RU2613497C2 - Flexible electric heater - Google Patents

Flexible electric heater Download PDF

Info

Publication number
RU2613497C2
RU2613497C2 RU2014130762A RU2014130762A RU2613497C2 RU 2613497 C2 RU2613497 C2 RU 2613497C2 RU 2014130762 A RU2014130762 A RU 2014130762A RU 2014130762 A RU2014130762 A RU 2014130762A RU 2613497 C2 RU2613497 C2 RU 2613497C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistive element
electric heater
sheets
insulating material
electrical insulation
Prior art date
Application number
RU2014130762A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014130762A (en
Inventor
Татьяна Александровна Ермолаева
Валерий Викентьевич Миронович
Павел Сергеевич Морозов
Татьяна Александровна Ислентьева
Геннадий Валерьевич Дмитриев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва" filed Critical Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority to RU2014130762A priority Critical patent/RU2613497C2/en
Publication of RU2014130762A publication Critical patent/RU2014130762A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613497C2 publication Critical patent/RU2613497C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/36Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to flexible electric heaters creating the temperature of up to 150°C, which are used to maintain the desired temperature of the onboard equipment of space vehicles, structural elements of air, sea and land transport, temperature control in spacesuits, and for domestic use. A flexible electric heater comprises a resistive element disposed between two sheets of electrically insulating material, and conductor wires. Wherein the resistive element is made of metal or alloy and without kinks, and is secured on an additional sheet of electrically insulating material located between the two said sheets. Moreover, the sheets of insulating material are composed of one or more dissimilar flexible thermally and radiation resistant highly electrically insulating materials with low outgassing in vacuum, and have a flat or curved shape.
EFFECT: invention provides high uniformity of temperature on the electric heater area, high electrical strength of the insulation, the possibility to be mounted on curved surfaces, and high resistance to storage and operating factors.
4 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к гибким электрообогревателям, создающим температуру до 150°С, которые применяются для поддержания заданной температуры бортовой аппаратуры космических аппаратов (КА), элементов конструкции воздушного, морского или наземного транспорта, регулирования температуры в скафандрах, бытового применения (обогрева сидений автомобилей, подогрева полов и т.д.).The present invention relates to flexible electric heaters that create temperatures up to 150 ° C, which are used to maintain a given temperature on-board equipment of spacecraft (SC), structural elements of air, sea or ground transport, temperature control in spacesuits, domestic use (heating car seats, heating floors, etc.).

В процессе эксплуатации бортовой аппаратуры КА при нахождении КА в тени Земли или других космических объектов происходит охлаждение поверхностей КА до криогенных температур. В то же время, диапазон рабочих температур большинства приборов достаточно узок и для их нормального функционирования необходимо поднять их температуру до заданных техническими условиями эксплуатации значений. Это возможно при помощи электрообогревателей, размещенных либо непосредственно на корпусе прибора, либо на корпусе КА в непосредственной близости от прибора. Данные поверхности могут быть как плоскими, так и криволинейными, например сферическими. К электрообогревателям бортовой аппаратуры КА предъявляются следующие требования:In the process of operating the spacecraft onboard spacecraft while the spacecraft is in the shadow of the Earth or other space objects, the surfaces of the spacecraft are cooled to cryogenic temperatures. At the same time, the operating temperature range of most devices is quite narrow and for their normal functioning it is necessary to raise their temperature to the values specified by the technical operating conditions. This is possible with the help of electric heaters placed either directly on the device’s body or on the spacecraft’s body in the immediate vicinity of the device. These surfaces can be either flat or curved, for example spherical. The following requirements are imposed on electric heaters of spacecraft onboard:

1. Рабочая температура обогреваемой поверхности от 0 до 80°С;1. The working temperature of the heated surface is from 0 to 80 ° C;

2. Условия, при которых электрообогреватель должен сохранять работоспособность:2. Conditions under which the electric heater must remain operational:

- диапазон температур от минус 70 до 150°С;- temperature range from minus 70 to 150 ° C;

- давление остаточных газов от атмосферного до 10-12 Па;- pressure of residual gases from atmospheric to 10 -12 Pa;

- поглощенная доза ионизирующего излучения - до 6⋅106 Гр;- absorbed dose of ionizing radiation - up to 6⋅10 6 Gy;

3. Минимальная масса;3. The minimum weight;

4. Минимальная толщина;4. Minimum thickness;

5. Минимальное газовыделение в вакууме при испытаниях по ГОСТ Р50109-82 (потеря массы не более 1%, содержание летучих конденсируемых веществ не более 0,1%);5. Minimum gas evolution in a vacuum during tests according to GOST R50109-82 (mass loss of not more than 1%, volatile condensed matter content of not more than 0.1%);

6. Технологичность изготовления.6. Manufacturability.

Известна гибкая электрогрелка (Патент РФ 2260926 С2, Н05В 7/00, опубл. 20.09.2005), которая содержит один электропроводный нагревательный контур, проволочный электроизолированный нагревательный элемент которого размещен намоткой на несущем элементе с образованием плоской катушки, закрепленной между слоями оболочки из теплостойкого влагонепроницаемого электроизоляционного материала и соединенной с токопроводящими проводниками.A flexible heating pad is known (RF Patent 2260926 C2, Н05В 7/00, publ. September 20, 2005), which contains one electrically conductive heating circuit, the wire electrically insulated heating element of which is placed by winding on the supporting element with the formation of a flat coil, fixed between the layers of the shell of heat-resistant moisture-proof electrical insulation material and connected to conductive conductors.

Недостатки описанной гибкой электрогрелки:The disadvantages of the described flexible heating pads:

- нагревательный элемент выполнен из медной проволоки, что приводит к повышению трудоемкости изготовления изделия, а также к увеличению массы всей конструкции, что недопустимо для поставленной цели;- the heating element is made of copper wire, which leads to an increase in the complexity of manufacturing the product, as well as to an increase in the mass of the entire structure, which is unacceptable for the intended purpose;

- использование проволочной конструкции не обеспечивает точного повторения рельефа обогреваемой поверхности при криволинейности данной поверхности, что снижает КПД всего устройства в целом;- the use of a wire structure does not provide an exact repetition of the relief of the heated surface with the curvilinearity of this surface, which reduces the efficiency of the entire device as a whole;

- кроме того, данное устройство имеет узкий диапазон рабочих температур (37-45)°С, что не соответствует поставленной цели.- in addition, this device has a narrow range of operating temperatures (37-45) ° C, which does not meet the goal.

Наиболее близким к техническому решению является (Патент РФ 2088047 C1, Н05В 3/18, опубл. 20.08.1997) пленочный электронагреватель, который содержит плоский зигзагообразной формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками. Резистивный излучающий элемент выполнен из аморфного сплава металлов или металлов (переходных) с металлоидами.Closest to the technical solution is (RF Patent 2088047 C1, Н05В 3/18, publ. 08.20.1997) a film electric heater that contains a flat zigzag-shaped resistive radiating element made of foil located between two flexible heat-resistant electrical insulating films. The resistive radiating element is made of an amorphous alloy of metals or metals (transitional) with metalloids.

К недостаткам описанного тонкопленочного электронагревателя можно отнести следующие:The disadvantages of the described thin-film electric heater include the following:

- при выполнении резистивного элемента зигзагообразной формы из фольги возможны перегибы ленты. При этом в местах перегиба ухудшена теплоотдача, особенно в условиях вакуума, что приводит к локальным перегревам, разрушению нагревательного элемента и повреждению обогреваемого изделия;- when performing a resistive element of a zigzag shape of foil, kinks of the tape are possible. At the same time, heat transfer is deteriorated at the inflection points, especially under vacuum conditions, which leads to local overheating, destruction of the heating element and damage to the heated product;

- большинство электроизоляционных пленок, в том числе и приведенная в примере полиэтилентерефталатная пленка, обладают недостаточной радиационной стойкостью для применения в составе современных долгоживущих КА;- the majority of electrical insulating films, including the polyethylene terephthalate film shown in the example, have insufficient radiation resistance for use in modern long-lived spacecraft;

- многие материалы электроизоляционных пленок обладают повышенным газовыделением в вакууме, особенно при нагреве, что недопустимо для их использования в составе КА;- many materials of electrical insulation films have increased gas evolution in vacuum, especially when heated, which is unacceptable for their use in the composition of the spacecraft;

- узкий диапазон рабочих температур нагрева (до 65)°С;- a narrow range of operating heating temperatures (up to 65) ° С;

- большая трудоемкость изготовления электрообогревателей малых размеров;- the great complexity of manufacturing electric heaters of small sizes;

- невозможность изготовления электрообогревателей для поверхностей двойной кривизны;- the impossibility of manufacturing electric heaters for surfaces of double curvature;

- высокая потребляемая мощность такого нагревателя не соответствует поставленной цели нагревателя.- the high power consumption of such a heater does not match the intended purpose of the heater.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.

Указанная задача решается за счет того, что электрообогреватель содержит резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами, листы электроизоляционного материала выполнены из гибкого термостойкого радиационностойкого высокоэлектроизоляционного материала с малым газовыделением в вакууме, в плоской или криволинейной форме, а резистивный элемент получен без перегибов из металла или сплава с удельным электросопротивлением, величина которого, также как и необходимая конфигурация самого резистивного элемента, определяется из условий эксплуатации, методами, исключающими повреждение листа электроизоляции и исключающими появление дефектов резистивного элемента, при этом листы электроизоляции могут состоять из одного материала или нескольких разнородных; кроме того, электроизоляция может содержать дополнительный лист, располагаемый между двумя первыми, причем резистивный слой первоначально закрепляют на этом дополнительном листе.This problem is solved due to the fact that the electric heater contains a resistive element located between two sheets of electrical insulation material and provided with current-conducting wires, the electrical insulation sheets are made of flexible heat-resistant radiation-resistant high-electrical insulation material with low gas emission in vacuum, in a flat or curved shape, and the resistive element is obtained without kinks of metal or alloy with specific electrical resistance, the value of which, as well as necessary the removable configuration of the resistive element itself is determined from the operating conditions by methods that exclude damage to the electrical insulation sheet and exclude the appearance of defects in the resistive element, while the electrical insulation sheets can consist of one material or several dissimilar ones; in addition, the electrical insulation may contain an additional sheet located between the first two, and the resistive layer is initially fixed on this additional sheet.

Основными условиями эксплуатации, определяющими размеры, форму и состав материалов электрообогревателя являются требуемая температура обогреваемой поверхности и температура окружающей среды; удельная мощность; напряжение питания; уровень радиации и среда, в которой будет эксплуатироваться электрообогреватель; площадь, форма и теплопроводность поверхности, на которую устанавливается обогреватель.The main operating conditions that determine the size, shape and composition of the materials of the electric heater are the required temperature of the heated surface and the ambient temperature; power density; supply voltage; radiation level and the environment in which the electric heater will be operated; the area, shape and thermal conductivity of the surface on which the heater is installed.

Причем резистивный элемент может быть выполнен в любой форме: прямой линии, нескольких прямых линий, соединяющихся между собой под углами, спирали, зигзага, кольца и др., сечение которых может быть как прямоугольным, так и со сглаженными углом или углами.Moreover, the resistive element can be made in any form: a straight line, several straight lines connected to each other at angles, spirals, zigzags, rings, etc., the cross section of which can be either rectangular, or with a smoothed angle or corners.

Суть изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен вид сверху и поперечное сечение электрообогревателя двух вариантов исполнения, с плоскими листами электроизоляционного материала. Он включает листы электроизоляции из гибкого термостойкого радиационностойкого высокоэлектроизоляционного материала 1, состоящего из одного или нескольких разнородных слоев материалов, с расположенным между ними резистивным элементом 2, содержащим металл или сплав с электросопротивлением, заданным условиями эксплуатации, причем требуемая конфигурация резистивного элемента сформирована, например, лазерной микрообработкой. Указанный резистивный элемент имеет контактные площадки 3, к которым присоединены, например, пайкой или сваркой токоподводящие провода 4. Вариант исполнения а) - с верхним листом электроизоляции из менее эластичного (гибкого) материала (например, из препрега); вариант исполнения б) - с верхним листом электроизоляции из более эластичного (гибкого) материала (например, из пленки) и с резистивным элементом, сечение которого выполнено со сглаженными углами.The essence of the invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a top view and a cross section of an electric heater of two versions, with flat sheets of electrical insulating material. It includes sheets of electrical insulation from a flexible heat-resistant radiation-resistant high-electrical insulation material 1, consisting of one or more heterogeneous layers of materials, with a resistive element 2 located between them, containing a metal or alloy with electrical resistance specified by the operating conditions, and the required configuration of the resistive element is formed, for example, laser microprocessing. The specified resistive element has contact pads 3, to which are connected, for example, by soldering or welding, current-conducting wires 4. Variant of execution a) - with an upper sheet of electrical insulation from less elastic (flexible) material (for example, from a prepreg); Option b) - with a top sheet of electrical insulation made of a more flexible (flexible) material (for example, film) and with a resistive element, the cross section of which is made with smooth corners.

Заготовка резистивного элемента может быть получена как присоединением листа фольги соответствующих размеров к листу электроизоляции (например, приваркой поверхности фольги к листу или слою из термоплавкого электроизоляционного материала, или приформовыванием к листу композиционного материала, выполняющего роль листа электроизоляции), так и нанесением металла или сплава непосредственно на лист электроизоляции в виде покрытия (например - магнетронным распылением в вакууме, электродуговым напылением, гальваническим осаждением и др.).The blank of the resistive element can be obtained either by attaching a sheet of foil of appropriate sizes to the sheet of electrical insulation (for example, by welding the surface of the foil to a sheet or layer of hot-melt electrical insulation material, or by molding a composite material acting as a sheet of electrical insulation) to the sheet, or by applying a metal or alloy directly on a sheet of electrical insulation in the form of a coating (for example, by magnetron sputtering in vacuum, electric arc spraying, galvanic deposition, etc.).

В зависимости от варианта исполнения, определяемого условиями эксплуатации, изоляция электрообогревателя также может содержать отдельный дополнительный лист, например, из однородного термоплавкого материала, являющийся промежуточным листом электроизоляции, необходимым для нанесения резистивного слоя. В этом случае формование электрообогревателя производится с одновременным присоединением листов электроизоляции, располагаемых с двух сторон, к промежуточному листу электроизоляции с уже закрепленным на нем резистивным элементом, при этом происходит расплавление промежуточного листа электроизоляции и заполнение зазоров в резистивном элементе, что является дополнительной изоляцией зазоров между линиями (витками) резистивного элемента электрообогревателя. В то же время электрообогреватель, изготовленный по такому способу, в целом будет выглядеть как обогреватель, имеющий два листа электроизоляции - с двух сторон от резистивного элемента.Depending on the embodiment determined by the operating conditions, the insulation of the electric heater may also contain a separate additional sheet, for example, of a homogeneous hot-melt material, which is an intermediate sheet of electrical insulation necessary for applying a resistive layer. In this case, the molding of the electric heater is carried out with the simultaneous connection of the electrical insulation sheets located on both sides to the intermediate electrical insulation sheet with a resistive element already fixed on it, while the intermediate electrical insulation sheet is melted and the gaps in the resistive element are filled, which is additional insulation of the gaps between the lines (turns) of the resistive element of the electric heater. At the same time, an electric heater made by this method as a whole will look like a heater having two sheets of electrical insulation - on both sides of the resistive element.

При необходимости изготовления электрообогревателя сложной криволинейной формы для установки на криволинейную поверхность, например сферическую, требуемая форма заготовке резистивного элемента придается путем формования на оснастке соответствующей формы, отдельно, либо вместе с листом электроизоляции (например, на промежуточном листе электроизоляции или одновременно с приформовыванием к листу электроизоляции из композиционного материала и последующей полимеризацией последнего).If it is necessary to manufacture an electric heater of complex curvilinear shape for installation on a curved surface, for example a spherical one, the required shape of the resistive element blank is made by molding on the tool of the corresponding shape, either separately or together with the electrical insulation sheet (for example, on the intermediate electrical insulation sheet or simultaneously with molding to the electrical insulation sheet from composite material and subsequent polymerization of the latter).

Резистивный элемент 2, входящий в состав электрообогревателя, может быть выполнен из любого металла или сплава с удельным электросопротивлением, величина которого определяется условиями эксплуатации, например: из нихрома, константана, инконеля или др.The resistive element 2, which is part of the electric heater, can be made of any metal or alloy with a specific electrical resistance, the value of which is determined by the operating conditions, for example: nichrome, constantan, inconel, etc.

Конфигурация резистивного элемента выбирается в зависимости от условий эксплуатации, включающих требования к размерам, форме электрообогревателя, зависящих от обогреваемой поверхности, удельной тепловой нагрузки, напряжению питания и требуемой рабочей температуре. В связи с этим, резистивный элемент может быть выполнен в виде прямой линии, нескольких прямых линий, соединяющихся между собой под углами, спирали, зигзага, кольца и др. Сечение резистивного элемента может быть как прямоугольным, так и со сглаженными углом или углами.The configuration of the resistive element is selected depending on the operating conditions, including requirements for the size, shape of the electric heater, depending on the heated surface, specific heat load, supply voltage and required operating temperature. In this regard, the resistive element can be made in the form of a straight line, several straight lines connected to each other at angles, spirals, zigzags, rings, etc. The cross section of the resistive element can be either rectangular, or with a smoothed angle or corners.

Требуемая конфигурация резистивного элемента 2 выполняется путем удаления части материала из заготовки методом, обеспечивающим необходимую геометрическую форму сечения резистивного элемента (однородную по толщине и с размерами поперечного сечения резистивного элемента, соответствующего сечению, заданному условиями эксплуатации) и конфигурацию резистивного элемента, без дефектов самого материала в резистивном элементе (без напряжений растяжения, сжатия, утонений, микроскладок, гофр, задиров, точечных вмятин и утолщений, перемычек между соседними линиями и др.), а также без повреждения листа электроизоляции, например, методом литографии.The required configuration of the resistive element 2 is performed by removing part of the material from the workpiece by a method that provides the necessary geometric shape of the cross section of the resistive element (uniform in thickness and with the cross-sectional dimensions of the resistive element corresponding to the section specified by the operating conditions) and the configuration of the resistive element without defects in the material itself in resistive element (without tensile, compression, thinning, micro folds, corrugations, scoring, dot dents and bulges, jumper wires I’m waiting for neighboring lines, etc.), as well as without damage to the electrical insulation sheet, for example, by lithography.

Независимо от конфигурации резистивный элемент имеет контактные площадки 3, к которым методами пайки или сварки присоединяются токоподводящие провода 4.Regardless of the configuration, the resistive element has contact pads 3 to which current-conducting wires 4 are connected by soldering or welding methods.

Благодаря тому, что материал, удельное сопротивление и конфигурация резистивного элемента выбирается исходя из условий эксплуатации, расширяется область применения электрообогревателя для любой формы обогреваемой поверхности в широком диапазоне температур и режимов нагрева.Due to the fact that the material, resistivity and configuration of the resistive element is selected based on operating conditions, the scope of application of an electric heater for any form of a heated surface is expanded in a wide range of temperatures and heating modes.

При выполнении сечения резистивного элемента со сглаженными углами, в одном из вариантов исполнения, достигается повышение электрической прочности электроизоляции за счет снижения напряженности электрического поля на углах.When performing a cross section of a resistive element with smoothed corners, in one embodiment, an increase in the electrical strength of the electrical insulation is achieved by reducing the electric field strength at the corners.

Благодаря получению требуемой конфигурации резистивного элемента 2 путем удаления части материала заготовки методом, обеспечивающим требуемую конфигурацию резистивного элемента - без появления дефектов, как на самом материале резистивного элемента, так и в его геометрических размерах, а также без повреждения листа электроизоляции повышается надежность резистивного элемента (он остается однородным по структуре и свойствам, не имеет слабых мест в виде перегибов, заусенцев, надрезов и др.), повышается технологичность изготовления (технология хорошо отработана, обеспечивает высокую воспроизводимость и точность рисунка).By obtaining the required configuration of the resistive element 2 by removing part of the workpiece material by a method that ensures the required configuration of the resistive element - without defects, both on the material of the resistive element and in its geometric dimensions, as well as without damage to the electrical insulation sheet, the reliability of the resistive element increases (it remains homogeneous in structure and properties, does not have weaknesses in the form of bends, burrs, incisions, etc.), manufacturability of manufacturing (techno ogiya well established, it provides high reproducibility and accuracy of the pattern).

Кроме того, такие методы получения резистивного элемента позволяют получать резистивные элементы любой сложной конфигурации, в том числе - одновременно несколько типов резистивных элементов на одной заготовке.In addition, such methods for producing a resistive element allow one to obtain resistive elements of any complex configuration, including several types of resistive elements on one workpiece simultaneously.

В зависимости от формы поверхности, на которую устанавливается электрообогреватель, и условий эксплуатации листы электроизоляции 1 могут быть выполнены из радиационностойкого полимерного композиционного материала с малым газовыделением в вакууме, например: стеклопластика, органопластика, радиационностойких композиционных полимерных пленок, которые могут содержать слои термореактивного и/или термопластичного полимеров, а также из других, подходящих по свойствам и технологии, композиционных материалов.Depending on the shape of the surface on which the electric heater is installed and the operating conditions, the insulation sheets 1 can be made of radiation-resistant polymer composite material with low gas evolution in vacuum, for example: fiberglass, organoplastics, radiation-resistant composite polymer films, which may contain layers of thermosetting and / or thermoplastic polymers, as well as from other composite materials suitable for properties and technology.

Например, для поверхностей с двойной кривизной может быть применен стеклопластик или органопластик с полимеризацией соответствующего препрега.For example, for surfaces with double curvature, fiberglass or organoplastics with polymerization of the corresponding prepreg can be used.

В процессе эксплуатации электрообогревателя электрический ток проходит по токоподводящим проводам 4 (фиг. 1) и резистивному элементу 2, выделяемое тепло отводится через листы электроизоляции 1 к одной или двум обогреваемым поверхностям (в зависимости от места установки).During operation of the electric heater, electric current passes through the current-carrying wires 4 (Fig. 1) and the resistive element 2, the generated heat is removed through the electrical insulation sheets 1 to one or two heated surfaces (depending on the installation location).

При этом, благодаря выполнению листов электроизоляции 1 из гибкого термостойкого радиационностойкого высокоэлектроизоляционного материала с малым газовыделением в вакууме, достигается максимальная механическая и электрическая прочность при минимальной массе в экстремальных условиях эксплуатации (благодаря высоким электроизоляционным свойствам листов электроизоляции при их малой толщине и прочности их соединения между собой), обеспечивается возможность установки электрообогревателя на поверхностях различной формы с обеспечением максимального теплового контакта (благодаря гибкости), достигается работоспособность электрообогревателя в жестких условиях космического пространства (благодаря радиационной стойкости и термостойкости), минимизируется загрязнение собственной внешней атмосферы КА продуктами газовыделения материалов электрообогревателя (за счет малого газовыделения материала листов электроизоляции).Moreover, due to the implementation of electrical insulation sheets 1 from a flexible heat-resistant radiation-resistant high-electrical insulation material with low gas emission in vacuum, maximum mechanical and electrical strength is achieved with a minimum weight in extreme operating conditions (due to the high electrical insulation properties of electrical insulation sheets with their small thickness and the strength of their connection to each other ), it is possible to install an electric heater on surfaces of various shapes with ensuring m of maximum thermal contact (due to flexibility), the efficiency of the electric heater is achieved in the harsh conditions of outer space (due to radiation resistance and heat resistance), the pollution of the spacecraft’s own external atmosphere is minimized by gas products of electric heater materials (due to the small gas evolution of the material of the insulation sheets).

Пример расчета электрообогревателя. Для расчета задаются следующие условия эксплуатации:An example of calculating an electric heater. For the calculation, the following operating conditions are set:

1) удельная мощность - Руд, Вт/см2, которая рассчитывается исходя из условий эксплуатации (требуемой температуры обогреваемой поверхности, теплопроводности и теплоемкости материала поверхности, тепловых потоков между поверхностью и ее окружением);1) specific power - R beats , W / cm 2 , which is calculated based on operating conditions (the required temperature of the heated surface, thermal conductivity and heat capacity of the surface material, heat fluxes between the surface and its surroundings);

2) напряжение питания (U, В);2) supply voltage (U, V);

3) площадь (S, см2) и форма поверхности, на которую будет устанавливаться обогреватель;3) the area (S, cm 2 ) and the shape of the surface on which the heater will be installed;

4) коэффициент заполнения КЗ, выведенный практическим способом и учитывающий соотношение площади проводника к площади обогревателя.4) the fill factor K 3 , derived in a practical way and taking into account the ratio of the area of the conductor to the area of the heater.

Исходя из показателей напряжения и мощности, рассчитывается омическое сопротивление проводника, в зависимости от величины которого выбирается материал проводника с определенным удельным сопротивлением - ρ, Ом⋅см.Based on the indicators of voltage and power, the ohmic resistance of the conductor is calculated, depending on the value of which the material of the conductor is selected with a specific resistivity ρ, Ohm⋅cm.

Затем производят расчет сечения и длины проводника следующим образом: задается приблизительная толщина проводника, решается система уравнений методом подборов, в которой рассчитывается его ширина и длина. При необходимости берется другая толщина проводника и уравнение пересчитывается до получения оптимального варианта заполнения заданной площади.Then, the cross section and length of the conductor are calculated as follows: the approximate thickness of the conductor is set, the system of equations is solved by the selection method, in which its width and length are calculated. If necessary, a different thickness of the conductor is taken and the equation is recalculated to obtain the best option for filling a given area.

Определение омического сопротивленияOhmic resistance

Figure 00000001
Figure 00000001

Определение длины проводникаDetermination of the length of the conductor

Figure 00000002
Figure 00000002

Исходя из уравнения (2), определить ширину дорожкиBased on equation (2), determine the width of the track

Figure 00000003
Figure 00000003

где Шд - ширина дорожки;where Shd is the width of the track;

Тд - толщина фольги;TD is the thickness of the foil;

(фиг. 2)(Fig. 2)

ρ - удельное сопротивление материала проводника.ρ is the specific resistance of the conductor material.

По верхней формуле уравнения (2) определить длину проводника - L.Using the upper formula of equation (2), determine the length of the conductor - L.

Оптимальным вариантом заполнения, т.е. расположением проводника на заданной площади (конфигурация проводника), может являться вариант, в котором проводник имеет минимально возможное расстояние между соседними линиями (витками), меньше которого происходит пробой. Причем форма поверхности электрообогревателя размером 50×200 мм может учитывать, например, сферическую форму обогреваемой поверхности, диаметр которой равен 1,7 м.The optimal filling option, i.e. the location of the conductor on a given area (conductor configuration), may be an option in which the conductor has the smallest possible distance between adjacent lines (turns), less than which breakdown occurs. Moreover, the surface shape of the electric heater with a size of 50 × 200 mm can take into account, for example, the spherical shape of the heated surface, the diameter of which is 1.7 m.

На предприятии разработаны и изготовлены опытные образцы электрообогревателей. Проведенные испытания, показали высокую однородность температуры по площади электрообогревателя, высокую электрическую прочность электроизоляции, возможность монтажа на криволинейные поверхности, низкое газовыделение в вакууме, хорошую воспроизводимость свойств и технологичность изготовления, высокую стойкость к факторам хранения (воздействие переменных температур и влажности) и эксплуатации (циклическое изменение температуры в вакууме (от минус 70 до 140°С), ионизирующее излучение поглощенной дозой до 6⋅106 Гр).The enterprise has developed and manufactured prototypes of electric heaters. The tests performed showed high temperature uniformity over the area of the electric heater, high electrical strength of electrical insulation, the ability to mount on curved surfaces, low gas evolution in vacuum, good reproducibility of properties and manufacturability, high resistance to storage factors (exposure to variable temperatures and humidity) and operation (cyclic temperature change in vacuum (from minus 70 to 140 ° С), ionizing radiation with absorbed dose up to 6⋅10 6 Gy).

Из известных авторам патентно-информационных источников не известна совокупность признаков, сходных с признаками заявляемого объекта.From known to the authors of patent information sources, the totality of features similar to those of the claimed subject matter is not known.

Claims (4)

1. Гибкий электрообогреватель, содержащий резистивный элемент, расположенный между двумя листами электроизоляционного материала и снабженный токоподводящими проводами, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным листом электроизоляционного материала, расположенным между двумя указанными листами, при этом резистивный элемент выполнен из металла или сплава и без перегибов закреплен на дополнительном листе, причем листы электроизоляционного материала состоят из одного или нескольких разнородных гибких термостойких радиационностойких высокоэлектроизоляционных материалов с малым газовыделением в вакууме и имеют плоскую или криволинейную форму.1. A flexible electric heater containing a resistive element located between two sheets of electrical insulation material and provided with current-carrying wires, characterized in that it is equipped with an additional sheet of electrical insulation material located between the two sheets, the resistive element is made of metal or alloy and is fixed without excesses on an additional sheet, and the sheets of electrical insulating material consist of one or more heterogeneous flexible heat-resistant radiation oykih vysokoelektroizolyatsionnyh materials with low outgassing in vacuum and have a flat or curved shape. 2. Гибкий электрообогреватель по п. 1, отличающийся тем, что электроизоляционный материал содержит композиционные полимерные пленки со слоями из термореактивного и/или термопластичного полимеров.2. Flexible electric heater according to claim 1, characterized in that the insulating material contains composite polymer films with layers of thermosetting and / or thermoplastic polymers. 3. Гибкий электрообогреватель по п. 1, отличающийся тем, что электроизоляционный материал содержит стеклопластик или органопластик с полимеризацией соответствующего препрега.3. Flexible electric heater according to claim 1, characterized in that the insulating material contains fiberglass or organoplastics with polymerization of the corresponding prepreg. 4. Гибкий электрообогреватель по п. 1, отличающийся тем, что резистивный элемент расположен в виде прямой линии, нескольких прямых линий, соединенных между собой под углами, спирали, зигзага или кольца, а в сечении резистивный элемент выполнен прямоугольным или со сглаженным углом или углами.4. The flexible electric heater according to claim 1, characterized in that the resistive element is located in the form of a straight line, several straight lines connected to each other at angles, spirals, zigzags or rings, and in section the resistive element is made rectangular or with a smoothed angle or corners .
RU2014130762A 2014-07-24 2014-07-24 Flexible electric heater RU2613497C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130762A RU2613497C2 (en) 2014-07-24 2014-07-24 Flexible electric heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130762A RU2613497C2 (en) 2014-07-24 2014-07-24 Flexible electric heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014130762A RU2014130762A (en) 2016-02-10
RU2613497C2 true RU2613497C2 (en) 2017-03-16

Family

ID=55313244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014130762A RU2613497C2 (en) 2014-07-24 2014-07-24 Flexible electric heater

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613497C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713729C1 (en) * 2018-05-03 2020-02-07 Игорь Юрьевич Шелехов Wide-range heating element
RU2726182C1 (en) * 2019-10-07 2020-07-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Method of manufacturing flexible heat-resistant electric heaters
RU2737666C1 (en) * 2020-03-26 2020-12-02 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва" Flexible-flat electric heater
RU2748158C1 (en) * 2020-04-21 2021-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТеплоКарбон" Flexible heating device
RU2762623C1 (en) * 2021-06-15 2021-12-21 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» Radiation flexible-flat electric heater
RU2771924C1 (en) * 2021-07-30 2022-05-13 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Active flexible-flat electric heater

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1730740A1 (en) * 1989-12-27 1992-04-30 Государственный Всесоюзный Проектный И Научно-Исследовательский Институт Неметаллорудной Промышленности "Гипронинеметаллоруд" Method of manufacturing flat electric heater
RU2088047C1 (en) * 1995-06-14 1997-08-20 Уральский филиал Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства Film electric heater
US20090321415A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Honeywell International Inc. Flexible heater comprising a temperature sensor at least partially embedded within
RU106821U1 (en) * 2011-03-14 2011-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") ELECTRIC HEATER
US20120138595A1 (en) * 2010-12-02 2012-06-07 Ube Industries, Ltd. Flexible heater and method for manufacturing same
RU136944U1 (en) * 2013-05-23 2014-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" FLEXIBLE FOIL ELECTRIC HEATER

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1730740A1 (en) * 1989-12-27 1992-04-30 Государственный Всесоюзный Проектный И Научно-Исследовательский Институт Неметаллорудной Промышленности "Гипронинеметаллоруд" Method of manufacturing flat electric heater
RU2088047C1 (en) * 1995-06-14 1997-08-20 Уральский филиал Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства Film electric heater
US20090321415A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Honeywell International Inc. Flexible heater comprising a temperature sensor at least partially embedded within
US20120138595A1 (en) * 2010-12-02 2012-06-07 Ube Industries, Ltd. Flexible heater and method for manufacturing same
RU106821U1 (en) * 2011-03-14 2011-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") ELECTRIC HEATER
RU136944U1 (en) * 2013-05-23 2014-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" FLEXIBLE FOIL ELECTRIC HEATER

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713729C1 (en) * 2018-05-03 2020-02-07 Игорь Юрьевич Шелехов Wide-range heating element
RU2726182C1 (en) * 2019-10-07 2020-07-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Method of manufacturing flexible heat-resistant electric heaters
RU2737666C1 (en) * 2020-03-26 2020-12-02 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва" Flexible-flat electric heater
RU2748158C1 (en) * 2020-04-21 2021-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТеплоКарбон" Flexible heating device
RU2762623C1 (en) * 2021-06-15 2021-12-21 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» Radiation flexible-flat electric heater
RU2771924C1 (en) * 2021-07-30 2022-05-13 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Active flexible-flat electric heater
RU2774065C1 (en) * 2021-08-03 2022-06-15 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Multi-track flexible electric heater
RU2798108C1 (en) * 2022-05-19 2023-06-15 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Multilayer flexible-flat electric heater

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014130762A (en) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2613497C2 (en) Flexible electric heater
US20190359032A1 (en) Radiant heater device
ES2933734T3 (en) Susceptor assembly for inductively heating an aerosol-forming substrate
US10427498B2 (en) Radiant heater
KR20200109705A (en) Heater structure of aerosol generator
US20030183620A1 (en) Flexible heating elements with patterned heating zones for heating of contoured objects powered by dual AC and DC voltage sources without transformer
JP2015515104A5 (en)
US10470253B2 (en) Coaxial smart susceptor
US9622294B1 (en) Device for simulating thermal characteristics of a lithium-ion battery
CN107439053A (en) Heater for curved surface
KR102461509B1 (en) Heating film
RU2597836C2 (en) Method of producing flexible electric heater
US20180270908A1 (en) Voltage-Leveled Heating Cable with Adjustable Power Output
JP2008010287A (en) Flexible heating element using shape memory alloy, and its manufacturing method
JP2021077568A (en) Laminated bus bar, method for designing laminated bus bar, and battery module
JP6361322B2 (en) battery
KR101363359B1 (en) Radiant panel of anodized aluminium with electric resistance of stainless
RU136944U1 (en) FLEXIBLE FOIL ELECTRIC HEATER
EP0320862A2 (en) Positive temperature coefficient thermistor heating pad
JP6639998B2 (en) Snow melting heater
KR101059958B1 (en) Electric hot plate
RU106821U1 (en) ELECTRIC HEATER
KR20140041980A (en) Planar heat generator
RU97887U1 (en) FILM ELECTRIC HEATER
EP2287546B1 (en) Refrigerant heating device

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20160829

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20161130