Электрический нагреватель

 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для нагрева, сушки и термостатирования изделий или бытовых помещений путем теплового контакта, тепловой отдачи свободной конвекции, а также излучением, более конкретно предлагаемый электрический нагреватель может применяться, например, в утюгах, кипятильниках, тостерах, водонагревателях, кофеварках и других электронагревательных приборах. Электрический нагреватель состоит из тепловоспринимающего металлического основания, выполненного плоским, покрытого электроизоляционной пастой, на поверхность которой нанесен топологический рисунок 3 резистивной пастой нагревательного элемента, покрытый слоем защитной диэлектрической пасты. Составы паст подобраны таким образом, что их температурные расширения полностью соответствуют температурным расширениям металлического основания. Нагреватель обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и повышение равномерности теплового излучения. 1 ил.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для нагрева, сушки и термостатирования изделий или бытовых помещений путем теплового контакта, тепловой отдачи свободной конвекции, а также излучением, более конкретно предлагаемый электрический нагреватель может применяться, например, в утюгах, кипятильниках, тостерах, водонагревателях, кофеварках и других электронагревательных приборах.

Известны электрические нагреватели, содержащие тепловоспринимающий сердечник с уложенным в каналы нагревательным элементом (1); (см. Старикович М. А. Резников М.И. Методы экспериментального излучения внутрикотловых процессов. М. Госэнергоиздат, 1961, с. 34.).

Низкая надежность и неравномерность теплового излучения является недостатком этого типа устройств.

Известны композиции для формирования электроизоляционного материала (2,3).

Известны электропроводные композиции (4,5, 6).

Применение указанных композиций не обеспечивает высокой эксплуатационной надежности электрических нагревателей, изготовленных на их основе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электрический нагреватель, содержащий тепловоспринимающее металлическое основание, покрытое электроизоляционным материалом, на поверхности которого размещен нагревательный элемент /см. авт. св. СССР N 1612380, кл. H 05 B 3/06, 1988/.

Низкая надежность и неравномерность теплового излучения является недостатком этого электрического нагревателя.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и повышение равномерности теплового излучения.

Поставленная цель обеспечивается тем, что в электрическом нагревателе, содержащем тепловоспринимающее металлическое основание, покрытом электроизоляционным материалом, на поверхности которого размещен нагревательный элемент, тепловоспринимающее основание выполнено плоским из стали 15Х25Т или 20Х13, при этом в качестве электроизоляционного материала использована диэлектрическая паста, изготовленная из следующего состава, Органическое связующее 36 -28 Диэлектрическое мелкозернистое стекло на бариевой основе Остальное Нагревательный элемент выполнен в виде топологического рисунка резистивной пастой, изготовленной из следующего состава, Органическое связующее 12,5 -15 Порошковая композиция Остальное Порошковая композиция изготовлена из следующего состава, NiB 38,5 38,7 SiFe 8,3 8,5 Al /порошкообразный/ 433 43,5
Стекло диэлектрического на бариевой основе 9,5 -9,7
при этом резистивный слой дополнительно покрыт диэлектрической защитной пастой, изготовленной из следующего состава,
Органическое связующее 29 -30
Стекло диэлектрическое мелкозернистое на бариевой основе Остальное
При этом органическое связующее изготовлено из следующего состава,
Терпинеол 94,5 -96,0
Этилцеллюлоза 3,5 -4,5
Касторовое масло Не менее 0,5.

На чертеже представлен предлагаемый электрический нагреватель.

Он содержит тепловоспринимающее металлическое основание 1, покрытое электроизоляционным материалом 2, на поверхности которого размещен нагревательный элемент, выполненный в виде топологического рисунка 3, покрытый диэлектрической защитной пастой 4. При этом покрытие тепловоспринимающего металлического основания 1 элементами 2, 3 и 4 может быть двухсторонним /на чертеже этот вариант не показан/.

Приготовление резистивной пасты осуществляется следующим образом: навески органического связующего и порошковой композиции взятые в вышеуказанном соотношении, смешиваются, например в агатовой ступке, после чего переносятся на валки пастотерки и паста перетирается в течение 30 40 мин при зазоре между валками 0,4 0,6 мм, при этом органическое связующее предварительно варится при 150±5^oC в стеклянной посуде в течение 2 3 ч с последующим естественным охлаждением, при этом приготовление порошковой композиции производится по следующей технологии: навески компонентов, взятые в вышеуказанном соотношении загружаются в барабан планетарной мельницы с металлическими шарами диаметром 0,8^oC1,0 мм в соотношении 1 1 и измельчаются в течение 1,0 1,5 ч.

Приготовление диэлектрической и защитной паст осуществляется следующим образом. Навески органического связующего и диэлектрического мелкодисперсного стекла на бариевой основе, взятые в вышеуказанном соотношении, смешиваются, например, в агатовой ступке, после чего переносятся на валки пастотерки и паста перетирается в течение 30 40 мин при зазоре между валками 0,4 0,6 мм, при этом предварительно органическое связующее готовится аналогичным образом, что и для резистивной пасты.

Одна из возможных рецептур диэлектрического мелкозернистого стекла, применяемого при изготовлении предлагаемых электрических нагревателей на АО "ВЭЛКОНТ" г. Кирово-Чепецк, следующая,
SiO₂ 44,0 45
TiO₂ 0,9 -1,1
B₂O₃ 6,4 6,6
CaO 5,5 -6,5
CoO 0,05 -0,25
BaO 19,0 1,0
Al₂O₃ Остальное
Металлическое основание вырубается штампом необходимой конфигурации с последующей механической обработкой наружной поверхности опескоструиванием электрокорундом диаметром зерна 8 -2 микрон давлением воздуха 1,5 кг/см² и ее промывкой водным раствором стирального порошка, водой и сушкой.

На подготовленное металлическое основание 1, выполненное плоским, наносится диэлектрическая паста на установке трафаретной печати через трафарет с металлической или капроновой сеткой. Паста подсушивается при 300 50^oC в течение 30 мин. После сушки паста вжигается в конвейерных электропечах. Максимальная температура вжигания 830 40^oC. Время выдержки при максимальной температуре 20 25 мин. Процесс нанесения диэлектрической пасты многократен и повторяется от 3 до 5 раз. На диэлектрическое покрытие наносится топологический рисунок резистора резистивной пастой на установке трафаретной печати. Далее осуществляется сушка и вжигание по вышеуказанным режимам. Нанесение резистивной пасты однослойное. Далее на резистивный слой наносится слой диэлектрической защитной пасты по той же технологии, что и электроизоляционный слой. Покрытие защитной пастой однократное.

Необходимое сопротивление резистивного слоя 3 /нагревательного элемента/ обеспечивается конструкцией топологического рисунка. Электрические контакты для подачи напряжения питания на нагревательный элемент на чертеже не показаны.

Низкая себестоимость, равномерность нагрева нагреваемой поверхности, более высокое КПД, большая надежность является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что составы паст подобраны таким образом, что их температурные расширения полностью соответствуют температурным расширениям металлического основания 1.

Формула изобретения

Электрический нагреватель, содержащий тепловоспринимающее металлическое основание, покрытое электроизоляционным материалом, на поверхности которого размещен нагревательный элемент, отличающийся тем, что тепловоспринимающее основание выполнено плоским из стали 15Х25Т или 20Х13, при этом в качестве электроизоляционного материала использована диэлектрическая паста, изготовленная из следующего состава, мас.

Органическое связующее 25 28
Диэлектрическое мелкозернистое стекло на бариевой основе Остальное
нагревательный элемент выполнен в виде топологического рисунка резистивной пастой, изготовленной из следующего состава, мас.

Органическое связующее 12,5 15
Порошковая композиция Остальное
порошковая композиция изготовлена из следующего состава, мас.

NiB 38,5 38,7
SiFe 8,3 8,5
Al (порошкообразный) 43,3 43,5
Стекло диэлектрическое на бариевой основе 9,6 9,7
при этом резистивный слой дополнительно покрыт диэлектрической защитной пастой, изготовленной из следующего состава, мас.

Органическое связующее 29 30
Стекло диэлектрическое мелкозернистое на бариевой основе Остальное
при этом органическое связующее изготовлено из следующего состава, мас.

Терпинеол 94,5 96,0
Этилцеллюлоза 3,5 4,5
Касторовое масло Не менее 0,5е

РИСУНКИ

Рисунок 1