Нагревательный элемент с резистивной поверхностью
Формула / Реферат
1. Нагревательный элемент (1), содержащий, по меньшей мере, один резистивный слой (10) с контактными электродами (11, 12) и два проводящих слоя (20, 30), расположенные над резистивным слоем (10), а также расположенные между указанными слоями (10, 20, 30) изолирующие слои (40, 50), отличающийся тем, что резистивный слой (10) и ближайший к нему проводящий слой (20) выполнены с возможностью подключения к нулевому проводу через предусмотренные на этих слоях (10, 20) контактные электроды (12, 21), а второй проводящий слой (30) является защитным слоем, заземляемым через контактный электрод (31).
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что два контактных электрода (11, 12) на резистивном слое (10) расположены с двух его сторон в краевых зонах, а контактные электроды (21, 31) на первом (20) и втором (30) проводящих слоях расположены также в краевых зонах, причем все контактные электроды (11, 12, 21, 31) выступают в продольном направлении, по меньшей мере, с одной стороны за соответствующие слои (10, 20, 30), при этом один контактный электрод (12) резистивного слоя (10) расположен с возможностью совмещения с контактным электродом (21) первого проводящего слоя (20), тогда как контактный электрод (31) второго проводящего слоя (30) расположен со смещением относительно контактного электрода (12) резистивного слоя (10) и контактного электрода (21) первого проводящего слоя (20).
3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что контактные электроды (11, 12, 21, 31) расположены в горизонтальном и/или вертикальном направлении, в основном, параллельно друг другу.
4. Элемент по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на обращенной от остальных слоев стороне второго проводящего слоя (30) и на резистивном слое (10) размещено по одному дополнительному изолирующему слою (60, 70).
5. Элемент по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что концы контактных электродов (11, 12, 21, 31), выступающие за проводящие слои (20, 30) и резистивный слой (10), закрыты соответственно окружающими их изолирующими слоями (40, 50, 60, 70).
6. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резистивный слой (10) содержит в качестве резистивной массы сажу или электропроводящий полимер.
7. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резистивный слой (10), первый (20) и второй (30) проводящие слои состоят из одинакового материала.
8. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один изолирующий слой является слоем-основой для соответственно примыкающего проводящего слоя или слоев.
9. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в резистивном слое (10), а также в первом (20) и втором (30) проводящих слоях на поверхности выполнены отверстия (14, 24, 34), причем эти отверстия (14, 24, 34) в проекции совпадают между собой.
10. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резистивный слой (10), а также оба проводящих слоя (20, 30) содержат соответственно на участках (23, 33) проводящий материал, причем резистивный слой (10) содержит, по меньшей мере, два контактных электрода (11, 12, 11', 12'), а первый (20) и второй (30) проводящие слои содержат соответственно, по меньшей мере, один контактный электрод (21, 21', 31, 31'), соответствующий паре контактных электродов резистивного слоя (10), которые проходят в продольном направлении в соответствующем слое (10, 20, 30) и, по меньшей мере, на одном конце выступают за участки (13, 22, 32), снабженные проводящим материалом и резистивной массой.
11. Элемент по п.10, отличающийся тем, что контактные электроды (11, 11', 12, 12', 21, 21', 31, 31') проходят по всей длине нагревательного элемента (1).
12. Элемент по одному из пп.10 или 11, отличающийся тем, что участки (13, 23, 33), снабженные резистивной массой и проводящим материалом, проходят по всей ширине нагревательного элемента (1).
13. Элемент по одному из пп.10-12, отличающийся тем, что полосообразные промежутки между участками (13, 23, 33) соответствующего слоя (10, 20, 30) свободны от резистивной массы и проводящего материала.
14. Элемент по одному из пп.10-13, отличающийся тем, что участки (13, 23, 33) отдельных слоев (10, 20, 30) в проекции совпадают между собой.
15. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина внешних изолирующих слоев составляет 50-200 мкм, а внутренних изолирующих слоев 10-100 мкм.
16. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина проводящих слоев составляет 10-3000 мкм, причем толщина первого проводящего слоя (20) составляет преимущественно 10-50 мкм, а второго проводящего слоя преимущественно 50-100 мкм.
Текст
1 Изобретение относится к нагревательному элементу с резистивной поверхностью. Резистивные электронагревательные элементы имеют многостороннее применение, например для обогрева помещений. По сравнению с нагревательными элементами со стержневыми, трубчатыми или спиралеобразными резисторами нагревательные элементы с резистивными поверхностями оказываются особенно предпочтительными, поскольку у них тепло может отдаваться по всей площади резистивного слоя. В некоторых областях, например старых сооружениях, может потребоваться наличие обогревателя с резистивной поверхностью,имеющего высокую мощность. В то же время такой нагревательный элемент с резистивной поверхностью должен иметь возможность использования без риска нарушения безопасности даже при механическом повреждении и при попадании, например, брызг воды в окружающее пространство. Задачей настоящего изобретения является создание нагревательного элемента с резистивной поверхностью, называемого далее просто"нагревательный элемент", который отвечал бы этим требованиям, обеспечивал бы эксплуатацию с сетевым напряжением, к тому же был бы прост в электрическом присоединении и установке и у которого было бы предусмотрено несколько электропроводящих слоев, в которых помещены или размещены контактные электроды так, что при контактировании нагревательного элемента в заданном месте достигается только выбранное число контактных электродов. Из DE-OS 2449676 известен заземленный обогреватель с резистивной поверхностью, который может быть защищен через выключатель защиты от токов повреждения (FI). Обогреватель состоит из изолированной пленки-основы со служащим в качестве нагревательного слоя,проводящим и присоединяемым к электропитанию покрытием на одной стороне и дополнительным электропроводящим покрытием в качестве заземляемого слоя на другой стороне. На выбор внешние проводящие слои могут быть еще закрыты электроизолирующими слоями. Существенный недостаток этого вида поверхностного обогрева состоит в том, что в рабочем состоянии, т.е. при включенном электропитании, между нагревательным и заземленным слоями всегда возникает емкостная обратная связь, которая в зависимости от величины нагревательной поверхности вызывает более или менее сильный ток утечки на заземленном слое. Это означает, что заземленный выключатель защиты от токов повреждения приходится выбирать в отношении величины данного нагревательного элемента или наоборот, величину нужного нагревательного элемента приходится приспосабливать к допустимому току повреж 002670 2 дения данного выключателя защиты FI, с тем чтобы исключить преждевременное и нежелательное срабатывание выключателя защиты FI. Аналогичный вид поверхностного обогрева описан в DE-AS 1288702. В этой публикации также резистивная нагревательная поверхность отделена изолирующим слоем от заземляемого второго проводящего слоя, в частности металлической защитной фольги, причем заземляемый слой либо сам выполнен в виде плавкого предохранителя из легко плавящегося металла,либо плавкий предохранитель встроен в цепь тока нагревательного слоя и/или заземляемого слоя. Также у этого вида поверхностного обогрева внешние проводящие слои могут быть закрыты изолирующими слоями. В качестве дополнительного средства защиты на обратной стороне нагревательной поверхности может быть размещена дополнительная, выполненная в виде плавкого предохранителя металлическая фольга, которая отделена от нагревательной поверхности также изолирующим слоем. Этот вид выполнения поверхностного обогрева, известный с 1957 г., рассчитан, в частности, на те меры, которые должны были как можно лучше обеспечить электробезопасность прибора для потребителя на тот момент времени и при возможных коротких замыканиях должны были вызывать достаточно быстрое прерывание цепи тока. Эта проблема техники безопасности решается сегодня существенно более "элегантно" и надежно посредством разработанных за это время выключателей защиты от токов повреждения (FI). В US-A-4,725,717 от 16.02.1988 описан плоский нагревательный элемент с антистатическими поверхностями. К окружающему нагревательный элемент изолирующему слою добавляют заделанные в поверхность электропроводящие материалы и поверхность заземляют,даже могут отводиться возможные статические заряды. Защита потребителя обеспечивается механически стабильным изолирующим слоем или на выбор слоем с защитным проводом. Однако не предусмотрено экранирование защитного провода от емкостных токов утечки. В US-A-5,577,158 от 19.11.1996 описан плоский нагревательный элемент, который размещен на изолирующем слое на металлической заземленной подложке. Емкостные токи утечки предотвращены или поддерживаются низкими за счет геометрического расположения электродов и выбора фаз источника трехфазного тока,поскольку совокупность токов источника трехфазного тока при симметричной нагрузке взаимоустраняется. Это относится также при подходящем расположении электродов к токам утечки. Также в этой публикации не предусмотрено мер по экранированию заземленного слоя от токов утечки. В US-A-5,361,183 от 1.11.1994 описана термоэлектрическая противообледенительная 3 система для поверхностей крыльев самолетов в сочетании с выключателем защиты от токов повреждения, называемом далее FI. В противоположность настоящему изобретению используемый здесь экранирующий слой заземлен и не соединен с нулевым проводом. Для того чтобыFI не сработал, в нем должна быть предусмотрена собственная обмотка, через которую стекает емкостной ток утечки. Поэтому между FI и экранирующим слоем необходимы специальныйFI и собственный провод. В основе настоящего изобретения лежит,напротив, тот факт, что за счет, в основном,полного освобождения заземляющего провода(защитного провода) от емкостных токов утечки может быть достигнута полная независимость между типом FI и величиной нагревательного элемента. Это дает как для использования на практике, так и для сертификации допуска или класса защиты в соответствии с нормами соответствующих технических служб контроля значительные преимущества по сравнению с известными плоскими нагревательными элементами. Таким образом, впервые становится возможным оборудовать здания или иные объекты панельным электрообогревом произвольной величины, особо не принимая во внимание при этом уже имеющийся в большинстве случаев выключатель защиты FI. Также в противоположность существующим типам панельного обогрева может быть произведена сертификация класса защиты для нагревательных элементов,согласно изобретению, и выдан соответствующий сертификат. Кроме того, емкостные токи повреждения на заземляющем проводе (защитном проводе) представляли бы собой из-за дополнительных фазовых сдвигов в зоне FI нежелательные возмущающие параметры. Устранение названных недостатков уровня техники и достижение названных выше преимуществ настоящего изобретения обеспечиваются, согласно изобретению, посредством нагревательного элемента по п.1. В случае, например, механического повреждения нагревательного элемента автоматический выключатель или выключатель защиты от токов повреждения может сработать от защитного провода. Благодаря этому первому проводящему слою,который служит в качестве дополнительного нулевого провода, в принципе, прерывается емкостная связь между резистивной нагревательной поверхностью и защитным проводом. Нулевой провод осуществляет емкостное экранирование защитного провода от резистивной нагревательной поверхности. Плоскостной нулевой провод и лежащий над ним плоскостной защитный провод имеют одинаковый потенциал; поэтому между этими обоими плоскостными проводами также независимо от величины всей нагревательной поверхности, составленной, при необходимости, также из отдельных элементов, 002670 4 через защитный провод не может течь емкостной ток повреждения. Другие формы выполнения приведены в пп.2-16. Для ввода нагревательного элемента в эксплуатацию один контактный электрод резистивного слоя присоединяют к нулевому проводу, а другой - к фазе, в результате чего вырабатывается ток в поверхности резистивного слоя,который при этом нагревается и отдает тепло в окружающее пространство. Благодаря конструкции нагревательного элемента, согласно изобретению, он может контактировать простыми средствами. Так, электрическое контактирование у нагревательного элемента, согласно изобретению, может происходить за счет размещения контактных элементов, например контактных носиков, проходящих по толщине нагревательного элемента. Если такой контактный носик, электрически соединенный либо с фазой, нулевым проводом, либо с заземлением электропитания, размещают в нагревательном элементе, согласно изобретению, то этот носик вступает в соединение исключительно с нужными контактными электродами соответствующего слоя. Короткое замыкание между отдельными контактными электродами можно, таким образом, предотвратить. Кроме того, конструкция нагревательного элемента, согласно изобретению, обеспечивает соединение с силовым или геометрическим замыканием между электропитанием и контактными электродами. Подобное соединение может быть создано контактирующими средствами, с которыми контактные электроды контактируют в глубине. При этом могут использоваться зажимы, которые в заданных местах сверху и снизу через электропроводящие контактные язычки или контактные зубцы входят в нагревательный элемент. Такое контактирование в глубине возможно только с помощью нагревательного элемента, согласно изобретению. При размещении у обычных нагревательных элементов дополнительного защитного провода и экранирования за счет давления для размещения контактного элемента и за счет самого контактного элемента произошло бы короткое замыкание между отдельными слоями. Контактирование в глубине дает, однако, помимо точного присоединения заданных контактных электродов то преимущество, что соединение с геометрическим замыканием между нагревательным элементом и электропитанием может выдерживать также растягивающие и сдвигающие нагрузки. Поскольку нагревательный элемент, согласно изобретению, может эксплуатироваться с сетевым напряжением, конструктивные затраты на такой нагревательный элемент невелики. Трансформаторы и другие крупные детали, которые потребовались бы для низковольтных элементов, являются у нагревательного элемента, согласно изобретению, излишними. Благода 5 ря этим небольшим конструктивным затратам предоставляется множество возможностей применения нагревательного элемента, согласно изобретению. Благодаря расположению контактных электродов по п.3 предотвращается по всей длине нагревательного элемента непосредственное касание между контактными электродами. Согласно форме выполнения по п.4, весь нагревательный элемент может быть влагонепроницаемо закрыт внешними изолирующими слоями, что исключает опасность при касании плоского нагревательного элемента. За счет изоляции контактных электродов по п.5 предотвращается их выступание из нагревательного элемента. В частности, при использовании во влажной атмосфере, например в брызгах воды, изоляция всего нагревательного элемента, в частности контактных электродов,имеет большое значение для обеспечения безопасности при использовании нагревательного элемента. У этого выполнения нагревательного элемента, согласно изобретению, подходящее контактирование возможно, например, через контактные носики или контактные зубцы. Предпочтительные материалы для резистивной массы описаны в п.6. Применение электропроводящего полимера в резистивной массе дает помимо прочего то преимущество, что при подходящем выборе полимера мощность нагревательного элемента можно повысить по сравнению с мощностью при применении сажи. Форма выполнения по п.7 имеет помимо технологических преимуществ еще и то дополнительное преимущество, что, например, при применении электропроводящих полимеров весь нагревательный элемент обладает высокой гибкостью и благодаря упругости является стойким к механическим нагрузкам и колебаниям температуры, а также его можно без механических повреждений легко хранить, транспортировать и устанавливать. Согласно форме выполнения по п.9, нагревательный элемент снабжен отверстиями, которые могут иметь, например, полукруглую форму и обеспечивать закрепление нагревательного элемента, например, на стене или на полу. Через отверстия может быть пропущена крепежная деталь, например шуруп, не вызывающий короткого замыкания проводящих слоев и резистивного слоя. Конструкция нагревательного элемента по п.10 дает возможности контактирования в различных местах нагревательного элемента. Так,например, в соответствии с размерами закрываемой нагревательным элементом зоны можно выбрать подходящий контактный электрод в соответствующем слое, от которого путь к токоподводящему проводу наикратчайший. В этой связи предпочтительной является форма выполнения по п.11, поскольку за счет 6 этого достигается нагрев по всей площади участков, ограниченной контактными электродами резистивного слоя. У формы выполнения по п.12 нагреваемая зона может быть приведена в соответствие с шириной нагревательного элемента, а у формы выполнения с несколькими парами контактных электродов в резистивном слое можно варьировать между расстоянием одной пары контактных электродов и всей шириной нагревательного элемента. Согласно особенно предпочтительной форме выполнения по п.13, за счет полосообразных промежутков между участками соответствующего слоя создаются возможные обрезные края, по которым можно разрезать нагревательный элемент. При разрезании нагревательного элемента в такой зоне, свободной от резистивной массы или проводящего материала, снова возникают благодаря сплошным контактным электродам возможности контактирования. Нагревательный элемент, согласно изобретению,может быть, таким образом, в зависимости от необходимости выкроен на любую величину, не теряя преимуществ контактных электродов, выступающих за участок, и обеспечиваемой за счет этого возможности контактирования. Преимущественно участки расположены при этом по п.14, так что при разрезании нагревательного элемента, согласно изобретению,гарантировано, что на обрезном краю ни один из участков резистивного слоя или первого или второго проводящего слоя не открыт, т.е. не изолирован; тем самым, возможно безопасное контактирование. Изобретение поясняется далее с помощью прилагаемого чертежа, на котором изображают: фиг. 1: в схематичном разобранном виде нагревательный элемент, согласно изобретению; фиг. 2: вид сверху на одну форму выполнения нагревательного элемента с участками; фиг. 3: в схематичном разобранном виде нагревательный элемент с участками. На фиг. 1 изображен нагревательный элемент 1, у которого резистивный слой 10 расположен между двумя проходящими вдоль его сторон контактными электродами 11, 12. Этот резистивный слой 10 с контактными электродами 11, 12 находится между двумя изолирующими слоями 70, 40. На верхнем изолирующем слое 40 расположен первый проводящий слой 20, содержащий на одной стороне в краевой зоне контактный электрод 21. На этом первом проводящем слое 20 находится дополнительный изолирующий слой 50, который отделяет проводящий слой 20 от второго проводящего слоя 30. Второй проводящий слой 30 также содержит на одной стороне контактный электрод 31. На втором проводящем слое расположен дополнительный изолирующий слой 60. Контактный электрод 21 следующего за резистивным слоем (10) первого проводящего 7 слоя 20 точно совпадает с контактным электродом 12 резистивного слоя. Благодаря этому может происходить контактирование за счет ввода контактного элемента, например контактного носика или контактного язычка, через оба этих контактных электрода. Контактный электрод 21 первого проводящего слоя 20, выполненного в качестве дополнительного нулевого провода, и служащий нулевым проводом контактный электрод 12 резистивного слоя 10 присоединяют к нулевому проводу электропитания. Для повышения эксплуатационной безопасности контактный электрод 31 второго проводящего слоя 30, выполненного в качестве заземляемого защитного провода, расположен со смещением преимущественно в сторону относительно контактных электродов 12, 21 и поэтому в проекции не совпадает с ними. В изображенной форме выполнения контактный электрод 31 смещен в сторону влево относительно контактных электродов 21, 12. Однако в рамках изобретения возможно расположение контактного электрода 31 со смещением вправо относительно контактных электродов 12, 21, т.е. в направлении второго контактного электрода 11 резистивного слоя 10. При пробивании контактного элемента этим контактным электродом 31 с электропитанием контактирует исключительно он. Короткое замыкание с другими контактными электродами 12, 21 возникнуть не может. За счет второго проводящего слоя 30 нагревательный элемент может быть, таким образом, заземлен без возникновения при этом токов утечки, как это было подробно изложено выше. Второй контактный электрод 11 резистивного слоя 10 присоединяют, согласно изобретению, к фазе электропитания. Как видно из фиг. 1, концы контактных электродов 11, 12, 21, 31 выступают с одной стороны за соответствующие слои 10, 20, 30. Контактирование контактных электродов, происходящее в этой выступающей зоне, может быть осуществлено, таким образом, посредством контактных элементов, проходящих через нагревательный элемент, без возникновения короткого замыкания с другим слоем. На фиг.1 в слоях 10, 20, 30 изображены отверстия 14, 24, 34. Эти отверстия 14, 24, 34 выполнены в соответствующих слоях 10, 20, 30 так, что они в проекции совпадают между собой. Для закрепления нагревательного элемента 1 на стене или полу через эти отверстия может быть пропущен, например, шуруп. Шуруп вступает при этом в контакт только с изолирующими слоями 40, 50, 60, 70, однако, не с электропроводящими слоями 20, 30 и резистивным слоем 10. Это предотвращает короткое замыкание между слоями 10, 20, 30, что обеспечивает возможность надежного закрепления нагревательного элемента, согласно изобретению. На фиг. 1 контактные электроды соответствующих слоев расположены на краю. Однако 8 в рамках изобретения контактные электроды можно расположить так, чтобы они находились на расстоянии от края в краевой зоне соответствующего слоя. Преимуществами нагревательного элемента, согласно изобретению, являются возможность простого и надежного контактирования за счет расположения контактных электродов по отношению друг к другу и возможность эксплуатации этого нагревательного элемента с переменным напряжением 220 В. При приложении к нагревательному элементу сетевого напряжения должна быть обеспечена возможность заземления элемента. Оно осуществляется вторым проводящим слоем. При этом контактный электрод 31 второго проводящего слоя присоединяют к защитному проводу кабеля. Для экранирования этого защитного провода от резистивного слоя и находящихся в нем контактных электродов предусмотрен первый проводящий слой 20. Его присоединяют к нулевому проводу кабеля, и при этом он контактирует с одним контактным электродом резистивного слоя. На фиг. 2 изображен вид сверху на другую форму выполнения нагревательного элемента,согласно изобретению. Для лучшего понимания изолирующий слой 60 здесь не показан. Второй проводящий слой 30 содержит в изображенной форме выполнения два контактных электрода 31, 31'. Эти контактные электроды соответствуют каждый паре контактных электродов 11, 12 и 11', 12' резистивного слоя 10. Далее каждой паре контактных электродов соответствует контактный электрод 21, 21' первого проводящего слоя 20. Контактные электроды 31, 31', напротив,расположены со смещением в сторону относительно совпадающих контактных электродов 12,21, 12', 21'. Расстояние между электродами 31 и 12, 21 мало по сравнению с расстоянием между контактными электродами 11, 12 резистивного слоя. В зоне между контактными электродами 11, 12 при приложении напряжения возникает ток, в результате чего эта зона нагревается. Контактный электрод 11 в проекции удален от контактного электрода 31', соответствующего ближайшей паре контактных электродов 11', 12'. Также это расстояние мало по сравнению с расстоянием между электродной парой 11, 12 и 11',12'. По длине нагревательного элемента 1 предусмотрены участки 13, 23, 33, на которых в проводящих слоях 20, 30 находится проводящий материал, а в резистивном слое 10 - резистивная масса. Участки 13, 23, 33 отдельных слоев совпадают в проекции. Между этими участками имеются промежутки, в которых отсутствует как резистивная масса, так и электропроводящий материал. Эти промежутки простираются в виде полос по всей ширине нагревательного элемента. Размер полосы мал по сравнению с размером участков 13, 23, 33. Промежутки слу 9 жат возможными обрезными краями S при разрезании нагревательного элемента, согласно изобретению. В этих промежутках находятся лишь изолирующие слои, а также контактные электроды, проходящие по всей длине нагревательного элемента. Как видно из фиг. 2, разные зоны нагревательного элемента 1 могут быть присоединены к сети и за счет этого нагреты. Так, контактирование контактных электродов 11', 12 резистивного слоя с другим присоединением проводящих слоев 20, 30 возможно через контактные электроды 21, 31. При таком контактировании нагревательный элемент нагревается по всей своей ширине и на распределенных по длине участках. Промежутки между участками поддерживают преимущественно небольшими, с тем чтобы минимизировать потерю площади, через которую отдается тепло. На фиг. 3 в разобранном виде изображен нагревательный элемент 1 с участками 13, 23,33. Здесь видно положение контактных электродов отдельных слоев и, в частности, положение контактных электродов отдельных слоев по отношению друг к другу. Изолирующие слои 40, 50, 60, 70 на фиг. 3 не показаны. Изолирующие слои рассчитаны, однако,так, что они проходят по длине и ширине за пределы поверхностей 10, 20, 30 и преимущественно закрывают выступающие за концы слоев контактные электроды. Величина нагревательного элемента, согласно изобретению, различная. Может быть реализована ширина, например, 250 мм, 500 мм,625 мм, 1000 мм, 1250 мм или 1,5 м. Расстояние между образующими каждую пару контактными электродами резистивного слоя также может быть различным. Могут быть предусмотрены расстояния, например, 10 см. Возможен также меньший шаг, т.е. меньшее расстояние между электродами электродной пары. За счет такого меньшего шага у формы выполнения на фиг. 2,3 обеспечивается возможность выкраивания нагревательного элемента на любую ширину. Для этой цели нагревательный элемент разрезают в месте S', расположенном между контактным электродом 11 резистивного слоя и контактным электродом 31' второго проводящего слоя. У изображенной на фиг. 2 формы выполнения образовались бы за счет этого два отдельных нагревательных элемента, которые могут использоваться непосредственно. Нагревательный элемент, согласно изобретению, обладает, таким образом, тем дополнительным преимуществом, что он дает несколько возможностей контактирования по ширине за счет наличия нескольких пар контактных электродов и по длине за счет промежутков между участками. В качестве материала резистивного слоя могут применяться помимо сажи и нагревательного лака из электропроводящего полимера и 10 другие резистивные массы, обладающие достаточной гибкостью. Далее резистивный слой может состоять также из материала-основы, покрытого резистивной массой. В качестве материала-основы могут применяться синтетические ткани, стекловолокнистые коврики, нетканые холсты и т.п. Также любой другой внутренний или внешний изолирующий слой может быть выполнен в качестве слоя-основы для соответственно примыкающего или прилегающего проводящего слоя или слоев. Проводящие слои изготовляют, согласно изобретению, преимущественно из того же материала, что и резистивный слой. При этом, в частности, предпочтительным является применение электропроводящих полимеров. Однако в рамках изобретения возможно изготовление проводящих слоев из другого материала. Так,например, может использоваться алюминиевая фольга. Толщина отдельных слоев нагревательного элемента может быть выбрана разной в зависимости от области применения. Внешние изолирующие слои служат помимо электрической изоляции также для защиты от механических повреждений и могут иметь толщину, например,50-200 мкм, преимущественно 100 мкм. Изолирующий слой, расположенный между резистивным и первым проводящим слоями, может иметь толщину, например, 50-100 мкм, преимущественно 75 мкм, а для изолирующего слоя, расположенного между первым и вторым изолирующими слоями, может быть выбрана меньшая толщина, например 10-50 мкм, преимущественно 30 мкм. Толщина резистивного слоя варьируется, в частности, в зависимости от применяемого материала. Если резистивный слой состоит из материала, непосредственно напрессовываемого на изолирующий слой, то толщина может быть небольшой, например 10 мкм. Большую толщину резистивный слой имеет в тех случаях, когда он включает в себя материал-основу. Здесь толщина может быть выбрана, например, 3000 мкм. Толщина первого проводящего слоя составляет обычно, например, 10-50 мкм, а второго проводящего слоя - в пределах 50-100 мкм. Отдельные слои нагревательного элемента,согласно изобретению, могут быть соединены между собой обычными способами. Предпочтительно резистивный слой и проводящие слои или соответствующие участки этих слоев в виде пленки нагревательного лака, включающего в себя электропроводящий полимер, наносят на соответствующий изолирующий слой. Эти закрытые проводящим материалом изолирующие слои снабжают контактными электродами либо в процессе покрытия, либо вслед за ним. Преимущественно в качестве контактных электродов используют металлические ленты, например канительные ленты из меди. Полученные таким 11 образом ламинаты соединяют затем между собой. При этом сам материал резистивного слоя или электропроводящих слоев может служить адгезивом. Однако в рамках изобретения возможно соединение между собой отдельных слоев или предварительно изготовленных ламинатов путем помещения полимерных пленок, например полиэфирных, и последующей термообработки. Контактные электроды могут быть заделаны в резистивный или проводящий слой или закреплены на нем. В качестве адгезива может применяться либо материал слоя, либо другие известные проводящие контактные клеи. Изолирующие слои могут состоять из известных изоляционных материалов, например полиэфира, и использоваться в виде пленок. Величина, на которую контактные электроды выступают за, по меньшей мере, одну сторону соответствующего слоя (резистивного или проводящего), может составлять, например,5 мм. Промежуток между участками, покрытыми соответственно резистивной массой и электропроводящим материалом, может составлять,например, 10 мм. При разрезании нагревательного элемента посередине этого промежутка,т.е. на расстоянии 5 мм от следующего участка,образуются два нагревательных элемента, обладающих каждый несколькими возможностями контактирования на обрезном краю. Длина участков может составлять, например, 200 мм. Участки могут быть также разделены между собой. Для этого с определенными промежутками в направлении длины и/или ширины на расстоянии, например, 10 мм могут быть предусмотрены узкие полоски, например,по 3 мм, свободные соответственно от резистивной массы и электропроводящего материала. Эти полоски обеспечивают сварку изолирующих слоев в этих местах и, тем самым, повышают прочность всего нагревательного элемента, т.е., в частности, сцепление отдельных слоев. Для того чтобы сделать нагревательный элемент, согласно изобретению, влагонепроницаемым, можно при его разрезании одновременно осуществить термообработку обрезного края, в результате чего контактные электроды ввариваются в изолирующие слои. За счет подходящего выбора материалов резистивного и проводящих слоев, а также за счет используемых у нагревательного элемента,согласно изобретению, небольших толщин отдельных слоев можно изготовить нагревательный элемент любой величины. Благодаря гибкости всего нагревательного элемента он может быть изготовлен в виде бесконечного изделия. Это бесконечное изделие можно наматывать в рулоны и, при необходимости, разматывать. Для изготовления такого бесконечного материала могут использоваться обычные ламинирующие устройства, у которых слои перерабатывают в 12многослойную структуру. У бесконечного изделия выбирают преимущественно форму выполнения нагревательного элемента, согласно изобретению, который имеет резистивную массу и проводящий материал только на участках и у которого предусмотрено несколько электродных пар в резистивном слое, причем электродным парам соответствует по одному контактному электроду в первом и втором проводящих слоях. За счет промежутков между участками или расстояний между контактным электродом резистивного слоя и смещенным относительно него в проекции контактным электродом первого или второго проводящего слоя образуются обрезные края, вдоль которых можно разделить нагревательный элемент, согласно изобретению. Таким образом, можно разрезать нагревательный элемент на месте на нужную величину и контактировать с электропитанием. При этом множество пар контактных электродов в резистивном слое создают несколько возможностей контактирования по ширине нагревательного элемента, которые могут быть выбраны в зависимости от положения электропитания и нагреваемой площади. Далее в рамках изобретения лежит создание нагревательного элемента, у которого предусмотрено более двух проводящих слоев. Положение соответственно контактных электродов и участков и резистивного и проводящего слоев характеризуется преимущественно на самом верхнем и самом нижнем изолирующих слоях, так что потребитель легко может обнаружить возможные места контакта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Нагревательный элемент (1), содержащий, по меньшей мере, один резистивный слой(10) с контактными электродами (11, 12) и два проводящих слоя (20, 30), расположенные над резистивным слоем (10), а также расположенные между указанными слоями (10, 20, 30) изолирующие слои (40, 50), отличающийся тем, что резистивный слой (10) и ближайший к нему проводящий слой (20) выполнены с возможностью подключения к нулевому проводу через предусмотренные на этих слоях (10, 20) контактные электроды (12, 21), а второй проводящий слой (30) является защитным слоем, заземляемым через контактный электрод (31). 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что два контактных электрода (11, 12) на резистивном слое (10) расположены с двух его сторон в краевых зонах, а контактные электроды (21, 31) на первом (20) и втором (30) проводящих слоях расположены также в краевых зонах, причем все контактные электроды (11, 12, 21, 31) выступают в продольном направлении, по меньшей мере, с одной стороны за соответствующие слои(10, 20, 30), при этом один контактный электрод(12) резистивного слоя (10) расположен с возможностью совмещения с контактным электродом (21) первого проводящего слоя (20), тогда как контактный электрод (31) второго проводящего слоя (30) расположен со смещением относительно контактного электрода (12) резистивного слоя (10) и контактного электрода (21) первого проводящего слоя (20). 3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что контактные электроды (11, 12, 21, 31) расположены в горизонтальном и/или вертикальном направлении, в основном, параллельно друг другу. 4. Элемент по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на обращенной от остальных слоев стороне второго проводящего слоя (30) и на резистивном слое (10) размещено по одному дополнительному изолирующему слою (60, 70). 5. Элемент по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что концы контактных электродов(11, 12, 21, 31), выступающие за проводящие слои (20, 30) и резистивный слой (10), закрыты соответственно окружающими их изолирующими слоями (40, 50, 60, 70). 6. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резистивный слой (10) содержит в качестве резистивной массы сажу или электропроводящий полимер. 7. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резистивный слой (10), первый (20) и второй (30) проводящие слои состоят из одинакового материала. 8. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один изолирующий слой является слоемосновой для соответственно примыкающего проводящего слоя или слоев. 9. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в резистивном слое (10), а также в первом (20) и втором (30) проводящих слоях на поверхности выполнены отверстия (14, 24, 34), причем эти отверстия (14,24, 34) в проекции совпадают между собой. 10. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что резистивный 14 слой (10), а также оба проводящих слоя (20, 30) содержат соответственно на участках (23, 33) проводящий материал, причем резистивный слой (10) содержит, по меньшей мере, два контактных электрода (11, 12, 11, 12'), а первый(20) и второй (30) проводящие слои содержат соответственно, по меньшей мере, один контактный электрод (21, 21, 31, 31), соответствующий паре контактных электродов резистивного слоя (10), которые проходят в продольном направлении в соответствующем слое (10, 20,30) и, по меньшей мере, на одном конце выступают за участки (13, 22, 32), снабженные проводящим материалом и резистивной массой. 11. Элемент по п.10, отличающийся тем,что контактные электроды (11, 11, 12, 12, 21,21, 31, 31) проходят по всей длине нагревательного элемента (1). 12. Элемент по одному из пп.10 или 11, отличающийся тем, что участки (13, 23, 33), снабженные резистивной массой и проводящим материалом, проходят по всей ширине нагревательного элемента (1). 13. Элемент по одному из пп.10-12, отличающийся тем, что полосообразные промежутки между участками (13, 23, 33) соответствующего слоя (10, 20, 30) свободны от резистивной массы и проводящего материала. 14. Элемент по одному из пп.10-13, отличающийся тем, что участки (13, 23, 33) отдельных слоев (10, 20, 30) в проекции совпадают между собой. 15. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина внешних изолирующих слоев составляет 50-200 мкм, а внутренних изолирующих слоев 10-100 мкм. 16. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина проводящих слоев составляет 10-3000 мкм, причем толщина первого проводящего слоя (20) составляет преимущественно 10-50 мкм, а второго проводящего слоя преимущественно 50-100 мкм.
МПК / Метки
МПК: H05B 3/36
Метки: поверхностью, элемент, резистивной, нагревательный
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-2670-nagrevatelnyjj-element-s-rezistivnojj-poverhnostyu.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Нагревательный элемент с резистивной поверхностью</a>
Предыдущий патент: Способ диагностики преморбидных состояний, лечения и профилактики утомления организма “реамед”
Следующий патент: Теплообменник для автомобиля
Случайный патент: Высокостабильная композиция карминового пищевого красителя