UA144279U

UA144279U - METHOD OF MANUFACTURE OF ELECTRIC HEATING ELEMENT

Info

Publication number: UA144279U
Application number: UAU201911987U
Authority: UA
Inventors: Денис Васильович Горстка
Original assignee: Денис Васильович Горстка
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-09-25

Abstract

Спосіб виготовлення електронагрівального елемента включає закріплення термостійкою клейкою речовиною жил резистивного дротового елемента однакової товщини, укладених у два паралельних контури по всій поверхні електроізоляційної основи, та покриття наступним шаром електроізоляційної основи. Вигини жил дротового елемента фіксуються додатково механічним способом. З'єднування двох шарів електроізоляційної основи, між якими знаходяться жили резистивного елемента, проходить по повній площі всього нагрівального елемента, що робить теплопередачу максимально ефективною.A method of manufacturing an electric heating element comprises fixing the cores of a resistive wire element of the same thickness with heat-resistant adhesive, enclosed in two parallel contours over the entire surface of the insulating base, and covering the next layer with an insulating base. The bends of the wires of the wire element are additionally fixed mechanically. The connection of the two layers of the electrical insulating base, between which are the cores of the resistive element, takes place over the entire area of the entire heating element, which makes heat transfer as efficient as possible.

Description

Корисна модель належить до галузі електротермії, а саме стосується способів виготовлення електричних нагрівальних елементів, що використовуються у конструкціях побутових обігрівачів приміщень, нагрівальних камер, технологічних пристроїв для теплової обробки матеріалів і речовин та будь-яких інших термічних пристроїв побутового й промислового призначення для нагріву середовища.The utility model belongs to the field of electrothermia, namely, it relates to methods of manufacturing electric heating elements used in the construction of household space heaters, heating chambers, technological devices for heat treatment of materials and substances, and any other thermal devices for domestic and industrial purposes for heating the environment.

Відомий спосіб виготовлення нагрівального елемента за товстоплівковою технологією, що полягає в нанесенні на діелектричні підкладки електропровідної пасти методом трафаретного друку, відпалі її та кріпленні виводів, при цьому електропровідна паста містить: скло, органічну зв'язку та провідну композицію. |див. патент України Мо 10581 А з класу МПКб НОБ5В3/22, опублікований 25.12.1996 року у Бюл. Мо 4).There is a known method of manufacturing a heating element using thick-film technology, which consists in applying conductive paste to dielectric substrates by the screen printing method, annealing it and fixing the leads, while the conductive paste contains: glass, organic bond and conductive composition. | see patent of Ukraine No. 10581 A from class MPKb NOB5B3/22, published on December 25, 1996 in Byul. Mo 4).

Недоліком відомого способу виготовлення електронагрівального елемента є його складність, яка зумовлена необхідністю застосування методу трафаретного друку, який зокрема передбачає утворення відливної форми, від якості якої залежить якість елемента, ступеня заповнення її пастою, умов роз'єднання відливної форми, що має забезпечувати утримання максимальної кількості пасти тощо. Таким чином якість нагрівального елемента залежить від багатьох факторів та умов, ідеальне дотримання яких робить процес виробництва витратним та складним.The disadvantage of the known method of manufacturing an electric heating element is its complexity, which is due to the need to use the screen printing method, which in particular involves the formation of a casting mold, the quality of which depends on the quality of the element, the degree of its filling with paste, the conditions for separating the casting mold, which should ensure the retention of the maximum amount pasta etc. Thus, the quality of the heating element depends on many factors and conditions, the perfect observance of which makes the production process costly and difficult.

Відомий спосіб виготовлення плоского резистивного електронагрівника, при якому на нижню плиту преса встановлюють ізоляційну плиту, фіксують на ній нагрівальний елемент, встановлюють зверху другу ізоляційну плиту, на внутрішню поверхню якої попередньо наносять шар електроіїзоляційного в'яжучого, та скріплюють отриманий пакет пресуванням, який відрізняється тим, що пресування проводять при температурі 200-370 "С та тиском 1-3 мПа протягом 2-10 хв. формуючими поверхнями з пазами, які мають розподіл 20-90", глибину 2-6 мм, розміщені по взаємно перпендикулярних напрямках і утворюють поверхні виступів 2-12 мм 2. Їдив. патент України Мо 43634 А з класу МПКб НО5В3/22, опублікований 17.12.2001 року уThere is a known method of manufacturing a flat resistive electric heater, in which an insulating plate is installed on the lower plate of the press, a heating element is fixed on it, a second insulating plate is installed on top, on the inner surface of which a layer of electrical insulating binder is previously applied, and the resulting package is sealed by pressing, which is distinguished by , that pressing is carried out at a temperature of 200-370 "С and a pressure of 1-3 mPa for 2-10 min. with forming surfaces with grooves that have a distribution of 20-90", a depth of 2-6 mm, placed in mutually perpendicular directions and forming surfaces protrusions 2-12 mm 2. Went. patent of Ukraine No. 43634 А from class MPKb НО5В3/22, published on 12.17.2001 in

Бюл. Мо 111.Bul. Mo 111.

Основний недолік способу полягає в недосконалості технологічного процесу, так для виготовлення електронагрівника необхідно залучати додаткове обладнання, а саме прес, складність застосування якого полягає у необхідності забезпечувати високі робочі температуриThe main disadvantage of the method is the imperfection of the technological process, so for the manufacture of an electric heater, it is necessary to involve additional equipment, namely a press, the difficulty of using which is the need to ensure high working temperatures

Зо виготовлених таким способом електронагрівальних елементів. Також цей спосіб є енерговитратним, адже забезпечення високих температур до 10 хв. потребує значних витрат електроенергії.From electric heating elements manufactured in this way. Also, this method is energy-consuming, because maintaining high temperatures for up to 10 min. requires significant expenditure of electricity.

Відомий спосіб виготовлення плоского електронагрівника, який полягає в тому, що перед термопресуванням на нижню плиту пресуючого пристрою установлюють коробчастий корпус, покривають днище внутрішньої порожнини корпусу зв'язуючою сумішшю, розміщують на днищі послідовно нижній електроїзоляційний шар, резистивний елемент і верхній електроізоляційний шар, накладають верхню плиту пресуючого пристрою і проводять термопресування пакета разом з корпусом, утворюючи монолітну конструкцію корпусу, електроізоляційних шарів і резистива |див. патент України Мо 67051 А з класу МПКбЄ НО5В3/22, опублікований 15.06.2004 року у Бюл. Мо 6).There is a known method of manufacturing a flat electric heater, which consists in the fact that before thermopressing, a box body is installed on the lower plate of the pressing device, the bottom of the inner cavity of the body is covered with a binding mixture, the lower electrical insulating layer, the resistive element and the upper electrical insulating layer are placed on the bottom sequentially, the upper plate of the pressing device and carry out thermopressing of the package together with the case, forming a monolithic structure of the case, electrical insulating layers and resistors | see patent of Ukraine No. 67051 А of the class of МПКбЕ НО5В3/22, published on 15.06.2004 in Byul. Mo 6).

Основним недоліком способу є висока матеріалоємність, обумовлена використанням багатьох шарів теплоізоляційного матеріалу та розміщенням між ними відбивачів променистої енергії, також спосіб є енерговитратним завдяки використанню термопресування.The main disadvantage of the method is the high material consumption due to the use of many layers of heat-insulating material and the placement of radiant energy reflectors between them, and the method is also energy-consuming due to the use of thermopressing.

Відомий спосіб виготовлення нагрівальних випромінювальних панелей, який включає нанесення на діелектричну підкладку з шинами живлення струмопровідного покриття, нанесення захисного шару та сушіння, який відрізняється тим, що перед нанесенням захисного шару на струмопровідне покриття наносять додаткове струмопровідне покриття у вигляді щонайменше однієї стрічки довільної форми, кінці якої відповідно перпендикулярні шинам живлення |див. патент України Мо 73417 з класу МПКЄ НОБ5В3/22, опублікований 15.07.2005 року у Бюл. Мо 7).A known method of manufacturing radiant heating panels, which includes applying a conductive coating to a dielectric substrate with power supply buses, applying a protective layer and drying, which is characterized by the fact that before applying the protective layer to the conductive coating, an additional conductive coating is applied in the form of at least one tape of arbitrary shape, the ends which, respectively, are perpendicular to the supply buses | see patent of Ukraine No. 73417 from the class of IPCE NOB5B3/22, published on July 15, 2005 in Byul. Mo 7).

Недоліком способу є недосконалість операції, обумовлена необхідністю прорізання струмопровідного покриття до діелектрика підкладки, та нанесенні додаткового струмопровідного покриття.The disadvantage of the method is the imperfection of the operation due to the need to cut the conductive coating to the substrate dielectric and apply an additional conductive coating.

Найбільш близьким аналогом є спосіб виготовлення електронагрівального елемента, який полягає у нанесенні резистивного дротового елемента на електроізоляційну основу з наступним його покриттям шаром електроізоляційного матеріалу.The closest analogue is the method of manufacturing an electric heating element, which consists in applying a resistive wire element to an electrically insulating base and then covering it with a layer of electrically insulating material.

Суттєвим недоліком даного способу є отримання нагрівального елемента з нерівномірним розподілом тепла по поверхні.A significant disadvantage of this method is obtaining a heating element with uneven distribution of heat over the surface.

Ще одним недоліком, згідно з описом, є нанесення клейкої речовини тільки з однієї сторони дроту, що може не забезпечувати його надійної фіксації протягом тривалого часу, транспортування та іншого механічного впливу.Another disadvantage, according to the description, is the application of an adhesive substance only on one side of the wire, which may not ensure its reliable fixation for a long time, transportation and other mechanical effects.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу виготовлення електронагрівальних елементів з одночасним підвищенням допустимої робочої температури нагріву та розподілу тепла, шляхом відповідних технологічних змін у процес виготовлення електронагрівального елемента.The basis of the useful model is the task of increasing the efficiency of the method of manufacturing electronic heating elements with a simultaneous increase in the permissible operating temperature of heating and heat distribution, through appropriate technological changes in the process of manufacturing an electronic heating element.

Поставлена задача вирішується тим, що у спосіб виготовлення електронагрівального елемента, який полягає закріпленні термостійкою клейкою речовиною двох жил резистивного дротового елемента однакової товщини, укладених у два паралельних контури, по всій поверхні електроізоляційної основи, та покриттям наступним шаром електроіїзоляційної основи, при цьому вигини жил дротового елемента фіксуються додатково механічним способом.The task is solved by the fact that in the method of manufacturing an electric heating element, which consists in fixing with a heat-resistant adhesive substance two cores of a resistive wire element of the same thickness, laid in two parallel circuits, over the entire surface of the electrical insulating base, and covering it with the next layer of the electrical insulating base, while the bends of the cores of the wire elements are additionally fixed mechanically.

У іншому варіанті здійснення запропонованого способу пропонується нанесення більшої кількості жил резистивного дротового елемента.In another variant of the implementation of the proposed method, it is proposed to apply a larger number of cores of the resistive wire element.

При цьому слід звернути увагу, що запропонований спосіб передбачає нанесення електроїзоляційного покриття з обох сторін дротового елемента, викладеного на ізоляційній основі, за рахунок чого досягається більш надійна фіксація та запобігає зіткненню паралельних жил провідника, а з'єднування двох шарів електроізоляційної основи, між якими знаходяться жили резистивного елемента проходить по повній площі всього нагрівального елемента, чим робить теплопередачу максимально ефективною.At the same time, it should be noted that the proposed method involves the application of an electrical insulating coating on both sides of the wire element laid out on an insulating base, due to which a more reliable fixation is achieved and prevents the collision of parallel wires of the conductor, and the connection of two layers of the electrical insulating base, between which there are the core of the resistive element runs over the entire area of the entire heating element, which makes heat transfer as efficient as possible.

Таким чином запропонований спосіб виготовлення не вимагає жодного додаткового обладнання, не має технологічних обмежень щодо організації процесу виробництва та інших обмежень.Thus, the proposed manufacturing method does not require any additional equipment, has no technological limitations regarding the organization of the production process and other limitations.

Сукупність суттєвих ознак способу виготовлення електронагрівального елемента, через внесення змін у технологічний процес та змін кількості та розташування резистивного дротового елемента в цілому забезпечує досягнення технічного результату.The set of essential features of the method of manufacturing an electric heating element, due to the introduction of changes in the technological process and changes in the number and location of the resistive wire element as a whole, ensures the achievement of a technical result.

Здійснення запропонованого способу полягає у наступному.Implementation of the proposed method is as follows.

Спочатку із рулону відмотують мірний шматок електроіїзоляційної основи, наприклад, склополотна, а з бухти, відповідно - дріт, наприклад ніхромовий або інший. Потім, залежно відFirst, a measured piece of electrical insulating base, for example, fiberglass, is unwound from the roll, and from the bay, accordingly, a wire, for example, nichrome or other. Then, depending on

Зо необхідних розмірів електронагрівального елемента, відрізають необхідну кількість склополотна і дроту. Після цього на відрізаний шматок електроізоляційної основи викладають дві паралельні жили дроту у будь-якій конфігурації. При необхідності, у місцях вигину дріт закріплюють на поверхні шматка склополотна будь-яким механічним способом, наприклад за допомогою скоб (ця операція не є обов'язковою). Потім зверху на укладений дріт по всій площині його контакту із шматком склополотна наносять шар термостійкої клейкої речовини та накривають другим шаром електроізоляційної основи. Після застигання клейкої речовини до вільних кінців дроту приєднують струмоведучі елементи.From the required dimensions of the electric heating element, cut the necessary amount of glass cloth and wire. After that, two parallel strands of wire in any configuration are laid out on the cut piece of electrical insulating base. If necessary, in places of bending, the wire is fixed on the surface of a piece of fiberglass by any mechanical method, for example with the help of staples (this operation is not mandatory). Then, a layer of heat-resistant adhesive is applied on top of the laid wire along the entire plane of its contact with a piece of fiberglass and covered with a second layer of electrical insulating base. After the adhesive solidifies, current-carrying elements are attached to the free ends of the wire.

До основних технічних переваг запропонованого способу, у порівнянні з найближчим аналогом, можна віднести наступне: можливістю отримати нагрівальний елемент з меншою потужністю, завдяки паралельному розміщенню жил дротового елемента, адже при цьому відбувається зростання опору; підвищення ефективності теплопередачі, за рахунок розміщення контурів жил резистивного дротового елемента по всій поверхні нагрівального елемента; підвищення граничної температури електронагрівальних елементів за рахунок розміщення дротового елемента між двома поверхнями електроізоляційної основи; підвищення надійності фіксації жил дротового елемента за рахунок нанесення клейової речовини з обох сторін дроту та дотикової механічної фіксації дроту на місцях вигину.The main technical advantages of the proposed method, in comparison with the closest analogue, include the following: the possibility of obtaining a heating element with a lower power, due to the parallel placement of the cores of the wire element, because at the same time there is an increase in resistance; increasing the efficiency of heat transfer due to placing the contours of the veins of the resistive wire element over the entire surface of the heating element; increasing the limit temperature of electric heating elements due to the placement of a wire element between two surfaces of the electrical insulating base; increasing the reliability of fixing the cores of the wire element due to the application of an adhesive substance on both sides of the wire and tactile mechanical fixing of the wire at the bends.

Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці при серійному виробництві електронагрівальних панелей на підприємстві ФОП Горстка Д.В., та має технологічні й інші переваги перед відомими аналогами.The proposed technical solution has been tested in practice during the serial production of electric heating panels at the enterprise of FOP Horstka D.V., and has technological and other advantages over known analogues.

При вивченні відомих джерел інформації не виявлено способів виробництва електронагрівальних елементів, які мають сукупність визначених суттєвих ознак.When studying the known sources of information, no methods of production of electric heating elements, which have a set of defined essential features, were found.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA The method of manufacturing an electric heating element, which includes fixing with a heat-resistant adhesive substance the cores of a resistive wire element of the same thickness, laid in two parallel circuits over the entire surface of the electrical insulating base, and covering with the next layer of the electrical insulating base, while the bends of the cores of the wire element are additionally fixed mechanically, which differs in that the laying of two cores of a resistive wire element is carried out in two parallel circuits, the connection of two layers of the electrical insulating base, between which the cores of the resistive element are located, passes over the entire area of the entire heating element, which makes heat transfer as efficient as possible.