RU56757U1 - Электронагревательный элемент - Google Patents

Abstract

Полезная модель направлена на создание нагревательного элемента с положительным коэффициентом зависимости сопротивления от температуры с одновременным повышением его надежности и долговечности. Указанный технический результат достигается тем, что электронагревательный элемент выполнен из композиционного резистивного материала с размещенными внутри него двумя металлическими электродами, выполненными в виде металлических спиралей. В качестве композиционного резистивного материала используют материал с положительным коэффициентом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры его разогрева на битумном вяжущем, а металлические электроды выполнены в виде плоской спирали из металлической ленты.

Description

Полезная модель относится к области электротермии, в частности к электронагревательным элементам из композиционных резистивных материалов, и может быть использована для создания на их основе нагревателей в системах обогрева гидромеханического оборудования ГЭС, транспортных и городских сооружений, например, дренажные системы, лотки, пешеходные переходы, пандусы, автотранспортные развязки и пр., а также в бытовых и промышленных устройствах нагрева различного назначения.

Известны плоские композиционные электронагреватели, состоящие из композиционного резистивного материала с размещенными внутри него двумя металлическими электродами плоского или круглого сечения. (В.В.Евстигнеев и др. Расчет и проектирование низкотемпературных композиционных нагревателей. Новосибирск: Наука, 2001 г., С.19).

Недостатком данных электронагревателей является невозможность устранять перегрев нагревателей без применения каких-либо систем автоматики. Кроме того, ненадежность контакта электрод - композиционный материал приводит к возникновению больших контактных сопротивлений в этой зоне и, как результат, к перегреву данной зоны и выходу из стоя электронагревателя.

Известен нагревательный элемент, содержащий металлические электроды, разделенные токопроводящим слоем, включающем токопроводящие частицы, размещенные в среде, содержащей соль и связанную с ней жидкость, токопроводящие частицы выполнены из металла, или металла и кремния, или комбинации различных металлов, а среда дополнительно содержит отвердитель в виде окисла металла или комбинации окислов различных металлов и наполнитель в виде частиц диэлектрика, (патент РФ №2161874, Н 05 В 3/14, опубл. 1999 г.).

Недостатком этого нагревательного элемента является сложность в изготовлении, а также малый диапазон рабочих удельных сопротивлений.

Известен электронагреватель композиционный, выполненный из композиционного резистивного материала с размещенными внутри него двумя металлическими электродами, которые выполнены в виде металлических спиралей с переменным шагом и диаметром, при этом диаметр спиралей пропорционален, а шаг спиралей обратно пропорционален заданному значению температуры на соответствующих участках электронагревателя, (патент РФ №2259024, Н 05 В 3/14, опубл. 2003 г.).

Данный электронагреватель наиболее близок к предлагаемому техническому решению.

У прототипа достаточно сложная конструкция электродов, которая не обеспечивает высокую воспроизводимость (повторяемость) электротехнических характеристик (в частности удельного электрического сопротивления) при серийном производстве, что является его основным недостатком.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в создании нагревательного элемента с положительным коэффициентом зависимости сопротивления от температуры с одновременным повышением его надежности и долговечности.

При решении поставленной задачи имеет место следующий положительный эффект: создание греющего элемента с положительным коэффициентом зависимости сопротивления от температуры обеспечивает эффект саморегуляции электрических характеристик в зависимости от условий теплосъема (более интенсивный обогрев производится в более охлажденных местах), благодаря чему можно осуществлять обогрев без применения специальных электрических систем регулирования. При этом исключается перегрев как самого активного элемента в электронагревателе, так и обогреваемого объекта. Таким образом, греющий элемент, является своего рода, автоматическим нагревателем, который способен экономно расходовать электроэнергию, потребляемую из питающей сети.

Дополнительно еще одним важным положительным свойством применительно для гидротехнического строительства является то, что электронагревательный элемент работает в широком диапазоне влажности, вплоть до возможной его работы в воде без устройства какой-либо гидроизоляции. Это позволит в значительной степени увеличить его долговечность и надежность электронагревательного элемента и снизить его стоимость.

Для достижения указанного технического результата в электронагревательном элементе, выполненном из композиционного резистивного материала с размещенными внутри него двумя металлическими электродами в виде металлических спиралей, используют в качестве композиционного резистивного материала - материал с положительным коэффициентом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры его разогрева на битумном вяжущем, а металлические электроды выполнены в виде плоской спирали из металлической ленты.

Отличительными признаками предлагаемого электронагревательного элемента от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются его выполнение из композиционного резистивного материала с положительным коэффициентом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры его разогрева на битумном вяжущем и выполнение металлических электродов в виде плоских спиралей из металлической ленты. Такая конструкция электронагревательного элемента обеспечивает стабильную устойчивую совместную работу соединения - композиционный резистивный материал - металлический электрод.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - нагревательный элемент, общий вид;

на фиг.2 - фрагмент электрода в увеличенном масштабе.

Электронагревательный элемент содержит корпус 1 выполненный из композиционного резистивного материала, с размещенными в нем металлическими электродами 2, которые снабжены токоподводами 3.

Электронагревательный элемент работает следующим образом. К металлическим электродам 2 подают напряжение, величина которого может составлять от 1-220 В переменного тока. При прохождении электрического тока, начальное электрическое сопротивление композиционного резистивного материала сохраняется весьма малым, пока температура не дойдет до точки, выше которой сопротивление резко возрастает по мере повышения температуры. Это обусловлено строением применяемого композиционного резистивного материала: при повышении температуры полимер матрицы расширяется, за счет чего связи между частицами токопроводящего наполнителя нарушаются, естественно, что падает и мощность. При понижении температуры происходит обратный процесс: число связей возрастает, что ведет к увеличению мощности.

Электронагревательный элемент может быть изготовлен в производственных условиях с применением обычных конструктивных материалов и оборудования.

Claims (1)

1. Электронагревательный элемент, выполненный из композиционного резистивного материала с размещенными внутри него двумя металлическими электродами, которые выполнены в виде металлических спиралей, отличающийся тем, что в качестве композиционного резистивного материала использован материал с положительным коэффициентом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры его разогрева на битумном вяжущем, а металлические электроды выполнены в виде плоской спирали из металлической ленты.