Способ изготовления нагревательного элемента

11) 554828 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Сова СоветскихСоциалистическихРеспфлик 1) Дополнит ьныипатент5.08,74 (21) 2053702/О(3 23) Приорит Государственный комет Совета Минкстроа ССС 3)(088.8) пуоликовано оо делам наобретеннй н открытнйДата опубликования описания 20,06.7 72) Авторы изобретен Иностранцырайчович, Ласло Прокоп и Илона Тодор(ВНР) штв 1) Заявитель 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГ ЭЛЕМЕНТА2 Изобретение относится к области электротермии, а именно к способу изготовления нагревательных элементов с распределенным параметрическим сопротивлением,По известному способу применяемые химические нагревательные элементы для нагрева электричеством могут изготовляться только из основного материала на органической основе при помощи пластмасс.Общим признаком всех известных способов является то, что токопроводящий материал (частички графита) ориентируется и фиксируется органическими цепными молекулами 1 - 4,Недостаток связующих на органической основе заключается в том, что температура поверхности не должна превышать уровня размягчения, разложения органического материала, т. е. чтобы не могла возникнуть за короткое время зависящая от примененного связующего температура поверхности, превышающая 80 - 120 С, без повреждения теплоизлучающей поверхности.Установлено также, что температура поверхности 40 - 80 С, зависящая от выбранного связующего, так же как и действие окружающей среды (условия эксплуатации, включение и выключение, флюктуация силы тока, содержание кислорода и влаги в воздухе) является причиной медленного разрушения нагревательных поверхностей, созданных на полимерной основе любого вида.5 При применении связующих на основе полиэфиров увеличивается ресурс по току 242 - ваттного нагревателя (220 В; 1,1 А; температура поверхности 50 - 60 С до 600 ч прп 2 А/440 Вт).0 Ввиду того, что температурный коэффициент сопротивления графита до 500 С отрицателен, увеличение мощности или повышение температуры поверхности, возникающее вследствие обогащения графитом, особенно нежелательно, так как с повышением температуры сопротивление падает и мощность нагревателя снова увеличивается.Таким образом, нагреватель из материалана органической основе с приемлемой величи ной ресурса может быть выполнен только сочень низкой удельной мощностью (0,02 - 0,03 Вт/см), а также с очень низкой температурой нагреваНедостаток органических нагревателей заключается также в том, что процесс разложения вызывает интенсивный запах химикалиев, из-за чего использование нагревателя, например в жилищах, ограничено.5 10 15 20 25 ЗЭ 35 45 50 55 И 65 Наиболее близким к изобретению является способ изготовления нагревательного элемента, при котором связующее смешивают спапэлнителсм с последующим добавлениемотвердителя и полученный токопроводящийсостав наносят на электроизоляционное термостойкое основание 5. Однако этот способне позволяет увеличить температурный предел и повысить стабильность характеристикнагревательного элемента,Для улучшения электрических характеристик нагрсвательного элемента путем увеличения температурного предела и повышениястабильности характеристик по предлагаемому способу в качестве связующего берут неорганический раствор, например водный раствор натрийметасиликата, в качестве наполнителя - элементарный углерод различноймодификации, например графит, а после нанесения состава на основание нагревательчыи элемс п обрабатывают нсорганическойкислотой.Преимущество нагревателей, изготовленных по описываемому способу, заключает.ся в том, что, так как связующее, состоящееиз неорганических молекул, выдерживают втечение длительного времени высокую температуру, температура может быть увеличенадо 400 в 5 С без разложения неорганического связующего. Далее не изменяются егопоглощение тока и производительность (мощность) по времени потому, что в связующемне происходит разложения. Благодаря тому,что связующее может быть просто нанесеноснаружи на носитель или сформировано простым методом, полученное тепло может бытьраспределено без какого-либо промежуточного слоя (например масла, шамота).Кроме того, по предложенному способунагревательный элемент может быть изготовлен на любой электроизоляционной поверхности, благодаря чему технически возможновыполнить его кольцевой формы.Для изготовления смеси материалов длянагревателей (нагревательной массы) могутбыть использованы концентрированные растворы натрийсиликатного стекла (растворимого). Качество смеси улучшается, когда содержание метакремниевой кислоты благодаряподведению СО (отсюда возникает НСОз)заранее становится концентрированным.Для осуществления способа необходим также порошок графита. Выгоднее возможноменьшая величина сго частиц.Совмещение обоих материалов, образование их смеси может быть произведено перемешиванием или втиранием. Способ втираниянаиболее целесообразен,Применяемая концентрация графита можетизменяться от 5 до 90%.Химическая смесь материалов или самостоятсль:и формируется и образует тем самым поверхность, или наносится каким-нибудь способом, например кистью, используярассеивание, либо заливкой, на электрически изолированный теплостойкий носитель. Нижний предел толщины нанесенного слоя может изменяться в общем между 10 мкм и несколькими сантиметрами, Получаемые величины шн рины и длины нагревательных элементов определяются только областью их применения. Нанесение может проводиться в один или несколько слоев, но из электрических соображений выгоднее нанесение в один слой.На электрически изолированной теплостойской поверхности носителя проводимость нанссенной массы вначале минимальная. За 1 - 4 ч возникает ступенчатая проводимость по толщине слоя, также зависящая от концентрации графита, которая согласована по форме со структурой поликремниевой кислоты.Нагреватели, изготовленные в соответствии с изобретением, могут использоваться для нагрева жидкости (в бойлерах), для теплодающих устройств (радиаторов), в качестве аппаратов для получения тепла в сельском хозяйстве (инкубаторов, нагревателей для стойл), для устройств строительной индустрии для непосредственного нагрева (земли, стен, тротуаров, дорог и т. д.), устройств для жарения (жаровни, электрические печи для жарения, тостеры, самонагреваемые кухон. ныс устройства), в сельском хозяйстве, индустрии, для нагрева емкостей, для изготовления печей и сушилок, для получения нагретых изделий в здравоохранении, мебельной и стс колиной промышленности и т. д. П р и м е р 1. Изготовление нагревательной платы 1000-ваттного радиатора.Основание - асбестовая бумага толщиной 5 мм.Размеры 980 К 250 мм.Поверхность нагрева (на две стороны) 2 Х 920 Х 200 мм 2(1840 см=-Зб 80 см,Нанесение нагревательной массы механическим распределением (в один слой).Наносимое количество 200 г на сторону.Удельная масса с учетом потерь при распределении (по потерям при рассеивании) 0,1 г/см.Толщина слоя 100 мкм.Содержание графита 13 вес. %.Фиксирование образовавшейся поверхности нагрева путем однократного смачивания 507 О-ной НзР 04,Метод включения (соединения) - включение поверхностей нагрева на обеих сторонах асбеста последовательное,Крепление электродов - склеены с нагревательной массой и закреплены фарфоровыми изолирующими винтами,Злектрические характеристики нагревательной ленты, изготовленной по этому способу: температуре поверхности нагрева 80 - 90 С, К 1050 Вт при 220 В, 1= - 4,8 А при 220 В, 0=46 Ом,П р и м е р 2. Изготовление нагревательных плат для радиатора мощностью 2000 Вт,Заказ 989/8 Изд.370 Тираж 1011 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комитста Совста Л ипнстрои ССС 1 по делам изобретений и открытии 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Основание - техническая асбестовая бумага толщиной 5 мм,Размеры 980 Х 250 мм.Поверхность нагрева (на две стороны)2(920 Х 200 мм 2 Х 1840 см=3680 см,1-1 анесение массы нагревателя машиннымраспределением (в один слой).Наносимое количество 220 г на сторону.Удельная масса с учетом потерь при распределении 0,1 г/см.Толщина слоя 100 мкм.Содержание графита 19,3 вес. %.Фиксация образовавшейся поверхности нагрева однократной промывкой 50%-нойНзРО 4Метод включения - включение поверхностей нагрева на обеих сторонах асбеста последовательное,Электроды - медные перфорированныепластины толщиной 10 мм.Крепление электродов - склеены с массойнагревателя и закреплены фарфоровыми изолирующими винтами.Электрические характеристики изготовленной нагревательной платы:Р=24,4 ОмР=1980 Вт при 220 В1=9,0 А при 220 ВТемпература поверхности 140 в 1 С. П р и м е р 3. Изготовление нагревательной платы 1500-ваттного нагревателя.Носитель - тсхническая асбестовая бумага толщиной 5 мм.Размеры 980;к,250 мм.Поверхность нагрева (на две стороны) 2(920(200 мм 2 К 1840 см=-3680 смз.Нанесение массы нагревателя механическим рассеиванием 0,075 г/см.Толщина слоя 75 мкм.Содерканне графита 19,3 вес. %.Фиксация образовавшейся поверхности нагрева однократной промывкой 50%-ной НзР 04.Метод Включения - включение поверхностей нагрева на обеих сторонах асбеста последовательное.Электроды - медные перфорированныепластины толщиной 10 мм.5 Крепление электродов - склеены с массойнагревателя и закреплены фарфоровыми изолирующими винтами.Электрические характеристики нагревательной платы, изготовленной по этому способу: 10 Я=333 Ом1=6,6 А при 220 ВК = 1452 Вт при 220 ВТемпература поверхности 110 в 1 С. Формула изобретенияСпособ изготовления нагревательного элемента, при котором связующее смешивают снаполнителем с последующим добавлениемотвердитсля и полученный токопроводящий20 состав наносят на электроизоляционное термостойкое основание, отличающийся тем,что, с целью улучшения электрических характеристик нагревательного элемента путем увеличения температурного предела и повыше 25 ния стабильности характеристик, в качествесвязующего берут неорганический раствор,например водный раствор натрийметасиликата, в качестве наполнителя - элементарныйуглерод различной модификации, например30 графит, а после нанесения состава на основание нагрева гельный элемент обрабатываютнеорганической кислотой.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:35 1. Патент США3513297, кл. 219 - 545,опубл, 1967.2. Патент ФРГ1911099, кл. 21 Ь 2/02,опубл. 1970.3. 1. 1.11 ап 1, Сопйс 1 кс р 1 ав 1 сз, :Е 1 ес(гопсЕпрпеегз Вездп Ма 9 агс 1 пе, 1966,13,стр. 66 - 69,4. Еес 1 го.е 1 зеЬгЛ, 1971,8. стр. 78.5, Авторское свидетельство35575 о, кл.Н 05 Ь 3/10, 1970 (прототип).