RU1823155C - Плоский электронагреватель - Google Patents

Abstract

Использование: дл  нагревани  жидкостей , в том числе и агрессивных. Сущность изобретени : керамический электронагреватель содержит пластинчатую керамическую подложку 1 с размещенными на ней токопровод щими област ми резистипных нагревательных элементов необходимой формы и плоских провод щих элементов 3 из электропроводной пасты. На токопрово- д щих област х размещены основна  изол ционна  керамическа  пластина 4 „со сквозными отверсти ми 5, расположенными в р ду между токопровод щими област ми резистивных нагревательных элементов и плоских провод щих элементов 3. На основную изол ционную пластину 4 помещена дополнительна  изол ционна  керамическа  пластина 6. 2 з.п. ф-лы 3 ил

Description

(Л С

5 Ц - 5

6

/

Фиг, I

со

|Ю Сл)

СЛ СЛ

Изобретение относитс  к электротехнике , в платности к конструкции электронагревател , и может быть использовано дл  нагрева жидкостей и их паров в том числе агрессивных.

Цель изобретени  повышение надежности путем повышени  стойкости к термическим напр жени м при погружном нагреве.

На фиг.1 представлен общий вид нагревател  со сн тыми дополнительными и основными изол ционными пластинами, вид сверху; на фиг.2 - общий вид нагревател  {сечение А -А) с двухсторонней металлизацией подложки, двум  изол ционными пластинами , образующими внутренние слои с размещенными на них дополнительными изол ционными пластинами, образующими внешние слои; на фиг.З - общий вид нагревател  (сечение А-А) с изол ционной пластиной и подложкой и с нанесенными на них дополнительными изол ционными пластинами .

Плоский электронагреватель содержит пластинчатую керамическую подложку 1 с размещенными на ней с одной стороны (фиг.З). либо с двух сторон (фиг.2) плоскими провод щими элементами 2 из электропроводной пасты и нагревательными элементами 3 из резистивной пасты. На поверхность подложки по существующей технологии нанесена паста сослоени  4, выравнивающа  поверхность с нанесенными провод щими и резистивными элементами. На токопрово- д щих област х размещена основна  изол - ционна  керамическа  пластина 5 Изол ционные пластины 5 размещенные на токопровод щих област х керамической под-южки 1 (фиг.2, и изол ционна  пластина S и керамическа  подлоча з 1 (фиг 3) образуют внутренние слои на ревагел , на коюрых размещены дополнительные изол ционные пластины 6,  вл ющиес  внешними сло ми нагревател  Подложка 1 и/или основные изпл ционны0 пластины 5 образующие внутренние слои нагревател  имеют сквозные отверсти  7, расположенные в р д между токопровод щими област ми нагревательных элементов 3 и плоских провод щих элементов 2. прикрыты сверху допоанительными изол ционными пластинами б.

При контакте жидкости с поверхностью разогретого нагревател  в его наружных сло х возникают термоупругие напр жени , под воздействием которых образуютс  трещинк 8. Исследовани  показали, что область соприкосновени  9 основных и дополнительных изолирующих пластин или область соприкосновени  10 подложки и дополнительных пластин  вл етс  областью торможени  такого рода трещин. Торможение трещин можно объ снить тем, что в зоне контакта изолирующих пластин и подложек,

вырубленных из литой керамической ленты происходит сдвиг слоев, ориентированных при литье частиц. В то же врем  зона контакта 10 пасты сослоени  и изолирующих пластин либо подложек, происоедин емых

с помощью этой пасты сослоени , свойством торможени  термических трещин не обладает . Неспособность тормозить трещины во втором случае объ сн етс  неориентированностью частиц пасты, наносимой пол5 ивом или продавливанием через трафарет по известной методике. Толщина слоев пасты 1-100 мкм, подложек и изолирующих пластин 200-1000 мкм. В отсутствие металлизации соединение пластин (основных и

0 дополнительных) может осуществл тьс  без пасты.

Выполнение отверстий 7 во внутренних сло х нагревател , граничащих с дополнительными изол ционными пластинами, рас5 положенных в р д между област ми резистивных нагревательных элементов 3 и плоских провод щих элементов 2, позвол ет сформировать в нагревателе внутренние пустоты  вл ющиес  эффективным преп т0 станем дл  распространени  теплового потока . Выполнение поверхности самого нагревател  сплошной дополнительно повышает его трещиностойкость к нагрузкам, перпендикул рным плоскости поверхности

5Больша  часть тепла тормозитс  и концентрируетс  в зоне размещени  нагревательного элемента, что позвол ет уменьшить его мощность и повысить коэффициент полезного действи .

0Область размещени  отверстий  вл етс  областью повышенного термического сопротивлени , но не  вл етс  концентратором напр жений. На практике установлено, что кра  отверстий должны находитьс  от кра 

5 подложки на рассто нии не менее толщины сло  подложки, иначе размерные эффекты расслаивают керамику при спекании.

Средн   плотность размещени  элементов резистивного нагревател  на повер0 хности основной пластины постепенно снижаетс  вдоль линии, соедин ющей область размещени  резистивного нагревател  с областью размещени  внешних контактов. Экспериментально установлено,

5 что оптимальным  вл етс  снижение плотности размещени  элементов резистивного нагревател  до нул  на отрезке, длина которого лежит в диапазоне от О 3 до утроенной ширины электронагревательного элемента Растрескивание устран ете при равномерном смещении концов меандра (змейки нагревательных полос), образующего нагреватель , на величину Д1, т.е. укорочение элементов от центрального к крайним проводникам происходит на величину Al. Причем самые короткие элементы проводника I располагают на краю нагревател , а самые длинные D - в центре.

Таким образом, размещение нагревательного элемента на участке В - (0,3-3)0  вл етс  наиболее оптимальным, при этом укорочение элементов от центрального к крайним проводникам происходит на величину

где N - число элементов резистивного нагревател ;

В (0,3-3)0;

D - ширина нагревател 

Помимо погружного нагрева погружением части нагревател  в сплошную жидкую среду положительный эффект наблюдаетс  и при другой форме локального погружени , когда жидка  среда не  вл етс  сплошной, а состоит из капель (погружение в капельный поток).

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1 Плоский электронагреватель, содержащий керамическую подложку с размещенным на ней плоским резис.тивным нагревательным элементом и токоподвода- ми, выполненными из электропроводной

   L

   0

   5

   0

   5

   пасты, и размещенную сверху изол ционную керамическую пластину, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем повышени  стойкости к термическим напр жени м при погружном нагреве, нагреватель снабжен дополнительными Изол ционными керамическими пластинами , размещенными на указанной изол ционной пластине и/или керамической подложке и образующими внешние слои нагревател .
2. 2.Электронагреватель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что в изол ционной кера- миче&кой пластине и/или керамической подложке в зоне между токоподводами и резистивным элементом выполнены сквозные отверсти , рассто ни  между крайними из которых и краем подложки и резистивным элементом выбраны не менее толщины изол ционной пластины.
3. 3.Электронагреватель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем. что при выполнении нагре-- вательного элемента в виде меандра, длинна  сторона витков которого ориентирована вдоль подложки, дл.,на витков выполнена переменной, уменьшающейс  от центра подложки и краю на величину Д выбранной из соотношени 

   30

   где В (0,3-3)D, D - ширина нагревател . N - количество витков

   35

   Фиг.1

   6

   Ј

   /

   Фиг.З

   Ю

   /