RU2109091C1

RU2109091C1 - Electric heating fabric

Info

Publication number: RU2109091C1
Application number: RU97101314A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Шульженко; Владимир Петрович Первушин; Виктор Николаевич Корнев; Владимир Владимирович Колпаков
Original assignee: Александр Анатольевич Шульженко; Владимир Петрович Первушин; Виктор Николаевич Корнев; Владимир Владимирович Колпаков
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-04-20
Also published as: WO1998033965A2

Abstract

FIELD: textile industry, in particular, specialized woven articles; may be used in development of electric heating devices of industrial and domestic applications with use of independent low-voltage DC sources. SUBSTANCE: electric heating fabric has background part formed by weave of dielectric warp and weft threads and electric conducting threads. The latter form within fabric background part groups from m parallel electric conducting threads. In each group adjacent conducting threads are located at preset distance b from one another selected from the conditions of heat balance of medium surrounding the electric heating fabric during its functioning. Groups of conducting threads form parallel sections separated from one another by insulating strips. EFFECT: higher efficiency. 12 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к специализированным тканым изделиям, и может быть использовано для изготовления тканых электронагревательных элементов, применяемых в электронагревательных устройствах промышленного или бытового назначения, преимущественно рассчитанных на использование автономных низковольтных источников постоянного тока: спецодежды, бытовой одежды, изделий медицинского назначения. The invention relates to the textile industry, in particular to specialized woven products, and can be used for the manufacture of woven electric heating elements used in electric heating devices for industrial or domestic purposes, mainly designed to use autonomous low-voltage direct current sources: workwear, household clothing, medical devices .

Известны ткани с электропроводящими нитями, содержащие металлические или металлизированные нити и текстильные волокна различных переплетений, электропроводность нитей выбирается исходя из назначения таких тканей - защита от электромагнитного излучения, отражение электромагнитных волн и т.п. (см, например, заявку РСТ 90-9473, кл. D 03 D 15/00, 1990; EP 383059, кл. D 03 D 15/00, 1990: патент США 4926910, кл. D 03 D 15/10, 1990; патент ФРГ 3917508, кл. D 03 D 9/00, 1990; патент Франции 2689146, кл. D 03 D 15/00, 1992). Known fabrics with electrically conductive threads containing metal or metallized threads and textile fibers of various weaves, the conductivity of the threads is selected based on the purpose of such fabrics - protection against electromagnetic radiation, reflection of electromagnetic waves, etc. (see, for example, PCT application 90-9473, class D 03 D 15/00, 1990; EP 383059, class D 03 D 15/00, 1990: US patent 4926910, class D 03 D 15/10, 1990 ; German patent 3917508, class D 03 D 9/00, 1990; French patent 2689146, class D 03 D 15/00, 1992).

Указанные известные ткани имеют узкое функциональное назначение - отражение электромагнитных волн и не могут быть использованы в качестве элементов нагревательных устройств ввиду неоптимальности их структуры и электрических характеристик с точки зрения решения задачи обогрева биологических объектов. These known tissues have a narrow functional purpose - the reflection of electromagnetic waves and cannot be used as elements of heating devices due to the non-optimal structure and electrical characteristics from the point of view of solving the problem of heating biological objects.

Известна электронагревательная ткань, содержащая электроизоляционные основные и две группы уточных нитей, одна из которых содержит покрытые изоляционной оболочкой электропроводящие нити, а другая - изоляционные нити, причем уточные электропроводящие нити расположены в виде непрерывной ломаной линии с последовательным чередованием продольных и поперечных участков (авт. свид. СССР N 1585405, кл. D 03 D 15/02, 1990). Известная электронагревательная ткань решает задачу повышения теплоотдачи с рабочей стороны ткани и снижения вероятности замыкания электропроводящих нитей. Эта ткань критична к нарушениям изоляции отдельных электропроводящих нитей, замыкание которых приводит к изменению температурного режима, обуславливающего снижение надежности работы электронагревательного устройства, и к ухудшению эксплуатационных характеристик, в частности, к снижению безопасности использования электронагревательного устройства. Электропроводящая нить из металлической (медной, нихромовой) проволоки ломается при сминании, перегибах, что также приводит к снижению надежности работы нагревательных устройствах. Металлическая электропроводящая нить, вследствие ее хрупкости, невысокой разрывной прочности, недостаточно технологична в текстильном и швейном производстве и вызывает проблемы при эксплуатации готовых изделий. Known electric heating fabric containing electrical insulating warp and two groups of weft threads, one of which contains insulated wires coated with an insulating sheath, and the other contains insulating threads, and the weft conductive threads are arranged in the form of a continuous broken line with sequential alternation of longitudinal and transverse sections (ed. . USSR N 1585405, CL D 03 D 15/02, 1990). Known electric heating fabric solves the problem of increasing heat transfer from the working side of the fabric and reducing the likelihood of shorting of electrically conductive threads. This fabric is critical to insulation violations of individual electrically conductive filaments, the closure of which leads to a change in temperature, causing a decrease in the reliability of the electric heating device, and to a deterioration in performance, in particular, to a decrease in the safety of using the electric heating device. An electrically conductive thread from a metal (copper, nichrome) wire breaks when creased, bent, which also leads to a decrease in the reliability of the heating devices. Metallic conductive thread, due to its fragility, low tensile strength, is not technologically advanced in textile and clothing production and causes problems in the operation of finished products.

Известна также электронагревательная ткань, содержащая фоновую часть, образованную переплетением электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводящих уточных нитей и кромки, образованные переплетением электроизоляционных кромочных основных и уточных нитей, в которой в пределах раппорта переплетения каждая электропроводящая уточная нить отделена от другой электропроводящей нити электроизоляционными уточными нитями в количестве, кратном двум, при этом отношение числа кромочных основных нитей к числу фоновых основных нитей на единице длины кратно двум (авт. свид. СССР N 1768682, кл. D 03 D 15/00, 15/02, 1992). An electric heating fabric is also known containing a background part formed by interweaving of electrical insulating warp and weft threads and electrically conductive weft threads and edges formed by interweaving of electrical insulating edging warp and weft threads, in which within the interweaving pattern each electrically conductive weft thread is separated from another electrically conductive thread by electrical insulating weft threads in an amount that is a multiple of two, while the ratio of the number of edge warp threads to the number of background warp threads Tei per unit length of a multiple of two (auth. svid. USSR N 1768682, cl. D 03 D 15/00, 15/02, 1992).

Эта ткань также предусматривает обязательную электрическую изоляцию электропроводящих нитей. Она ограничена жесткими требованиями к выдерживанию заданных электроизоляционных участков между парами соседних электропроводящих нитей. Этой ткани свойственны отмеченные выше недостатки, связанные с выполнением электропроводящей нити из металлической проволоки; хрупкость, возможность разрыва проводников при перегибах, сминании ткани. Она недостаточно технологична как в текстильном производстве, ввиду жестких ограничений на изоляционные промежутки между отдельными проводниками, так и в швейном производстве при изготовлении из нее элементов нагревательных устройств, что связано с разрывами тонких проводящих нитей из металлической проволоки в процессе осуществления швейных операций. This fabric also provides for the mandatory electrical insulation of electrically conductive threads. It is limited by stringent requirements for maintaining specified electrical insulating sections between pairs of adjacent conductive threads. This fabric is characterized by the above-mentioned disadvantages associated with the implementation of an electrically conductive thread of metal wire; fragility, the possibility of rupture of conductors during kinks, creasing of fabric. It is not technologically advanced both in the textile industry, due to severe restrictions on the insulation gaps between the individual conductors, and in the sewing industry in the manufacture of elements of heating devices from it, which is associated with ruptures of thin conductive threads of metal wire in the process of sewing operations.

Задачей изобретения является создание электронагревательной ткани, не имеющей перечисленных выше недостатков, предназначенной для изготовления изделий с обогревом, используемых в промышленности, медицине, быту, и рассчитанной на использование автономных низковольтных источников питания. The objective of the invention is the creation of electric heating fabric that does not have the above disadvantages, intended for the manufacture of products with heating, used in industry, medicine, everyday life, and designed to use autonomous low-voltage power sources.

Достигаемым при этом техническим результатом является повышение технологичности ткани, обеспечивающей возможность использования при ее изготовлении существующего оборудования практически без его доработки, улучшение текстильных и пошивочных свойств, а также эксплуатационных характеристик ткани при одновременном улучшении ее электрических характеристик для повышения надежности работы изготавливаемых из нее элементов электронагревательных устройств. The technical result achieved in this case is to increase the manufacturability of the fabric, which makes it possible to use existing equipment in its manufacture with little or no refinement, to improve textile and sewing properties, as well as the operational characteristics of the fabric while improving its electrical characteristics to increase the reliability of the operation of the elements of electric heating devices made from it .

Указанный технический результат достигается тем, что в электронагревательной ткани, содержащей фоновую часть, образованную переплетением электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводящих нитей, и кромочную часть, в соответствии с изобретением, электропроводящие нити вплетены в фоновую часть ткани в виде параллельных электропроводящих нитей, расположенных на расстоянии b одна от другой так, что любой участок электронагревательной ткани, противолежащие края которого параллельны соответственно основным и уточным нитям, содержит по меньшей мере один набор из m параллельных электропроводящих нитей, имеющих возможность соединения с источником постоянного тока по схеме параллельного соединения проводников, при этом расстояние b между электропроводящими нитями выбрано из условия теплового баланса среды, окружающей электронагревательную ткань при ее функционировании, определяемого уравнением. The specified technical result is achieved by the fact that in the electric heating fabric containing the background part formed by interweaving the electrical insulating warp and weft threads and the conductive threads, and the hem part, in accordance with the invention, the conductive threads are woven into the background part of the fabric in the form of parallel conductive threads located on the distance b from one another so that any section of electric heating fabric, the opposite edges of which are parallel to the warp and weft threads, respectively contains at least one set of m parallel electrically conductive filaments that can be connected to a direct current source according to the circuit of parallel connection of conductors, while the distance b between the electrically conductive filaments is selected from the condition of the heat balance of the medium surrounding the electric heating fabric during its operation, defined by the equation.

где Q_в1 - количество тепла, выделяемое электропроводящей нитью, определяемое зависимостью

,
I_н - нагрузочный ток, протекающий по электропроводящей нити;
U - напряжение источника постоянного тока;
t_нагрев - время нагревания электронагревательной ткани, определяемое зависимостью.

where Q _in1 - the amount of heat generated by the conductive thread, determined by the dependence

,
I _n - load current flowing along an electrically conductive thread;
U is the voltage of the DC source;
t _heating - the heating time of electric heating tissue, determined by the dependence.

t_нагрев = K (E/I_H),
K - коэффициент пропорциональности;
E - электрическая емкость источника постоянного тока;
m - количество электропроводящих нитей, подключаемых по схеме параллельного соединения проводников к источнику постоянного тока, содержащихся на участке ткани, характерные размеры которого согласованы с площадью обогреваемого участка для типовых условий использования;
Q_вi - априорно известное или определяемое экспериментально количество тепла, выделяемое i-ым активным элементом среды;
Q_n1 - количество тепла, требуемое для нагрева упомянутого участка электронагревательной ткани до заданной температуры, определяемое зависимостью
Q_n1 = cγldbΔt, (4) ,
C - удельная теплоемкость фоновой части ткани из электроизоляционных нитей;
γ - объемная плотность фоновой части ткани из электроизоляционных нитей,
Δt - разность температур, на которую нагревается участок электронагревательной ткани;
d - средняя толщина нагревательного участка ткани,
l - длина электропроводящих нитей на нагреваемом участке ткани,
Q_nj - количество тепла, поглощаемое j-ым пассивным элементом среды.t _heating = K (E / I _H ),
K is the coefficient of proportionality;
E is the electric capacitance of a direct current source;
m is the number of electrically conductive threads connected according to the parallel connection of conductors to a direct current source contained in a tissue site, the characteristic dimensions of which are consistent with the area of the heated area for typical conditions of use;
Q _bi - a priori known or experimentally determined amount of heat released by the i-th active element of the medium;
Q _n1 - the amount of heat required to heat the said portion of the electric heating fabric to a predetermined temperature, determined by the dependence
Q _n1 = cγldbΔt, (4),
C is the specific heat of the background part of the fabric from electrical insulating threads;
γ is the bulk density of the background part of the fabric from electrical insulating threads,
Δt is the temperature difference by which the area of the electric heating fabric is heated;
d is the average thickness of the heating section of the fabric,
l is the length of the electrically conductive threads on the heated area of the fabric,
Q _nj is the amount of heat absorbed by the j-th passive element of the medium.

При этом электропроводящие нити могут образовывать группу дополнительных основных или уточных нитей. In this case, the electrically conductive threads can form a group of additional warp or weft threads.

Предпочтительным является выполнение электроповодящих нитей из углеродной крученой нити на основе вискозы, которая для снижения ворсистости может быть пропитана составом на основе карбоксилатного каучука, и выбор расстояния между соседними электропроводящими нитями в пределах от 2 до 12 мм. It is preferable to make electrically conductive yarn from a viscose-based carbon twisted yarn, which can be impregnated with a carboxylate rubber composition to reduce hairiness, and select a distance between adjacent electrically conductive yarns from 2 to 12 mm.

Предпочтительным также является выполнение фоновой части переплетением нитей из хлопчатобумажной пряжи с линейной плотностью нитей 18,5 текс, с плотностью ткани по основе 236-260 нитей и по утку 85-105 нитей на 10 см. It is also preferable to perform the background part by interlacing yarn from cotton yarn with a linear density of yarns of 18.5 tex, with a fabric density of 236-260 yarns and weft of 85-105 yarns per 10 cm.

Кроме того, предпочтительным является выбор полотняного переплетения основных и уточных нитей из хлопчатобумажной пряжи и углеродных нитей, а также разделение участков ткани с наборами из m электропроводящих нитей участками фона в виде изолирующих полос, ширина которых превышает расстояние между соседними электропроводящими нитями. In addition, it is preferable to choose plain weave of warp and weft yarns from cotton yarn and carbon yarns, as well as separation of fabric sections with sets of m electrically conductive threads as background sections in the form of insulating strips whose width exceeds the distance between adjacent electrically conductive threads.

Предпочтительным также является определение электрических характеристик ткани I_н и I_нагрев из условия, что напряжение источника постоянного тока находится в пределах от 1,2 до 30 В, а его электрическая емкость - в пределах от 0,5 до 60 А.ч.It is also preferable to determine the electrical characteristics of the tissue I _n and I _heating from the condition that the voltage of the DC source is in the range from 1.2 to 30 V, and its electric capacity is in the range from 0.5 to 60 A.h.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается всей совокупностью существенных признаков. При этом к признакам, отличающим изобретение от его ближайшего аналога, относятся выбор материала электропроводящих и электроизоляционных нитей, взаимное расположение электропроводящих нитей в пределах раппорта переплетения, а также особенности выполнения основной (состоящей из изоляционных нитей) части ткани, в которую вплетены электропроводящие нити. Achieving the above technical result is ensured by the totality of essential features. At the same time, the features distinguishing the invention from its closest analogue include the choice of material of electrically conductive and electrically insulating threads, the relative position of electrically conductive threads within the weave repeat pattern, as well as the particularities of performing the main (consisting of insulating threads) part of the fabric into which electrically conductive threads are woven.

Преимущества изобретения, обеспечиваемые вышеуказанными признаками, заключаются в следующем. The advantages of the invention provided by the above features are as follows.

Заявленная ткань, в отличие от известных из предшествующего уровня техники, представляет собой средство для создания равномерно распределенного по поверхности теплового поля на участке любой требуемой площади обогреваемого (биологического) объекта. Структура заявленной электронагревательной ткани характеризуется наличием параллельных электропроводящих нитей. Их взаимное расположение и расположение относительно изоляционных нитей выбрано из условия получения на любом участке ткани системы параллельных (незамкнутых на своих концах) проводников, имеющих возможность включения по схеме параллельного соединения в электрическую цепь источника питания. Их число и взаимное расположение оптимизированы из условия теплового баланса, определяемого с учетом тепла, выделяемого и поглощаемого в системе биологический объект - электронагревательная ткань - окружающие слои теплопроводящей среды - внешние воздействия - источник питания. The claimed fabric, in contrast to the known from the prior art, is a means for creating a uniformly distributed on the surface of the thermal field in the area of any desired area of the heated (biological) object. The structure of the claimed electric heating fabric is characterized by the presence of parallel conductive threads. Their mutual arrangement and location relative to the insulating threads is selected from the condition of obtaining, at any site of the fabric, a system of parallel (open at their ends) conductors that can be connected in accordance with a parallel connection circuit to the power supply circuit. Their number and relative position are optimized from the condition of heat balance, which is determined taking into account the heat generated and absorbed in the system of a biological object - electric heating tissue - surrounding layers of a heat-conducting medium - external influences - power source.

Ключевым моментом в изобретении является оптимизация взаимного расположения электронагревательных нитей в ткани с учетом двух противоположно действующих факторов: часто расположенные параллельные нити (предельный случай - чисто электропроводная ткань) невыгодны из-за невысокого электрического сопротивления единицы площади такой электронагревательной ткани, что приводит к сокращению обогреваемой поверхности и снижению срока службы автономного источника питания постоянного тока. И наоборот, очень редко расположенные электропроводящие нити не дают требуемого обогревательного эффекта, так как в этом случае на одну электропроводящую нить приходится большая масса обогреваемого объекта. Такая структура ткани привела бы к энергетически неэкономичному использованию источника тока. The key point in the invention is to optimize the relative position of electric heating filaments in the fabric, taking into account two oppositely acting factors: often parallel filaments (the limiting case is a purely conductive fabric) are disadvantageous due to the low electrical resistance of a unit area of such an electric heating fabric, which leads to a reduction in the heated surface and reducing the life of an autonomous DC power source. And vice versa, very rarely located conductive threads do not provide the required heating effect, since in this case a large mass of the heated object falls on one conductive thread. Such a tissue structure would lead to an energy-inefficient use of a current source.

С учетом вышеуказанного, изобретение предусматривает оптимальное взаимное расположение электропроводящих нитей в ткани, обеспечивающее, с одной стороны, экономичное использование автономного источника тока, а с другой стороны, - необходимый по условиям применения нагревательный эффект. In view of the above, the invention provides for an optimal relative positioning of the electrically conductive threads in the fabric, providing, on the one hand, the economical use of an autonomous current source, and on the other hand, the heating effect required by the conditions of use.

Вплетение электропроводящей нити с заданным шагом в хлопчатобумажную основу, способствуя закреплению токопроводящих нитей в фиксированном положении, обеспечивает условия для равномерного распределения расчетного количества тепла на заданной площади обогрева. А обеспечиваемая вышеуказанной структурой ткани возможность параллельного соединения групп электропроводящих нитей с источником питания исключает проблемы, связанные с возможностью замыкания соседних проводников. В заявленной ткани замыкание между собой соседних проводников в группе параллельно подключенных электропроводящих нитей не вызывает существенных изменений в температурном режиме нагревательного устройства, ввиду отсутствия в этом случае изменений в величине электрического сопротивления группы параллельно включенных проводников. The interweaving of the electrically conductive filament with a predetermined pitch into the cotton base, contributing to the fixing of the conductive filaments in a fixed position, provides conditions for uniform distribution of the calculated amount of heat over a given heating area. And the possibility of parallel connection of groups of electrically conductive threads with a power source provided by the above fabric structure eliminates the problems associated with the possibility of shorting adjacent conductors. In the claimed fabric, the closure of adjacent adjacent conductors in a group of parallel-connected conductive threads does not cause significant changes in the temperature regime of the heating device, due to the absence in this case of changes in the electrical resistance of the group of parallel-connected conductors.

При этом выполнение электропроводящих нитей в виде неизолированных углеродных крученых нитей на основе вискозы, близких по своим текстильным и пошивочным свойствам к нитям, обычно используемым в текстильном и швейном производстве, способствует созданию высокотехнологичной и удобной в обращении электронагревательной ткани. Мягкость, гибкость, эластичность, высокая прочность на разрыв этих нитей исключает проблемы поломки, перетирания, разрыва токоведущих проводников, свойственные электронагревательным тканям с металлическими электропроводящими нитями. At the same time, the implementation of electrically conductive threads in the form of non-insulated carbon twisted yarns based on viscose, similar in their textile and sewing properties to the yarns commonly used in textile and clothing production, contributes to the creation of a high-tech and easy-to-use electric heating fabric. Softness, flexibility, elasticity, high tensile strength of these threads eliminates the problems of breakage, grinding, rupture of current-carrying conductors inherent in electric heating fabrics with metal electrically conductive threads.

Охарактеризованные в дополнительных пунктах формулы изобретения предпочтительные примеры осуществления изобретения, конкретизирующие такие характеристики ткани, как переплетение, линейная плотность нитей, плотность по основе и по утку, позволяют, с одной стороны, обеспечить требуемую по условиям применения каркасность и связность ткани, а с другой стороны, - обеспечить требуемые заполнение и жесткость ткани (а значит, требуемую величину пор и воздухопроницаемость) и ограничить расход сырья, в первую очередь, что касается относительно дорогостоящей углеродной нити, и, следовательно, снизить стоимость ткани. The preferred embodiments of the invention described in the additional claims that specify fabric characteristics such as weaving, linear density of threads, warp and weft density, allow, on the one hand, to provide the required skeleton and fabric connectivity, and on the other hand , - provide the required filling and stiffness of the fabric (and therefore the required pore size and air permeability) and limit the consumption of raw materials, first of all, with regard to orogostoyaschey carbon fiber, and hence reduce the cost of the fabric.

На фиг. 1 представлена схема электропроводящей ткани; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - графики зависимостей времени нагрева электропроводящей ткани и расстояния между электропроводящими нитями от нагрузочного тока. In FIG. 1 is a diagram of an electrically conductive fabric; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. one; in FIG. 4 - graphs of the dependences of the heating time of the electrically conductive fabric and the distance between the electrically conductive threads from the load current.

Как показано на фиг. 1, 2, 3, электронагревательная ткань, выполненная согласно изобретению, содержит фоновую часть 1, образованную переплетением электроизоляционных основных 2 и уточных 3 нитей и электропроводящих основных нитей 4. Переплетение выбрано полотняным. Электропроводящие основные нити 4 образуют в пределах фоновой части 1 ткани группы 5 параллельных электропроводящих основных нитей 4, причем в каждой группе соседние электропроводящие нити 4 расположены на заданном расстоянии b одна от другой. Группы 5 электропроводящих нитей 4 образуют параллельные участки, отделенные один от другого изолирующими полосами 6 шириной t. Кромочная часть 7 образована переплетением электроизоляционных основных 2 и уточных 3 нитей. As shown in FIG. 1, 2, 3, the electric heating fabric made according to the invention comprises a background part 1 formed by a weave of electrical insulating warps 2 and weft 3 threads and electrically conductive warps 4. The weaving is selected as plain. The electrically conductive warp threads 4 form within the background part 1 of the fabric of group 5 parallel electrically conductive warp threads 4, wherein in each group adjacent conductive threads 4 are located at a predetermined distance b from one another. Groups 5 of electrically conductive threads 4 form parallel sections separated from one another by insulating strips 6 of width t. Edge part 7 is formed by interweaving electrical insulating warp 2 and weft 3 threads.

Расстояние b между электропроводящими нитями 4 выбрано из условия теплового баланса среды, в которой предполагается использовать электронагревательную ткань. Как указано выше, уравнение теплового баланса (1) учитывает в общем случае все составляющие тепловой энергии как выделяемой активными элементами среды функционирования ткани, так и поглощаемой пассивными ее элементами. В условиях, когда допустимо упрощение условия теплового баланса, т. е. когда составляющими Q_вi, Q_nj можно пренебречь, вышеуказанное уравнение (1) сводится к упрощенному варианту, получаемому приравниванием основных составляющих Q_в1 и Q_n1, определяемых соответственно уравнениями (92) и (4):

откуда в явном виде можно получить искомую величину b расстояния между соседними электропроводящими нитями:

На фиг. 4 приведены графики зависимостей параметров t_нагрев и b согласно уравнению (3) и (6) от нагрузочного тока I_H.The distance b between the electrically conductive threads 4 is selected from the condition of the thermal balance of the medium in which it is supposed to use electric heating fabric. As indicated above, the heat balance equation (1) takes into account in the general case all components of thermal energy, both released by active elements of the tissue functioning environment and absorbed by its passive elements. Under conditions where a simplification of the heat balance condition is permissible, i.e., when the components Q _bi , Q _nj can be neglected, the above equation (1) is reduced to a simplified version obtained by equating the main components Q _b1 and Q _n1 defined respectively by equations (92) and (4):

whence, in explicit form, you can get the desired value b of the distance between adjacent electrically conductive threads:

In FIG. Figure 4 shows graphs of the dependences of the parameters t _heating and b according to equation (3) and (6) on the load current I _H.

На фиг. 4 показаны зоны, в пределах которых находятся оптимальные расстояния b между электропроводящими нитями 4 в ткани, нагрузочный ток I_н и время нагрева t_нагрев электронагревательной ткани:
Зона A - параметры ткани таковы, что нагрузочный ток I_н в этой зоне настолько мал, что нагрев осуществляется за очень большое время t_нагрев, т. е. эффект обогрева весьма мал, следовательно, нагревательный элемент не выполняет своих функций.In FIG. 4 shows the zones within which there are optimal distances b between the electrically conductive threads 4 in the fabric, the load current I _n and the heating time t _{heating of the} electric _heating fabric:
Zone A — the fabric parameters are such that the load current I _n in this zone is so small that heating is carried out in a very long time t _heating , i.e., the heating effect is very small, therefore, the heating element does not fulfill its functions.

Зона Б - нагрузочный ток I_н в этой зоне настолько велик, что при такой структуре электронагревательной ткани происходит чрезмерно быстрый разряд автономного источника тока, т. е. имеет место энергетически неэкономичное использование источника напряжения постоянного тока.Zone B - the load current I _n in this zone is so large that with such a structure of the electric heating fabric an excessively fast discharge of an autonomous current source occurs, i.e., an energetically uneconomical use of a DC voltage source takes place.

Зона Б - рабочая зона; в зависимости от параметров ткани, окружающей среды и автономного источника напряжения постоянного тока в пределах этой зоны оптимальным образом осуществляется выбор нагрузочного тока I_н и времени нагрева t_нагрев электронагревательной ткани.Zone B - working area; depending on the parameters of the fabric, the environment and the autonomous DC voltage source within this zone, the load current I _n and the heating time t _{heating of the} electric _heating fabric are optimally selected.

Пример выполнения ткани. An example of the fabric.

Электронагревательная ткань формируется на станке АТПР-100-4 с двух навоев: соответственно с хлопчатобумажной пряжей и с углеродной крученой нитью на основе вискозы, пропитанной составом на основе карбоксилатного каучука для снижения ворсистости. Углеродная нить вводится в фон ткани согласно раппорту, как дополнительная группа основных нитей. Линейная плотность хлопчатобумажной пряжи N 54 (18,5 текс). Вид переплетения - полотняное. Плотность ткани по основе составляет 248 +/-12 нитей на 10 см, а по утку - 95 +/-10 нитей на 10 см. Раппорт включает 9 электропроводящих нитей, расстояние b между электропроводящими нитями в раппорте 7 мм. Всего в состав раппорта входят 220 нитей хлопчатобумажного волокна и 9 углеродных нитей. Расстояние L между отдельными раппортами, соответствующее ширине изолирующей полосы, равно 30 см. Это технологические участки ткани, облегчающие резку исходного куска ткани на участки, используемые в качестве нагревательных элементов, размещение и крепление их в готовом изделии. Такое выполнение ткани позволяет получить дополнительное преимущество, заключающееся в отсутствии ограничений по длине используемых в изделиях нагревательных элементов. Кроме того, в данном случае не возникает никаких дополнительных проблем при выполнении кромок, точно таком же, как в обычной хлопчатобумажной ткани. The electric heating fabric is formed on the ATPR-100-4 machine with two navoi: respectively, with cotton yarn and carbon twisted yarn based on viscose, impregnated with a composition based on carboxylate rubber to reduce hairiness. A carbon thread is introduced into the background of the fabric according to the rapport, as an additional group of warp threads. The linear density of cotton yarn N 54 (18.5 tex). Type of weaving - plain. The density of the base fabric is 248 +/- 12 threads per 10 cm, and the weft density is 95 +/- 10 threads per 10 cm. The report includes 9 conductive threads, the distance b between the conductive threads in the rapport is 7 mm. In total, the rapport includes 220 threads of cotton fiber and 9 carbon threads. The distance L between the individual rapports, corresponding to the width of the insulating strip, is 30 cm. These are technological sections of fabric that facilitate cutting the initial piece of fabric into sections used as heating elements, their placement and fastening in the finished product. This embodiment of the fabric provides an additional advantage consisting in the absence of restrictions on the length of the heating elements used in the products. In addition, in this case, there are no additional problems when making the edges, exactly the same as in ordinary cotton fabric.

Claims

1. Electric heating fabric containing a background part formed by interweaving electrical insulating warp and weft threads and electrically conductive threads, and an edge part, characterized in that the electrically conductive threads are woven into the background part of the fabric in the form of parallel electrically conductive threads located at a distance b one from the other, that any section of electric heating fabric, the opposite edges of which are parallel to the main and weft threads, respectively, contains at least one set of m parallel electric leading threads that can be connected to a direct current source according to the parallel connection of conductors, while the distance b between the conductive threads is selected from the condition of the heat balance of the medium surrounding the electric heating fabric during its operation, defined by the equation

where Q _in ₁ - the amount of heat generated by the conductive thread, determined by the dependence

I _n - load current flowing along an electrically conductive thread;
U is the voltage of the DC source;
t _and _r _n _e _in _{_p.} - the heating time of the electric heating tissue, determined by the dependence
t _and _r _n _e _in _{_p.} = K (E / I _n );
K is the coefficient of proportionality;
E is the electric capacitance of a direct current source;
m is the number of electrically conductive threads connected according to the parallel connection of conductors to a direct current source contained in a tissue site, the characteristic dimensions of which are consistent with the area of the heated area for typical conditions of use;
Q _in _i - a priori known or experimentally determined amount of heat released by the ith active element of the medium;
Q _n ₁ - the amount of heat required to heat the said portion of the electric heating fabric to a predetermined temperature, determined by the dependence
Q _n1 = cγldbΔt,
where c is the specific heat of the background part of the fabric from electrical insulating threads;
γ is the bulk density of the background part of the fabric from electrical insulating threads;
Δt is the temperature difference by which the area of the electric heating fabric is heated;
d is the average thickness of the heated tissue site;
l is the length of the electrically conductive threads on the heated area of the fabric;
Q _n _j is the amount of heat absorbed by the j-th passive element of the medium.

2. The fabric according to claim 1, characterized in that the conductive threads form a group of additional main threads.

3. The fabric according to claim 1, characterized in that the electrically conductive threads form a group of additional weft threads.

4. The fabric according to claim 2 or 3, characterized in that the electrically conductive threads are made of carbon twisted yarn based on viscose.

5. The fabric according to claim 4, characterized in that the distance b between adjacent electrically conductive threads is selected in the range of 2-12 mm.

6. The fabric according to claim 5, characterized in that the background part is formed by interweaving threads of cotton yarn.

7. The fabric according to p. 6, characterized in that the linear density of the threads of cotton yarn is 18.5 tex.

8. The fabric according to claim 6, characterized in that the plain weave is selected as the weave of the warp and weft threads from cotton yarn and carbon threads.

9. The fabric of claim 8, characterized in that the density of the fabric on the basis of 236 - 260 threads per 10 cm

10. The fabric of claim 8, characterized in that the density of the fabric in the weft is 85 - 105 threads per 10 cm

11. The fabric according to claim 4, characterized in that the carbon twisted yarn is impregnated with a composition based on carboxylate rubber to reduce hairiness.

12. The fabric of claim. 1, characterized in that the electrical characteristics of tissue and I _p t _r _n _and _r _f _{_c.} selected from the condition that the voltage of the DC source is in the range of 1.2 - 30 V, and its electric capacity is in the range of 0.5 - 60 Ah.