Ткань с электромагнитными нагревательными слоистыми нитями
Владельцы патента RU 2664385:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к электронагревательным тканям промышленного и бытового назначения, имеющим в своей структуре электронагревательные нити. Технический результат: улучшение эксплуатационных свойств ткани, а именно увеличение нагревательной способности, гибкости нитей и уменьшение массы ткани. Сущность изобретения: предложена ткань, представляющая собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити с электромагнитным нагревом, имеющие второе направление, перпендикулярное первому. Нагревательные нити выполнены в виде электропроводящих немагнитных слоистых трубчатых волокон, отдельные электропроводящие слои которых отделены слоями изолятора. Внутри трубок закреплены намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, а зазор между ними заполнен упругим немагнитным материалом или воздухом. 2 ил.
Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к электронагревательным тканям промышленного и бытового назначения, имеющим в своей структуре электронагревательные нити.
Известна электронагревательная ткань (патент РФ №55782, D03D 15/00, 27.08.2006). Ткань содержит переплетение электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводных углеродных нитей. При этом группы параллельных электропроводных нитей из 2-3 нитей основы, смежных или вплетенных через электроизоляционную нить, переплетены по утку с массивом электропроводных нитей из материала с высокой удельной электропроводностью, образующих токоподводящую ленту.
Недостатком такой ткани является сложность структуры ткани и сложность ее производства, а также необходимость в источнике электрического тока для обеспечения электрического нагрева.
Также известна электронагревательная ткань (патент РФ №2109091, D03D 15/00, 20.04.1998). Данная ткань содержит фоновую часть, образованную переплетением электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводящих нитей. Последние образуют в пределах фоновой части ткани группы из m параллельных электропроводящих нитей. В каждой группе соседние электропроводящие нити расположены на заданном расстоянии b одна от другой, выбранном из условия теплового баланса среды, окружающей электронагревательную ткань при ее функционировании.
Недостатком такой ткани является то, что для использования ткани требуются дополнительные проводники и присоединение к ним каждой электропроводной нити, а также необходимость в источнике электрического напряжения. Это приводит к эксплуатационным издержкам и ухудшает потребительские свойства.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электронагревательная ткань (патент РФ №2599003, D03D 15/00, 08.07.2015). Она представляет собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити, имеющие второе направление, перпендикулярное первому, причем нагревательные нити выполнены в виде электропроводящих немагнитных трубок, внутри которых закреплены намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, а зазор между ними заполнен упругим немагнитным материалом или воздухом.
К недостаткам прототипа можно отнести относительно невысокую нагревательную способность ткани.
Задача изобретения состоит в повышении нагревательной способности этой ткани.
Технический результат изобретения состоит в улучшении эксплуатационных свойств ткани, а именно увеличение нагревательной способности, гибкости нитей и уменьшение массы ткани.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что предложена ткань, представляющая собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити с электромагнитным нагревом, имеющие второе направление, перпендикулярное первому. Нагревательные нити выполнены в виде электропроводящих немагнитных слоистых трубчатых волокон, отдельные электропроводящие слои которых отделены слоями изолятора. Внутри трубок закреплены намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, а зазор между ними заполнен упругим немагнитным материалом или воздухом.
Существо изобретения поясняется чертежами.
На Фиг. 1 изображен общий вид электромагнитных нагревательных слоистых нитей. На Фиг. 2 изображены элементы электромагнитных нагревательных слоистых нитей.
Ткань с электромагнитными нагревательными слоистыми нитями содержит нагревательные нити, представляющие собой слоистые трубчатые волокна 1, которые выполнены в виде ряда электропроводящих немагнитных трубок, между которыми размещены слои изолятора 2 (Фиг. 2). Внутри этих слоистых трубчатых волокон 1 размещены нитевидные постоянные магниты 3, представляющие собой намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, соединенные между собой пружинами 4 (Фиг. 2). Зазор 5 между нитевидными постоянными магнитами 3 и слоистыми трубчатыми волокнами 1 заполнен либо упругим материалом, либо воздухом (Фиг. 2).
Заявляемая ткань с электромагнитными нагревательными слоистыми нитями обеспечивает нагрев без внешних источников питания. Объясняется это работой электромагнитных нагревательных слоистых нитей, которая происходит следующим образом. Нитевидные постоянные магниты 3 создают магнитное поле, силовые линии которого пересекают электропроводящее слоистое трубчатое волокно 1 (Фиг. 2). Во время механических действий человека, например при ходьбе и беге, возникают относительные колебания нитевидных постоянных магнитов 2 и слоистых трубчатых волокон 1, направление которых может иметь продольную и поперечную составляющие.
При продольных колебаниях силовые линии магнитного поля пересекают электропроводящие слоистые трубчатые волокна 1, из-за чего в последних возникают вихревые токи (токи Фуко). Их направление таково, что они начинают тормозить относительное движение нитевидных постоянных магнитов 3 и слоистых трубчатых волокон 1.
При поперечных колебаниях происходит увеличение индукции поля в приближающейся части слоистого трубчатого волокна 1 и уменьшение индукции в отдаляющейся части, благодаря чему уменьшается магнитный поток через проводящие контуры, что также препятствуют взаимному движению.
При продольных и поперечных колебаниях индукция магнитного поля будет иметь поперечную и продольную составляющие относительно электропроводящих трубок. В электропроводящих немагнитных трубках при определенных количестве электропроводящих слоев и толщине слоев изолятора 2 уменьшается интенсивность магнитного поля реакции вихревых токов и наблюдается эффект максимума потерь, так как одновременно действуют два фактора: уменьшение интенсивности поля реакции вихревых токов, что ведет к возрастанию потерь, и уменьшение толщины проводниковых слоев, что приводит к снижению потерь (Острейко В.Н. «Расчет электромагнитных полей в многослойных средах», Ленинград: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981, 152 с.). При определенной толщине слоев изолятора 2, которая зависит от частоты колебаний, потери на вихревые токи будут иметь максимальное значение. Кроме того, так как плотность и жесткость слоев изолятора меньше соответственно плотности и жесткости электропроводящих слоев, дополнительно уменьшается масса и увеличивается гибкость.
Потери на вихревые токи приводят к нагреву слоистых трубчатых волокон. Величина выделяющегося количества теплоты, а следовательно, и температура нагрева определяется не только величинами индукции магнитного поля, амплитуды и частоты относительных колебаний, электрическим сопротивлением, но и количеством слоев и толщиной изоляции в электропроводящих немагнитных трубках.
Преимущества ткани с электромагнитными нагревательными слоистыми нитями в том, что она позволяет улучшить эксплуатационные качества, так как увеличивается нагревательная способность, гибкость нитей и уменьшается масса ткани.
Ткань с электромагнитными нагревательными слоистыми нитями также обладает большей надежностью, так как величина и равномерность нагрева практически не меняется при локальных повреждениях отдельных нитей, в отличие от известных электронагревательных тканей. Ткань обеспечивает дополнительную тепловую защиту от переохлаждения пользователей и оборудования, находящихся длительное время в условиях низких температур, и может использоваться при производстве спортивно-туристических изделий.
Ткань, представляющая собой полотно, выполненное переплетением нитей, и содержащая основные неэлектропроводные нити, имеющие первое направление, и нагревательные нити, имеющие второе направление, перпендикулярное первому, при этом нагревательные нити выполнены в виде электропроводящих немагнитных трубчатых волокон, внутри которых закреплены намагниченные упругие нити из магнитотвердого материала, причем зазор между ними заполнен упругим немагнитным материалом или воздухом, отличающаяся тем, что нагревательные нити выполнены в виде электропроводящих немагнитных слоистых трубчатых волокон, при этом каждый слой отделен от другого слоя изолятором.
