RU93608U1

RU93608U1 - FILM ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU93608U1
Application number: RU2009130636/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Панасюк; Владимир Николаевич Лукьянов; Юрий Васильевич Мантуров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Завод "Рациональные отопительные системы"
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Пленочный электронагреватель, содержащий две гибкие электроизоляционные пленки, между которыми размещен резистивный нагревающий элемент, имеющий в плане меандровую форму и снабженный выводами для подключения к электрической сети или другому электронагревателю, и излучающий элемент, разделенные слоем гибкой электроизоляционной пленки, отличающийся тем, что отношение толщин, по крайней мере, двух гибких электроизоляционных пленок друг к другу находится в диапазоне от 1,1 до 10. A film electric heater containing two flexible electrical insulating films, between which a resistive heating element is placed, having a meander shape in plan and equipped with leads for connection to an electric network or another electric heater, and a radiating element separated by a layer of flexible electrical insulation film, characterized in that the thickness ratio at least two flexible electrical insulating films to each other is in the range from 1.1 to 10.

Description

Полезная модель относится к области электротермии, в частности к плоским гибким электронагревателям излучающего типа, используемым для обогрева бытовых, хозяйственных и производственных помещений, а также как элементы системы удаления влаги, антиобледенения и сушки различных покрытий.The utility model relates to the field of electrothermics, in particular to flat flexible radiating type electric heaters used for heating domestic, household and industrial premises, as well as elements of a moisture removal system, anti-icing and drying of various coatings.

Известен пленочный электронагреватель (патент РФ №76764, кл. Н05В 3/14, Н05В 3/36, опубл. 27.09.2008 г.), содержащий резистивный нагревательный элемент, состоящий из натянутых и закрепленных на термостойкой электроизоляционной пленке стержней из высокоомной проволоки, соединенных на концах между собой в меандр с помощью контактных пластин, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, и излучательный элемент из тонкой алюминиевой фольги, установленной между внешней электроизоляционной пленкой и резистивным элементом и отделенной от него тончайшей изолирующей пленкой.Known film electric heater (RF patent No. 76764, class Н05В 3/14, НВВ 3/36, publ. 09/27/2008), containing a resistive heating element, consisting of tensioned and mounted on a heat-resistant insulating film rods of high-resistance wire connected at the ends between each other in a meander with the help of contact plates located between two flexible heat-resistant electrical insulating films and equipped with leads for connection to an electric network, and a radiating element made of thin aluminum foil installed between outer insulating film and the resistive element and separated from it by an insulating film very thin.

Выполнение резистивного нагревательного элемента из стержней характеризует сложность и трудоемкость изготовления электронагревателя.The implementation of the resistive heating element from the rods characterizes the complexity and the complexity of manufacturing an electric heater.

В качестве прототипа принят пленочный электронагреватель (RU 84660, кл. Н05В 3/36, опубл. 10.07.2009 г.), выполненный в виде двух электроизоляционных гибких пленок между которыми расположен резистивный нагревающий и излучающий элемент в виде непрерывной ленты из фольги токопроводящего материала и излучающий элемент в виде алюминиевой фольги, установленный между внешней электроизоляционной пленкой и резистивным нагревающим и излучающим элементом, разделенные между собой электроизоляционной пленкой, при этом толщина всех электроизоляционных пленок одинакова. Резистивный нагревающий и излучающий элемент снабжен выводами для подключения к электрической сети.As a prototype, a film electric heater was adopted (RU 84660, class Н05В 3/36, published July 10, 2009), made in the form of two electrically insulating flexible films between which there is a resistive heating and radiating element in the form of a continuous tape of conductive material foil and a radiating element in the form of aluminum foil, installed between an external electrical insulation film and a resistive heating and radiating element, separated by an electrical insulation film, while the thickness of all electrical insulation films to the same. The resistive heating and radiating element is equipped with leads for connection to an electrical network.

Недостатком пленочного электронагревателя является его ограниченный типоразмерный ряд из-за применения электроизоляционных пленок равной толщины, выпускаемой современной промышленностью, что сказывается на потребительских свойствах электронагревателя и его себестоимости. Так при эксплуатации электронагревателя в условиях внешних механических воздействиях требуется увеличенная толщина внешних электроизоляционных пленок, толщина внутренней электроизоляционной пленки в соответствии с патентом №84660 также будет увеличена, что необоснованно приведет к повышению стоимости электронагревателя, и снижению гибкости конструкции электронагревателя. При отсутствии механических воздействий на электронагреватель наружные электроизоляционные пленки выполняют малой толщины, при этом внутренняя электроизоляционная пленка выполняется также малой толщины, что в свою очередь в процессе эксплуатации может привести к пробою изоляции, замыканию резистивного элемента на излучающий элемент, и выходу электронагревателя из строя.The disadvantage of a film electric heater is its limited size range due to the use of electrical insulation films of equal thickness produced by modern industry, which affects the consumer properties of the electric heater and its cost. So when operating an electric heater in conditions of external mechanical stresses, an increased thickness of the external electrical insulating films is required, the thickness of the internal electrical insulating film in accordance with patent No. 84660 will also be increased, which unreasonably leads to an increase in the cost of the electric heater and a decrease in the flexibility of the electric heater design. In the absence of mechanical influences on the electric heater, the external electrical insulation films are made of small thickness, while the internal electrical insulation film is also made of small thickness, which in turn during operation can lead to a breakdown of insulation, shorting of the resistive element to the radiating element, and failure of the electric heater.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение типоразмерного ряда пленочного электронагревателя с применением оптимального соотношения толщин электроизоляционных пленок в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями по эксплуатации: жесткость конструкции, механическая и изоляционная прочность, повышенная интенсивность инфракрасного излучения.The task to which the utility model is directed is to expand the standard size range of the film electric heater using the optimal ratio of the thickness of the insulating films in accordance with the operational requirements for it: structural rigidity, mechanical and insulating strength, increased infrared radiation intensity.

Решение поставленной задачи в пленочном электронагревателе, содержащем два слоя гибкой электроизоляционной пленки, между которыми размещен резистивный нагревающий элемент, имеющий в плане меандровую форму, и снабженный выводами для подключения к электрической сети или другому электронагревателю и излучающий элемент, разделенные слоем гибкой электроизоляционной пленки, достигается применением гибких электроизоляционных пленок таких, что отношение толщин, по крайней мере, двух пленок друг к другу находится в диапазоне от 1,1 до 10.The solution to this problem in a film electric heater containing two layers of flexible electrical insulation film, between which is placed a resistive heating element having a meander shape in plan, and equipped with leads for connection to an electric network or other electric heater and a radiating element separated by a layer of flexible electrical insulation film is achieved by flexible electrical insulating films such that the ratio of the thicknesses of at least two films to each other is in the range from 1.1 to 10.

Использование гибких электроизоляционных пленок разной толщины позволяет расширить типоразмерный ряд электронагревателей в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним потребителями: гибкость конструкции электронагревателя, повышение излучающей способности, наличие достаточной защитой от пробоя электрическим током, к тому же использование электроизоляционных пленок разной толщины в некоторых вариантах исполнения приведет к снижению себестоимости электронагревателя.The use of flexible electrical insulation films of different thicknesses allows you to expand the standard range of electric heaters in accordance with the requirements for consumers: the design of the electric heater, increased emissivity, the availability of sufficient protection against electrical breakdown, and the use of electrical insulation films of different thicknesses in some versions will result to reduce the cost of the electric heater.

При применении в электронагревателе внутренней и наружных электроизоляционных пленок разной толщины, согласно полезной модели, достигается несколько технических результатов.When using internal and external electrical insulation films of different thicknesses in an electric heater, according to a utility model, several technical results are achieved.

Использование внутренней электроизоляционной пленки, размещенной между резистивным нагревающим элементом и излучающим элементом, толщина которой больше толщины наружных электроизоляционных пленок, придает необходимую жесткость электронагревателю и снижает возможность пробоя изоляции, т.е. короткого замыкания резистивного нагревающего элемента на излучающий элемент.The use of an internal electrical insulation film placed between the resistive heating element and the radiating element, the thickness of which is greater than the thickness of the external electrical insulation films, gives the necessary rigidity to the electric heater and reduces the possibility of breakdown of insulation, i.e. short circuit of the resistive heating element to the radiating element.

Как правило, при изготовлении пленочного электронагревателя применяют внутреннюю электроизоляционную пленку толщиной 100-125 мкм, обеспечивающую достаточную защиту от пробоя электрическим током, т.е. замыкания резистивного нагревающего элемента на излучающий элемент. При креплении пленочного электронагревателя на гладкую (пластичную) поверхность, например, пластик, выполняющий роль диэлектрика, наружная электроизоляционная пленка, расположенная между потолочной поверхностью и резистивным элементом электронагревателя, может иметь малую толщину, как правило, 35-75 мкм. В данном случае используемой толщины пленки достаточно, чтобы обеспечить защиту резистивного нагревающего элемента от механических повреждений при гладкой потолочной поверхности. Наружную электроизоляционную пленку, покрывающую излучающий элемент, выполняют максимально тонкой: 35 мкм, чтобы обеспечить наибольшую ее теплопроводность и повысить излучающую способность излучающего элемента. Таким образом, отношение внутренней электроизоляционной пленки к наружным пленкам находится в диапазоне 1,3÷3,57.As a rule, in the manufacture of a film electric heater, an internal electrical insulation film with a thickness of 100-125 μm is used, which provides sufficient protection against electrical breakdown, i.e. shorting the resistive heating element to the radiating element. When mounting a film electric heater on a smooth (plastic) surface, for example, plastic acting as a dielectric, the external electrical insulating film located between the ceiling surface and the resistive element of the electric heater can have a small thickness, usually 35-75 microns. In this case, the used film thickness is sufficient to protect the resistive heating element from mechanical damage with a smooth ceiling surface. The outer electrical insulating film covering the radiating element is made as thin as possible: 35 μm in order to ensure its greatest thermal conductivity and increase the radiating ability of the radiating element. Thus, the ratio of the inner insulating film to the outer films is in the range 1.3 ÷ 3.57.

В том случае, если пленочный электронагреватель в процессе эксплуатации подвергается внешним механическим воздействиям, внешние электроизоляционные пленки выполняют большей толщины, чем внутренняя электроизоляционная пленка, тем самым защищая резистивный нагревающий элемент и излучающий элемент от возможных механических повреждений и повышая изоляционную защиту от поражения электрическим током при случайном соприкосновении с электронагревателем.In the event that the film electric heater is exposed to external mechanical stresses during operation, the external electrical insulation films are thicker than the internal electrical insulation film, thereby protecting the resistive heating element and the radiating element from possible mechanical damage and increasing the insulation protection against electric shock in case of accidental contact with an electric heater.

Например, внутренняя электроизоляционная пленка выполнена толщиной 100-125 мкм для обеспечения должной защиты от короткого замыкания резистивного нагревающего элемента на излучающий элемент. При монтаже пленочного электронагревателя на потолочное перекрытие, покрытое, например, слоем известки, имеющей неровности (песчинки, осколки и т.д.), выступающие на 1-1,5 мм, которые могут проколоть слой электроизоляционной пленки и повредить резистивный нагревающий элемент, наружную электроизоляционную пленку выполняют толщиной 250 мкм, чтобы исключить повреждение резистивного элемента. При механических воздействиях на электроизоляционную пленку, направленную внутрь помещения, ее выполняют увеличенной толщины порядка 250 мкм.For example, the internal insulating film is made with a thickness of 100-125 μm to provide adequate protection against short circuiting of the resistive heating element to the radiating element. When installing a film electric heater on a ceiling, covered, for example, with a layer of lime having irregularities (grains of sand, chips, etc.) protruding 1-1.5 mm, which can puncture the layer of electrical insulation film and damage the resistive heating element, the outer the insulating film is made with a thickness of 250 μm to prevent damage to the resistive element. With mechanical influences on the insulating film directed inside the room, it is performed with an increased thickness of the order of 250 microns.

Таким образом, отношение наружных электроизоляционных пленок к внутренней находится в диапазоне 2,0÷2,5.Thus, the ratio of external electrical insulation films to internal is in the range of 2.0 ÷ 2.5.

Если электронагреватель в процессе эксплуатации испытывает механическое воздействие только с одной из наружных сторон, целесообразно и экономически выгодно с данной стороны электронагревателя использование более толстой электроизоляционной пленки.If the electric heater during the operation experiences mechanical stress from only one of the external sides, it is advisable and economical to use a thicker electrical insulation film from this side of the electric heater.

Так при креплении пленочного электронагревателя на потолочную поверхность с неровностями, например, на покрытую известкой, наружную пленку выполняют толщиной 250 мкм. Наружную электроизоляционную пленку, покрывающую излучающий элемент, выполняют максимально тонкой 35 мкм, чтобы обеспечить наибольшую теплопроводность и излучающую способность излучающего элемента. Таким образом, при применении внутренней электроизоляционной пленки толщиной 100-125 мкм отношении толщин пленок друг к другу находится в диапазоне 2,0÷7,14.So when attaching a film electric heater to a ceiling surface with irregularities, for example, to a lime-coated surface, the outer film is made with a thickness of 250 μm. The outer electrical insulating film covering the radiating element is made as thin as 35 microns to provide the greatest thermal conductivity and radiating ability of the radiating element. Thus, when applying an internal electrical insulating film with a thickness of 100-125 μm, the ratio of the film thicknesses to each other is in the range 2.0 ÷ 7.14.

Современная промышленность выпускает электроизоляционные пленки из полимерного материала, например, из лавсана или полиэтилена различной толщины. При изготовлении пленочных электронагревателей применяют, как правило, пленки толщиной от 30 мкм до 300 мкм. Таким образом, при использовании одной или двух пленок толщиной 300 мкм, а остальных: одной или двух толщиной 30 мкм, отношение пленок друг другу соответствует верхнему диапазону 1÷10.Modern industry produces insulating films of polymeric material, for example, of lavsan or polyethylene of various thicknesses. In the manufacture of film electric heaters, as a rule, films with a thickness of 30 μm to 300 μm are used. Thus, when using one or two films with a thickness of 300 μm, and the rest: one or two films with a thickness of 30 μm, the ratio of the films to each other corresponds to the upper range of 1 ÷ 10.

Нижней предел предложенного диапазона - 1,1 соответствует варианту выполнения пленочного электронагревателя, в котором две пленки выполнены практически равной толщины, а третья имеет толщину большую или меньшую, чем толщины этих пленок.The lower limit of the proposed range of 1.1 corresponds to the embodiment of the film electric heater, in which two films are made of almost equal thickness, and the third has a thickness greater or less than the thickness of these films.

В соответствии с ГОСТ 10354-82 «Пленка полиэтиленовая. Технические условия» при изготовлении полимерной пленки, в частности полиэтиленовой, допускается отклонение толщины пленки ±20%, это отклонение в толщинах пленок заложено в нижней границе предложенного диапазона.In accordance with GOST 10354-82 “Polyethylene film. Technical conditions ”in the manufacture of a polymer film, in particular a polyethylene film, a deviation of the film thickness of ± 20% is allowed, this deviation in the thickness of the films lies in the lower boundary of the proposed range.

Таким образом, для получения электронагревателя с требуемыми характеристиками, такими как жесткость, механическая и изоляционная прочность, применяют электроизоляционные пленки различной толщины. Отношение толщин применяемых электроизоляционных пленок как 1,1÷10, обусловлено выпускаемыми современной промышленностью стандартными толщинами этих пленок.Thus, to obtain an electric heater with the required characteristics, such as stiffness, mechanical and insulating strength, insulating films of various thicknesses are used. The ratio of the thicknesses of the applied insulating films as 1.1 ÷ 10 is due to the standard thicknesses of these films produced by modern industry.

Сущность полезной модели поясняется чертежом: на фиг.1 - общий вид пленочного электронагревателя и поперечный разрез полотна пленочного электронагревателя.The essence of the utility model is illustrated by the drawing: in Fig. 1 is a general view of a film electric heater and a cross section of a film of a film electric heater.

Пленочный электронагреватель содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 гибкие электроизоляционные пленки, выполненные из термостойкого полимерного материала, между которыми размещен резистивный нагревающий элемент 3 и излучающий элемент 4, разделенные слоем гибкой электроизоляционной пленки 5, как правило, из того же термостойкого полимерного материала. Резистивный нагревающий элемент 3 выполнен в виде тонких параллельных полос из токопроводящего материала, например, из алюминиевой фольги, соединенных с образованием в плане меандровой формы или синусоиды. Излучающий элемент 4 выполнен в виде тонкой металлической фольги, например, алюминиевой, как правило, ее размер соответствует площади продольного сечения электронагревателя. Излучающий элемент 4 обеспечивает равномерную конфигурацию температурного поля, создаваемого резистивным нагревающим элементом 3.The film electric heater contains upper 1 and lower 2 flexible electrical insulation films made of heat-resistant polymer material, between which a resistive heating element 3 and a radiating element 4 are placed, separated by a layer of flexible electrical insulation film 5, usually of the same heat-resistant polymer material. The resistive heating element 3 is made in the form of thin parallel strips of conductive material, for example, of aluminum foil, connected with the formation in terms of a meander shape or a sinusoid. The radiating element 4 is made in the form of a thin metal foil, for example, aluminum, as a rule, its size corresponds to the longitudinal sectional area of the electric heater. The radiating element 4 provides a uniform configuration of the temperature field created by the resistive heating element 3.

Полосы резистивного нагревающего элемента 3 занимают 15-70% полотна пленочного электронагревателя, могут быть соединены точечной сваркой, осуществляемой на молекулярном уровне.The bands of the resistive heating element 3 occupy 15-70% of the film of the film electric heater, can be connected by spot welding, carried out at the molecular level.

К крайним полосам резистивного нагревающего элемента 3 припаяны выводы 6 для подключения к сети электропитания или другому пленочному электронагревателю.To the extreme bands of the resistive heating element 3 are soldered conclusions 6 for connection to a power supply network or other film electric heater.

Толщина каждой электроизоляционной пленок 1, 2 и 5 варьируется в пределах 30 мкм до 300 мкм, в зависимости от требований, предъявляемых к электронагревателю. Применяемая толщина электроизоляционных пленок 1 и 2 обеспечивает защиту электронагревателя от пробоя электрическим током при перегрузках сети и от механических повреждений резистивного нагревающего элемента 3. Применяемая толщина внутренней гибкой электроизоляционной пленки 5 определяет жесткость пленочного электронагревателя и защиту от короткого замыкания резистивного нагревающего элемента 3 на излучающий элемент 4.The thickness of each electrical insulating film 1, 2 and 5 varies from 30 microns to 300 microns, depending on the requirements for an electric heater. The applied thickness of the electrical insulation films 1 and 2 protects the heater from electrical breakdown during network congestion and from mechanical damage to the resistive heating element 3. The applied thickness of the internal flexible electrical insulation film 5 determines the rigidity of the film electric heater and protection against short circuit of the resistive heating element 3 to the radiating element 4 .

Проведенными испытаниями установлено, удельная мощность электронагревателя находится в диапазоне 70-250 Вт/м², при этом рабочий ток, протекающий по резистивному нагревающему элементу 3 не превышает 1А. Рабочая температура на поверхности электронагревателя при температуре воздуха в обогреваемом жилом помещении +20°С находится в диапазоне +30…+70°С.Tests have established that the specific power of the electric heater is in the range of 70-250 W / m ² , while the operating current flowing through the resistive heating element 3 does not exceed 1A. The operating temperature on the surface of the electric heater at an air temperature in a heated residential building + 20 ° C is in the range + 30 ... + 70 ° C.

Величина тока в пределах 1А, протекающего по резистивному нагревающему элементу 3, создает электромагнитное поле, не превышающее магнитное поле земли и не оказывающее вредного влияния на организм человека.The magnitude of the current within 1A, flowing through the resistive heating element 3, creates an electromagnetic field that does not exceed the magnetic field of the earth and does not have a harmful effect on the human body.

Работа пленочного электронагревателя осуществляется следующим образом.The operation of the film electric heater is as follows.

Выводы 6 пленочного электронагревателя подключают к электрической сети через понижающий элемент напряжения или через соединенный последовательно или параллельно другой пленочный электронагреватель. По резистивному нагревающему элементу 3 протекает ток, вызывая его нагревание. Резистивный нагревающий элемент 3 подогревает излучающий элемент 4, с поверхности которого равномерно излучается инфракрасный тепловой поток, обеспечивающий прогрев предметов и пола помещения, выделяющих тепло внутрь помещения.The conclusions 6 of the film electric heater are connected to the electric network through a step-down voltage element or through another film electric heater connected in series or in parallel. A current flows through the resistive heating element 3, causing it to heat. The resistive heating element 3 heats up the radiating element 4, from the surface of which the infrared heat flux is uniformly radiated, which ensures heating of objects and the floor of the room, which generate heat inside the room.

Claims

A film electric heater containing two flexible electrical insulating films, between which a resistive heating element is placed, having a meander shape in plan and equipped with leads for connection to an electric network or another electric heater, and a radiating element separated by a layer of flexible electrical insulation film, characterized in that the thickness ratio at least two flexible electrical insulating films to each other are in the range from 1.1 to 10.