RU2079979C1

RU2079979C1 - Flexible electric heater

Info

Publication number: RU2079979C1
Application number: RU95111267A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кургузов; В.И. Тимофеев; В.В. Шуляк; Г.Г. Софийский
Original assignee: Кургузов Вячеслав Николаевич
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-05-20
Also published as: RU95111267A

Abstract

FIELD: electrical engineering; band-type flexible heaters for construction engineering, agriculture, domestic appliances, and many other industries. SUBSTANCE: heater has heating element, insulation, fiberglass safety casing, and terminals; heating element is made of 20-100 mm wide carbon band based on hydrated cellulose fibers treated at final temperature of minimum 1800 C. Insulation is made of fluoroplastic film. Terminals are built up of metal foil and carbon band compressed on either side with stainless-steel strips. EFFECT: improved operating efficiency, enlarged functional capabilities, improved reliability due to reduced specific surface thermal load. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к гибким электронагревателям, которые могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства нагрев различных сред, транспортируемых по трубопроводам переменного сечения сложной формы (битум, мазут и др.); обогрев почвы в парниках и др. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to flexible electric heaters that can be used in various sectors of the economy heating various media transported through pipelines of variable cross section of complex shape (bitumen, fuel oil, etc.); soil heating in greenhouses, etc.

Известен [1] гибкий электронагреватель, в котором в качестве нагревательного элемента используется электропроводный слой краски из дисперсии углеродных частиц, нанесенных на подложку. К недостаткам этого нагревателя следует отнести его низкую надежность из-за дисперсионного слоя нагревательного элемента, а также сложность изготовления. Known [1] is a flexible electric heater in which an electrically conductive layer of paint from a dispersion of carbon particles deposited on a substrate is used as a heating element. The disadvantages of this heater include its low reliability due to the dispersion layer of the heating element, as well as the complexity of manufacturing.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гибкий нагреватель [2] содержащий нагревательный элемент, выполненный из углеродного волокна на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oC, размещенную поверх него изоляцию и защитный кожух из стекловолокна и подсоединительные контакты из металлической фольги. Данный нагреватель имеет низкую надежность и ограниченные возможности применения в виде листов из-за недостаточной их гибкости для обхвата (нагрева) цилиндрических и других предметов переменного сечения по всей поверхности.The closest technical solution to the proposed one is a flexible heater [2] containing a heating element made of carbon fiber based on cellulose hydrate fibers with a final processing temperature of at least 1800 ^o C, insulation placed on top of it and a protective casing of fiberglass and connecting contacts made of metal foil. This heater has low reliability and limited application in the form of sheets due to their insufficient flexibility to grasp (heat) cylindrical and other objects of variable cross section over the entire surface.

Технический результат предлагаемого изобретения повышение надежности работы нагревателя и расширение сфер применения. The technical result of the invention improves the reliability of the heater and the expansion of the scope.

Техническое решение предлагаемого изобретения гибкий электронагревательный элемент, выполненный из углеродного волокна на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oC, содержащий размещенную поверх него изоляцию и защитный кожух из стекловолокон и подсоединительные контакты из металлической фольги, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен из углеродной ленты шириной 20 100 мм, изоляция в виде герметичного чехла из фторопластовой пленки, а подсоединительные контакты, выполненные из металлической фольги, сложены и завернуты вместе с концами углеродной ленты и снабжены двумя обжимающими полосками из нержавеющей стали.The technical solution of the invention, a flexible electric heating element made of carbon fiber based on cellulose hydrate fibers with a final processing temperature of at least 1800 ^o C, containing insulation placed on top of it and a protective casing of fiberglass and connecting contacts made of metal foil, characterized in that the heating element is made from a carbon tape with a width of 20,100 mm, insulation in the form of a sealed sheath of a PTFE film, and connecting contacts made of metal allic foil, folded and wrapped together with the ends of the carbon tape and equipped with two compression strips of stainless steel.

Для соединения гибкой нагревательной ленты с внешней нагрузкой к подсоединительным контактам прикреплены провода с термостойкой изоляцией. To connect a flexible heating tape with an external load, wires with heat-resistant insulation are attached to the connecting contacts.

Применение углеродной ленты в качестве нагревательного элемента позволяет снизить удельную поверхностно-тепловую нагрузку с одновременным увеличением поверхности теплообмена с обогреваемой средой. The use of carbon tape as a heating element allows to reduce the specific surface-thermal load with a simultaneous increase in the heat exchange surface with a heated medium.

Нагревательный элемент в виде углеродной ленты на основе гидратцеллюлозных волокон с конечной температурой обработки не менее 1800^oC позволяет иметь достаточную эластичность нагревательной ленты в целом, а также иметь достаточно конкретную низкую ее цену. Применение углеродной ленты с конечной температурной обработки менее 1800^oC делает нагревательный элемент с большим разбросом электрического сопротивления, что отрицательно влияет на технико-экономические показатели работы нагревательной ленты в целом. Это связано с уменьшением содержания углерода в углеродной ленте.A heating element in the form of a carbon tape based on cellulose hydrate fibers with a final processing temperature of at least 1800 ^o C allows you to have sufficient elasticity of the heating tape as a whole, as well as have a fairly specific low price. The use of a carbon tape with a final heat treatment of less than 1800 ^o C makes the heating element with a large variation in electrical resistance, which negatively affects the technical and economic performance of the heating tape as a whole. This is due to a decrease in the carbon content of the carbon tape.

Применение углеродной ленты с шириной 20 100 мм позволяет получить оптимальные технико-экономические показатели нагревательной ленты в целом и, тем самым, сделать нагревательную ленту конкурентно способной. При ширине углеродной ленты менее 20 мм снижается поверхность нагрева, увеличивается вероятность перегиба (внутреннего нахлеста) ленты, происходит уменьшение общей длины, что приводит к увеличению расхода материалов на контакты. При ширине углеродной ленты более 100 мм сокращаются области использования ее функций, т.к. увеличивается диаметр обогреваемых трубопроводов, требуется менее сложное сечение объектов нагрева, происходит резкое увеличение длины нагревательной ленты в целом, снижение поверхности работы подсоединительных контактов, увеличение массы ленты в целом. The use of a carbon tape with a width of 20,100 mm makes it possible to obtain optimal technical and economic indicators of the heating tape as a whole and, thereby, make the heating tape competitive. When the width of the carbon tape is less than 20 mm, the heating surface decreases, the probability of bending (internal overlap) of the tape increases, the overall length decreases, which leads to an increase in the consumption of materials for contacts. With a carbon tape width of more than 100 mm, the areas of use of its functions are reduced, because the diameter of the heated pipelines increases, a less complex section of the heating objects is required, there is a sharp increase in the length of the heating tape as a whole, a decrease in the working surface of the connecting contacts, an increase in the mass of the tape as a whole.

Использование фторопластовой пленки для герметичного чехла нагревательного элемента позволяет иметь рабочую температуру нагревателя 200 - 250^oC и 290 300^oC кратковременно в течение несколько часов. Применение фторопластовой пленки позволяет иметь высокие эластичные свойства ленты (многократные перегибы при монтаже и демонтаже ) и достаточные острые углы перегиба (без пережатия). Герметичный фторопластовый чехол нагревательного элемента имеет очень высокие коррозионно и атмосферостойкие свойства ленты в целом.The use of a fluoroplastic film for a sealed cover of a heating element allows you to have an operating temperature of the heater of 200 - 250 ^o C and 290 300 ^o C for a short time for several hours. The use of a fluoroplastic film allows you to have high elastic properties of the tape (multiple bends during installation and dismantling) and sufficient sharp bending angles (without clamping). The sealed fluoroplastic cover of the heating element has very high corrosion and weather resistant properties of the tape as a whole.

Применение металлической фольги, сложенной вместе с углеродной лентой и обжатой с двух сторон полосками из нержавеющей стали, показало высокую надежность работы нагревателя. Проведенные испытания показатели практическое отсутствие выхода нагревателя из-за контактов. The use of a metal foil folded together with a carbon tape and pressed on both sides with stainless steel strips showed a high reliability of the heater. The tests performed show the practical absence of heater output due to contacts.

Ниже приведен пример изготовления электрического гибкого нагревателя в виде ленты ЛУНГ -60 ( лента углеродная, нагревательная, гибкая, шириной 60 мм):
На фиг.1 и 2 показан нагреватель электрический гибкий ленточный.The following is an example of the manufacture of an electric flexible heater in the form of a LUNG-60 tape (carbon tape, heating tape, flexible tape, 60 mm wide):
1 and 2 show an electric flexible ribbon heater.

ЛУНГ-60 состоит в качестве нагревательного элемента из углеродной ленты (1) Урал-22 ( ГОСТ 28005-88 ) шириной 40 мм и длиной 7,5 м. Лента изготовлена из гидратцеллюлозных волокон с конечной температурной обработкой 2200^oC. В качестве чехла (2) используются фторопластовая пленка марки Ф-4 МБ ( ТУ 6-05-1873-79 ). Герметизация чехла достигается путем сваривания фторопластовой пленки. Концы углеродной ленты закладываются в полоски из металлической фольги (3), заворачиваются вместе и обжимаются пластинами (4) из нержавеющей стали. В качестве скрепляющих элементов пластин используются заклепки (5). К пластинам (4) закрепляются с помощью заклепки (5) подводящие провода (6). Провода присоединяются к напряжению 220 B с частотой 50 Гц. ЛУНГ-60 имеет мощность 500 Вт и позволяет иметь рабочую температуру на ленте 200 210^oC. При использовании в качестве чехла фторопластовой пленки марки Ф-4 рабочая температура на ленте достигает 250^oC. Углеродная лента вместе с фторопластовым чехлом помещается в кожух (7), выполненный из стеклянной ткани марки Т-13 (ГОСТ 19170-73 ).LUNG-60 consists of a heating element made of carbon tape (1) Ural-22 (GOST 28005-88) 40 mm wide and 7.5 m long. The tape is made of cellulose hydrate fibers with a final heat treatment of 2200 ^o C. As a cover ( 2) a fluoroplastic film of the F-4 MB brand (TU 6-05-1873-79) is used. Sealing the cover is achieved by welding a fluoroplastic film. The ends of the carbon tape are laid in strips of metal foil (3), wrapped together and crimped with stainless steel plates (4). Rivets (5) are used as fastening elements of the plates. Lead wires (6) are fixed to the plates (4) using rivets (5). The wires are connected to a voltage of 220 V with a frequency of 50 Hz. LUNG-60 has a power of 500 W and allows you to have a working temperature on the tape of 200 210 ^o C. When using a fluoroplastic film of the F-4 brand as a cover, the working temperature on the tape reaches 250 ^o C. The carbon tape together with the fluoroplastic cover is placed in the casing (7 ), made of glass cloth brand T-13 (GOST 19170-73).

Claims

A flexible electric heater containing a heating element made of carbon fiber based on cellulose hydrate fibers with a final processing temperature of at least 1800 ^° C, an insulation placed on top of it and a protective casing made of fiberglass and connecting contacts made of metal foil, characterized in that the heating element made of carbon tape with a width of 20,100 mm, the insulation in the form of a sealed sheath of fluoroplastic film, and the connecting contacts of metal foil are made nnym and wrapped together with the carbon ribbon and the ends are provided with crimping stainless steel strips.