RU2126605C1 - Система для генерирования тепла электрическим током, проходящим через проводники микрометрической толщины, но большой площади - Google Patents

Abstract

Система для генерирования тепла содержит проводники из высокопроводящего материала, толщина которых измеряется в микронах и которые имеют большое отношение между шириной секции и указанной толщиной, при этом проводники плоско уложены на опоры для создания теплоизлучающих поверхностей, которые не только нагреваются, но и осуществляют диффузию. Технический результат заключается в снижении стоимости нагревательных систем и оборудования и эксплуатационных расходов всех типов установок, использующих эту систему. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Существует несчетное количество систем, в которых для генерирования тепла используется электричество.

Эти системы основаны на использовании материалов с высоким сопротивлением, которые при пропускании через них электрического тока нагреваются до очень высоких температур, создавая высокие концентрации тепла.

Такие температуры почти всегда значительно превышают те, которые необходимы для нагрева комнаты, духовки, плиты и пр.

При таком высоком тепловом напоре тепло необходимо рассеивать, и такое рассеивание требует дорогих и сложных средств. Провода, генерирующие высокое тепло, требуют поддерживающих материалов особого типа, например, керамики, которая сложна в производстве и является хрупкой в эксплуатации, а также сложных структур для изоляции и закрывания таких проводов. Высокие температуры также обусловливают быстрый износ таких структур и их эффективность низка по сравнению с непосредственной энергией, производимой топливом. Резистивные материалы дороги и это также приводит к повышению издержек при производстве и эксплуатации.

Запатентованное изобретение BE A 634716 относится к нагревательным элементам, выполненным из листа меди минимальной толщины 0,025 мм, которые образуют непрерывную спираль или прерывистые отрезки, поддерживаемые жестким пластиковым листом. В патенте BE A 634716 раскрывается медный лист или полоса толщиной равной или менее 0,020 мм с параллельными прорезями, которые чередуясь проходят от одной кромки листа или полосы и не доходят на небольшое расстояние до противоположной кромки, при этом лист или полоса поддерживается гибким изолирующим листом или полосой, выполненным из бумаги, картона, нейлона, т.е. из материала, возгорающегося при низкой температуре.

Цель указанного изобретения состоит в снижении производственных расходов вышеуказанных нагревательных элементов за счет снижения толщины проводника и использования гибкой подложки, которая может наматываться на бобины.

Очевидно, что эта цель может быть достигнута только если температуры будут очень низкими и, в частности, ниже температуры возгорания вышеуказанного материала подложки.

Таким образом, указанное изобретение относится только к очень узкой области применений, в которых нет проблемы эксплуатационных расходов.

Цель настоящего патентуемого посредством данной заявки изобретения состоит в снижении стоимости нагревательных систем и оборудования и в снижении эксплуатационных расходов на почти всех типах таких установок за счет использования системы, которая позволяет генерировать тепло и рассеивать его в момент его генерирования электричеством и, следовательно, образовывать минимальный тепловой напор и минимальную разницу в размерах между нагревательными элементами и корпусом или нагреваемой средой.

Для получения этих результатов материал, используемый для нагревательных элементов, должен обладать высокой проводимостью, например медь.

Толщина этих проводников должна быть минимально допустимой с точки зрения прочности формирования и механической прочности, большая ширина и длина рассчитываются для получения в соответствии с интенсивностью и напряжением применяемого электропитания так, чтобы получить температуру, немного более высокую, чем температура окружающей среды или нагреваемого объекта.

Система является работоспособной как в теории, так и на практике и результаты испытаний показывают исключительно высокое повышение эффективности и даже, в определенных случаях, снижение эксплуатационных расходов никогда ранее не достигавшееся на любых других нагревательных системах.

Эксперименты проводились признанными организациями. Ввиду вышеизложенного ясно, что характеристики и эффекты системы "Адара" не только превосходят систему по патенту BE A 634716, но и позволяют использовать электричество для нагрева; это относится также и к тем случаям, когда по экономическим причинам невозможен альтернативный нагрев жидким топливом или газом.

Вышеуказанное изобретение показывает, как электрическую энергию можно преобразовать в тепло посредством простых и практичных конструкций, недорогих в производстве и эксплуатации, как подробно описывается ниже.

Настоящая система основана на использовании исключительно тонких проводников, толщина которых измеряется микронами и формируются с учетом прочности и сопротивления, необходимых для выдерживания напряжений в эксплуатации, при этом сохраняется высокое отношение между поперечной шириной и указанной микронной толщиной.

Такие проводники укладываются на подложку рядом друг с другом, но изолировано друг от друга так, чтобы получить по существу непрерывные теплоизлучающие поверхности. Материал, используемый для изготовления проводников, обладает высокой проводимостью - например, медь или алюминий.

Длина проводников определяется в соответствии с температурой и с желаемой концентрацией или рассеиванием тепла.

Мощность питающего тока можно увеличить трансформаторами для увеличения генерируемого тепла.

Благодаря минимальной толщине проводников и, следовательно, большой площади источника тепла такой источник тепла также действует как диффузор, резко снижающий тепловой напор по сравнению с температурой, требуемой для эффективного функционирования нагревательного устройства.

При необходимости, проводники могут иметь форму листов, лент и т.п. или выполняться в виде слоев, сформированных гальваническим способом или подобным процессом.

Проводники предпочтительно размещаются на подложке в виде серпантина или спирали.

Серпантин можно сформировать из листа, в котором выполнены параллельные прорези, которые проходят чередуясь от одного края и от другого края. Спираль может быть круглой, квадратной, прямоугольной или какой-либо иной формы.

Вдоль своей длины сечение проводника может быть постоянным либо меняться в соответствии с требуемым количеством тепла и температуры, которая должна быть достигнута на различных участках. Изменения размеров могут быть постепенными или резкими, непрерывными или прерывистыми в зависимости от конкретного назначения.

Электрический ток может подводиться к проводникам либо на концах, либо в промежуточных точках.

Величины тока, которые подаются на концы или в промежуточные точки могут быть либо одинаковыми, либо различными.

Изменения величин могут быть постепенными или резкими, непрерывными или прерывистыми в зависимости от конкретного назначения.

Такая система может использоваться в огромном количестве случаев.

Теплоизлучающие поверхности можно размещать на внутренних стенках, включая нижние поверхности ванн, баков и т.п., в которые наливают текучие материалы для физических или химических трансформаций, например, электролитические ванны, либо также внутри транспортных средств на их стенах, на полу или на крыше.

Соединив теплоизлучающие поверхности с панелями можно создавать стационарные или переносные радиаторы, обогреватели и т.п. для нагрева помещений.

Преимущества настоящего изобретения очевидны.

Описываемая система позволяет получить генераторы тепла особо полезные во всех тех случаях, которые составляют большинство, когда высокая концентрация тепла не нужна, например, в жилых или рабочих помещениях, при подогреве или приготовлении пищи, а также в большом количестве промышленных процессов.

Тепло производится почти мгновенно и поверхности системы излучают тепло равномерно.

Стоимость нагревательных элементов значительно ниже, чем у используемых в настоящее время.

Диффузор тепла, являющийся необходимым узлом сегодня, теперь не нужен как отдельная деталь и одновременно является нагревателем, излучателем и диффузором.

Источник тепла легко создается независимо от того, какую форму он имеет - листа, полосы или получен гальваническим способом.

Нагревательные элементы также находятся в непосредственном контакте с нагреваемой структурой, что позволяет избежать тепловой цепочки.

Если устройство требует преобразователя для сильного тока, то пониженное напряжение обеспечивает большую эксплуатационную безопасность. Характеристики и цели настоящего изобретения будут еще более ясны из нижеследующих примеров со ссылками на схематические чертежи.

Фиг. 1 - настенный радиатор.

Фиг. 2 - бак для электролитической ванны.

Фиг. 3 - отопительная система автомобиля.

Фиг. 4 - нагреваемый бак.

Фиг. 5 - обогрев помещений.

Фиг. 6 - деталь радиатора по фиг. 5.

Радиатор 10 содержит изолирующую подложку 11, на которой плоско уложена исключительно тонкая полоса, толщина которой измеряется микронами. Полоса выполнена из меди и имеет форму серпантина 12, установленного на раме 15 для которой может использоваться любой материал.

Конец 16 серпантина соединен с клеммой 19, а другой конец 17 соединен через соединительный участок 18 с другой клеммой 20, которые, в свою очередь, соединены с сетью электроснабжения.

Эти клеммы соединены проводом 21 с вилкой 22. Серпантин 12 закрыт листом анодированного алюминия 13.

Указанный радиатор устанавливается непосредственно на стену 24 комнаты 25 и является устройством чрезвычайно простым. За счет минимальной толщины при большой площади излучатель тепла обеспечивает почти немедленную и прямую отдачу тепла в комнату без нужды в поддерживающих материалах, обладающих высокой жаропрочностью, таких, как например, керамика. Не требуется и диффузор.

Габариты и вес устройства пренебрежимо малы. Рама и крышка из анодированного алюминия не являются необходимыми, поскольку достаточно одной лишь подложки.

Максимальную температуру радиатора можно поддерживать на низком уровне, лишь слегка выше температуры окружающей среды. Такой радиатор является высокоэффективным и легко адаптируется к любым помещениям с любой мебелью.

Ванна 70 имеет стенки 71, выполненные из огнеупорного материала, и на внутренние их поверхности нанесен слой 72 электролитической меди. Бак заполнен жидкостью 75, содержащей химикаты, необходимые для операций, проводимых в электролитической ванне. Указанный слой меди соединен через клеммы 75, 77 и проводами 78, 79 с электрогенератором 80.

В автомобиле 81 комфортабельное и равномерное тепло производится теплоизлучающими поверхностями 82, состоящими из тонких медных полос, расположенных в виде серпантина на внутренних сторонах дверей 83.

Указанные теплоизлучающие поверхности соединены с генератором, установленным под капотом 85 автомобиля, через клеммы и провода 88, 89.

Цилиндрический бак 90 имеет стенки 91 из огнеупорного материала, внутри которых смонтирована цилиндрическая теплоизлучающая поверхность 92, выполненная из слоистого материала, на нижнем конце которой имеются клеммы 93.

Провода 94, 95 отходят от указанных клемм и соединены с трансформатором 6 для приема тока от сети питания. Посредством этого трансформатора при увеличении тока увеличивается уровень тепла.

В комнате 100, под окном 101 установлен радиатор 102, более подробный вид которого представлен на фиг. 9. Сетевое питание радиатора трансформатором 103 увеличивается по интенсивности.

Через клеммы 104 и провода 105, 106 преобразованный ток подается на два конца проводящего алюминиевого кожуха 107, который охватывает две стороны изолирующей пластины 108.

Claims (10)

1. Система для генерирования тепла путем преобразования электрической энергии в тепловую при помощи высокопроводящих электрических проводников, таких, как медь или алюминий, отличающаяся тем, что указанные проводники имеют минимальную толщину, измеряемую в микронах и соизмеримую с конструктивными требованиями, механическое сопротивление напряжениям при использовании, наивысшее возможное отношение между шириной сечения проводников и их толщиной, соизмеримое с размером тела или среды, подлежащей нагреву, или с конструктивными требованиями, и большую площадь поверхности для создания максимальной поверхности теплообмена с нагреваемым телом или средой, при этом площадь поверхности также соответствует внутренним и внешним частям нагреваемого тела одной или всем стенкам нагреваемого помещения, при этом проводники сопряжены с металлической теплоизлучающей поверхностью посредством промежуточного изолирующего слоя.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что проводники являются пленками, полученными гальваническим способом.

3. Способ по п.1, отличающаяся тем, что проводники уложены в виде серпантина.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что проводники уложены в форме круговой, прямоугольной спирали или каким-либо иным способом.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что некоторые участки проводников соответственно имеют постоянное или меняющееся сечение, в соответствии с величинами температур и количеством тепла, которое должно быть получено на различных участках, при этом изменения размеров могут быть постепенными или резкими, в соответствии с необходимостью.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что на различные участки проводников подается электрический ток одной и той же величины или различных величин, при этом изменения величин могут быть постепенными или резкими, в соответствии с необходимостью.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что интенсивность сетевого электрического тока повышается с помощью трансформаторов.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что проводники расположены вокруг замкнутых пространств, в которых необходимо получить температуру, превышающуюся температуру окружающей среды для проведения физических или химических преобразований материалов.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что проводники расположены на внутренних стенках и на дне различных баков, в которые наливаются текучие материалы.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что проводники расположены на обеих сторонах, полах, крыше и других внутренних поверхностях автомобиля.

Images