RU2215379C2

RU2215379C2 - Wire-lead electric heater

Info

Publication number: RU2215379C2
Application number: RU2000128415/09A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Резвых
Original assignee: Резвых Лариса Валентиновна; Лысков Вячеслав Яковлевич
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: electrothermy; drying, heating, and temperature control of parts and amenity rooms. SUBSTANCE: electric heater depending for its operation on thermal contact, heat transfer by free convection, and also by radiation, for instance in percolators, boilers, toasters, irons, water heater, electric heaters for ranges, and other electric heating appliances has flat metal base covered with insulating film of dielectric compound incorporating organic binders and fine-grain insulating glass that mounts heating element in the form of layout pattern of resistive film coated with protective insulating film; thickness of metal base is 1 to 4 mm, that of insulating film, 100 to 150 mcm, of layout pattern, 25 to 30 mcm, of protective insulating film, 20 to 30 mcm; contact pads of resistive film carry wire lead of nichrome or copper wire secured by means of contact compound; compounds and their ingredients have definite composition. EFFECT: enhanced reliability and heating uniformity, reduced power requirement and manufacturing cost, space-saving wiring in heating appliance, enhanced reliability of terminal leads fixation. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для сушки, нагрева и термостатирования изделий или бытовых помещений путем теплового контакта, тепловой отдачи свободной конвекцией, а также излучением, например, в кофеварках, кипятильниках, тостерах, утюгах, водонагревателях, электронагревателях для плит и в других электронагревательных приборах. The invention relates to electrothermal and can be used for drying, heating and temperature control of products or household premises by thermal contact, heat transfer by free convection, as well as radiation, for example, in coffee makers, boilers, toasters, irons, water heaters, electric heaters for stoves and in other electric heaters.

Известны электрические нагреватели, содержащие тепловоспринимающий сердечник с уложенным в каналы нагревательным элементом [1]. Known electric heaters containing a heat-absorbing core with a heating element laid in channels [1].

Известен также электрический нагреватель, содержащий тепловоспринимающее металлическое основание, покрытое электроизоляционным материалом, на поверхности которого размещен нагревательный элемент [2]. Also known is an electric heater containing a heat-absorbing metal base coated with an insulating material, on the surface of which a heating element is placed [2].

Недостатками данный нагревателей является низкая надежность и неравномерность теплового нагрева. The disadvantages of this heater is the low reliability and unevenness of thermal heating.

Кроме того, имеется электрический нагреватель [3], принятый за прототип, содержащий плоское тепловоспринимающее металлическое основание, выполненное из стали 15X25Т иди 20X13 и покрытое электроизоляционным материалом из диэлектрической пасты заданного состава, на поверхности электроизоляционного материала размещен нагревательный элемент в виде топологического рисунка из резистивной пасты заданного состава. Резистивный слой, в свою очередь, покрыт диэлектрической защитной пастой предложенного состава. In addition, there is an electric heater [3], adopted as a prototype, containing a flat heat-absorbing metal base made of steel 15X25T go 20X13 and coated with an insulating material of a dielectric paste of a given composition, a heating element is placed on the surface of the insulating material in the form of a topological pattern of resistive paste given composition. The resistive layer, in turn, is coated with a dielectric protective paste of the proposed composition.

К недостаткам данного нагревателя относится недостаточно высокие эксплуатационная надежность и равномерность теплового нагрева, большой расход электроэнергии, высокая себестоимость, изготовления, недостаточно компактный монтаж в нагревательный прибор, низкая надежность узла крепления выводов. The disadvantages of this heater include insufficiently high operational reliability and uniformity of thermal heating, high energy consumption, high cost, manufacturing, insufficiently compact installation in a heating device, low reliability of the terminal mount.

Не обеспечивают также высокие технико-экономические показатели электрического нагревателя [3] предлагаемые составы диэлектрической и резистивной пасты. Also do not provide high technical and economic indicators of the electric heater [3] the proposed composition of the dielectric and resistive paste.

Для ликвидации указанных недостатков предлагается электрический нагреватель, изображенный на чертеже. To eliminate these shortcomings, an electric heater is shown, as shown in the drawing.

Электрический нагреватель состоит из плоского металлического основания 1 толщиной 1,5-4,0 мм, выполненного из сталей 15X25Т, 13 или титана Ti и покрытого электроизоляционной пленкой 2 толщиной 100-150 мкм, на поверхность которой нанесен топологический рисунок резистивной пленки 3 определенной конфигурации толщиной 25-30 мкм, покрытый защитной диэлектрической пленкой 4 толщиной 20-30 мкм. На контактным площадках резистивной пленки 3 размещен проволочный вывод 5 из нихромовой или стальной проволоки, закрепленный контактной пастой 6. The electric heater consists of a flat metal base 1 with a thickness of 1.5-4.0 mm made of steel 15X25T, 13 or titanium Ti and coated with an insulating film 2 of a thickness of 100-150 μm, on the surface of which a topological drawing of a resistive film 3 of a certain configuration with a thickness is applied 25-30 microns, coated with a protective dielectric film 4 with a thickness of 20-30 microns. On the contact pads of the resistive film 3 posted wire output 5 of nichrome or steel wire, fixed contact paste 6.

Электроизоляционная пленка 2 выполняется из диэлектрической паста следующего состава, %:
Органическое связующее - 25-30
Диэлектрическое мелкозернистое стекло на бариево-силикатной основе - Остальное
Наиболее оптимальный состав диэлектрического мелкозернистого стекла, %:
Si - 44÷45
Ti - 1,0÷1,2
В - 5,4÷6,1
Со - 0,3÷0,4
Са - 2,1÷2,3
Fe - 0,6÷0,7
Ва - 25÷28
Mg - 1,2÷1,3
Для формирования резистивной пленки 3 рекомендуется резистивная паста следующего уточненного состава, %:
Порошковая композиция - 84÷82
Органическое связующее - 16÷18
Порошковая композиция состоит из следующих порошкообразных компонентов, %:
Ni₂B - 73
FeSi - 12
SiС - 5
MoSi - 10
Органическое связующее состоит из раствора этилцеллюлозы в терпинеоле с добавлением касторового масла в следующей пропорции, %:
Терпинеол - 95÷96
Этилцеллюлоза - 3,5÷4,0
Касторовое масло - 0,5÷1,0
Для формирования контактного слоя и монтажа проволочного вывода на поверхности резистивной пленки 3 применяется контактная паста состава, %:
N₁₃В - 82÷84
Органическое связующее - 16÷18
На подготовленное металлическое основание через сетчатый трафарет наносится диэлектрическая паста, после чего она вжигается в конвейерных электропечах при температуре 830-840^oС. Время выдержки при максимальной температуре 18-20 минут. Паста наносится и вжигается неоднократно с учетом получения толщины диэлектрического слоя 100-150 мкм.The insulating film 2 is made of a dielectric paste of the following composition,%:
Organic Binder - 25-30
Barium Silicate Dielectric Fine Grain Glass - Else
The most optimal composition of dielectric fine-grained glass,%:
Si - 44 ÷ 45
Ti - 1.0 ÷ 1.2
B - 5.4 ÷ 6.1
Co - 0.3 ÷ 0.4
Ca - 2.1 ÷ 2.3
Fe - 0.6 ÷ 0.7
VA - 25 ÷ 28
Mg - 1.2 ÷ 1.3
To form a resistive film 3, a resistive paste of the following specified composition is recommended,%:
Powder composition - 84 ÷ 82
Organic binder - 16 ÷ 18
The powder composition consists of the following powder components,%:
Ni ₂ B - 73
FeSi - 12
SiС - 5
MoSi - 10
The organic binder consists of a solution of ethyl cellulose in terpineol with the addition of castor oil in the following proportion,%:
Terpineol - 95 ÷ 96
Ethyl cellulose - 3.5 ÷ 4.0
Castor oil - 0.5 ÷ 1.0
For the formation of the contact layer and the installation of the wire output on the surface of the resistive film 3 is used contact paste composition,%:
N ₁₃ V - 82 ÷ 84
Organic binder - 16 ÷ 18
A dielectric paste is applied to the prepared metal base through a mesh stencil, after which it is burned in a conveyor electric furnace at a temperature of 830-840 ^o C. The exposure time at a maximum temperature of 18-20 minutes. The paste is applied and burned repeatedly taking into account the receipt of the thickness of the dielectric layer 100-150 microns.

На сформированный диэлектрический слой резистивной пастой наносится топологический рисунок. Конкретный состав пасты и топологическая конфигурация подбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемые технические характеристики нагревательного элемента. A topological pattern is applied to the formed dielectric layer with resistive paste. The specific composition of the paste and the topological configuration is selected in such a way as to provide the required technical characteristics of the heating element.

Затем в конвейерных электропечах производится вжигание резистивной пасты при температуре 820-830^oС в течение 8-12 минут.Then, in conveyor electric furnaces, resistive paste is incinerated at a temperature of 820-830 ^o C for 8-12 minutes.

Резистивная паста может наносится в один или два слоя. Resistive paste can be applied in one or two layers.

На резистивную пленку может быть нанесен слой защитной пасты с последующей сумкой и вжиганием. A layer of protective paste can be applied to the resistive film, followed by a bag and incineration.

Вжигание предпочтительнее осуществлять в ламповых электропечах, что уменьшает затрата электроэнергии и улучшает качество вжигаемых элементов. It is preferable to carry out incineration in lamp furnaces, which reduces energy consumption and improves the quality of the elements being burned.

Составы паст и материал металлического основания подбираются с идентичными коэффициентами линейного расширения. The compositions of the pastes and the material of the metal base are selected with identical coefficients of linear expansion.

На контактные площадки готового основания наносится контактная паста, в центре которой размещается нихромовая или стальная проволока, композиция подсушивается в сушильной печи при температуре 100-120^oС после чего вжигается в печах вжигания аналогично резистивной пасте.A contact paste is applied to the contact pads of the finished base, in the center of which a nichrome or steel wire is placed, the composition is dried in a drying oven at a temperature of 100-120 ^o C and then burned in an incinerator similar to resistive paste.

Проволочные возжженные электрические контакты имеют низкое переходное сопротивление, позволяет проводить, пайку электропровода с последующей заливкой паяного соединения пластмассой, а также производить любой другой вид монтажа присоединительной электропроводки. Проволочный вывод может быть изолирован фторпластовой трубкой. The wire ignited electrical contacts have a low transient resistance, allows soldering of the electric wire with subsequent filling of the soldered connection with plastic, as well as any other type of installation of the connecting wiring. The wire terminal may be insulated with a fluoroplastic tube.

Проволочный контакт улучшает монтажные свойства электронагревателя, позволяет изготавливать электронагреватель для электроплит и других нагревательный приборов, так как его обратная поверхность не имеет ответной детали. The wire contact improves the mounting properties of the electric heater, allows you to make an electric heater for electric stoves and other heating devices, since its reverse surface does not have a mating part.

Электрический нагреватель может быть изолирован от окружающей среды эмалевой силикатной фриттой по ТУ 2367-047-075-01-403-97, что позволяет его использовать в качестве кипятильника, нагревательного элемента в кофейниках и других пищевых приборах, используемого в виде дна нагревательной посуды. Фритта наносится распылением в виде порошка на специальных установках с последующей термообработкой в конвейерных печах. После этого к выводу припаивается стандартный шнур питания от электросети. Место соединения запивается Фенопластом в специальных пресс-формах. The electric heater can be isolated from the environment by an enamel silicate frit according to TU 2367-047-075-01-403-97, which allows it to be used as a boiler, a heating element in coffee pots and other food devices used as the bottom of a heating pan. The frit is applied by spraying in the form of a powder in special plants, followed by heat treatment in conveyor ovens. After that, the standard power cord from the mains is soldered to the output. The junction is washed down with Phenoplast in special molds.

Применение электрического нагревателя с предлагаемой толщиной составляющих его элементов и составом паст электроизоляционной, резистивной и защитной пленок позволяет повысить эксплуатационную надежность и равномерность теплового нагрева, уменьшить раскол электроэнергии, снизить себестоимость изготовления, обеспечить компактный монтаж в нагревательный прибор, повысить надежность узла крепления выводов. The use of an electric heater with the proposed thickness of its constituent elements and the composition of the pastes of the insulating, resistive and protective films can increase the operational reliability and uniformity of thermal heating, reduce the split in the electric power, reduce the cost of manufacture, ensure compact installation in a heating device, increase the reliability of the terminal attachment site.

Источники информации
1. Старикович М. А. , Резников М.И. Методы экспериментального изучения внутрикотловых процессов. - М.: Госэнергоиздат, 1961.Sources of information
1. Starikovich M. A., Reznikov M.I. Methods of experimental study of internal boiler processes. - M.: Gosenergoizdat, 1961.

2. А.с. СССР 1612380, кл. Н 05 В 3/06, 1988. 2. A.S. USSR 1612380, class H 05, 3/06, 1988.

3. Патент РФ 2084082, кл, Н 05 В 3/28. 3. RF patent 2084082, CL, H 05 B 3/28.

Claims

An electric heater with a wire outlet, containing a flat metal base coated with an insulating film of dielectric paste, comprising an organic binder and fine-grained dielectric glass, on which a heating element is placed in the form of a topological pattern of a resistive film, coated with a dielectric protective film, characterized in that the metal base 1.5–4 mm thick, insulating film 100–150 µm thick, topological drawing 25–30 µm thick, ielektricheskaya protective film - thickness of 20 ÷ 30 microns on the contact areas of the resistive film disposed lead wire of nichrome wire fixed contact paste, the paste and the components have the following composition. %: dielectric paste of insulating and protective film: organic binder 25 ÷ 30; fine-grained dielectric glass the rest, of the following composition: Si 44 ÷ 45; Ti 1.0 ÷ 1.2; B 5.4 ÷ 6.1; With 0.3 ÷ 0.4; Ca 2.1 ÷ 2.3; Fe 0.6 ÷ 0.7; VA 25 ÷ 28; Mg 1.2 ÷ 1.3, resistive paste of a resistive film: organic binder 16 ÷ 18, composition: terpineol 95 ÷ 96; ethyl cellulose 3.5 ÷ 4.0; castor oil 0.5 ÷ 1.0, powder composition 84 ÷ 82, composition: Ni ₂ B 73; FeSi 12; SiC 5; MoSi 10, contact paste: Ni ₃ B 82 ÷ 84, organic binder 16 ÷ 18.