаметром 7 мкм, из которых состоит углеродная нить (комплексная нить). Ворс отрицательно влияет на электрические показатели (электрическое сопротивление). Это отрицательно влияет на надежность работы нагревателя.The specified technical result is achieved by the fact that the use of a heater in the form of a woven carbon unidirectional tape as a heating element makes it possible to reduce the pile of the woven carbon unidirectional tape. Thus, they get discharged, i.e. the so-called low-daily unidirectional tape. This is achieved by the fact that when weaving unidirectional belts, the latter have a significant reduction in weft yarns in comparison with non-unidirectional belts. The reduction of the weft yarns has a positive effect on the quality of the tape and, as a result, increases the reliability of the heater as a whole. This is because the pile of the tape is reduced. The negative effect of the weft thread is due to the bending of the main unidirectional threads with the weft thread and due to the decrease in the friction of the threads when the threads pass through the weaving loom. The friction of the threads also increases the pile of the tape as a whole. The pile is formed when the filaments with a diameter of 7 microns are cut off, of which the carbon thread (complex thread) is composed. Pile has a negative effect on electrical performance (electrical resistance). This negatively affects the reliability of the heater.

Указанный технический результат достигается также тем, что нагреватель мощностью до 56 кВт, который определяется количеством нагревательного элемента в виде тканой углеродной однонаправленной ленты. Нагреватель предназначен для нагрева жидких и газовых сред с температурой до 250°С и изготавливается методом намотки виде трубчатого элемента диаметром не более 260 мм, толщиной стенки 1,4÷5 мм и длиной до 3150 мм. При этом каждый конец тканой ленты нагревательного элемента сопряжен путем совместного перегиба ленты с пластиной из металлической ленты с подводящим электрическим проводом посредством металлического хомута. При этом корпус нагревателя изготовлен из стеклопластика с использованием в качестве связующего жидкой фенолоформальдегидной смолы, а в качестве армирующих материалов используют стеклянные волокнистые материалы.The specified technical result is also achieved by the fact that a heater with a power of up to 56 kW, which is determined by the number of a heating element in the form of a woven carbon unidirectional tape. The heater is designed for heating liquid and gas media with temperatures up to 250 ° C and is manufactured by winding in the form of a tubular element with a diameter of no more than 260 mm, wall thickness 1.4 ÷ 5 mm and a length of up to 3150 mm. In this case, each end of the woven tape of the heating element is mated by joint bending of the tape with a plate made of a metal tape with a supply electric wire by means of a metal clamp. The body of the heater is made of fiberglass using liquid phenol-formaldehyde resin as a binder, and glass fiber materials are used as reinforcing materials.

Диаметр нагревателя не более 260 мм и длина до 3150 мм объясняется количеством размещения нагревательного элемента мощностью 56 кВт в виде тканой углеродной однонаправленной ленты.The diameter of the heater is not more than 260 mm and the length is up to 3150 mm due to the amount of placement of the 56 kW heating element in the form of a woven carbon unidirectional tape.

Заявленный стеклопластиковый нагреватель позволяет проводить нагрев жидких и газовых сред до температуры 250°С. Питающее напряжение стеклопластикового нагревателя возможно напряжение 220 В и 380 В, как переменного, так и постоянного тока. Стеклопластиковый нагреватель позволяет проводить нагрев различных нефтепродуктов (битум, гудрон, мазут, масла и др.), а также различных сред, являющихся диэлектриками.The declared fiberglass heater allows heating liquid and gaseous media up to a temperature of 250 ° C. The supply voltage of the fiberglass heater can be 220 V and 380 V, both AC and DC. The fiberglass heater allows heating various oil products (bitumen, tar, fuel oil, oils, etc.), as well as various media that are dielectrics.

Ниже приведено схематическое изображение стеклопластикового нагревателя (фиг.).Below is a schematic representation of a fiberglass heater (Fig.).

Нагреватель состоит из нагревательного элемента (1) в виде тканой углеродной однонаправленной ленты из углеродных волокон в виде нитей из полиакрилонитрильного прекурсора и защитного корпуса в виде внутреннего (2) и наружного (3) слоев из стеклопластика. Концы нагревательного элемента (1) сопряжены с пластиной (4) из металлической ленты и через металлические хомуты (5) для соединения с питающим электрическим проводом (6). При необходимости возможно усиление концов трубчатых нагревателей за счет изготовления небольших фланцевых буртов (на фиг. не показано).The heater consists of a heating element (1) in the form of a woven carbon unidirectional tape made of carbon fibers in the form of threads from a polyacrylonitrile precursor and a protective body in the form of an inner (2) and outer (3) layers of fiberglass. The ends of the heating element (1) are mated with a plate (4) made of a metal strip and through metal clamps (5) for connection with a supply electric wire (6). If necessary, it is possible to strengthen the ends of the tubular heaters by making small flange collars (not shown in the figure).

Ниже приведены примеры изготовления заявленного стеклопластикового нагревателя с применением тканых углеродных однонаправленных лент из углеродных волокон в виде нитей с различной линейной плотностью из полиакрилонитрильного прекурсора. Углеродные нити производятся в ООО «Алабуга-волокно» (г. Алабуга, Татарстан). Тканые углеродные однонаправленные ленты выпускает АО «Препрег - СКМ» (г. Дубна, Моск. обл.) на основе углеродных нитей, выпускаемых ООО «Алабуга-волокно». Углеродные тканые ленты выпускаются согласно ТУ 23.99.14-109-6166-4530-2018. ООО «Алабуга-волокно» и АО «Препрег - СКМ» входят в Госкорпарацию «Росатом».Below are examples of the manufacture of the claimed fiberglass heater using woven carbon unidirectional carbon fiber tapes in the form of threads with different linear density from a polyacrylonitrile precursor. Carbon yarns are produced at LLC Alabuga-fiber (Alabuga, Tatarstan). Woven carbon unidirectional tapes are produced by JSC "Prepreg-SKM" (Dubna, Moscow region) based on carbon threads produced by LLC "Alabuga-fiber". Carbon woven belts are produced according to TU 23.99.14-109-6166-4530-2018. LLC Alabuga-fiber and JSC Prepreg-SCM are part of the State Corporation Rosatom.

Пример №1.Example # 1.

На подготовленный дорн диаметром 100 мм и длиной 1000 мм проводят намотку 3-х слоев стеклоткани Э1-100 (ГОСТ 19907-2015) пропитанной в жидкой фенолоформальдегидной смоле марки СФЖ-309 (ГОСТ 20907-2016). Этим формируется защитный внутренний (2) слой нагревателя. Далее проводят укладку (намотку) нагревательного элемента, который изготавливается из тканой углеродной однонаправленной ленты длиной 4550 мм. Лента (1) изготавливается из углеродных волокон из полиакрилонитрильного прекурсора в виде нитей 12К (линейной плотностью 746 текс), ширина ленты составляет 75 мм. Концы тканой ленты (1) укладывают в пластины (4) из металлической ленты и затем перегибают поперек ленты совместно с лентой (1). Далее, готовый нагревательный элемент (1) укладывается (наматывается) на защитный внутренний (2) слой нагревателя и концы ленты скрепляют металлическими хомутами (5) для соединения с питающим электрическим проводом (6). Затем, проводят намотку защитного наружного (3) слоя нагревателя из 3-х слоев, используя стеклянную ткань и смолу, что и при намотке защитного внутреннего (2) слоя нагревателя. Следующей операцией проводят намотку викилевочной полипропиленовой ткани. При завершении викилевки дорн с намотанным нагревателем помещают в камеру отверждения, в которой при температуре 160±5°С в течение 50 мин проводят отверждение смолы. По окончании процесса отверждения смолы дорн вынимают из камеры отверждения, снимают нагреватель с дорна, снимают викилевочную ткань, проводят зачистку защитного наружного (3) слоя и готовый нагреватель готов к отгрузке потребителю. В этом исполнении стеклопластиковый нагреватель имеет мощность 4 кВт при питающем напряжении 220В, диаметр 100 мм, длину 1000 мм и толщину стенки 1,4 мм. Нагреватель может найти применение для нагрева нефтепродуктов в небольших (1÷3 м³) емкостях.On a prepared mandrel with a diameter of 100 mm and a length of 1000 mm, 3 layers of glass fabric E1-100 (GOST 19907-2015) impregnated in liquid phenol-formaldehyde resin of the SFZh-309 brand (GOST 20907-2016) are wound. This forms a protective inner (2) heater layer. Next, the heating element is laid (wound), which is made of woven carbon unidirectional tape 4550 mm long. The tape (1) is made of carbon fibers from a polyacrylonitrile precursor in the form of 12K filaments (linear density 746 tex), the width of the tape is 75 mm. The ends of the woven tape (1) are placed in plates (4) of metal tape and then bent across the tape together with the tape (1). Further, the finished heating element (1) is laid (wound) on the protective inner (2) layer of the heater and the ends of the tape are fastened with metal clamps (5) for connection with the supply electric wire (6). Then, the protective outer (3) layer of the heater is wound from 3 layers using glass cloth and resin, which is the same as when the protective inner (2) layer of the heater is wound. The next operation is the winding of the wicker polypropylene fabric. At the end of wicking, the mandrel with a wound heater is placed in a curing chamber, in which the resin is cured at a temperature of 160 ± 5 ° C for 50 minutes. At the end of the resin curing process, the mandrel is removed from the curing chamber, the heater is removed from the mandrel, the wicker cloth is removed, the protective outer (3) layer is cleaned and the finished heater is ready for shipment to the consumer. In this version, the fiberglass heater has a power of 4 kW at a supply voltage of 220V, a diameter of 100 mm, a length of 1000 mm and a wall thickness of 1.4 mm. The heater can be used for heating oil products in small (1 ÷ 3 m ³ ) containers.

Пример №2.Example # 2.

На подготовленный дорн диаметром 150 мм и длиной 2500 мм проводят намотку 6-и слоев стеклянной ткани марки Э3/2-200 Π (100) по ТУ 5952-002-99544202-2011, пропитанной жидкой фенолоформальдегидной смолой СФЖ-309. Таким образом, образуется защитный внутренний (2) слой нагревателя. Затем проводят намотку (укладку) нагревательного элемента (1). Нагревательный элемент (1) изготавливается из тканой углеродной однонаправленной ленты длиной 4550 мм и шириной 150 мм. Лента изготавливается из углеродных волокон из полиакрилонитрильных волокон из полиакрилонитрильного прекурсора в виде нитей 24К (линейная плотность 1540 текс). После укладки концов тканой ленты (1) в пластине (4) из металлической ленты и скрепления металлическими хомутами (5) для соединения с питающим электрическим проводом (6) проводят намотку защитного наружного (3) слоя. Защитный наружный (3) слой выполняют из 6-и слоев той же стеклоткани и смолы аналогично намотке защитного внутреннего (2) слоя нагревателя. Проведение процессов викилевки, отверждения и зачистки нагревателя аналогично примеру №1. Готовый нагреватель имеет мощность 8 кВт при питающем напряжении 220В, диаметр 150 мм, длину 2500 мм и толщину стенки 3 мм. Нагреватель может найти применение для нагрева нефтепродуктов в емкостях объемом до 200÷300 м³.On a prepared mandrel with a diameter of 150 mm and a length of 2500 mm, 6 layers of glass fabric of the E3 / 2-200 Π (100) grade are wound according to TU 5952-002-99544202-2011, impregnated with liquid phenol-formaldehyde resin SFZh-309. Thus, a protective inner (2) heater layer is formed. Then winding (laying) of the heating element (1) is carried out. The heating element (1) is made of woven unidirectional carbon tape 4550 mm long and 150 mm wide. The tape is made of carbon fibers from polyacrylonitrile fibers from a polyacrylonitrile precursor in the form of 24K threads (linear density 1540 tex). After laying the ends of the woven tape (1) in the plate (4) of the metal tape and fastening with metal clamps (5) for connection with the supply electric wire (6), the protective outer (3) layer is wound. The protective outer (3) layer is made of 6 layers of the same fiberglass and resin, similar to the winding of the protective inner (2) heater layer. Carrying out the processes of wicking, curing and stripping the heater similar to example No. 1. The finished heater has a power of 8 kW at a supply voltage of 220V, a diameter of 150 mm, a length of 2500 mm and a wall thickness of 3 mm. The heater can be used for heating oil products in containers with a volume of up to 200 ÷ 300 m ³ .

Пример №3.Example No. 3.

На подготовленный дорн диаметром 260 мм и длиной 3150 мм проводят намотку защитного внутреннего (2) слоя, состоящего из 10-и слоев стеклянной ткани Э3/2-200 Π (100), пропитанной в смоле СФЖ-309. Затем проводят намотку (укладку) нагревательного элемента (1). Нагревательный элемент (1) состоит из 2-х слоев тканой углеродной однонаправленной ленты (1) длиной 7860 мм и шириной 300 мм каждой из 2-х слоев из однонаправленных углеродных волокон в виде нитей 24К (линейной плотностью 1540 текс) из полиакрилонитрильного прекурсора. При этом каждый слой ленты из 2-х слоев сложен в два раза. Затем концы тканой ленты (1), сложенные в 4-и слоя, укладывают в пластину (4) из металлической ленты и затем перегибают поперек совместно с лентой (1). Затем готовый нагревательный элемент (1) наматывают (укладывают) на защитный внутренний (2) слой нагревателя и концы ленты (1) скрепляют металлическими хомутами (5) для соединения с питающим электрическим проводом (6). Затем проводят намотку защитного наружного (3) слоя нагревателя из 10-и слоев той же стеклоткани и пропитанной в той же смоле, что при намотке защитного внутреннего (2) слоя нагревателя. После завершения процесса намотки защитного наружного (3) слоя нагревателя проводят намотку викилевочной полипропиленовой ткани. По завершению намотки викилевочной ткани дорн вместе с намотанным нагревателем помещают в камеру отверждения, в которой при температуре 160±5°С в течение 70 мин проводят отверждение смолы. По окончании процесса отверждения смолы дорн вынимают из камеры отверждения и снимают нагреватель с дорна. Далее с нагревателя снимают викилевочную ткань, проводят зачистку его наружной поверхности и готовый нагреватель готов к отгрузке потребителю. В этом исполнении нагреватель имеет мощность 56 кВт при питающем напряжении 380В, диаметром 260 мм, толщину стенки 5 мм и длину 3150 мм.A protective inner (2) layer consisting of 10 layers of glass fabric E3 / 2-200 Π (100) impregnated in SFZh-309 resin is wound onto a prepared mandrel with a diameter of 260 mm and a length of 3150 mm. Then winding (laying) of the heating element (1) is carried out. The heating element (1) consists of 2 layers of woven carbon unidirectional tape (1) 7860 mm long and 300 mm wide each of 2 layers of unidirectional carbon fibers in the form of 24K threads (linear density 1540 tex) from a polyacrylonitrile precursor. Moreover, each layer of the tape from 2 layers is folded in two. Then the ends of the woven tape (1), folded in 4 layers, are placed in a plate (4) of a metal tape and then bent across together with the tape (1). Then the finished heating element (1) is wound (laid) on the protective inner (2) layer of the heater and the ends of the tape (1) are fastened with metal clamps (5) for connection with the supply electric wire (6). Then, the protective outer (3) layer of the heater is wound from 10 layers of the same glass fabric and impregnated in the same resin as when the protective inner (2) layer of the heater was wound. After the end of the process of winding the protective outer (3) layer of the heater, the wicker polypropylene fabric is wound. Upon completion of the winding of the wicker fabric, the mandrel together with the wound heater is placed in a curing chamber, in which the resin is cured at a temperature of 160 ± 5 ° C for 70 minutes. At the end of the resin curing process, the mandrel is removed from the curing chamber and the heater is removed from the mandrel. Next, the wicker cloth is removed from the heater, its outer surface is cleaned, and the finished heater is ready for shipment to the consumer. In this version, the heater has a power of 56 kW at a supply voltage of 380V, a diameter of 260 mm, a wall thickness of 5 mm and a length of 3150 mm.

Нагреватель может найти применение для нагрева нефтепродуктов (битум, мазут, масла и др.) в больших емкостях до 3000 м³.The heater can be used for heating oil products (bitumen, fuel oil, oils, etc.) in large containers up to 3000 m ³ .

Для изготовления заявленного стеклопластикового нагревателя возможно использование для изготовления нагревательного элемента тканых углеродных однонаправленных лент с применением углеродных волокон из полиакрилонитрильного прекурсора в виде нитей с другими значениями линейной плотности, кроме указанных в примерах, согласно в приведенных выше ТУ на тканые углеродные однонаправленные ленты.For the manufacture of the claimed fiberglass heater, it is possible to use for the manufacture of a heating element woven carbon unidirectional tapes using carbon fibers from a polyacrylonitrile precursor in the form of threads with other linear density values, except for those indicated in the examples, according to the above TU for woven carbon unidirectional tapes.

Возможно также для изготовления нагревательного элемента заявленного нагревателя использование различных углеродных лент из ПАН либо ГЦ волокон как отечественных, так и зарубежных производителей.It is also possible for the manufacture of the heating element of the claimed heater to use various carbon tapes made of PAN or HC fibers, both domestic and foreign manufacturers.

Claims

A fiberglass heater based on carbon fibers, mainly for heating liquid and gaseous media to a temperature of 250 ° C, containing a heating element in the form of a woven carbon tape of carbon fibers, wound in the form of a tubular element placed in a body made of fiberglass and phenol-formaldehyde resin, when In this case, each end of the woven carbon tape is mated by joint bending of the tape with a metal tape plate with a supply electric wire by means of a metal clamp, characterized in that the woven tape is made on the basis of unidirectional carbon fibers from a polyacrylonitrile precursor in the form of threads, while the heater has a power of up to 56 kW, diameter up to 260 mm, wall thickness 1.4 ÷ 5 mm and length up to 3150 mm.