Способ изготовления резистивного элемента

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления плоских электронагревательных элементов, которые могут быть использованы в различных областях промышленности, где применяются нагревательные элементы, например в строительстве при возведении монолитных бетонных конструкций с помощью скользящей греющей опалубки. Способ изготовления резистивных электронагревателей с неравномерным распределением степени нагрева заключается в том, что формируют зигзагообразный нагревательный элемент, выполняя встречно-параллельные чередующие прорези на пропитанном связующим углеродном волокнистом материале, помещают нагревательный элемент между двумя изолирующими слоями и скрепляют все слои связующим. Прорези выполняют таким образом, что ширина вертикальных полос уменьшается по осевой линии от середины к краям. Техническим результатом является создание неравномерного распределения степени нагрева поверхности нагревательного элемента, когда степень нагрева увеличивается от середины к краям. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления плоских электронагревательных элементов, которые могут быть использованы как в строительстве, технологии на промышленных производствах, так и в быту.

Известен способ изготовления гибкого электронагревателя из электропроводного материала, включающий образование в исходном материале электропроводящих и электроизоляционных участков путем выполнения в исходном материале встречных глухих вырезов на расстоянии друг от друга, равном величине выбранного шага, при этом боковые стороны упомянутых встречных вырезов ориентируют параллельно образующей цилиндрической поверхности материала, а между краями глухой части вырезов и прилегающим к ним краям исходного материала оставляют промежуток, превышающий величину шага вырезов [1,2].

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления плоского резистивного электронагревателя, при котором формируют зигзагообразный резистивный элемент, имеющий вертикальные и горизонтальные полосы материала, выполняя встречно-параллельные чередующиеся прорези на резистивном материале, перпендикулярные к оси материала одинаковой ширины и длины и не доходящие до краев материла на величину технологического поля и смещенными попеременно одна относительно другой на величину, равную или большую шага чередования. Размещают резистивный элемент между двумя изолирующими слоями и скрепляют все элементы связующим [3].

Все указанные выше способы изготовления электронагревателей характеризуются тем, что в итоге получают нагреватель с более или менее равномерным распределением степени нагрева по поверхности. Однако в ряде случаев требуются нагреватели с неравномерным распределением степени нагрева, например, в греющих опалубках при возведении бетонных конструкций как с простой, так и сложной формой поперечного сечения. В таких конструкциях опалубок существуют ребра и стыковочные узлы, в которых образуется повышенная теплоотдача в пространство, что приводит к неравномерному нагреву массы бетона по объему конструкции и неравномерному набору прочности бетоном.

Проблема компенсации потерь тепла через ребра и стыковочные узлы может быть решена путем создания для термоактивных опалубок нагревательного элемента с неравномерным распределением степени нагрева по его поверхности, когда степень нагрева увеличивается от середины к краям, что и является технической задачей данного изобретения.

Техническая задача решается за счет того, что формируют зигзагообразный резистивный элемент, имеющий вертикальные и горизонтальные полосы из пропитанного связующим углеродного волокнистого материала, выполняя встречные параллельные чередующиеся прорези на резистивном материале, перпендикулярные его продольной оси одинаковой ширины и длины, не доходящие до краев материала на одинаковую величину и смещенными попеременно одна относительно другой, размещают резистивный элемент между двумя изолирующими слоями и скрепляют все элементы связующим, при этом прорези выполняют с переменным шагом таким образом, что ширина вертикальных полос по осевой линии материала от середины к краю как в одну, так и в другую стороны уменьшается по закону арифметической b_n= b₁+d(n-l) или геометрической b_n=b₁q^n-1 прогрессий, или по закону степенной b_n=b₁sⁿ, или показательной b_n=b₁n^-t функций, где b₁ - ширина первой от середины вертикальной полосы, см; b_n - ширина последующей вертикальной полосы, см; d - разность, d<0, арифметической прогрессии; q - знаменатель, 0<q<1, геометрической прогрессии; s - параметр степенной, 0<s<1; t - параметр показательной, t>0, функций, причем прорези смещают одна относительно другой на величину, равную среднему геометрическому ширин вертикальных полос первой от середины и последней вертикальных полос, а в качестве резистивного материала используют пропитанный связующим углеродный волокнистый материал.

На чертеже изображен резистивный элемент с встречно-параллельными прорезями.

Предлагаемый способ изготовления электронагревателя реализуется следующим образом. На резистивном цельнокроенном углеродном материале 1, пропитанном связующим, формируют резистивный элемент, имеющий вертикальные - 2 и горизонтальные - 3 полосы, выполняя на нем встречно-параллельные, чередующиеся, одинаковой длины, перпендикулярные продольной оси - 7 материала прорези - 4. Прорези выполняют не доходящими до краев с обеих сторон материала на величину смещения - 5. Далее закрывают резистивный элемент с двух сторон изолирующими слоями и скрепляют все слои связующим, при этом габариты изолирующих слоев больше габаритов резистивного элемента на величину технологического поля - 6.

Ширина вертикальных полос, ширина и длина прорезей определяются общей мощностью нагревателя и законом распределения температуры по его поверхности, которые определяются по результатам компьютерного моделирования и расчета температурных полей конкретного обогреваемого объекта, а применение углеродного волокнистого материала в качестве резистивного слоя, многообразие его текстильных и других форм позволяет широко варьировать электрическими и тепловыми параметрами нагревателей.

Литература 1. Патент Японии 49-28694, кл H 05 B 3/34, 1974 г.

2. Патент РФ N 2025053, кл H 05 B 3/32, 1994 г.

3. Патент РФ N 2052907, кл H 05 B 3/34, 1996 г.

Формула изобретения

Способ изготовления резистивного электронагревателя, при котором формируют зигзагообразный резистивный элемент, имеющий вертикальные и горизонтальные полосы, выполняя встречно-параллельные чередующиеся прорези на резистивном материале перпендикулярно его продольной оси одинаковой ширины и длины, не доходящие до краев материала на одинаковую величину и смещенные попеременно одна относительно другой, размещают резистивный элемент между двумя изолирующими слоями и скрепляют все элементы связующим, отличающийся тем, что прорези выполняют с переменным шагом таким образом, что ширина вертикальных полос по осевой линии материала от середины к краю как в одну, так и в другую сторону уменьшается по закону арифметической b_n = b_i + d(n - 1), или геометрической b_n = b₁q^n-t прогрессий, или по закону степенной b_n = b₁Sⁿ, или показательной b_n = b₁n^-t функций, где b₁ - ширина первой от середины вертикальной полосы, см; b_n - ширина последующей вертикальной полосы, см; d - разность, d < 0, арифметической прогрессии; q - знаменатель, 0 < q < 1, геометрической прогрессии; s - параметр степенной, 0 < s < 1; t - параметр показательной, t > 0, функций, при этом прорези смещают одна относительно другой на величину, равную среднему геометрическому ширин первой от середины и последней вертикальных полос, а в качестве резистивного материала используют пропитанный связующим углеродный волокнистый материал.

РИСУНКИ

Рисунок 1