SU554828A3 - Способ изготовлени нагревательного элемента - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО

ЭЛЕМЕНТА

1

Изобретение относитс  к области электротермии , а именно к способу изготовлени  нагревательных элементов с распределенным параметрическим сопротивлением.

По известному способу примен емые химические нагревательные элементы дл  нагрева электричеством могут изготовл тьс  только из основного Материала на органической основе при помош и пластмасс.

Общим признаком всех известных способов  вл етс  то, что токопровод щий материал (частички графита) ориентируетс  и фиксируетс  органическими цепными молекулами 1-4.

Недостаток св зующих на органической основе заключаетс  в том, что температура поверхности не должна превыщать уровн  разм гчени , разложени  органического материала , т. е. чтобы не могла возникнуть за короткое врем  завис ща  от примененного св зующего температура поверхности, превыщающа  80-120°С, без повреледени  теплоизлучающей ловерхности.

Установлено также, что температура поверхности 40-80°С, завис ща  от выбранного св зующего, так же как и действие окружающей среды (услови  эксплуатации, включение и выключение, флюктуаци  силы тока, содержание кислорода и влаги в воздухе)  вл етс  причиной медленного разрущени  нагревательных поверхностей, созданных на полимерной основе любого вида.

При применении св зующих на основе полиэс| )иров увеличиваетс  ресурс по току 242- ваттного нагревател  (220 В; 1,1 А; температура поверхности 50-60°С до 600 ч при 2А/440 Вт).

Ввиду того, что температурный коэффициент сопротивлени  графита до 500°С отрицателен , увеличение мощности или повыщение температуры поверхности, возникающее вследствие обогащени  графитом, особенно нежелательно, так как с повыщением температуры сопротивление падает и мощность нагревател  снова увеличиваетс .

Таким образом, нагреватель из материала на органической основе с приемлемой величиной ресурса может быть выполнен только с очень низкой удельной мощностью (0,02- 0,03 Вт/см), а также с очень низкой температурой нагрева.

Недостаток органических нагревателей заключаетс  также в том, что процесс разложени  вызывает интенсивный запах химикалиев , из-за чего использование нагревател , например в жилищах, ограничено.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ изготовлени  нагревательного элемента , при котором св зующее смешивают с паполнителем с последующим добавлением отвердител  и полученный токопровод щий состав нанос т на электроизол ционное термостойкое основание 5. Однако этот способ не позвол ет увеличить температурный предел и повысить стабильность характеристик нагревательного элемента.

Дл  улучшени  электрических характеристик нагревательного элемента путем увеличени  температурного предела и повышени  стабильности характеристик по предлагаемому способу в качестве св зующего берут неорганический раствор, например водный раствор натрийметасиликата, в качестве наполнител  - элементарный углерод различной модификации, например графит, а после наиесени  состава на основание нагревательный элемен обрабатывают неорганической кислотой.

Преимущество нагревателей, изготовленных по описываемому способу, заключаетс  в том, что, так как св зующее, состо щее из неорганических молекул, выдерживают в течение длительного времени высокую температуру , температура может быть увеличена до 400-500°С без разложени  неорганического св зующего. Далее не измен ютс  его поглощение тока и производительность (мощность ) по времени потому, что в св зующем не происходит разложени . Благодар  тому, что св зующее может быть просто нанесено снаружи на носитель или сформировано простым методом, полученное тепло может быть распределено без какого-либо промежуточного сло  (например масла, шамота).

Кроме того, по предложенному способу нагревательный элемент может быть изготовлен на любой электроизол ционной поверхности , благодар  чему технически возможно выполнить его кольцевой формы.

Дл  изготовлени  смеси материалов дл  нагревателей (нагревательной массы) могут быть использованы концентрированные растворы натрийсиликатного стекла (растворимого ). Качество смеси улучшаетс , когда содержание метакремниевой кислоты благодар  подведению СОг (отсюда возникает ) заранее становитс  концентрированным.

Дл  осуществлени  способа необходим также порошок графита. Выгоднее возможно меньша  величина его частиц.

Совмещение обоих материалов, образование их смеси быть произведено перемешиванием или втиранием. Способ втирани  наиболее целесообразен.

Примен ема  концентраци  графита может измен тьс  от 5 до 90%.

Химическа  смесь материалов или самосто тельно формируетс  и образует тем самым поверхность, или наноситс  каким-нибудь способом, например кистью, использу  рассеивание, либо заливкой, на электрически

изолированный теплостойкий носитель. Нижний предел толщины нанесенного сло  может измен тьс  в общем между 10 мкм и несколькими сантиметрами. Получаемые величины ши рины и длины нагревательных элементов оиредел ютс  только областью их применени . Нанесение может проводитьс  в один или несколько слоев, но из электрических соображений выгоднее нанесение в один слой.

На электрически изолированной теплостойской поверхности носител  проводимость нанесенной массы вначале минимальна . За 1-4 ч возникает ступенчата  проводимость по толщине сло , также завис ща  от концентрации графита, котора  согласована по форме со структурой поликремниевой кислоты .

Нагреватели, изготовленные в соответствии с изобретением, могут использоватьс  дл 

нагрева жидкости (в бойлерах), дл  теплодающих устройств (радиаторов), в качестве аппаратов дл  получени  тепла в сельском хоз йстве (инкубаторов, нагревателей дл  стойл), дл  устройств строительной индустрии дл  непосредственного нагрева (земли, стен, тротуаров, дорог и т. д.), устройств дл  жарени  (жаровни, электрические печи дл  жарени , тостеры, «самонагреваемые кухонные устройства), в сельском хоз йстве, индустрии , дл  нагрева емкостей, дл  изготовлени  печей и сушилок, дл  получени  нагретых изделий в здравоохранении, мебельной и стекольной промышленности и т. д.

Пример 1. Изготовление нагревательной платы 1000-ваттного радиатора.

Основание - асбестова  бумага толшпной 5 мм.

Размеры 980X250 мм.

Поверхность нагрева (на две стороны) 2X020X200 мм 2X1840 см.

Нанесение иагревательной массы механическим распределением (в один слой).

Наносимое количество 200 г на сторону. Удельна  масса с учетом потерь при распределении (по потер м при рассеивании) 0,1 г/см2.

Толщина сло  мкм. Содержание графита 13 вес. %. Фиксирование образовавшейс  поверхности нагрева путем однократного смачивани  50%-ной НзРО4.

Метод включени  (соединени ) - включение поверхностей нагрева на обеих сторонах асбеста последовательное.

Крепление электродов - склеены с нагревательной массой и закреплены фарфоровыми изолирующими винтами.

Электрические характеристики нагревательной ленты, изготовленной по этому способу: температуре поверхности нагрева 80- 90°С, Г 1050 Вт при 220 В, ,8 А при 220В, 46 Ом.

Пример 2. Изготовление нагревательных плат дл  радиатора .мощностью 2000 Вт,

Основание - техническа  асбестова  бумага толщиной 5 мм.

Размеры 980X250 мм.

Поверхность нагрева (на две стороны) 2X920X200 мм 2X1840 см.

Нанесение массы нагревател  машинным распределением (в один слой).

Наносимое количество 220 г на сторону.

Удельна  масса с учетом потерь при распределении 0,1 г/см.

Толш,ина сло  мкм.

Содержание графита 19,3 вес. %.

Фиксаци  образовавшейс  поверхности нагрева однократной промывкой 50%-ной

НзР04.

Метод включени  - включение поверхностей нагрева на обеих сторонах асбеста последовательное .

Электроды - медные перфорированные пластины толш,иной 10 мм.

Крепление электродов - склеены с массой нагревател  и закреплены фарфоровыми изолируюш ,ими винтами.

Электрические характеристики изготовленной нагревательной платы:

7 24,4 Ом

Вт при 220 В

7 9,0 А при 220 В

Температура поверхности 140-150°С.

Нример 3. Изготовление нагревательной платы 1500-ваттного нагревател .

Носитель - техническа  асбестова  бумага толш,иной 5 мм.

Размеры 980X250 мм.

Поверхность нагрева (на две стороны) 2X920X200 мм 2X1840 см2 3680 см.

Нанесение массы нагревател  механическим рассеиванием 0,075 г/см.

Толщина сло  75 мкм.

Содержание графита 19,3 вес. %.

Фиксаци  образовавшейс  поверхности нагрева однократной промывкой 50%-ной НзРО4.

Метод включени -включение поверхностей

нагрева на обеих сторонах асбеста последовательное .

Электроды - медные перфорированные пластины толщиной 10 мм.

Крепление электродов - склеены с массой нагревател  и закреплены фарфоровыми изолирующими винтами.

Электрические характеристики нагревательной платы, изготовленной по этому способу:

У 33,3 Ом

/ 6,6 А при 220 В

Вт при 220 В

Температура поверхности 110-120°С.

Claims (5)

1.Патент США № 3513297, кл. 219-545, опубл. 1967.

2.Патент ФРГ № 1911099, кл. 21h 2/02, опубл. 1970.

3.I. Litant, Conductive plastics, «Electronic Engineers Design Magareine, 1956, K° 13, стр. 66-69.

4.Electro-Leitsebrift, 1971, J 8, стр. 78.

5.Авторское свидетельство N° 355756, кл. Н 05b 3/10, 1970 (прототип).