close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 02310

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2310
(13)
C1
6
(51) H 05B 3/36
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ПЛОСКИЙ ЭЛАСТИЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: 950836
(22) 30.08.1995
(46) 30.09.1998
(71) Заявитель: Научно-производственное предприятие "Номакон" (BY)
(72) Авторы: Козырко В.А., Сенченко Г.М., Головач С.И., Голубцова Е.С. (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное
предприятие "Номакон" (BY)
(57)
Плоский эластичный электронагреватель, включающий гибкий электронагревательный элемент из токопроводящей ленты, например, графитовой или металлической, с электроконтактами, и электроизоляционные
слои, покрывающие ее с обеих сторон, отличающийся тем, что электроизоляционные слои выполнены на
основе стеклоткани, на обе стороны которой нанесен слой эластичного кремнийорганического полимера с
диэлектрическим порошкообразным наполнителем, выбранным из группы соединений, включающей: AIN,
Si3N4, АI2О3, ZnO, MgO, SiO2, а длина электронагревательного элемента выбрана из соотношения
U h
,
K ρ
где L - длина электронагревательного элемента, м;
U - напряжение электрической сети, В;
h - толщина электронагревательного элемента, м;
ρ - удельное объемное сопротивление электронагревательного элемента при температуре 270°С, 0м•м;
К = (84+0.l •x•λ2/λ1) - коэффициент, зависящий от содержания наполнителя в композиции, Вт1/2•м-1;
х - массовая доля порошкообразного наполнителя в композиции, %;
λ1 - теплопроводность порошка нитрида алюминия при 270°С, Вт/м•град;
λ2 - теплопроводность порошкообразного наполнителя при 270°С, Вт/м•град.
L=
(56)
1. A.c. СССР 1613384, МПК В65В 51/10, H05B 3/14, 1990.
2. А.с. СССР 1769382, МПК H05B 3/34, 1992, (прототип).
Изобретение относится к области электронагревательных приборов и может найти применение в бытовой и промышленной технике для нагрева различных сред, в том числе и химически активных.
Известен электронагреватель для упаковочной машины [1], содержащий нагревательную часть на основе
композиции 48-65% органосиликатного материала ОС 92-18 и 35-52% технического углерода, а также электроизоляционные слои из органосиликатного материала ОС 92-18.
Недостатком данного электронагревателя является удельное сопротивление нагревательной части, нестабильность ее электрических характеристик, низкая рабочая температура (160°С на поверхности нагревателя).
В качестве прототипа выбран гибкий электронагревательный элемент [2], содержащий плоский резистивный слой из неметаллического материала на тканевой основе с электродами и покрывающие его с обеих
сторон электроизоляционные слои из стеклоткани, пропитанной эпоксифенольным или фенольноформальдегидным лаком. Недостатком данного электронагревательного элемента является его низкая рабочая температура (100 °С) и низкая эффективность работы вследствие малого коэффициента теплопроводности электроизоляционных слоев.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении рабочей температуры электронагревателей и эффективности нагрева окружающих сред и материалов.
Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемом плоском эластичном электронагревателе электроизоляционные слои выполнены на основе стеклоткани, на обе стороны которой нанесен слой эластичного кремнийорганического полимера с диэлектрическим порошкообразным наполнителем, выбранным из
группы соединений, включающей: AlN, Si3N4, А12O3, ZnO, MgO, SiO2, а длина электронагревательного элемента определяется из отношения:
L = U/K h / ρ ,
где L - длина электронагревательного элемента, м;
U - напряжение электрической сети. В;
h - толщина электронагревательного элемента, м;
ρ - удельное объемное сопротивление электронагревательного элемента при температуре 270°С, Ом⋅м;
К = (84 + 0,1⋅х⋅λ2/λ1) - коэффициент, зависящий от содержания наполнителя в композиции, Вт1/2 ⋅м-1;
х - массовая доля порошкообразного наполнителя в композиции, %;
λ1 - теплопроводность порошка нитрида алюминия при 270°С, Вт/м•град;
λ2 - теплопроводность порошкобразного наполнителя при 270°С, Вт/м•град.
На фиг. представлен плоский эластичный электронагреватель, состоящий из электронагревательного
элемента 1 толщиной h и длиной L, стеклоткани 2 для улучшения диэлектрических и механических свойств
электронагревателя, диэлектрического материала 3 на основе кремнийорганических полимерных соединений
и порошкообразного наполнителя, электроконтактов 4 в виде нанесенных на электронагревательный элемент
1 медных покрытий.
Применение в составе электроизоляционных слоев высокотеплопроводных кремнийорганических полимерных соединений увеличивает теплоотвод от электронагревательного элемента в окружающую среду и,
тем самым, повышает эффективность работы электронагревателя.
Выбранная по предлагаемой формуле длина электронагревательного элемента обеспечивает максимальную
температуру и эффективность работы электронагревателя. При увеличении длины L больше значения, определенного по данной формуле, повышается сопротивление электронагревательного элемента и снижается его рабочая температура. При уменьшении L температура электронагревательного элемента может превысить
значение температуры деструкции композиционного материала на основе кремнийорганических полимерных
соединений и порошкообразного наполнителя. Величина температуры деструкции зависит от содержания в
композиции порошка нитрида алюминия, имеющего высокий коэффициент теплопроводности, и находится в
пределах 240-300°С. С увеличением содержания порошка нитрида алюминия температура деструкции композиционного материала повышается, что в формуле учитывается коэффициентом К= (84 + 0,1⋅х). При замене порошка нитрида алюминия на любой другой диэлектрический порошкообразный материал, например, Si3N4,
Аl2О3 , ZnO, MgO, SiO2, в коэффициент К вводится поправка, связанная с изменением материала: К=(84 +
0,1⋅х⋅λ2/λ1), где λ1 - теплопроводность порошка нитрида алюминия при 270°С, Вт/м⋅град; λ2 - теплопроводность
порошкобразного наполнителя при 270°С, Вт/м⋅град, заменяющего порошок нитрида алюминия.
С целью более точного определения длины L электронагревательного элемента необходимо учитывать зависимость его удельного сопротивления от температуры. Например, для графитовой ткани при ее нагреве до 300°С
удельное объемное сопротивление падает на 15%. Поэтому в формулу должно вводиться значение ρ при температуре 270°С. Отклонения конкретной рабочей температуры электронагревателя ± 30°С приводят к погрешности определения L менее 2%, существенного влияния на эффективную работу электронагревателя не оказывают и в
формуле не учитываются.
По сравнению с аналогом и прототипом рабочая температура электронагревателя повышается со
100°С[1], 160°С[2] до 260-300°С. Эффективность работы электронагревателя можно оценить по его удель-
BY 2310 C1
ной поверхностной мощности: у аналога [1] для достижения 160°С она составляет 20000 Вт/м2, у предлагаемого электронагревателя с графитовой тканью ЛТ2-22/40 (ТУ6-12-0204056-91) - всего лишь 1800 Вт/м2.
Пример 1. Испытывали электронагреватель с электронагревательным элементом из графитовой ткани
ЛТ2-22/40 толщиной 0,3 мм и удельным объемным сопротивлением при 270°С равным 1,6-10-14 Ом⋅м, электроизоляционными слоями на основе стеклоткани, силоксанового каучука и порошка нитрида алюминия с
массовой долей 66% при напряжении электрической сети 24В. Определенная по предлагаемой формуле длина электронагревательного элемента составила 0,36 м. Удельная поверхностная мощность для этой температуры 4100 Вт/м2. Следов деструкции материала электронагревателя не обнаружено. При нагреве
электронагревателя более 300°С появились очаги разложения композиционного материала с выделением газовой фазы.
Пример 2. Испытывали электронагреватель по примеру 1 с наполнителем из порошка оксида алюминия.
Расчетная длина электронагревательного элемента с теплопроводностью нитрида алюминия λ1 = 120 Вт/м⋅К и
теплопроводностью Аl2O3 λ2 = 20 Вт/м⋅К составила 0,39м. Максимальная температура нагревателя 262°С,
удельная поверхностная мощность для этой температуры 3550 Вт/м2. Начало процесса деструкции материала
наблюдалось при температуре 275-280°С.
Cоставитель С.В. Лазарчук
Редактор В.Н. Позняк
Корректор Т.Н. Никитина
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
117 Кб
Теги
02310, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа