RU2350048C2 - Device to melt snow and prevent frosting up in areas with extremely low temperatures - Google Patents
Device to melt snow and prevent frosting up in areas with extremely low temperatures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350048C2 RU2350048C2 RU2004133170/09A RU2004133170A RU2350048C2 RU 2350048 C2 RU2350048 C2 RU 2350048C2 RU 2004133170/09 A RU2004133170/09 A RU 2004133170/09A RU 2004133170 A RU2004133170 A RU 2004133170A RU 2350048 C2 RU2350048 C2 RU 2350048C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- synthetic resin
- sheet
- sheet heaters
- heaters
- layers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Railway Tracks (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к устройствам для плавления снега и предотвращения обмерзания, предназначенных для экстремально холодных регионов, пригодных для плавления снега, нагревания или предотвращения обмерзания благодаря использованию листовых нагревателей в районах экстремально низких температур, например -40°С.The present invention relates to devices for melting snow and preventing freezing, designed for extremely cold regions, suitable for melting snow, heating or preventing freezing due to the use of sheet heaters in areas of extremely low temperatures, for example -40 ° C.
Уровень техникиState of the art
Насколько было известно, ранее для обеспечения функции плавления снега в поверхность дороги заделывалась помещенная в оболочку экзотермическая проволока для прохождения тока, тепло которой плавило снег, при этом помещенная в оболочку экзотермическая проволока включала: токопроводящий экзотермический сердечник из проволоки, образованной нагревательной проволокой круглого сечения, выполненной из металла, например, хромо-никелевого сплава или медно-никелевого сплава; электроизоляционный слой, выполненный из сшитого полиэтилена для покрытия проволочного сердечника; и слой материала оболочки, выполненный из хлористого винила с включенным элементом дальнего инфракрасного излучения для покрытия изоляционного слоя.As far as it was known, in order to ensure the function of melting snow, an exothermal wire placed in a sheath was embedded in the casing for the passage of current, the heat of which melted snow, while the exothermic wire placed in the sheath included: a conductive exothermic core made of a wire formed by a circular heating wire made from a metal, for example, a chromium-nickel alloy or a copper-nickel alloy; an insulating layer made of cross-linked polyethylene to cover the wire core; and a layer of sheath material made of vinyl chloride with a far infrared element included to cover the insulating layer.
Однако, что касается вышеупомянутого известного устройства с токопроводящей экзотермической проволокой, помещенной в оболочку, раскрытого в Японской заявке No.2002-246158, то поскольку токопроводящий экзотермический сердечник образован нагревательной проволокой круглого сечения, выполненной из металла, например, хромо-никелевого или медно-никелевого сплава, тепловая эффективность оказывается низкой, что вызывает необходимость увеличения излучаемого тепла. Поэтому, если в течение длительного времени периодически требуется увеличивать силу пропускаемого тока для получения большего количества тепла, проволочный сердечник повреждается из-за окисления и обугливания, что приводит к тому, что источник тепла (т.е. проволочный сердечник) требует замены через короткое время, т.е. время его службы укорачивается. Для замены источника тепла приходится вскрывать бетонный или асфальтовый слой поверхности дороги, убирать образовавшиеся обломки извлеченную почву, затем заделывать новое устройство с токопроводящей экзотермической помещенной в оболочку проволокой и заново мостить участок дороги, что требует больших затрат труда и средств. На самом деле, поскольку источник тепла с течением времени повреждается из-за нагрузки от проходящего транспорта или замерзания дорожного полотна, часто оказывается, что под дорожным полотном остается неработающий источник тепла.However, with regard to the aforementioned known device with a conductive exothermic wire enclosed in a sheath disclosed in Japanese Application No. 2002-246158, since the conductive exothermic core is formed by a circular heating wire made of metal, for example, chromium-nickel or copper-nickel alloy, thermal efficiency is low, which necessitates an increase in radiated heat. Therefore, if the transmitted current is periodically required to be increased for a long time to obtain more heat, the wire core is damaged due to oxidation and carbonization, which leads to the fact that the heat source (i.e. the wire core) needs to be replaced after a short time , i.e. his service time is shortened. To replace the heat source, it is necessary to open the concrete or asphalt layer of the road surface, remove the debris from the extracted soil, then close up a new device with a conductive exothermic wire encased in the shell and re-bridge the section of the road, which requires a lot of labor and money. In fact, since the heat source is damaged over time due to the load from passing vehicles or freezing of the roadway, it often turns out that an inoperative heat source remains under the roadway.
Однако указанный выше известный способ с применением металлической нагревательной проволоки круглого сечения не пригоден для плавления снега на дороге или предотвращения обмерзания дороги с помощью стабильной подачи нужного количества тепла в течение длительного времени, потому что при применении известного способа с заделыванием помещенной в оболочку проволоки в дорожную поверхность в районах экстремально низких температур, например, с внешней температурой -40°С, тепловая эффективность оказывается низкой, невзирая на подаваемый большой ток, и рассеивание и потери тепла из-за снега, льда и холодного воздуха становятся существенно большими.However, the aforementioned known method using a circular metal heating wire is not suitable for melting snow on the road or preventing freezing of the road by stably supplying the necessary amount of heat for a long time, because when using the known method, the wire wrapped in a sheath is embedded into the road surface in areas of extremely low temperatures, for example, with an external temperature of -40 ° C, thermal efficiency is low, regardless of the supplied the excess current, and the dissipation and heat loss due to snow, ice and cold air become significantly larger.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является решение вышеуказанных проблем и создание устройства для плавления снега и предотвращения обмерзания дорожной поверхности, пригодного для использования посредством заделывания в поверхность дороги в районах экстремально низких температур, например, с внешней температурой -40°С, имеющего высокую тепловую эффективность и пригодную для плавления снега на поверхности дороги и предотвращения обмерзания поверхности дороги благодаря стабильной подаче нужного количества тепла в течение длительного времени, имея при этом небольшие размеры, простую конструкцию и длительный срок службы при низких затратах на производство.The objective of the present invention is to solve the above problems and to provide a device for melting snow and preventing freezing of the road surface, suitable for use by sealing the road surface in areas of extremely low temperatures, for example, with an external temperature of -40 ° C, which has high thermal efficiency and is suitable for melting snow on the road surface and preventing freezing of the road surface due to the stable supply of the right amount of heat for a long belt while having a small size, a simple structure and long service life with low production costs.
Для решения вышеуказанной задачи настоящее изобретение предлагает устройство для плавления снега и предотвращения обмерзания, предназначенное для районов экстремально низких температур, которое содержит:To solve the above problem, the present invention provides a device for melting snow and preventing freezing, intended for areas of extremely low temperatures, which contains:
множество листовых нагревателей, в каждом из которых электропроводный материал, состоящий из графита и сажи, диспергирован и смешан с дисперсной средой из синтетической смолы;a variety of sheet heaters, in each of which an electrically conductive material consisting of graphite and soot is dispersed and mixed with a dispersed medium of synthetic resin;
влагостойкие электроизоляционные материалы, состоящие из смолы на основе полиимида, имеющие высокие теплостойкость, механические характеристики, электрические характеристики и химическую инертность в широком температурном диапазоне от очень низких до высоких температур; иmoisture resistant electrical insulation materials consisting of polyimide-based resins having high heat resistance, mechanical characteristics, electrical characteristics and chemical inertness over a wide temperature range from very low to high temperatures; and
контейнер из синтетической смолы для вмещения листовых нагревателей и электроизоляционных материалов в виде слоев,synthetic resin container for holding sheet heaters and electrical insulating materials in the form of layers,
при этом листовые материалы размещены послойно, с электроизоляционным материалом между ними.while the sheet materials are placed in layers, with electrical insulation material between them.
Настоящее изобретение предлагает также устройство для плавления снега и предотвращения обмерзания, предназначенное для районов экстремально низких температур, устройство включает множество блоков листовых нагревательных, а каждый блок листовых нагревателей включает:The present invention also provides a device for melting snow and preventing freezing, designed for areas of extremely low temperatures, the device includes many blocks of sheet heating, and each block of sheet heaters includes:
множество листовых нагревателей, в каждом из которых электропроводный материал, состоящий из графита и сажи, диспергирован и смешан с дисперсной средой из синтетической смолы;a variety of sheet heaters, in each of which an electrically conductive material consisting of graphite and soot is dispersed and mixed with a dispersed medium of synthetic resin;
влагостойкие электроизоляционные материалы, состоящие из смолы на основе полиимида, имеющие высокие теплостойкость, механические характеристики, электрические характеристики, химическую инертность в широком температурном диапазоне от очень низких температур до высоких температур; иmoisture resistant electrical insulation materials consisting of polyimide-based resins having high heat resistance, mechanical characteristics, electrical characteristics, chemical inertness over a wide temperature range from very low temperatures to high temperatures; and
контейнер из синтетической смолы для вмещения листовых нагревателей и электроизоляционных материалов в виде слоев,synthetic resin container for holding sheet heaters and electrical insulating materials in the form of layers,
при этом листовые нагреватели размещены послойно, с электроизоляционным материалом между ними,while sheet heaters are placed in layers, with electrical insulation material between them,
причем множество блоков листовых нагревателей заделаны в тело из асфальта или бетона, при этом блоки листовых нагревателей размещены в теле рядом друг с другом в желаемом порядке с желаемым количеством ступеней и на желаемой глубине.moreover, many blocks of sheet heaters are embedded in the body of asphalt or concrete, while blocks of sheet heaters are placed in the body next to each other in the desired order with the desired number of steps and at the desired depth.
Предпочтительно листовые нагреватели и электроизоляционные материалы размещаются концентрично, с цилиндрическим поперечным сечением, в цилиндрическом контейнере из синтетической смолы.Preferably, sheet heaters and electrical insulating materials are arranged concentrically, with a cylindrical cross section, in a cylindrical container of synthetic resin.
Предпочтительно в тепловом нагревателе весовое соотношение графита, сажи и дисперсной среды из синтетической смолы составляет 2-5:1-3:7-9 соответственно и еще более предпочтительно - весовое соотношение 4:2:8 соответственно.Preferably, in a heat heater, the weight ratio of graphite, carbon black and dispersed medium of synthetic resin is 2-5: 1-3: 7-9, respectively, and even more preferably, the weight ratio of 4: 2: 8, respectively.
Предпочтительно дисперсная среда из синтетической смолы является смолой на основе фтора или полиэтиленовой смолой.Preferably, the synthetic resin dispersed medium is a fluorine-based resin or a polyethylene resin.
Предпочтительно электроизоляционный материал выполнен из полимера пиромелитового диангидрида и 4,4-диаминодифенилового эфира.Preferably, the insulating material is made of a polymer of pyromelitic dianhydride and 4,4-diaminodiphenyl ether.
Предпочтительно контейнер из синтетической смолы выполнен из полиэтиленовой смолы.Preferably, the synthetic resin container is made of polyethylene resin.
Настоящее изобретение предлагает устройство для плавления снега и предотвращения обмерзания дорожного покрытия, подходящее для использования путем заделывания его в поверхность дороги в районах экстремально низких температур, например, с температурой -40°С, обладающее высокой тепловой эффективностью и способное обеспечить таяние снега и предотвратить обмерзание дорожной поверхности за счет стабильного выделения необходимого количества тепла в течение длительного времени и имеющее простую конструкцию и низкие производственные затраты.The present invention provides a device for melting snow and preventing freezing of the road surface, suitable for use by sealing it on the road surface in areas of extremely low temperatures, for example, with a temperature of -40 ° C, having high thermal efficiency and capable of melting snow and preventing freezing of the road surfaces due to the stable release of the required amount of heat for a long time and having a simple design and low production costs Ata.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1 представляет собой поперечное сечение блока листовых нагревателей в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения устройства для плавления снега и предотвращения обмерзания, предназначенного для районов экстремально низких температур, в соответствии с настоящим изобретением;Figure 1 is a cross section of a block of sheet heaters in accordance with a preferred embodiment of a device for melting snow and preventing freezing, intended for areas of extremely low temperatures, in accordance with the present invention;
Фиг.2 представляет собой вид в плане блока листовых нагревателей;Figure 2 is a plan view of a block of sheet heaters;
Фиг.3 представляет собой продольное сечение блока листовых нагревателей;Figure 3 is a longitudinal section of a block of sheet heaters;
Фиг.4 представляет собой поперечное сечение тела с заделанными в него блоками листовых нагревателей в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;Fig. 4 is a cross-sectional view of a body with sheet heater blocks embedded therein in accordance with a preferred embodiment of the invention;
Фиг.5 представляет собой график, иллюстрирующий температурные характеристики при измерении температуры в теле, на поверхности тела и на боковых поверхностях тела в условиях комнаты, когда в это тело заделано несколько блоков листовых нагревателей в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;Fig. 5 is a graph illustrating temperature characteristics when measuring temperature in a body, on a body surface, and on side surfaces of a body in a room when several blocks of sheet heaters are embedded in this body in accordance with a preferred embodiment of the invention;
Фиг.6 представляет собой график температурных характеристик при измерении температуры в теле, на поверхности тела и на боковых поверхностях тела в условиях холодной ванны, когда в это тело заделано несколько блоков листовых нагревателей в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;6 is a graph of temperature characteristics when measuring temperature in the body, on the surface of the body and on the side surfaces of the body in a cold bath when several blocks of sheet heaters are embedded in this body in accordance with a preferred embodiment of the invention;
Фиг.7 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики, полученные при измерении напряжения, электрической мощности, интегральной электрической мощности и тока, когда несколько блоков листовых нагревателей блоков заделаны в тело;7 is a graph illustrating characteristics obtained by measuring voltage, electric power, integrated electric power and current when several blocks of sheet heaters of blocks are embedded in the body;
Фиг.8 представляет собой график, иллюстрирующий тепловые характеристики при измерении переменного напряжения и электрической мощности одного блока листовых нагревателей в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения в холодной ванне.Fig. 8 is a graph illustrating thermal characteristics when measuring alternating voltage and electric power of one block of sheet heaters in accordance with a preferred embodiment in a cold bath.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Далее будут описаны предпочтительные варианты выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.Next, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Блок 1 листовых нагревателей включает: множество листовых нагревателей 3; водостойкий электроизоляционный материал 2; и выполненный из синтетической смолы контейнер 4 для вмещения листовых нагревателей 3 и электроизоляционного материала 2 в виде слоев, при этом листовые нагреватели 3 размещены послойно, а между слоями листовых нагревателей размещен изоляционный материал. Общая длина контейнера 4 из синтетической смолы может быть, например, около 500 мм.
Электроизоляционный материал 2 состоит из смолы на основе полиимида, которая обладает высокими термостойкостью, механическими характеристиками, электрическими характеристиками, химической и радиационной стойкостью в широком диапазоне температур, например, от -269°С до высоких температур, например, 400°С. Электроизоляционный материал 2 может быть, например, полимером пиромеллитового диангидрида и 4,4-диаминодифенилового эфира.The
В листовом нагревателе 3 электропроводный материал, состоящий из графита и сажи, диспергирован и перемешан с дисперсной средой из синтетической смолы. Листовой нагреватель 3 содержит графит, сажу и дисперсную среду из синтетической смолы в весовом соотношении 2-5:1-3:7-9 соответственно, а более предпочтительно в весовом соотношении 4:2:8 соответственно. После смешивания, например, смесь подвергается экструзии для формования листового нагревателя 3, так чтобы получить в поперечном сечении цилиндрическую форму. Помимо электропроводного материала, состоящего из графита и сажи в качестве веществ, добавляемых в дисперсную среду из синтетической смолы, могут вводиться, например, пепел из промышленных отходов, окиси металлов, таких, как двуокись молибдена, титанат алюминия и окись свинца, карбид, например карбид кремния и карбид кальция, для получения излучения в дальней инфракрасной области спектра с тем, чтобы активация, путем распространения электромагнитных волн дальнего инфракрасного излучения, происходила в резонансе с колебаниями молекул снега и льда, без потери тепловой энергии, генерируемой листовым нагревателем 3, и таким образом снег может плавиться и предотвращается обмерзание благодаря тепловой энергии, высвобождаемой молекулами льда при возврате из возбужденного в основное состояние.In a
В качестве дисперсной среды из синтетической смолы может использоваться смола на основе фтора. Смола на основе фтора имеет хорошие характеристики, например, стойкость к низким температурам, теплостойкость, химическую инертность, сопротивление изнашиванию, ударостойкость, стабильные электрические характеристики и хорошую слипаемость с электроизоляционным материалом 2. Если выдерживается весовое соотношение графита, сажи и дисперсной среды из синтетической смолы, как указано выше, получается сильное сцепление дисперсной сажи с дисперсной средой из синтетической смолы, и сажа равномерно распределяется в дисперсной среде синтетической смолы, снижая тем самым электрическое сопротивление. Дисперсная среда синтетической смолы может быть получена из полиэтиленовой смолы.As a dispersion medium of a synthetic resin, a fluorine-based resin can be used. Fluorine-based resin has good characteristics, for example, resistance to low temperatures, heat resistance, chemical inertness, wear resistance, impact resistance, stable electrical characteristics and good adhesion to
Листовой нагреватель 3 и электроизоляционный материал 2 размещаются донцентрично и имеют в сечении цилиндрическую форму. Как видно на Фиг.1, множество листовых нагревателей 3 и электроизоляционных материалов 2 расположены послойно (по три слоя соответственно листовых нагревателей 3 и электроизоляционных материалов 2 показаны на Фиг.1 в качестве примера) и размещены в жестком имеющем форму цилиндра контейнере 4 из синтетической смолы. Хотя на Фиг.1 показано в качестве примера три ламинированных слоя, количество ламинированных слоев может быть любым и толщина слоев может варьироваться в зависимости от потребности. По этой причине листовому нагревателю 3 и электропроводному материалу 2 придается концентричная форма с цилиндрическим сечением для того, чтобы, наряду с компактностью одного листового нагревателя 3, получить большую излучающую тепло область, и совокупность этих областей в ламинированном листовом нагревателе 3 могла быть такой большой, чтобы стабильно обеспечивать необходимое количество тепла в течение длительного времени.The
В предпочтительном варианте выполнения изобретения контейнер 4 из синтетической смолы выполнен из полиэтиленовой смолы и имеет цилиндрическую форму. Однако материал для контейнера 4 из синтетической смолы не ограничивается только полиэтиленовой смолой. Это может быть полиакриловая смола, полиметакрилатовая смола или полипропиленовая смола.In a preferred embodiment, the
На Фиг.2 и 3 позициями 5 и 5' обозначены электроды, установленные на переднем или заднем конце контейнера 4 из синтетической смолы. Каждый электрод 5, 5' выполнен, например, из медной фольги. Однако материал не ограничивается только медной фольгой и может быть другим при условии, что он обладает хорошей электропроводностью, пригоден для машинной обработки и легко доступен. Позициями 6 и 6' отмечены электропроводные части, присоединяемые к электродам 5 и 5'.2 and 3, 5 and 5 ′ indicate electrodes mounted on the front or rear end of the
На Фиг.4 позиция 7 обозначает тело из бетона или асфальта, в который заделаны блоки 1 листовых нагревателей. При этом несколько блоков 1 листовых нагревателей заделано на глубину Н, располагаясь рядом друг с другом в желаемом порядке и образуя желаемое число ступеней.In Fig. 4,
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, когда блоки 1 листовых нагревателей заделываются под поверхность дороги для плавления слоя снега на дороге в районах низких температур или для предотвращения обмерзания дороги, был проведен следующий эксперимент для подтверждения получаемого эффекта в лабораторных условиях. Как показано на Фиг.4, теплоизоляционный материал 9 толщиной 25 мм был уложен на бетонное основание толщиной 70 мм, затем рядом друг с другом были размещены два блока 1 листовых нагревателей, по обеим сторонам этих двух блоков 1 листовых нагревателей был размещен теплоизоляционный материал 10 толщиной 12,5 мм, и все это было залито бетоном в качестве материала для дорожного покрытия так, что глубина Н от основания до поверхности дороги составила около 50 мм, таким образом, два соседних блока 1 листовых нагревателей оказались заделаны рядом друг с другом в теле 7 из бетона на глубину Н около 50 мм от поверхности дороги.In a preferred embodiment of the invention, when the
В приведенном примере глубина Н составила около 50 мм, однако глубина Н может быть выбрана любой в зависимости от потребности.In the above example, the depth H was about 50 mm, however, the depth H can be selected by anyone depending on the need.
Для вышеуказанного тела 7 использовался бетон с усадкой 8-12 при укладке.For the above-mentioned
Затем для подтверждения эффективности блоков 1 листовых нагревателей в лабораторных условиях в бетонное тело 7 была вставлена металлическая труба 11 с установленным в ней температурным датчиком S, при помощи которого измерялась температура в теле 7. В качестве теплоизоляционного материала можно, например, использовать стекловату, полиуретановую пену или асбест.Then, to confirm the effectiveness of the
Тело 7, в которое заделывались блоки 1 листовых нагревателей, может быть не только бетонным. Например, в качестве материала для тела 7 может быть использован асфальт. При использовании асфальта блок 1 листовых нагревателей может также предотвратить тепловое разрушение листовых нагревателей благодаря использованию электроизоляционного материала 2 из полиамида, стойкого к высоким температурам, например 400°С.The
Предпочтительный вариант выполнения устройства для плавления снега и предотвращения обмерзания, для использования в районах с экстремально низкими температурами в соответствии с настоящим изобретением имеет конструкцию, как описано выше. В устройстве множество листовых нагревателей 3, состоящих из графита, сажи и дисперсной среды из синтетической смолы на основе фтора, расположены послойно, перемежаясь со слоями водостойкого электроизоляционного материала 2, состоящего из смолы на основе полиимида, при этом смола на основе полиимида, такая как полимер пиромелитового диангидрида и 4,4-диаминодефенилового эфира, является особенно подходящим, так как обладает отличными теплостойкостью, механическими характеристиками, электрическими характеристиками, стойкостью к воздействию химических реагентов и радиации в широком диапазоне температур от очень низких, например -269°С, до высоких, например 400°С. Как показано на Фиг.1, три листовых нагревателя 3 размещены послойно концентрично, с цилиндрическим поперечным сечением, и расположены в цилиндрическом контейнере 4 из синтетической смолы, образуя блок 1 листовых нагревателей.A preferred embodiment of a device for melting snow and preventing freezing, for use in areas with extremely low temperatures in accordance with the present invention has the structure as described above. In the apparatus, a plurality of
Поверхностная температура блока листовых нагревателей, выполненного, как описано выше, измерялась на протяжении какого-то времени в условиях комнатной температуры. Результаты измерения показаны в таблице 1.The surface temperature of the sheet heater block, made as described above, was measured over time at room temperature. The measurement results are shown in table 1.
Условия, в которых производились измерения, следующие: комнатная температура 26°С, напряжение 100 В, электрическая мощность 32 Вт и электрическое сопротивление листового нагревателя 3-313 Ом. В этих условиях измерялась температура поверхности контейнера 4 из синтетической смолы с размещенным в нем листовым нагревателем 3, в зависимости от времени пропускания электрического тока (а именно через промежутки времени проводимости) в 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 60 и 120 минут. Измеренная поверхностная температура сведена в Таблицу 1. Результаты, приведенные в Таблице 1, показывают, что после истечения времени в 10 минут поверхностная температура блока 1 листовых нагревателей (то есть поверхностная температура контейнера 4 из синтетической смолы) становилась почти постоянной и составляла величину между 93 и 95°С.The conditions under which the measurements were made are as follows: room temperature 26 ° C, voltage 100 V, electric power 32 W and electric resistance of the sheet heater 3-313 Ohms. Under these conditions, the surface temperature of the
Во втором случае два блока 1 листовых нагревателей, выполненных, как описано выше, были заделаны рядом друг с другом в бетонном теле 7 на глубину Н 50 мм от поверхности дороги, в которой, как показано на Фиг.4, на бетонное основание 8 толщиной 70 мм был положен теплоизоляционный материал 9 толщиной 25 мм, после чего два блока 1 листовых нагревателей были размещены рядом друг с другом. Затем через два блока 1 листовых нагревателей пропускали электрический ток в соответствии с экспериментом при переменном напряжении 100 В, мощности 30 Вт и комнатной температуре А около 25°С, затем производилось измерение температуры В в теле 7, поверхностной температуры С тела 7 и температуры D боковой поверхности тела 7 в зависимости от времени. Результаты показаны на Фиг.5.In the second case, two
Как видно из Фиг.5, через 4 часа (240 минут) температура В тела 7 составила около 88°С, поверхностная температура С тела 7 составила около 78°С и температура D стороны тела 7 составила около 53°С, то есть все отмеченные температуры были существенно высокими.As can be seen from Figure 5, after 4 hours (240 minutes), the temperature B of the
В третьем случае два блока 1 листовых нагревателей были выполнены так же, как описано выше (как показано на Фиг.4), затем на два блока 1 листовых нагревателей (т.е. на листовые нагреватели 3) подавался электрический ток в соответствии с экспериментом при переменном напряжении 100 В и электрической мощности 30 Вт при температуре А' в холодной ванне около - 40°С, и производилось измерение температуры В' в теле 7, поверхностной температуры С тела 7 и температуры D' боковой поверхности тела 7 в зависимости от времени. Результаты показаны на Фиг.6.In the third case, two
Как видно из Фиг.6, через два часа (120 минут) температура В' в теле 7 достигла и затем оставалась около 40°С, поверхностная температура С' тела 7 достигла и оставалась около 10°С, и температура D' боковой поверхности тела 7 достигла и оставалась около - 25°С. Таким образом, все температуры были существенно высокими.As can be seen from FIG. 6, after two hours (120 minutes), the temperature B 'in the
Следовательно, в соответствии с описанными выше результатами было найдено, что, когда применяются блоки 1 листовых нагревателей в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения для плавления снега, покрывающего дорогу, или для предотвращения обмерзания дороги в районах экстремально низких температур, где наружная температура опускается до -40°С, заделываемые в бетонное тело 7 под поверхность дороги, как описано выше, и через них пропускается электрический ток, эти блоки листовых нагревателей могут плавить снег, покрывающий дорогу, или предотвращать обмерзание дороги.Therefore, in accordance with the results described above, it was found that when
В четвертом случае в зависимости от времени измерялись напряжение (В), электрическая мощность (Вт) и интегральная электрическая мощность (Вт; ватт-час) в условиях, когда величина сопротивления блока листовых нагревателей была 332 Ом. Результаты приведены на Фиг.7.In the fourth case, voltage (V), electric power (W) and integrated electric power (W; watt-hour) were measured as a function of time under conditions when the resistance value of the sheet heater block was 332 Ohms. The results are shown in Fig.7.
Как видно из Фиг.7, при подаче на блоки 1 листовых нагревателей электрического тока переменного напряжения 100 В и силой 80 А через два часа (120 минут) потребляемая электрическая мощность составила 30 Вт, а интегральная электрическая мощность оказалась около 0.2 Вт-час, из чего видно, что потребляется низкая электрическая мощность, а энергетическая эффективность высока.As can be seen from Fig. 7, when applying an AC voltage of 100 V and a power of 80 A to
В пятом случае в зависимости от времени измерялась поверхностная температура одного блока 1 листовых нагревателей, выполненного, как описано выше, в холодной ванне при переменном напряжении 100 В, электрической мощности 30 Вт и сопротивлении 310 Ом. Результаты приведены на Фиг.8.In the fifth case, the surface temperature of one
В соответствии с этими результатами через 5400 секунд и при температуре А" в холодной ванне -36°С поверхностная температура С" тела 7 достигла и сохранялась от -16 до -17°С.In accordance with these results, after 5400 seconds and at a temperature A "in a cold bath of -36 ° C, the surface temperature C" of
Следовательно, при сравнении случая, когда в тело 7 заделывался один блок 1 листовых нагревателей, со случаем, когда в тело 7 заделывалось множество расположенных рядом блоков 1 листовых нагревателей, было найдено, что возможно стабильно обеспечивать необходимое нагревание в течение длительного периода времени так, чтобы снег, лежащий на дороге, мог быть расплавлен, и могло быть предотвращено обмерзание поверхности дороги.Therefore, when comparing the case when one
Поскольку множество блоков 1 листовых нагревателей, заделанных рядом друг с другом в теле 7, закрыты снизу и по обеим левой и правой сторонам теплоизолирующими материалами 9, 10, эти материалы предохраняют блоки 1 листовых нагревателей от холода, поступающего извне тела 7, например, от снега, льда или внешнего воздуха, и излучаемое блоками 1 листовых нагревателей тепло передается окружению тела 7 без потерь.Since
Количество блоков 1 листовых нагревателей, способ их размещения и глубина заделывания в теле 7 не ограничиваются описанными выше примерами и могут свободно выбираться в зависимости от потребностей.The number of
Поскольку в каждом листовом нагревателе 3 блока 1 листовых нагревателей электропроводный материал из графита и сажи диспергирован в дисперсной среде из синтетической смолы на основе фтора, графит и сажа распределяются равномерно, благодаря чему величина электрического сопротивления может быть снижена, обеспечивая тем самым стабильную электрическую характеристику. Слипаемость листового нагревателя 3 и электроизоляционного материала 2 становится высокой. Поэтому листовой нагреватель 3 согласно настоящему изобретению обладает хорошей тепловой эффективностью и может стабильно обеспечивать нужное количество тепла в течение длительного времени. Более того, снижается возможность повреждения листового нагревателя 3 из-за окисления или обугливания, и разрушение кабеля становится едва ли возможным. Поэтому источник тепла не требует замены в течение длительного времени, из чего следует, что снег на дороге будет таять и будет предотвращаться ее обмерзание тоже в течение длительного времени.Since in each
Поскольку листовые нагреватели 3 в соответствии с настоящим изобретением помещены в контейнер 4 из синтетической смолы послойно, как подробно описано выше, они оказываются хорошо защищенными этим контейнером 4, т.е. такая нагрузка, как вес автомобилей сверху или давление справа и слева, может быть уменьшена. Более того, слои цилиндрических листовых нагревателей 3 расположены концентрично по сечению, каждый листовой нагреватель 3 равномерно излучает тепло в радиальном направлении от центра к периферии, что обеспечивает получение большого количества тепла.Since the
Далее, поскольку листовые нагреватели 3, каждый из которых имеет цилиндрическую форму, размещены концентрично и послойно с электроизоляционным материалом 2 внутри контейнера 4, у каждого листового нагревателя 3 область, излучающая тепло, может оказаться широкой, несмотря на компактный размер, в результате чего обеспечивается плавление покрывающего дорогу снега и предотвращается обмерзание дороги в течение длительного времени.Further, since
Величина электрического сопротивления каждого из множества листовых нагревателей 3 может быть выбрана различной для получения большего количества суммарного излучаемого тепла, если это необходимо.The magnitude of the electrical resistance of each of the
В описанном выше примере устройство в соответствии с настоящим изобретением применяется в районах экстремально низких температур на дорогах посредством его заделывания под поверхность дорог. Однако устройства согласно настоящему изобретению могут использоваться на шоссе, парковках, лестницах, подъездных путях, неровностях дорог, аэродромах, железных дорогах, в гаражах для предотвращения обмерзания какого-то определенного места.In the example described above, the device in accordance with the present invention is used in areas of extremely low temperatures on the roads by sealing it under the surface of the roads. However, the devices of the present invention can be used on highways, parking lots, stairs, driveways, road bumps, airfields, railways, in garages to prevent freezing of any particular place.
Устройство согласно настоящему изобретению пригодно для заделывания в бетон или асфальт в районах экстремально низких температур. Блок листовых нагревателей согласно настоящему изобретению обладает отличной тепловой эффективностью и, несмотря на его компактные размеры, может стабильно производить необходимое количество тепла в течение длительного времени, обеспечивая тем самым таяние покрывающего дорогу снега и предотвращая ее обмерзание в течение длительного времени без частой замены блока листовых нагревателей.The device according to the present invention is suitable for embedding in concrete or asphalt in areas of extremely low temperatures. The sheet heater block according to the present invention has excellent thermal efficiency and, despite its compact size, can stably produce the required amount of heat for a long time, thereby melting the snow covering the road and preventing it from freezing for a long time without frequent replacement of the sheet heater block .
Вышеприведенные предпочтительные примеры выполнения изобретения описаны для того, чтобы помочь понять его суть, и любой специалист может осуществить вариации изобретения в рамках заявленного объема.The above preferred embodiments of the invention are described in order to help understand its essence, and any specialist can make variations of the invention within the claimed scope.
Claims (12)
множество листовых нагревателей, в каждом из которых электропроводный материал, состоящий из графита и сажи, диспергирован и смешан с дисперсной средой из синтетической смолы; влагостойкие электроизоляционные материалы, состоящие из смолы на основе полиимида, имеющие высокие теплостойкость, механические характеристики, электрические характеристики и химическую инертность в широком температурном диапазоне от очень низких до высоких температур; и
контейнер из синтетической смолы для вмещения листовых нагревателей и электроизоляционных материалов в виде слоев,
при этом листовые материалы размещены послойно, с электроизоляционным материалом между ними.1. Device for melting snow and preventing freezing, intended for use in areas of extremely low temperatures, containing
many sheet heaters, in each of which an electrically conductive material consisting of graphite and soot is dispersed and mixed with a dispersed medium of synthetic resin; moisture resistant electrical insulation materials consisting of polyimide-based resins having high heat resistance, mechanical characteristics, electrical characteristics and chemical inertness over a wide temperature range from very low to high temperatures; and
synthetic resin container for holding sheet heaters and electrical insulating materials in the form of layers,
while the sheet materials are placed in layers, with electrical insulation material between them.
множество листовых нагревателей, в каждом из которых электропроводный материал, состоящий из графита и сажи диспергирован и смешан с дисперсной средой из синтетической смолы;
влагостойкие электроизоляционные материалы, состоящие из смолы на основе полиимида, имеющие высокие теплостойкость, механические характеристики, электрические характеристики, химическую инертность в широком температурном диапазоне от очень низких температур до высоких температур; и
контейнер из синтетической смолы для вмещения листовых нагревателей и электроизоляционных материалов в виде слоев,
при этом листовые нагреватели размещены послойно, с электроизоляционным материалом между ними,
причем множество блоков листовых нагревательных блоков заделаны в тело из асфальта или бетона, при этом блоки листовых нагревателей размещены в теле рядом друг с другом в желаемом порядке с желаемым количеством ступеней и на желаемой глубине.7. A device for melting snow and preventing freezing, designed for areas of extremely low temperatures, including many blocks of sheet heaters, each block of sheet heaters contains:
many sheet heaters, in each of which an electrically conductive material consisting of graphite and soot is dispersed and mixed with a dispersed medium of synthetic resin;
moisture resistant electrical insulation materials consisting of polyimide-based resins having high heat resistance, mechanical characteristics, electrical characteristics, chemical inertness over a wide temperature range from very low temperatures to high temperatures; and
synthetic resin container for holding sheet heaters and electrical insulating materials in the form of layers,
while sheet heaters are placed in layers, with electrical insulation material between them,
moreover, many blocks of sheet heating blocks are embedded in the body of asphalt or concrete, while blocks of sheet heaters are placed in the body next to each other in the desired order with the desired number of steps and at the desired depth.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003384856A JP2005149874A (en) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Snow melting/anti-freezing device for very cold district |
JP2003-384856 | 2003-11-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004133170A RU2004133170A (en) | 2006-04-20 |
RU2350048C2 true RU2350048C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=34693119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004133170/09A RU2350048C2 (en) | 2003-11-14 | 2004-11-12 | Device to melt snow and prevent frosting up in areas with extremely low temperatures |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005149874A (en) |
RU (1) | RU2350048C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212387U1 (en) * | 2019-05-29 | 2022-07-20 | Сименс Мобилити Гмбх | PASSENGER VEHICLE |
-
2003
- 2003-11-14 JP JP2003384856A patent/JP2005149874A/en active Pending
-
2004
- 2004-11-12 RU RU2004133170/09A patent/RU2350048C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212387U1 (en) * | 2019-05-29 | 2022-07-20 | Сименс Мобилити Гмбх | PASSENGER VEHICLE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004133170A (en) | 2006-04-20 |
JP2005149874A (en) | 2005-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5550350A (en) | Heated ice-melting blocks for steps | |
KR100923663B1 (en) | Snow melting apparatus on paved road and installing mehod thereof | |
JP2002502103A (en) | Flat heating elements and applications of flat heating elements | |
WO2009030236A2 (en) | Layered structure for generating electrical energy | |
KR102231158B1 (en) | Road snow melting system using carbon induction heating element | |
RU2350048C2 (en) | Device to melt snow and prevent frosting up in areas with extremely low temperatures | |
Huang et al. | Experimental study of ice melting of concrete permeable brick sidewalks using embedded carbon fibre heating wire | |
Tan et al. | Model experimental study of carbon fiber heating wire for deicing and snow melting on a bridge deck | |
RU2245859C2 (en) | Electrically conducting composite material | |
JP2017145669A (en) | City water heat snow-melting device, city water heat snow-melting system and control method of these | |
TW527461B (en) | Electrothermic membrane with metal core for waterproofing and protecting structures | |
US6127653A (en) | Method and apparatus for maintaining driveways and walkways free of ice and snow | |
KR101378133B1 (en) | Heating structure for road and construction method of the same | |
CN214992821U (en) | Road surface electromagnetic heating snow melting system | |
JP3075530B2 (en) | Snow melting system | |
JP2903055B2 (en) | Ground layer heating member and its underground buried structure | |
KR101528845B1 (en) | snow melting apparatus and construction method thereof for road or facilities using heating wire and metal plate type gasket | |
JP2005042341A (en) | Road heating block | |
JP2001081725A (en) | Antifreezing structure of steel floor slab bridge | |
JPH10168433A (en) | Snow-thawing antifreeze material and snow-thawing antifreeze coating material, sheet, tile, panel, exterior material, roofing material, road and defroster containing the same | |
KR102563278B1 (en) | Conductive Composites Module to Prevent Freezing of Road And Method for Manufacturing the Same | |
JP3110874U (en) | General-purpose snow melting device for road surface freezing prevention | |
JP3692355B2 (en) | Snow melting equipment | |
CN213086503U (en) | Heating pavement | |
JP2003249333A (en) | Heating mat |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101113 |