Способ изготовления плоского электронагревателя

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к технологии изготовления плоских электронагревателей , работающих при температуре до 800 С. Цель изобретения - повышение качества электронагревателей путем исключения расслоения их при высоких температурах и повышение механической прочности. При изготовлении плоского электронагревателя размещают резистивный элемент на изоляционном основании из слюдопласта на фосфатйом связующем, запрессовывают его в основание, на полученный узел наносят суспензию, содержащую водный раствор фосфатного связующего 4-10%- ной концентрации и мелкодисперсную молотую слюду в соотношении: водный раствор фосфатного связующего 85-95%, мелкодисперсная молотая слюда 5-15%. После этого основание закрывают несколькими слоями высушенной бумаги, предварительно пропитанной фосфатными связующими, наносят на каждый слой указанную суспензию, последний слой слюдобумаги закрывают водонепромокаемой бумагой (калькой), на бумагу устанавливают металлическую сетку и полученный пакет опрессовывают вначале при комнатной т-ре,а затем при 400-700°С при давлении 10-30 МПа. Предусматривается возможность размещ ения резистивного элемента и закрытие его слюдобумагой с двух сторон изоляционного основания. S (Л 4:: Oi

0141 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (б1) 4 Н 05 В 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ.

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 4155937/24-07 (22) 02. 12.86 (46) 07.01,89, Бюл. 11 1 (71) Государственный всесоюзный проектный и научно-исследовательский институт неметаллорудной промышленности (72) B.Ã.Ãàâðèëîâ, Б.С. Гильманшин, А.Л.Безбородов, Г.И.Боброва и А.Y..Ñoâåíêo (53) 621.365.48.002 ° 2 (С88,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 811507, кл, Н 05 В 3/28, 1981.

Авторское свидетельство СССР

И 417923, кл. Н 05 В 3/28, 1973. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКОГО

ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии изготовления плоских электронагревателей, работающих при температуре до

800 С. Цель изобретения — повышение качества электронагревателей путем исключения расслоения их нри высоких температурах и повышение механической прочности. При изготовлении плоского электронагревателя размещают резистивный элемент на изоляционном основании из слюдопласта на фосфатйом связующем, запрессовывают его в основание, на полученный узел наносят суспензию, содержащую водный раствор фосфатного связующего 4-103 ной концентрации и мелкодисперсную молотую слюду в соотношении: водный раствор фосфатного связующего 85-957., мелкодисперсная молотая слюда 5-153. После этого основание закрывают нескслькими слоями высушенной бумаги, предварительно пропитанной фосфатными связующими, наносят на каждый слой указанную суспензию, последний слой слюдобумаги закрывают водонепромокаемой бумагой (калькой), на бумагу устанавливают металлическую сетку и полученный пакет опрессовывают вначале при комнатной т-ре а затем о

Ф при 400-700 С при давлении 10-30 МПа.

Предусматривается возможность размещения резистивного элемента и закрытие его слюдобумагой с двух сторон изоляционного основания.

1450141

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии изготовления плоских электронагревателей, о работающих при температуре до 800 С.

Целр изобретения — повышение качества электронагревателя с основанием

) из слюдопласта на фосфатном связующем путем исключения расслоения его при высокой температуре и повышения механической прочности.

В способе изготовления плоского электронагревателя в изоляционное . основание иэ слюдопласта на фосфатном связующем запрессовывают реэис- 15 тивный элемент, на изоляционное основание с запресованньи реэистивным элементом наносят суспензию, содержащую водный раствор фосфатного связующего 4-10K-ной îíöåíòðà:öèè и мел-, l0 кодисперсную молотую слюду в соотношении, мас.X:

Водный раствор фосфатного связующего 85-75

Иелкодисперсная моло" 5 тая слюда . 5-15

После нанесения суспензии накладывают 5-6 слоев высушенной слюдобумаr и, прецварительно пропитанной фосфатным связующим, нанося на каждый слой слюдо .щ бума-: и суспензию. Последний слой слюдобумаги закрывают водонепромокаемой бу" ( магой (калькой), на кальку устанавлива1 . ют металлическую сетку. Полученный пакет опрессовывают сначала при комнатной, температуре, а затем при 400-700 С при давлении 10-30 ИПа.

В случае необходимости изготовления двустороннего электронагревателя резистивный элемент размещают с двух сторон, также с двух сторон закрываю пакетом слюдобумаги. Запрессовка резистивного элемента в слюдопластовое основание необходима -для ликвидации зазора между основанием и последующими электроизоляционными слоями. Фасфатное связующее (диаммоний-фосфат„ алюмохромфосфат,. алюмоборфосфат) поставляется в виде порошков, гранул или водный раствор 50-бОХ-ной концентрации. Фосфатные связующие в вод- 0 ной среде диссоциируют с образованием анионов H PO, HPO „ последние вступают в химическое соединение со слюдой с образованием кислых фосфор"5 но-кислых соединений калия и магния.

При повышении температуры до 400700 С образуются нерастворимые соео динения со слюдой. Количество вводимого фосфатного связующего необходимо строго регламентировать. Прн концентрации водного раствора фосфатного связующего менее 4Å не удается получить прочное соединение слюдяных материалов. При избытке (концентрация водного раствора фосфатного связующего блока 107.) в системе фосфатное связующее — слюда остаются свободные кислотные радикалы, в резуль" тате чего в условиях повышенной влажности образуюгся фосфатные кислоты, разрушающие металл резистивного элемента, и снимается сопротивле". ние изоляции за счет полной и оводи1 мости. Кроме того, наличие непрореагировавших фосфатных кислот может привести при высоких температурах к выделению фосфатного ангидрида (Р Ог) и, как следствие„к образованню токсичной атмосферы. Кроме того, реакция фосфорных кислот со слюдой в основном протекает по торцам слюдяных частиц.

Чем более развита площадь торцовой поверхности слюдяных частиц, тем большее количество фосфатного свя-. зующего можно ввести H тем прочнее будет соединение, Б предлагаемом способе применяется суспензия из водного раствора фосфорT="" ного связующего и мелкодисперсной молотой слюды. Прн 400-700 С на границах соприкосновения частиц молотой слюды, слюдопласта и слюдобумаги образуются кислые фосфатные нерастворимые соединения, обеспечивающие прочное скрепление слюцопластового основания и сладобумаги. !

Поскольку средний диаметр частицы мелкодисперсной молотой слюды равен 0,01 мм, суммарная ддина торцовых поверхностей равна 31400 мм, т.е. в 100 раэ больше чем при пропитке связующим без напопчителя.

Суспензия может наноситься пульверизацией, валиком ипи кистью. В зависимости от способа нанесения суспензии выбирается из указанного диапазона =оотношен.ж водного раствора фосфатного связующего и молотой слюды. Обязательным условием при этом является отсутствие чепрореагировавших фосфорных кислот. Это обеспечивается тем, что при меньшей концентрации молотой слюды в суспенэии используется менее концентрированный вод" ный раствор алюмохромфосфата.

41

V с одновременным утапливанием штифтов. Усилие поджима 3 МПа, время годжима 60 с. Затем склеенные электроизоляционные основания с зафиксированным между ними резистивным элементом помещаются в печь, где производится окончательная сушка клеящего состава при 105 С в течение 3 ч °

П р и и е р 2. Электроизоляционное основание из слюдопласта марки

ИТПФЛ толщиной 1,2 мм, представляющее собой кольцо с наружным диаметром 175 мм и внутренним диаметром

60 мм, предварительно перфорированное, помещается на нижнее основание пресс-формы, представляощее собой металлическую плиту со штифтами, расположение которых соответствует перфорации электроизоляционного основания и конфигурации резистивнопо элемента. Перфорация делается в местах, где провод резистивного элемента должен менять направление, На основание укладывается резистивный элемент из нихромовой проволоки диа" метром 0,4 мм и фиксируется натяжением вокруг штифтов. Затем производится запрессовка резистивного эле14501

20

Водный раствор алюмохромфосфатного связующего 95

Мелкозернистая молотая слюда 5 сверху накладывается кольцо из слюдобумаги толщиной 0,1 мм, предварительно пропитанной алюмохромфосфатным свя" зующим,. наружным диаметром 175 мм и внутренним диаметром 60 мм, На эту слюдобумагу наносится суспензия, сверху накладывается еще одно кольцо из слюдобумаги и т.д, до достижения шести слоев слюдобумаги. На последний слой слюдобумаги накладывается круг диаметром 180 мм из водонепромокаеМеталлическая сетка применяется для создания благоприятных условий эвакуации газовых компонентов и па" ров воды. Причем первоначально водо" непромокаемая бумага (калька) не позволяет вытекать суспензии через поры слюдобумаги, в дальнейшем при повышении температуры выше 400 С буо мага обугливается, за счет чего создаются благоприятные условия эвакуации газовых компонентов и паров воды.

Давление 10-30 МПа определено опытным путем, исходя из условий надежного соединения слюдопласта и слюдобумаги и отсутствия механических повреждений электронагревателя. При давлении менее 10 МПа остаются отдельные пустоты в соединении, при давлении более 30 МПа наблюдаются механические повреждения электронагревателя.

Холодное прессование применяется для ликвидации пустот и гарантированного заполнения суспензией всех гор. !

П р и м е p 1 (известный) . Нижнее электроизоляционное основание из слк допласта толщиной 1,2 мм, представляющее собой кольцо с наружным диаметром 175 мм и внутренним диаме-.ром

60 мм предварительно перфорированное,. гомещается на нижнее основание зажимного устройства, представляющее собой металлическую плиту с подпружиненными штифтами, расположение которых соответствует перфорации электроизоляционного основания и конфигурации резистивного элемента. Перфорация сделана в местах, где материал резистивного элемента должен менять направление.

На основание укладывается резистивный элемент из нихромовой проволоки диаметром 0,4 мм и фиксируется натяжением вокруг штифтов. Верхнее электроизоляционное основание из слюдопласта толщиной 0,6 мм в виде кольца с наружным диаметром 60 мм покрывается с одной стороны клеящим составом 88НП при помощи кисти и выдерживается при нормальных условиях 4 ч 30 мин. Затем верхнее электроизоляционное основание накладывается на штифты, фик ирующие резистивный элемент, и поджимается верхним основанием зажимного устройства. При этом происходит склеивание верхнего и нижнего электроизоляционных осно" ваний с окончательной фиксацией ранее уложенного резистивного элемента

55 мента заподлицо с поверхностью элеироизоляционного основания верхним основанием пресс-gopM> . Усилие прессования 20 МПа, время запрессовки

5 с.. После запрессовки плиты прессформы размыкаются и извлекается электроизоляционное основание с запрессованным резистивным элементом.

Затем на основание со стороны впрессованного реэистивного элемента наносится пульзериэатором суспензия, содержащая водный раствор алюмохромфосфатного связующего 4Х-ной концентрации и мелкозернистую молотую слюду в соотношении, мас.Е!

1450141 мой бумаги (кальки), »а кальку " круг диаметром 180 мм из латунной клетки с размером ячеи1 1,0х1,0 мм.

Далее полученнйй пакет помещается устройство для опрессовки и опрес" с овывается вначале при-нормальных ус..овиях в течение 60 с, а затем при о

00 С в течение 60 мин при давлении

10 ИПа. После остывания готовый О лектронагреватель извлекается из у стройства.

Пример 3. Изготовлен электронагреватель согласно прчмеру 2 со с едующими -изменениями, 15

Используется суспензия, содержа ая водный раствор алюмохромфосфатног о связующего 7%-, ной концентрации и мелкозернистую молотую слюду в соо ношении, мас.%: 20

Водный раствор алюмохромфосфатного связующего 90

Мелкозернистая молотая слюда 10

° °

Опрессовка пакета производится 25 п и давлении 20 МПа.

Пример 4. Изготовлен электро нагреватель согласно примеру 2 со следующими изменениями.

Используется суспензия, содержа;,гя водный раствор алюмохромфосфатно гб связующего 10%-ной концентрации и мелкозернистую молотую слюду в сос ношении„ мас.%:

Водный раствор алюмохромфосфатного связующего 85

Мелкозернистая молотая

rлюда 15

Опрессовка производится при давлении 30 ИПаП р и и e p 5. На электроиэоляционное основание из слюдопласта толциной 0,6 мм, представляющее собой круг диаметром 80 мм, на намоточном станке наматывается резистивный элемент из нихромовой HpoBoJIGKH диаметром 0,2 мм (двусторонняя намотка).

Затем электроиэоляционное основание с намотанным резистивным элементом помещается между плитами прессового устройства B производится запрессовка резнстивного элемента заподлицо с поверхностью электроизоляционного э основания. Усилие прессования 10 MIa время прессовки 5 с. Далее на одну нз сторон электроизоляционного осно55 ванин с впресованным резистивным элементом с помощью кисти наносится сус- . пензия, содержащая водный раствор алюмохромфосфатного связующего 10%.ной концектрации и мелкозернистую молотую слюду в соотношении, мас.%::

Водный раствор алюмохромфосфатного связующего 85

Иелкозернистая молотая слюда 15

После нанесения суспензии накладывается высушенная слюдобумага толщиной 0,1 мм, предварительно пропитанная алюмокромфосфатным .связующим и представляющая сббой круг диаметром

90 мм так„ чтобы разница в радиусах между слюдобумагой и электроизо" ляционным основанием составляла

5 мм. На слюдобумагу наносится сус" пензия, далее накладывается еще одщ круг из слюдобумаги.и ".ä. до достижения шести слоев слюдобумаги. Последний слой слюдобумаги закрывается кругом из водонепроницаемой бумаги

{кальки) диаметром 90 мм, На кальку .устанавливается круг диаметром 90 мм из латунной сетки с размером ячеи 1,0х1,0 мм, Затем полученный пакет переворачивается и проводится з..крытие электроизоляционного основания с впресованным резистивным элементом изоляцией со второй стороны аналогичным образом, Полученный пакет помещается в устройство для опрессовки и опрессовывается вначале при нормальных условиях в течение 60 с, а затем при 400-С в течение 60 мин при давлении ЗО ИПа. После остываяия готовый электронагрева-" тель извл"кается из устройства.

Электронагревателя, изготовленные по предлагаемому способу (примеры

2"5) в количестве 24 шт.„ были под-вергнуть1 испытаниям на расслоение и механическую прочность (потеря формы электрона:гревателем за счет изгиба).

Для сравнения аналогичным испытаниям подвергались шесть электронагревателей, изго говлен;-:.ых но известному способу (пример 1), При испытаниях на злектронагреватели ступенчато подавалось напряжение питающей сети, пропорциональное удельной ваттной нагрузке от 0,5 до

4 Вт/см с дискретностью 0,5 Вт/см" с выдержкой в течение 5 мин при каж- . дом значении напряжения.

В качестве критериев отказов при испытаниях приняты расслоения электронагревателей или их деформация, Формула изобретения

Способ изготовления плоского электронагревателя, при котором разСоставитель А, Ходатаева

Pe„",актср Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор А.дбручар

Подписное

Заказ б979/56

Тираж 832

ВИКА Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Производственно-попиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

/ 145 приводящие к потере формы и механической прочности электронагревателей, Все представленные на испытания электронагреватели рассчитаны на номинальное значение удельной ваттной нагрузки 2,0 Вт/см при номинальном значении напряжения питающей сети.

Все электронагреватели, изготовленные по предлагаемому способу, успешно выдержали нагрузки, соответствующие номинальным значениям и выдерживают нагрузки, превышающие номинальное значение в 1,25 — 1,75 раза.

В то же время электронагреватели, изготовленные по известному способу разрушаются или деформируются при нагрузках, составляющих 0,5 — 0,75 от номинального значения. Электронагреватели, изготовленные по предлагаемому способу, предназначены для замены широко распространенных нагревателей и прессованных керамических нагревателей для электроконфорок, электроплит и других промышленных и бытовых электроприборов.

За счет применения указанных электронагревателей будет сокращено применение металла от 0,05 до 0,2 кг и периклаза до 0,1 кг на один электроприбор. Себестоимость электронагревателя будет снижена ориентировочно на 10-202. Ожидаемая потребность до

2 млн.шт. в год.

0141 8 мещают резистивный элемент на изоля ционном основании из слюдопласта, укладывают поверх изоляционное покрытие, наносят скрепляющий состав и закрепляют резистивный элемент в основании, отличающийся тем, что, с целью повышения качества электронагревателя с основанием из слюдопласта на фосфатном связующем путем исключения расслоения eio npu высокой температуре и повышения меха нической прочности, по меньшей мере на одну из плоскостей изоляционного основания .с запрессованным резистив" ным элементом наносят суспензию, содержашую водный раствор фосфатного связующего 4- 10ã.-ной концентрации и мелкодисперсную молотую слоду в соот20 нойении, мас,г:

Водный раствор фосфатного связующего 85-95

Иелкодисперсная молотая слюда 5-15 основание закрывают несколькими слоя-. ми высушенной слюдобумаги, прецварительно пропитанной фосфатными связующими, нанося на каждый слой указан" ную суспензию, последний слой слюдобумаги закрывают водонепромокаемой бумагой (калькой), на бумагу устанавливают металлическую сетку и полученный пакет опрессовывают сначала при ,комнатной температуре и затем при о темгературе 400-700 С при давлении

10-30 ИПа.