Способ изготовления электронагревателя и способ изготовления изоляционной гильзы

2 ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК фф. ддГг.;3,; . МИТЕТ СССР НИЙ И ОТКРИТИ(71) Государственный всесоюзный пректный и научно-исследовательскийинститут неметаллорудной промышленности,2, Патент СССР Р 5339,кл. Н 05 В 3/46., 1925,3. ПТР-79, Технологический ре.гламент изготовления слюдопластовыхтрубок Ленинградской слюдяной фабрики, 1979.4, Авторское свидетельство СССРВ 788188, кл. Н 01 В 19/00, 1978.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОЙ ГИЛЬЗЫ(57) 1. Способ изготовления электрб-нагревателя, при котором изготавли-вают из слюдоматериала две изоля-.ционные гильзы различного диаметра:,на меньшую иэ которых наматываютнагревательную спираль, формируютповерх спирали промежуточный слойиэ изоляционного материала и снаружиустанавливают гильзу большего диа,метра, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с цельк. повышения электрическойи механической прочности, а также,3(59 Н 05 В 3 42 Н 01 В 17/1Р;влагостойкости нагревателя, промежуточный слой формируют путем намотки .слюдобумаги, пропитанной кремнийорганическим связующим, после чего узел обкатывают на микалексовой плите сначала при комнатной температуре, затем при 80-90 С, а после установки гильзы большего диаметра производят термообработку при температуре деструкции кремнийорганического связующего.2, Способ изготовления изоляционной гильзы, при котором формируют трубку намоткой слюдобумаги, пропитанной связующим и высушенной, на удаляемую оправку с последующей термообработкой,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью увеличения про- Ж изводительности способа и повышения механической прочности изготавливаемых гильз, слюдобумагу пропитывают кремнийорганическим связующим, сушку Ьаее производят до содержания летучих 0,9- 1,1, после- намотки узел обкатывают Я на микалексовой плите под давлением .1,5-2,0 кг сначала при комнртной температуре, а затем при 80-9 Й и обжимают полученную заготовку .по наружной поверхности, а термообработку ,производят в обжатом состоянии притемпературе деструкции кремнийорга. нического связующего.3, Способ по п.2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обжатие производят путем установки предварительно сжатой пружины с внутренним диаметром, меньшим диаметра заготовки гильзы, и снятием ее после термообработкиИзобретение относится к электротермии, в частности к производствутрубчатых электронагревателей длябытовых и промышленных нагревательныхустройств и электроиэоляционныхгильз для этих устройств.Известен способ изготовленияэлектронагревателей, по которомуна каркас наматывают нагревательную спираль из проволоки, покрытойнежаростойкой изоляцией, напримерлаком или эмалью, плотно виток к вит- .ку, в несколько рядов с изоляционнымипрокладками между рядами, завершенную обмотку обжимают по Форме кожухаи включают нагрев, сжигая нежаростой кую изоляцию и зажимая обмотку с изоляцией в монолит 1 3,. Однако необходимость примененияспециально изолированной проволокии операции сжигания нежаростойкой 20изоляции усложняет технологию и затрудняет автоматизацию процесса производства. Стабильность электрическихпоказателей полученных таким способамнагревателей не может быть обеспечена из-за возможности межвитковых замыканий при достаточно высоком межвитковом напряжении,Наиболее близким по техническойсущности к.предлагаемому являетсяспособ изготовления электронагревателя, при котором изготавливают изслюдоматериала две изоляционные гильзы различного диаметра, на меньшуюиз которых наматывают нагревательную спираль, Формируют поверх спирали промежуточный слой из изоляционного материала и устанавливают.гильзу большего диаметра 2 .Однако изготовленное по этому спо"собу устройство обладает малой механической прочностью и плохимиэлектроизоляционными свойствами. Этообъясняется тем, что оплавленнаябарная кислота очень хрупкая и является хорошим сорбентом, обильно 45,поглощаюцим влагу из атмосферноговоздуха. После поглощения влаги на-греватели теряют электроиэоляционныесвойства. Наружный слюдяной цилиндрво время эксплуатации может, быть 50легко сдвинут, так как он механически не закреплен, и тем самым нарушается электрическая изоляция устройства.Известен способ изготовления изоляционных трубок из слюдосодержацего ма.териала - слюдопласта на шеллаговом ,связуюцем, при котором трубка формируется на оправке полотняной тканью,пропущенной между двумя вращающимисявалками и прижимающей .оправку с Формирувмой трубкой к этим валкам при Жодновременном подогреве с целью удаления летучих веществ 3.Недостатками этого способа являются невозможность создать давление,обеспечивающее выдавливаниесвяэующегоф 5 из пор слюдоматериала (слюдобумагии тем самым обеспечить необходимую механическую прочность трубки 1 гильзы ), а также невозможность изготовления гильз с малым тепловым сопротивлением (тонкостенных ),так как при обкатке тканью они разрушаются.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления изоляционной гильзы, при котором формируется трубка намоткой слюГобумаги, пропитанной связующим и высушенной, на удаляемую оправку с последующей термообработкой Г 4 3Однако этот способ не обеспечивает получение механически прочных изделий, а необходимость повторения операций снижает его производительность.Цель изобретения - повыаение электрической .и механической прочности, а также влагостойкости нагревателя, увеличение производительности способа при изготовлении изоляционной гильзы и повышение ее механической прочности.Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления электронагревателя, при котором изготавливают из слюдоматериала две изоляционные гильзы различного диаметра, на меньшую из которых наматывают нагревательную спираль, формируют поверх спирали промежуточный слой из изоляционного материала и снаружи устанав. - ливают гильзу большего диаметра, промежуточный слой Формируют путем намотки слюдобумаги, пропитанной кремнийорганическим связующим, после чего узел обкатывают на микалексовой плите сначала при комнатной температуре, затем при 80-90 ОС, а после установки гильзы большего диаметра производят термообработку при температуре деструкции кремнийорганического свяэуюцего.В способе изготовления изоляционной гильзы, при котором формируется трубка намоткой слюдобумаги, пропитанной связующим и высушенной на удаляемую оправку с последуюцей термообработкой, слюдобумагу пропитывают кремнийорганическим связующим, сушку производят до содержания летучих 0,9-1,1, после намотки узел обкатывают на мыкалексовой плите под давлением 1,5-2,0 кг сначала при комнатной температуре, а затем при 80-90 ОС и обжимают полученную:заготовку по наружной поверхности, а термообработку производят в обжатом состоянии при температуре деструкции кремнийорганического связующего.Обжатие производят путем установки.предварительно сжатой пружины . с внутренним диаметром, меньшим диаметра заготовки гильзы, и снятием ве после термообработки.Намотка промежуточного изоляционного слоя иЪ слюдобумаги, йропитанной кремнийорганическим связующий,при изготовлении электронагревателя необходима для обеспечения прочного крепления путем сцепления внутренней и наружной гильз (беэ применения дополнительных клеящих веществ),Скрепление в данном случае происходит за счет выделения кремнийоргайического связующего иэ пор слюдобумаги во время операции обкатки на микалексовой плите при комнатно температуре, затем при 80-90 ОС, причемоперация обкатки следует эа операцией намотки промежуточного слоя 15и в начале термообработки. Дальнейшая термообработка нагревателя притемпературе деструкции кремнийорганического связующего (250-300 С)приводит к образованию монолитной 20конструкции нагревателя.В предлагаемом способе изготовления электроизоляционных гильз .слюдобумагу пропитывают связующими сушат до содержания летучих250,9-1,1. Слюдяная бумага, пропи-,танная кремнийорганическим связую-щим, обладает наибольшей эластич-ностью непосредственно в первыедни послепропитки.и сушки.Постепенно,по мере удаления летучих веществ,бумага теряет эластичность, что.является одной из причин раздельногоизготовления тонкостенных изоляционных гильз и электронагревателейГотовые гильзы можно хранить неогра 35ниченное время. Пропитанная слюдобумага с содержанием летучих менее0,9 теряет гибкость и становитсяневозможным изготовление иэ нееизделий малого диаметра. Содержание же летучих более 1,1 приводитк прилипанию бумаги во время обкатки к микалексовой плите, Высушенную бумагу наматывают на оправку с .конусностью 0,01-0,02(конусность45.упрощает съем заготовки с оправкии в то же время незначительна и неменяет цилиндрическую форму заготовки) .Намотанную на оправку слюдобуиагу50обкатывают уд микалексовой плите поддавлением 1,5-2 кг при комнатнойтемпературе, затем при 80-90 С,Применение микалексовой плиты обеспечивает хорошее сцепление заготовкис ней при обкатке и исключает прикипание связующего к плите. Давленйе1,5-2 кг обеспечивает выдавливанйекремнийорганического связующего изпор алюдобумаги и предварительное:; 60механическое сцепление отдельных;ееслоев. Давление воспринимается только образующей .цилиндра, поэтому"оно достаточно высоко й достигает,2 кг/см 2. Обеспечить столь высокое 65 давление беэ повреждения слюдобумаги,обладающей Малой механической прочностью, другим спосббом невозможно.Полученную заготовку гильзы обжимают по наружной поверхности предварительно сжатой пружиной с внутреннимдиаметром, меньшим наружного диаметразаготовки, обеспечивая, таким образом, плотное сжатие ее во время термообраббтки. При термообработкекремнийорганическое связующее первоначально размягчается и заготовкагильзы за счет упругих сил слюдобу"маги может ослабнуть и развернуться,Обжатие обеспечивается за счет свойства пружины увеличивать диаметр присжатии и вновь уменьшить его при пе"реходе в свободное состояние. Термообработку заготовки осуществляют притемпературе деструкции кремнийорганического связующего (250-300 ОС),при которой органические продуктыудаляются через газовую фазу и остается каркас из двуокиси кремния,придающий гильзе необходимую механическую прочность при работе притемпературе до 700 С,Гильзы, изготовленные предлагаемым способом, могут быть использованы не только в нагревателе, изготовленном укаэанным способом. но ив ряде других случаев, например,взамен фторопластовых и керамическихтрубок, фарфоровых бус и т.д. дляизоляции выводов нагревателей, работающих при 500-600 фС для изоляцииголых проводников внутри электронагревательных приборов, для размеще,ния внутри гильзы нагревательнойспирали.П р и м е р 1. Изготовлениетонкостенных электроизоляционйыхгильз из слюдоматериала.флогопитовую слюдобумагу маркиИфтолщиной 0,1 мм пропитываюткремнийорганическим лаком (связующим ) КОв смеси с КОв соотношении 1:1 или КО, вязкостью11 , сушат в индукционных сушилкахпри 130 С до содержания летучихо0,9-1,1, вырезают мерные заготовкиразмерами 71 х 75 и 102 х 85 мм. Этизаготовки наматывают на оправки диаметром 4 и 6 мм соответственно, обкатывают на микалексовой плите поддавлением 1,52 кгс сначала при комнатной температуре, а затем при80-90 С, при этом связующее разогреювается, выдавливается из пор слюдобумаги и скрепляет слои между собой,образуя монолитную конструкцию.На гильзу надевается предварительносжатая и затем отпущенная пружина,которая эа счет уменьшения диаметрав отпущенном состоянии по отношениюк сжатому состоянию зажимает своимивитками сформированную гильзу. Зажатанпружиной гильза подвергается термо1040628 22020 857 7 600 (700 крат- ковременно) Составитель О. ЩедринаРедактор Т. Мермелштайн Техред М.Надь Корректор В. Бутяга Подписное Заказ 6950/59 Тираж 845.ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., д. 4/5 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обработке при температуре термоокислительной деструкции кремнийорганичес. кого связующего (250-300 С ). Органические составляющие связующегоокисляются и удаляются через газовуюФазу (СО, СО 2 ). Образовавшийся из двуокиси кремния б)"каркас". удерживаетгильзу в монолитном состоянии. Послетермообработки пружина снимается,удаляется оправка и гильза передаетсяна хранение или на дальнейшие операции.По предлагаемому способу изготовлены изоляционные гильзы со следующими характеристиками,Внутренние Наруж- Внут- Длина, 15ный рен-, ммдиа- нийметр, диамм метр,мм. 205 4 75 Наружные 7 6 85Пробивное напряжение электроизоляционных гильз не менее 6000 В.П р и м е р 2,Изготовление трубчатого электронагревателя для электро. шипцов.На внутреннюю гильзу наматываютспираль проводом Х 2 ОН 80 диаметром0,06 мм, монтируют выводы, наматы- З 0вают промежуточный слой слюдобумаги,пропитанной указанным выше кремнийорганическим лаком, обкатываютна микалексовой плите, сначала прикомнатной температуре, а затем при 35о80-90 С, надевают наружную гильзуи подвергают собранную конструкциютермообработке,При обкатке и термообработке связующее, находящееся в порах промежуточного слоя слюдобумаги, вначалеразмягчается, частично вытекает изпор и скрепляет между собой наружную и внутреннюю гильзы, образуямонолитную конструкцию, а затем под45 вергается деструкции. После термообработки готовый элемент может работать при температуре до 700 ОС.Электронагреватель, изготовленный предлагаемым способом, имеет следующие технические данные,.Напряжение питания, ВМощность, ВтДлина, ммНаружный диаметр,ммМасса не более,гРабочая температура, С Испытательное напряжение,В 3750 ВПредлагаемый нагреватель предназ- .начен для замены керамического, отличающегося пониженной механическойпрочностью, большой массой и высокойсебестоимостью, При падении с высоты1 м керамический нагреватель разрушается, а нагреватель из слюдобумагисохраняется. Масса керамического нагревателя 30, а нагревателя из слюдо,бумаги не более 7 г, себестоимость.керамического нагревателя 0,98, ориен.тировочная себестоимость нагревателя из слюдобумаги 0,29 руб.Изготовленные по предлагаемому способу нагреватели имеют повышеннуюэлектрическую и механическую прочность, а также низкую себестоимостьпо сравнению с нагревателями, изготовленными известными способами.Электроизоляционные гильзы, иэгощтовленные предлагаемым способом, имеют повышенную механическую прочность,технология их изготовления наиболеепроизводительна и позволяет автоматизировать процесс. Применение гильз,изготовленных по этому способу, возможно не только в нагревательныхэлементах, но и в других устройствах,например в качестве изоляции провода.