Нагревательные элементы на основе токопроводящей пасты – высокоэкономичные тонкие теплоотдающие нагреватели с низкой инертностью и идеально равномерным тепловым потоком.

При конструировании различных приборов зачастую требуется что-то нагревать – воду, воздух, металл, и т.д. Чтобы нагреть нечто, мы должны преобразовать в тепловую энергию какой-то другой ее вид - электрическую, химическую, энергию электромагнитных или звуковых волн, ядерную и т.п. Наиболее универсальным и удобным в управлении является электрические нагревательные элементы на основе токопроводящей пасты.

В качестве тепловыделяющей поверхности обычно используют проволочные, ленточные и трубчатые электрические нагреватели. Проволочные и ленточные относятся к негерметичным излучателям. Сплавы, из которых изготавливают проволоку или ленту для них имеют высокое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент.

Процедура производства преобразователей тепла на основе токопроводящей пасты имеет значительные отличия от обычного порядка. В качестве резистивного слоя при изготовлении применяется токопроводящая паста, наносимая на подложку.

В настоящее время производятся следующие типы электрических нагревательных элементов: на керамике, металле плоские и пленке гибкие. Они представляют собой металлическую, керамическую или плёночную основу с диэлектрическим покрытием практически любой геометрической конфигурации. Керамические и металлические имеют толщину от 1 до 3 мм. на керамической или металлической основе и от 0,15 до 0,5 мм. на плёнке.

Технология изготовления нагревательных элементов

Технология изготовления нагревательных элементов, заключается в следующем. Токопроводящей пастой на подложку наносится рисунок, создающий развитый контур электрической цепи сопротивления, который надёжно изолирован как от основы, так и от окружающей среды с напряжение пробоя более 1200 В.

Схема нагревательного элемента

Данная технология позволяет методом трафаретной печати с последующим выжиганием наносить функциональные (диэлектрические, проводящие или с большим сопротивлением) дорожки толщиной 20-200 мкм на поверхности различных материалов: металлов, керамик и плёнок. При этом получаемый плоский нагреватель представляет собой многослойные схемы в виде слоеного пирога, состоящие из подложки и нескольких рядов тонко нанесённой токопроводящей дорожки, которые располагаются в следующей последовательности:

1.  Основа металлическая, керамическая или плёночная.

2.  Диэлектрическая паста.

3.  Контактная паста.

4.  Резистивная плёночная дорожка.

5.  Защитный диэлектрический слой.

Применение такой технологии в процессе изготовления позволяет получить электрические нагреватели способные при достижении одинакового теплового эффекта давать экономию в потреблении электроэнергии от 15 до 30% по сравнению с обычными. Это достигается за счёт того, что площадь контакта, по которой идет теплопередача между плёнкой и поверхностью намного выше, чем у простых нагревателей, что обеспечивает незамедлительную передачу тепла теплоприемнику.

Такая схеме нагревательного элемента делает возможным равномерную передачу тепла теплоприемнику. Равномерность распределения тепловой нагрузки достигается за счёт нанесения оптимального резистивного рисунка токопроводящей пастой на подложку.

Непосредственная передача тепла от плёнки на подложку обуславливает чрезвычайно низкую инерционность конструкции, которая обеспечивает быстрый переход нагревателя в рабочий режим.

Этот вид электрического нагревательного элемента применяется при изготовлении инфракрасных обогревателей, что позволяет экономить электроэнергию по сравнению с обычными обогревателями инфракрасными порядка 15-30%.

В результате применения данной технологии в производстве стало возможным получать высококачественные надёжные нагревательные элементы с высоким КПД и низкой инерционностью разогрева. Они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности занятой изготовлением орудий труда с применением термических процессов, как для различных отраслей народного хозяйства, так и для самих предприятий в целом. Различные сферы применения данных устройств можно посмотреть в разделе НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Преимущества нагревательных элементов

Достоинства:

Нагревательные элементы, произведённые по новой технологии, обладают рядом достоинств и преимуществ по отношению к традиционным нагревателям, изготовленным с применением хромоникелевых сплавов на базе никеля и хрома в соотношении (80% и 20%).

1. Они способны обеспечить функционирования сплошного равномерного теплового поля, что весьма затруднительно и проблематично при использовании других видов нагревателей.

2. Обладают низкой инерционностью выхода на рабочий режим, что позволяет использовать их в приборах обеспечивающих постоянство нагрева при резких скачках температуры окружающей среды.

3. В силу своих конструктивных особенностей они имеют высокий коэффициент теплоотдачи, дающий возможность экономить электроэнергию до 30% по отношению к традиционным нагревательным элементам.

4. Допустимость использования лазерной резки при изготовлении заготовок для разрабатываемого нагревателя делает возможным создать конфигурацию на плоскости любой сложности и вплотную подогнать к профилю нагреваемого объекта. Это позволяет значительно уменьшить потери тепла в процессе эксплуатации механизма используемого процедуру термической обработки, что в свою очередь ведёт к экономии ресурсов при изготовлении конечного продукта.

5. Хорошая устойчивость к различным видам вибрации позволяет применять эти нагревательные элементы в аппаратуре, предназначенной для работы в тяжёлых технических условиях.

6. Показывают высокую работоспособность при использовании их в среде инертных газов и вакууме при низких температурах.

Недостатки:

1. Высокая стоимость, что обусловлено сложностью технологического процесса производства и ценой на комплектующие материалы.

2. Максимальная температура нагрева составляет 550 °С, что определяется температурой спекания токопроводящей пасты в процессе производства нагревателя.

3. Не допускается работа в жидких средах.