Гибкий нагревательный элемент

 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при изготовлении полимерных электронагревателей бытового и промышленного назначения. В гибком нагревательном элементе основа токопроводящей ткани выполнена из массива изоляционных нитей, размещенных между электродами, а уток выполнен из комплексных электропроводящих тепловыделяющих нитей, размещенных перпендикулярно электродам. Предложены математические соотношения, обеспечивающие создание электробезопасного резистивного слоя, в соответствии с которыми рассчитываются количество электропроводящих нитей (n) на единицу длины резистивного слоя, количество электродов (К) и количество составляющих их металлизированных нитей (m). В качестве комплексной электропроводящей тепловыделяющей нити использована многокомпонентная нить структуры "оболочка-ядро", содержащая в "оболочке" фторсодержащий полиолефин на основе саженаполненного сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом, а в "ядре" поликапроамидные или стеклянные волокна. Техническим результатом, который может быть получен от использования изобретения, является повышение электробезопасности и надежности гибкого нагревательного элемента и, как следствие, изделия в целом. 3 з.п.ф-лы, 3 ил, 1 табл.

Изобретение относится к электротермии, а именно к гибким нагревательным элементам, резистивный слой которых выполнен в виде ткани из комплексных элекропроводящих нитей, и может быть использовано в быту, медицине, сельхозобъектах, а также устройствах для нагрева жидких и газообразных сред, применяемых в различных отраслях промышленности.

Известен тканный электронагреватель, в котором основа и уток выполнены из электропроводных и неэлектропроводных нитей, уложенных с чередованием в одном из направлений ткани, а электроды расположены вдоль основы (патент США N 3349359, кл. H 05 B 3/34, 1967 г.) Известен также тканный нагреватель, неэлектропроводные нити которого выполнены из комплексных хлопковых волокон, при этом объемное соотношение неэлектропроводных нитей к электропроводным нитям основы составляет 1:1 - 1: 1,5, а объемное соотношение электропроводных нитей основы и утка - 1:1,5 - 1:10 (патент РФ N 2046552, кл. H 05 B 3/36, 1995 г.) В указанных изобретениях решается задача по уменьшению усадки резистивного слоя в процессе изготовления и эксплуатации нагревательных элементов.

Аналогичная задача решается и в гибком нагревательном элементе (патент СССР N 1794284 A3, кл. H 05 B 3/38, 1993 г., Бюл. N 5), содержащем резистивный слой в виде токопроводящей ткани, уток и основа которой выполнены из комплексных электропроводящих нитей, изоляционных нитей и металлизированных нитей, объединенных в электроды, которые размещены по краям резистивного элемента и огибают комплексные электропроводящие полимерные нити.

Основным недостатком известных нагревательных элементов является то, что они не регламентируют соотношение между требуемыми техническими характеристиками нагревательного элемента и необходимой для их практического воплощения текстильной структурой резистивного слоя. Указанное обстоятельство может привести к снижению надежности и долговечности гибкого нагревательного элемента.

Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является изобретение по патенту СССР N 1794284.

Основной задачей разработки является создание такого гибкого нагревательного элемента, в котором были бы исключены перечисленные недостатки, а текстильная структура его резистивного слоя в виде токопроводящей ткани регламентировала бы требуемые технические параметры нагревательного элемента для различных условий эксплуатации изделий на его основе.

Техническим результатом, который может быть получен от использования изобретения, является повышение электробезопасности и надежности гибкого нагревательного элемента и, как следствие, изделия в целом.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет того, что в гибком нагревательном элементе, содержащем резистивный слой в виде токопроводящей ткани, уток и основа которой выполнены из комплексных электропроводящих тепловыделяющих полимерных нитей, изоляционных нитей и электродов, выполненных в виде металлизированных нитей, огибающих комплексные электропроводящие тепловыделяющие полимерные нити, согласно предлагаемому изобретению основа токопроводящей ткани выполнена из массива изоляционных нитей, размещенных между электродами, а уток выполнен из комплексных электропроводящих тепловыделяющих полимерных нитей, размещенных перпендикулярно электродам, при этом n - количество электропроводящих нитей на единицу длины резистивного слоя и K^* - количество электродов на единицу ширины резистивного слоя должно соответствовать соотношениям где P - номинальная мощность нагревательного элемента, Вт; γ_э - предельно допустимое тепловыделение на единицу длины электропроводящей нити, Вт/м; A - длина резистивного слоя, м; B - ширина резистивного слоя, м; U - заданное напряжение питания, В;
R_n - линейное электрическое сопротивление электропроводящей нити, Ом/м,
а количество металлизированных нитей в электроде для четного m₁ и нечетного m₂ количества электродов должно соответствовать соотношениям


где P - номинальная мощность нагревательного элемента, Вт;
K^* - количество электродов на единицу ширины резистивного слоя, шт;
U - заданное напряжение питания, В;
γ_m - предельное тепловыделение с единицы длины металлизированной нити, Вт/м;
R_m - удельное электросопротивление металлизированной нити, Ом/м;
при этом комплексная электропроводящая тепловыделяющая полимерная нить имеет структуру "оболочка-ядро" и содержит в "ядре" поликапроамидные или стеклянные волокна, а в "оболочке" саженаполненный фторсодержащий полиолефин на основе сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
а) для "ядра" из поликапроамидных волокон:
поликапроамидные волокна - 62 - 56
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 23 - 25
печная сажа - 15 - 19
б) для "ядра" из стеклянных волокон:
стеклянные волокна - 69 - 54
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 19 - 20
печная сажа - 12 - 16
Отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата.

Как известно, основным техническим параметром любого электронагревательного устройства является его электрическая мощность. Для обеспечения заданного значения указанного параметра резистивный слой гибкого нагревательного элемента должен содержать комплексные электропроводящие тепловыделяющие нити, ориентированные перпендикулярно электродам, т.е. размещенные по утку токопроводящей ткани, причем их количество должно быть не меньше величины, определяемой соотношением n ≥ P/γ_э·A·B (I). При меньшем количестве токопроводящих тепловыделяющих нитей в резистивном слое будет происходить их перегрев и разрушение и, как следствие, выход нагревательного слоя из строя. Аналогичный результат будет и в том случае, если часть электропроводящих нитей будет размещена по основе токопроводящей ткани, т.е. сориентированы параллельно электродам. Указанное обстоятельство объясняется тем, что при обрыве электропроводящей нити, размещенной между электродами по утку токопроводящей ткани, произойдет перераспределение электрического тока между соседними с ней электропроводящими нитями, т.е. по электропроводящей нити, расположенной перпендикулярно электродам, электрический ток в месте обрыва перераспределяется на соседние электропроводящие нити, перегрузит их по утку с образованием в течение некоторого времени новых обрывов, но уже не на соседних нитях. Описываемый процесс будет носить необратимый характер, вовлекая в себя все новые и новые электропроводящие нити, вплоть до выхода из строя всего нагревательного элемента.

Распределение подводимого к нагревательному элементу электропитания между электропроводящими тепловыделяющими нитями осуществляется посредством электродов из металлизированных нитей. Количество таких электродов в резистивном слое в зависимости от задаваемых электрических и геометрических параметров нагревательного элемента должно соответствовать выражению При меньшем количестве электродов потребляемая электрическая мощность будет меньше заданной величины и, как следствие, температура поверхности нагревательного элемента будет ниже желаемой. При большом количестве электродов потребляемая мощность будет больше заданной величины, что неизбежно приведет к перегреву токопроводящих нитей и, как следствие, к выходу нагревательного элемента из строя.

Количество металлизированных нитей в электроде должно соответствовать выражениям
При меньшем количестве металлизированные нити (при прохождении через них электрического тока) будут перегреваться и разрушать токопроводящие нити, огибающие их, что обязательно приведет к выходу нагревательного элемента из строя.

Использование комплексных электропроводящих нитей структуры "оболочка-ядро", содержащих в "ядре" поликапроамидные или стеклянные волокна, а в "оболочке" сополимер тетрафторэтилена с винилидентфторидом, наполненный печной сажей, позволит повысить технологичность и качество нагревательного элемента в процессе его изготовления и эксплуатации.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат, что позволяет характеризовать новое техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, аналогами и прототипом. Новое техническое решение является результатом научно-исследовательской и опытно-конструкторской отработки и творческого вклада, получено без использования стандартных проектировочных решений или каких-либо рекомендаций, по своей оригинальности и содержательности исполнения соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен фрагмент токопроводящей ткани для резистивного слоя нагревательного элемента: на фиг. 2 представлен резистивный слой с четным (а) и нечетным (б) количеством электродов в вариантном исполнении; на фиг. 3 представлена структура комплексной электропроводящей тепловыделяющей нити, содержащей в "ядре" поликапроамидные или стеклянные волокна, а в "оболочке" саженаполненный полимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом.

Фрагмент токопроводящей ткани для резистивного элемента содержит массив изоляционных нитей 1, размещенных между электродами 2, и комплексные электропроводящие тепловыделяющие нити 3, ориентированные перпендикулярно электродам. Количество комплексных электропроводящих тепловыделяющих нитей определяется исходя из заданных технических параметров нагревательного элемента и структурных параметров токопроводящей ткани.

К техническим параметрам нагревательного элемента относится мощность (Р, Вт), напряжение питания (U, B) и габаритные размеры резистивного слоя - длина (A, м) и ширина (B, м). Исходя из выше упомянутых параметров необходимо определить структурные параметры резистивного слоя, а именно: количество комплексных электропроводящих тепловыделяющих нитей на единицу длины резистивного слоя (n/A, шт/м); количество электродов (K^*, штук) и количество металлизированных нитей в электроде (m, шт). Расчеты указанных параметров представлены ниже.

I. Определение n. Как известно, предельное тепловыделение i-ой нити (до разрушения) определяется коэффициентом γ_э (Вт/м). Отсюда суммарное тепловыделение n-ого количества нитей, соответствующее мощности нагревательного элемента, определяется из соотношения
P ≅ n·γ_э·A·B или n·γ_э·A·B ≥ P,
отсюда

II. Расчет системы распределения электропитания. На фиг. 2 представлены вариантные исполнения резистивного слоя с различным количеством электродов, скоммутированных между собой при помощи тоководов 4. Как видно из эскизов резистивного слоя, представленных на фиг. 2, A и B -соответственно длина и ширина резистивного слоя, L - расстояние между электродами, а количество электродов равно K^* = K + 1, где K - количество полос из массива электроизоляционных нитей. Исходя их этого
K = B/L или L = B/K.

Расчет системы распределения электропитания в нагревательном элементе определяется из того, что известны количество комплексных электропроводящих нитей на единицу длины резистивного слоя (n); габариты резистивного слоя A и B (длина и ширина соответственно) (м); линейное электрическое сопротивление комплексной электропроводящей нити (R_n, Ом/м).

Определяем электрическое сопротивление фрагмента резистивного слоя (R₁), расположенного между соседними электродами, и резистивного слоя (R) в целом:
R₁ = R_n·L/A·n, R = R₁/K=1/K·R_n·L/A·n;
исходя из того, что L = B/K, получим R = 1/K·R_nB/A·n·K;
известно P = U²/R, тогда R = U²/P
или K² = P·B·R_n/U²·A·n, откуда
В соответствии с вышеизложенным количество электродов в резистивном слое в зависимости от задаваемых электрических и геометрических параметров нагревательного элемента определяется соотношением

III. Определение количества металлизированных нитей в электроде. Определение количества металлизированных нитей в электроде производим с учетом того, что ток, поступающий от источника питания на электроды, не должен приводить к разрушению металлизированных нитей, составляющих эти электроды. Суммарный ток, текущий по резистивному слою, равен
I = P/U,
где P - мощность нагревательного элемента, Вт;
U - заданное напряжение питания, В.

Этот ток распределяется между электродами. Если электродов K, то по каждому из них течет ток:
а) для четного количества электродов
I_k = 21/K^* = 2P/K^*·U,
б) для нечетного количества электродов
I_k = 21/K^*-1 = 2P/(K^*-1)·U.

Ток, текущий по электродам, в свою очередь распределяется между составляющими его металлизированными нитями. Если этих нитей m, то по каждой из них течет ток I, равный:
а) для четного количества электродов
I₁ = 2P/K^*·U·m,
б) для нечетного количества электродов
I₁ = 2P/(K^*-1)·U·m.

При этом ток, проходящий через металлизированную нить, не должен ее разрушать, т. е. тепловыделение, вызванное прохождением тока, не должно превышать предельное тепловыделение для данного типа металлизированных нитей. Если обозначить предельное тепловыделение с единицы длины металлизированной нити величиной m (Вт/м), то по закону Ома
I²_i·R_m ≅ γ_m,
где R_m - удельное электрическое сопротивление металлизированной нити, Ом/м.

Тогда количество металлизированных нитей (m) в электроде составит:
а) для четного количества электродов
или
б) для нечетного количества электродов
или
Не менее важной задачей являлась разработка комплексных электропроводящих тепловыделяющих нитей резистивного слоя, которые обеспечивали бы работоспособность гибкого нагревательного элемента.

Структура разработанных комплексных электропроводящих тепловыделяющих нитей, представленных на фиг. 3, состоит из "ядра" на основе поликапроамидных 5 и стеклянных 6 волокон, вокруг которых локализована токопроводящая композиция 7 из саженаполненного сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом.

Выбор сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом (далее по тексту "сополимер") обусловлен тем, что указанный сополимер из известных фторсодержащих полиолефинов в сочетании с печной сажей обладает наименьшим удельным электрическим сопротивлением. Это связано с тем, что высокоструктурированная печная сажа гидрофобна и хорошо совмещается с фторсодержащими полиолефинами. Кроме того, на поверхности элементарных частиц печной сажи практически отсутствуют кислородосодержащие комплексы, что немаловажно для получения композиции с высокой долей использования проводящего материала.

Однако нити из композиции "сополимер+сажа" могут подвергаться значительным пластификационным вытяжкам, достигающим 500%. Указанное обстоятельство потребовало введения в структуру нити армирующего элемента - "ядра". Основными требованиями к армирующему элементу комплексной нити являлись следующие: высокая механическая прочность и хемостойкость. С учетом вышеуказанного из всех типов волокон наиболее приемлимыми являются поликапроамидные, но для создания нагревательных элементов, работающих в пределах 130-180^oC, необходимо использовать в качестве "ядра" комплексной нити стеклянные волокна.

Технология изготовления комплексных электропроводящих полимерных нитей по "сухому" способу формования представляет собой процесс, основные операции которого приведены в нижепредставленных примерах.

Пример 1. Из мерника в аппарат-десольвер поступает растворитель - ацетон и сополимер. Через патрубок загружают заданное количество сажи и приготавливают прядильный раствор. Далее производят диспергирование частиц сажи в роторно-пульсационныом смесителе и после вакуумирования подают полученный раствор в фильерный комплект, куда одновременно подается и волокнистый наполнитель. Фильера заканчивается отверстием 0,9 - 1,1 мм, которое регламентирует толщину наносимого слоя. По выходу из фильеры волокнистый наполнитель поступает в шахту, куда противотоком подают горячий воздух, подогретый до температуры 120 - 135^oC. При этом ацетон удаляется из шахты на регенерацию, а комплексная электропроводящая нить принимается на паковку для дальнейшей переработки в тканный наполнитель с заданными техническими и текстильными характеристиками. В процессе изготовления комплексной электропроводящей нити по примеру 1 ингредиенты были взяты в следующих соотношениях, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 24
печная сажа - 10
поликапроамидные волокна - 66
Пример 2. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 23
печная сажа - 13
поликапроамидные волокна - 64
Пример 3. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 23
печная сажа - 15
поликапроамидные волокна - 62
Пример 4. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 25
печная сажа - 19
поликапроамидные волокна - 56
Пример 5. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 26
печная сажа - 22
поликапроамидные волокна - 52
Пример 6. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 16
печная сажа - 09
стеклянные волокна - 75
Пример 7. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 17
печная сажа - 10
стеклянные волокна - 73
Пример 8. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 19
печная сажа - 12
стеклянные волокна - 69
Пример 9. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 20
печная сажа - 16
стеклянные волокна - 64
Пример 10. Осуществляют аналогично примеру 1 при следующем соотношении ингредиентов комплексной нити, мас.%:
сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 22
печная сажа - 18
стеклянные волокна - 60
Результаты испытаний по определению физико-механических и электрофизических характеристик комплексных электропроводящих нитей по примерам 1-10 представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что наиболее приемлемыми являются комплексные электропроводящие нити по примерам 3, 4 ("ядро" выполнено из волокон поликапроамида) и 8, 9 ("ядро" выполнено из стеклянных волокон), так как нити из указанных композиций обладают наименьшим линейным электрическим сопротивлением (1400-1500 Ом/м для нитей на основе капрона и 1250-1300 Ом/м для нитей на основе стекла) и имеют минимальное удлинение при разрыве. Кроме того, указанные нити обладают качественной оболочкой, не повреждаемой в процессе переработки ее в ткань.

Примеры расчета резистивного слоя нагревательного элемента с использованием разработанных комплексных нитей структуры "оболочка-ядро", содержащих в "оболочке" саженаполненный сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом, а в "ядре" наполнитель на основе поликапроамидных (вариант I) или стеклянных волокон (вариант II) представлены ниже.

Пример расчета структуры резистивного слоя (вариант I).

Задано: номинальная мощность нагревательного элемента P = 2000 Вт; напряжение питания U = 220 В; длина A = 5 м; ширина B = 1 м.

Требуется определить структуру резистивного слоя, обеспечивающую заданные технические параметры.

Решение. В качестве тепловыделяющей комплексной электропроводящей нити выберем нить по примеру 3 (см. табл.), линейное электрическое сопротивление которой R_n = 150000 Ом/м с предельным допустимым тепловыделением на единицу длины нити γ_э = 0,5 Bт/м. С помощью выражения I определяем количество комплексных нитей на единицу длины резистивного слоя:
или
n = 2000/0,5·5·1 = 800 нитей/метр.

Используя выражение II проведем расчет по определению необходимого количества электродов в резистивном слое:
или

Округлим полученное выражение до целых чисел (без учета дробной части) и путем повторного использования выражения II определим количество тепловыделяющих нитей на единицу длины резистивного слоя:
n = R·B·R_n/U²·A(K^*-1)² или
n = 2000·150000·1/48400·5(2-1)² = 1239 нитей/метр.

Таким образом, искомый резистивный слой должен содержать n = 1239 комплексных нитей на единицу длины резистивного слоя и два электрода из металлизированных нитей, расположенных по краям резистивного слоя и огибающих комплексные электропроводящие нити.

С помощью выражения III определим количество металлизированных нитей в электроде с учетом того, что использована нить марки М8К2 на основе меди с удельным электрическим сопротивлением R_m = 1 Ом/м и предельным тепловыделением с единицы длины γ_m = 0,5 Bт/м.
или
.

Таким образом, для обеспечения надежности нагревательного элемента с обеспечением заданных параметров резистивный слой должен содержать 1239 нитей на 1 м своей длины, который размещен между двумя электродами из 13 металлизированных нитей типа М8К2 каждый.

Пример расчета резистивного слоя (вариант II).

Задано: номинальная мощность нагревательного элемента P = 3000 Вт; напряжение питания U = 36 В; длина A = 1 м; ширина B = 1 м.

Решение. Установим тип и количество тепловыделяющих нитей. Предположим, что мы (как в примере по варианту I) используем комплексную нить, содержащую в "ядре" поликапроамидные волокна (см. табл., пример 3), линейное электрическое сопротивление которой R_n = 150000 Ом/м с предельно допустимым тепловыделением γ_э = 0,5 Bт/м. При этом линейная плотность составляет 55 текс и обеспечивает максимальную текстильную плотность 2000 нитей/метр длины токопроводящей ткани.

Для обеспечения работоспособности нагревательного элемента количество тепловыделяющих нитей на 1 м длины резистивного слоя согласно выражению I должно составлять

Полученное значение выше максимально реализуемой величины при ткачестве текстильной плотности (2000 нитей/метр) комплексной тепловыделяющей нити с "ядром" из поликапроамидных волокон. Следовательно, необходимо использовать комплексную электропроводящую нить с большим предельно допустимым тепловыделением.

Из таблицы видно, что наиболее приемлемой является комплексная электропроводящая нить с "ядром" из стеклянных волокон, линейное электрическое сопротивление которой R_n = 120000 Ом/м с предельно допустимым тепловыделением γ_э = 1,5 Bт/м (табл., пример 9). При этом линейная плотность составляет 100 текс и обеспечивает максимальную текстильную плотность 1600 нитей/метр длины токопроводящей ткани.

Согласно выражению I в этом случае количество электропроводящих тепловыделяющих нитей на 1 м длины резистивного слоя составит
или
n = 3000/1,5·1·2 = 1000 нитей/метр;
т. е. указанная нить обеспечит работоспособность нагревательного элемента, соответствующую заданным характеристикам.

Используя выражение II, проведем предварительную оценку необходимого количества электродов в резистивном слое:
или

Округлив полученное значение до целых чисел (без учета дробной части) и путем повторного использования выражения II уточним количество тепловыделяющих нитей на единицу длины резистивного слоя:
n = R_n·P·B/U²·A(K^*-1)² или
n = 120000·3000·2/362·1(24-1)² = 1050 нитей/метр.

Таким образом, резистивный слой с габаритными размерами S = A · B = 1 м · 2 м = 2 м должен содержать 1050 комплексных электропроводящих нитей с "ядром" из стеклянных волокон и 24 электрода из металлизированных нитей, размещенных равномерно по ширине резистивного слоя.

С помощью выражения III определяем количество металлизированных нитей в каждом электроде с учетом того, что использована металлизированная медная нить марки М8К2 с удельным электрическим сопротивлением R_m = 1 Ом/м и предельным тепловыделением γ_m = 0,5 Bт/м.
или
.

Таким образом, для обеспечения работоспособности и надежности нагревательного элемента с обеспечением заданных параметров резистивный слой должен содержать 1050 комплексных электропроводящих нитей с "ядром" из стеклянных волокон и 24 электрода из 10 металлизированных нитей марки М8К2 каждый, размещенных равномерно по ширине B резистивного слоя (2-а по краям и 22 между ними).

Испытание разработанного гибкого нагревательного элемента на основе рассчитанного в соответствии с соотношениями I-IV резистивного слоя, созданного на основе комплексных тепловыделяющих электропроводящих нитей типа "оболочка-ядро" из саженаполненного сополимера и волокнистых наполнителей, показала высокую надежность и работоспособность в процессе эксплуатации различных изделий.

Таким образом, предложенное новое техническое решение в указанной совокупности существенных признаков соответствует критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Формула изобретения

1. Гибкий нагревательный элемент, содержащий резистивный слой в виде токопроводящей ткани, уток и основа которой выполнены из комплексных электропроводящих тепловыделяющих полимерных нитей, изоляционных нитей и электродов, выполненных в виде металлизированных нитей, огибающих комплексные электропроводящие тепловыделяющие полимерные нити, отличающийся тем, что основа токопроводящей ткани выполнена из массива изоляционных нитей, размещенных между электродами, а уток выполнен из комплексных электропроводящих тепловыделяющих полимерных нитей, размещенных перпендикулярно электродам, при этом n - количество электропроводящих нитей на единицу длины резистивного слоя и K* - количество электродов на единицу ширины резистивного слоя должно соответствовать соотношениям:


где P - номинальная мощность нагревательного элемента, Вт;
γ_э - предельно допустимое тепловыделение на единицу длины электропроводящей нити, Вт/м;
A и B - соответственно длина и ширина резистивного слоя, м;
U - заданное напряжение питания, В;
R_n - линейное электрическое сопротивление электропроводящей нити, Ом/м.

2. Гибкий нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что количество металлизированных нитей в электроде для четного m₁ и нечетного m₂ количества электродов должно соответствовать соотношениям:


где P - номинальная мощность нагревательного элемента, Вт;
K* - количество электродов на единицу ширины резистивного слоя, шт.;
U - заданное напряжение питания, В;
γ_m - предельное тепловыделение с единицы длины металлизированной нити, Вт/м;
R_m - удельное электросопротивление металлизированной нити, Ом/м.

3. Гибкий нагревательный элемент по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что комплексная электропроводящая тепловыделяющая нить имеет структуру "оболочка-ядро" и содержит в "ядре" поликапроамидные волокна, а в "оболочке" - саженаполненный фторсодержащий полиолефин на основе сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Поликапроамидные волокна - 62 - 56
Сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 23 - 25
Печная сажа - 15 - 19
4. Гибкий нагревательный элемент по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что комплексная электропроводящая тепловыделяющая нить имеет структуру "оболочка-ядро" и "ядро" комплексной электропроводящей тепловыделяющей нити содержит стеклянные волокна при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Стеклянные волокна - 69 - 64
Сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом - 19 - 20
Печная сажа - 12 - 16

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4