Гибкий электронагреватель

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к гибким электронагревателям на основе текстильных материалов, обладающих резистивными свойствами и используемых в обивках сидений автомобилей и иных транспортных средств, постельных принадлежностях (подогреваемые одеяла и матрасы) теплицах и т.д. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве резистивного модуля использована графитированная ткань из вискозных нитей, а в качестве материала гибких электродов использована плетенка в виде полого шнура; каждый электрод расположен на модуле параллельно нитям основы ткани и завернут в кромку этой ткани вдоль нитей основы, а кромка проклеена снаружи полимерной пленкой с латексным клеющим слоем. Кромка, электрод и полимерная лента прошиты зигзагообразным швейным стежком так, что полый шнур приобретает сплющенную форму. Нити основы и утка пропитаны латексом. Полый шнур может быть сплетен из медной проволоки и пришит стачечным швом к графитированной ткани полимерной ленты до заворота кромки. Такой гибкий электронагреватель может работать в температурных условиях от +50 до -60^oC, выдерживает многократные знакопеременные механические нагрузки, сохраняет стабильность механических параметров. 2 з.п.ф-лы., 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к гибким электронагревателям, которые могут быть использованы в конструкциях электронагревательных устройств бытового и технического назначения, например в сиденьях транспортных средств, медицинских операционных столах, постельных принадлежностях, теплицах и т.п.

Изобретение относится к таким гибким электронагревателям, элементы которых изготовлены с помощью текстильного оборудования (ткацкие станки, плетельные машины и швейное оборудование) и по своей структуре представляют собой текстильные материалы со специальными свойствами.

Известны гибкие электронагреватели, содержащие токонепроводящую часть и связанные с ней гибкий токопроводящий модуль и гибкие электроды, при этом электронагреватель в целом выполнен трикотажным кулирным переплетением по структуре. Известные электронагреватели данного типа выполняют функцию электронагрева, но обладают возможностью повышенной эластичности (свойство трикотажного переплетения), что в ряде условий эксплуатации нежелательно, (авт. св. СССР N 729854, кл. Н 05 В 3/34, 1980, N 839074, 1981, N 909801, 1982.

Известны также гибкие электронагреватели, выполненные в виде ленты или шнура, содержащие в своей структуре резистивный элемент, в том числе из углеродных жгутов и графитированных волокон, предусматривающие возможность подключения к источнику питания. Так, в авт. св. СССР N 565417, кл. Н 05 В 3/34, 1977, описан нагреватель текучих сред, выполненный в виде ткани, ленты или шнура на основе графитированных волокон. В авт. св. СССР N 1776359, кл. Н 05 В 3/34, 1992 описана тканая электронагревательная лента, в которой основные и уточные нити образуют специальное переплетение. В авт. св. N 1823157, кл. Н 05 В 3/34, 1993 описан нагревательный элемент, выполненный из комбинации эластичных жгутов с углеродными резистивными жгутами.

Эти известные гибкие электронагреватели не предусматривают возможность изготовления непосредственно из них таких изделий, как чехлы или сиденья автомобилей, накидки санитарных носилок или им подобные широкие и кроеные изделия. То есть известные ленточные, шнуровые или жгутовые электронагреватели являются только электронагревательными элементами.

Известны также гибкие электронагреватели, содержащие токонепроводящую основу и закрепленные на ней резистивные модули различной структуры, при этом гибкие электроды, связанные с резистивным модулем, могут быть скреплены с ним с помощью швейных стежков (авт. св. СССР N 421148, кл. Н 05 В 3/34, 1974).

Известны и другие гибкие электронагреватели, в которых используются текстильные материалы и материалы на основе графита, (авт. св. СССР N 1737763, кл. Н 05 В 3/34, 1992, N 1048583, кл. Н 05 В 3/34, 1983).

Обзор гибких электронагревателей представлен в публикации ИНФОРМЭЛЕКТРО "Текстильные электронагреватели в промышленности и в быту", М. 1977.

Наиболее близким по технической сущности является гибкий электронагреватель, содержащий токонепроводящую основу и закрепленные на ней гибкий токопроводящий тканый резистивный модуль полотняного переплетения и электрически связанные с ним и расположенные с двух противоположных сторон по краям модуля гибкие электроды, которые связаны с модулем, что исключает операцию пайки, при этом в структуру резистивного слоя при ткачестве введены гибкие электроды в виде металлизированных полимерных нитей, а резистивный слой запрессован между двумя изоляционными слоями из стеклоткани, причем токопроводящие нити резистивного слоя выполнены из полимерной саженаполненной нити структуры "оболочка-ядро", (авт. св. СССР N 1820993, кл. Н 05 В 3/34, 1983). Этот гибкий электронагреватель практически не обладает воздухопроницаемостью, что ограничивает его применение в изделиях, где наряду с нагревом требуется сохранить хорошую воздухопроницаемость. Использование полимерных саженаполненных нитей структуры "оболочка-ядро" не позволяет использовать электронагреватель в условиях постоянных и многократных знакопеременных нагрузок, так как такие нити ломаются (этим объясняется их запрессовка в изоляционные слои из стеклоткани и полимера).

Задача изобретения создание такого гибкого электронагревателя, который обеспечивал выполнение своих функций по нагреву, но при этом сохранял высокую воздухопроницаемость, высокую механическую прочность в условиях постоянного приложения знакопеременных нагрузок, надежный электрический контакт между резистивным модулем и гибкими электродами без применения специального прессового оборудования, обеспечивая удобства при выкройке конкретных изделий, например подкладок на автомобильные сиденья.

Это достигается как за счет применения специальных материалов, так и за счет создания специальной конструкции крепления электродов к резистивному модулю и поверхностной обработкой электронагревателя.

По существу это достигается тем, что в гибком электронагревателе, содержащем токонепроводящую основу и закрепленные на ней гибкий токопроводящий тканый резистивный модуль полотняного переплетения и электрически связанные с ним и расположенные с двух противоположных сторон по краям модуля гибкие электроды, для решения поставленной задачи в качестве материала резистивного модуля использована графитированная ткань из вискозных нитей, а в качестве материала гибких электродов плетенка металлическая (экранирующая) в виде полого шнура, при этом каждый гибкий электрод расположен на модуле в направлении, параллельном нитям основы графитированной ткани, и завернут в кромку этой ткани вдоль нитей основы, а завернутая кромка проклеена снаружи полимерной липкой пленкой с латексным клеющим слоем, причем упомянутая кромка совместно с гибким электродом и липкой лентой прошиты швейным зигзагообразным стежком так, что полый шнур приобретает сплющенную форму, а нити основы и утка графитированной ткани пропитаны латексом. Полый шнур может быть выполнен из медной проволоки.

Каждый электрод предварительно пришит стачечным швом к графитированной ткани и липкой ленте до заворота кромки.

Термин "ткань графитированная" на основе вискозных нитей разрешен техническими условиями ТУ-48-20-19-77, которые предусматривают следующее конкретное обозначение марки: "Ткань графитированная марки ТГН-2М по ТУ-48-20-19-77".

Термин "плетенка металлическая" (экранирующая) в виде полого шнура разрешен техническими условиями ТУ-22-3708-76, которые предусматривают следующее конкретное обозначение марки: "Плетенка ПМЛ по ТУ-22-3708-76".

Термин "липкая лента" с латексным клеющим слоем разрешен техническими условиями ОСТ 6-19-416-80, которые предусматривают следующее конкретное обозначение марки: "Липкая лента по ОСТ 6-19-416-80", клеющий слой - полиизобутилен, несущая полимерная основа поливиниленовая или поливинилхлоридная.

На фиг. 1 показано схемное расположение элементов, образующих гибкий электронагреватель, до закрепления гибких электродов в кромках графитированной ткани; на фиг. 2 схема укладки и предварительной пришивки стачечным швом электрода к графитированной ткани; на фиг. 3 схема кромки гибкого электронагревателя в законченном виде.

Гибкий электронагреватель содержит токонепроводящую основу 1, изготовленную из ткани, обладающей минимальной усадкой после стирки и влажно-тепловой обработки. Эта ткань может быть изготовлена из хлопчато-бумажных, льняных и иных нитей. На основе 1 закреплен гибкий токопроводящий тканый резистивный модуль 2 полотняного переплетения, основные нити 3 которого условно показаны в круге 4 без уточных нитей, которые, как известно, проходят в ткани поперек нитей основы. Гибкие электроды 5 и 6 расположены по краям модуля 2 с двух противоположных сторон. Выходы электродов 5 и 6 известным образом связываются с источником питания (не показан и условно обозначен электрическими полюсами + и -).

В качестве материала резистивного модуля 2 использована графитированная ткань из вискозных нитей. В качестве материала гибких электродов 5 и 6 использована плетенка металлическая, получаемая на шнуроплетельных машинах. Каждый гибкий электрод 5 и 6 расположен на модуле 2 в направлении, параллельном нитям основы 3 графитированной ткани. Такое расположение гибких электродов дает удельное сопротивление резистивного модуля порядка 0,636 Ом/см², в то время как расположение гибких электродов вдоль нитей утка дает удельное сопротивление 0,35 Oм/см², т.е. почти в два раза меньше, что нежелательно.

Каждый гибкий электрод 5 и 6 завернут в соответствующую кромку.

На фиг. 2 и 3 показана одна кромка 7 под электрод 5.

Кромка 7 образуется вдоль нитей основы 3 графитированной ткани и проклеена липкой лентой 8 с латексным клеющим слоем. Кромка 7 совместно с гибким электродом 5 и липкой лентой 8 прошиты швейным зигзагообразным стежком 9 так, что полый шнур приобретает сплющенную форму 10.

Нити основы и утка графитированной ткани пропитывают латексом на водной основе. После испарения воды латекс впитывается в структуру нитей основы и утка, практически не заполняя межнитевые пространства ткани, что обеспечивает хорошую воздухопроницаемость (латекс не показан).

Как видно из фиг. 2, электрод 5 предварительно пришит стачечным швом 11 к графитированной ткани и липкой ленте до заворота кромки. Выбор зигзагообразного стежка 9 обеспечивает наилучший контакт электрода 5 с графитированной тканью.

Позицией 12 условно изображена игла швейной машины.

Загнутая часть 13 кромки 7 может быть также пришита стежком 14.

Такой гибкий электронагреватель обладает высокой прочностью, выдерживает многократные знакопеременные механические нагрузки, сохраняет стабильность электрических параметров, обеспечивает вентиляцию через себя, имеет минимальное переходное сопротивление между графитированной тканью и электродами, может работать в температурных условиях от +50 до -60^oC, сохраняет работоспособность и безопасность при повышенной влажности. Особенно удобен при изготовлении сидений транспортных средств.

Игла, проходя сквозь графитированную ткань 2, гибкий электрод 5 и вновь ткань 2 (фиг. 3), раздвигает крученые нити ткани и проволоки полого гибкого электрода 5, а швейная нить, образующая зигзагообразный стежок (шов) 9, проходя сквозь все элементы, затягивает своими ворсинками ворсинки графитированной ткани, ими обволакивает проволоки плетенки, что увеличивает контактную площадь резистивного модуля с гибким электродом и уменьшает переходное сопротивление.

Нити вискозы после преобразования в графитированную ткань (специальная технология обжига) становятся сухими. При нанесении водного латексного раствора эти нити впитывают в себя раствор, не образуя сплошной пленки на поверхности ткани. После сушки ткань становится весьма эластичной и не теряет электропроводных свойств.

Совместимость латекса, впитавшегося в нити графитированной ткани, и клеющего состава липкой ленты не изменяют физико-механические свойства гибкого электронагревателя, а пропитанные латексом нити способствуют удержанию графитированных ворсинок от осыпания.

Формула изобретения

1. Гибкий электронагреватель, содержащий токонепроводящее основание и закрепленные на ней гибкий токопроводящий резистивный модуль из углеродсодержащих нитей полотняного переплетения и электрически связанные с ним и расположенные с двух противоположных по краям модуля гибкие электроды, отличающийся тем, что в качестве материала резистивного модуля использована графитированная ткань из вискозных нитей, а в качестве материала гибких электродов использована плетенка металлическая в виде полого шнура, при этом каждый гибкий электрод расположен на модуле в направлении, параллельном нитям основы графитированной ткани, и завернут в кромку этой ткани вдоль нитей основы, а завернутая кромка проклеена снаружи полимерной пленкой с латексным клеющим слоем, упомянутая кромка совместно с гибким электродом и полимерной лентой прошиты швейным зигзагообразным стежком с образованием сплющенной формы полого шнура, а нити основы и утка графитированной ткани пропитаны латексом.

2. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что полый шнур выполнен из медной проволоки.

3. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что каждый электрод дополнительно пришит стачечным швом к графитированной ткани и полимерной ленте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3