RU2187907C1

RU2187907C1 - Electric heating fabric

Info

Publication number: RU2187907C1
Application number: RU2001115667/09A
Authority: RU
Inventors: И.А. Гриневич; Д.И. Филиппов; В.С. Толочик; А.В. Шелемех
Original assignee: Гриневич Игорь Афанасьевич; Филиппов Дмитрий Иванович; Толочик Владимир Сергеевич; Шелемех Александр Викторович
Priority date: 2001-06-09
Filing date: 2001-06-09
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; electrothermy. SUBSTANCE: electric heating fabric which is, essentially, cloth of interwoven threads used as part of electric heating element for miscellaneous heating appliances designed for maintaining desired temperature in certain local area has main nonconducting threads woven in first direction and resistive conducting threads woven in second direction perpendicular to the former. Cloth includes at least two conducting buses and at least one distribution bus isolated from resistive conducting threads by means of insulating barrier of nonconducting threads incorporating circuit interrupters for power distribution among conducting buses. One of conducting buses is bifurcated and has two channels. Means for connecting conductors are placed in holes provided in main nonconducting threads which are placed in channel-to-channel clearance of bifurcated bus, either side of mentioned barrier; one of circuit interrupters being disposed between mentioned holes. In addition main nonconducting threads have linen type of weave with mentioned nonconducting threads forming insulating barrier , with resistive conducting threads, or with low-resistance threads incorporated in distribution bus; low-resistance threads incorporated in conducting buses have twill type of weave with all threads of second direction. EFFECT: enhanced performance characteristics, reliability, and efficiency of fabric, facilitated manufacture of cloth and flexible heaters. 10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротермии, и касается конструкции электронагревательной ткани, включаемой в качестве нагревательного элемента в различного вида конструкции нагревательных приборов, предназначенных для обеспечения и поддержания в некоторой локальной зоне требуемой температуры. The invention relates to electrical engineering, in particular to electrothermics, and relates to the design of electric heating fabric, which is included as a heating element in a different type of design of heating devices designed to provide and maintain the required temperature in a certain local area.

Известна электронагревательная ткань полотняного переплетения нитей, содержащая в утке и в основе электропроводные резистивные нити с линейным электрическим сопротивлением 0,3-3,5 кОм/м (см. заявку WO 95/17800 A1, H 05 B 3/36, опубл. 29.06.95). Электрическая энергия поступает на электропроводные нити с помощью двух проводящих шин с низким электрическим сопротивлением расположенных вдоль краев ткани и перпендикулярно к нитям нагревателя внутри ткани. Электропроводная резистивная нить, используемая в известной ткани, представляет собой структуру "оболочка - ядро", "ядро" которой состоит из поликапроамидного волокна, а "оболочка", исполняющая роль резистивного материала, состоит из композиции, включающей сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом и технический углерод. Known electric heating fabric plain weave threads containing in the weft and the basis of conductive resistive filaments with a linear electrical resistance of 0.3-3.5 kOhm / m (see application WO 95/17800 A1, H 05 B 3/36, publ. 29.06 .95). Electrical energy is supplied to the conductive filaments using two conductive buses with low electrical resistance located along the edges of the fabric and perpendicular to the heater threads inside the fabric. The electrically conductive resistive thread used in the known fabric is a shell-core structure, the core of which consists of a polycaproamide fiber, and a shell that plays the role of a resistive material consists of a composition comprising a tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer and carbon black.

В патенте US 4983814 А, 219/545, H 05 B 3/34, опубл. 08.01.91, описана электронагревательная ткань, содержащая в основе неэлектропроводные нити, выполненные из синтетического волокна (поз. 3 в описании патента), а в утке размещены электропроводные резистивные нити с линейным электрическим сопротивлением в пределах 1-100 кОм/м (поз. 4 в описании патента), состоящие из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель. Ткань включает в себя две проводящие шины (поз. 2 в описании патента), предназначенные для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, и средства для подключения токоподводящих соединительных проводов от источника тока. In the patent US 4983814 A, 219/545, H 05 B 3/34, publ. 01/08/91, an electric heating fabric is described that contains non-conductive filaments made of synthetic fiber (pos. 3 in the patent description), and the weft contains electrically conductive resistive filaments with linear electrical resistance in the range of 1-100 kΩ / m (pos. 4 in the patent description), consisting of a synthetic or glass fiber with a sheath of a polymer resistive material containing a carbon filler. The fabric includes two conductive busbars (item 2 in the patent description), intended for the distribution of electricity between conductive resistive threads, and means for connecting current-carrying connecting wires from a current source.

Недостатками описанных аналогов является недостаточно равномерный нагрев по площади полотна и неудобство подключения соединительных проводов от источника тока. Кроме того, при полотняном переплетении нитей электронагревательной ткани в местах переплетения нитей проводящих шин с электропроводными резистивными нитями при ткачестве возникают большие напряжения, приводящие к повреждению резистивной оболочки электропроводной нити, что ухудшает электрические характеристики ткани, а иногда приводит к разрыву электропроводных резистивных нитей. The disadvantages of the described analogues is insufficiently uniform heating over the area of the canvas and the inconvenience of connecting the connecting wires from the current source. In addition, when weaving the filaments of electric heating fabric in plain weaves of wires of conductive tires with electrically conductive resistive threads during weaving, high stresses arise, which damage the resistive sheath of the electrically conductive thread, which degrades the electrical characteristics of the fabric, and sometimes leads to rupture of the electrically conductive resistive threads.

Наиболее близким аналогом изобретения (прототипом) является электронагревательная ткань, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, состоящее из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из синтетического волокна, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей утка, имеющих второе направление. Каждая из упомянутых электропроводных резистивных нитей состоит из синтетического (поликапроамидного) или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель (фторсодержащий полиолефин на основе саженаполненного сополимера тетрафторэтилена). Ткань включает в себя, по меньшей мере, три проводящие шины, расположенные в первом направлении и предназначенные для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, и средства для подключения токоподводящих соединительных проводов от источника тока (см. патент RU 2143791 С1, кл. Н 05 В 3/34, 1999). The closest analogue of the invention (prototype) is an electric heating fabric, which is a web made of interweaving threads, consisting of main non-conductive threads made of synthetic fiber having a first direction, and conductive resistive weft threads having a second direction. Each of the aforementioned electrically conductive resistive filaments consists of a synthetic (polycaproamide) or glass fiber with a sheath made of a polymer resistive material containing a carbon filler (fluorine-containing polyolefin based on a carbon black tetrafluoroethylene copolymer). The fabric includes at least three conductive buses located in the first direction and designed to distribute electricity between the conductive resistive threads, and means for connecting current-carrying connecting wires from a current source (see patent RU 2143791 C1, class N 05 V 3/34, 1999).

Недостатком прототипа также является недостаточно равномерный нагрев по площади полотна и значительное расстояние между проводящими шинами, к которым подключают соединительные провода, необходимость подключения трех соединительных проводов, что создает неудобство при подключении соединительных проводов от источника тока, кроме того, прототип не предусматривает возможности создания нескольких температурных участков по площади полотна. The disadvantage of the prototype is also not uniform heating over the area of the canvas and a significant distance between the conductive busbars to which the connecting wires are connected, the need to connect three connecting wires, which creates inconvenience when connecting the connecting wires from the current source, in addition, the prototype does not provide for the possibility of creating several temperature sites on the area of the canvas.

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в обеспечении равномерного нагрева по площади полотна с возможностью создания нескольких температурных участков по площади полотна, снижении брака при изготовлении электронагревательной ткани, повышении удобства при подключении к источнику питания, упрощении монтажных работ при изготовлении гибких электронагревателей. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в повышении эксплуатационных характеристик электронагревательной ткани, ее надежности и эффективности, повышении технологичности при изготовлении как самой электронагревательной ткани, так и гибких электронагревателей из нее. Thus, the problem to which the claimed invention is directed is to provide uniform heating across the web area with the possibility of creating several temperature sections over the web area, reducing scrap in the manufacture of electric heating fabric, improving convenience when connected to a power source, simplifying installation work in manufacturing flexible electric heaters. The technical result achieved by the implementation of the claimed invention consists in increasing the operational characteristics of electric heating fabric, its reliability and efficiency, improving manufacturability in the manufacture of both electric heating fabric and flexible electric heaters from it.

Конструкция электронагревательной ткани, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем испрашиваемый правовой охраны, может быть охарактеризована следующей совокупностью существенных признаков. The design of electric heating fabric, ensuring the achievement of the above technical result in all cases to which the scope of the requested legal protection applies, can be characterized by the following set of essential features.

Электронагревательная ткань представляет собой полотно, выполненное переплетением нитей и содержащая основные неэлектропроводные нити, имеющие первое направление, и электропроводные резистивные нити, имеющие второе направление, перпендикулярное первому. Каждая из упомянутых электропроводных резистивных нитей состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель. Ткань включает в себя, по меньшей мере, две проводящие шины, расположенные в первом направлении и предназначенные для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, а также средства для подключения токоподводящих соединительных проводов от источника тока. При этом согласно изобретению ткань снабжена, по меньшей мере, одной распределительной шиной, расположенной во втором направлении и отделенной от электропроводных резистивных нитей, по меньшей мере, двумя неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же направлении для создания диэлектрического барьера между распределительной шиной и соответствующими электропроводными резистивными нитями, в котором расположены прерыватели цепи для распределения электроэнергии между проводящими шинами. Каждая из указанных проводящих и распределительных шин включает в себя, по меньшей мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением. Одна из проводящих шин выполнена раздвоенной и состоит из двух ручьев в промежутке, между которыми расположены основные неэлектропроводные нити, причем расстояние между ручьями раздвоенной проводящей шины существенно меньше расстояния между проводящими шинами. Средства для подключения токоподводящих соединительных проводов расположены в отверстиях, выполненных в основных неэлектропроводных нитях, расположенных в промежутке между ручьями раздвоенной проводящей шины, с двух сторон от одного из упомянутых диэлектрических барьеров. Один из прерывателей цепи расположен между указанными отверстиями. При этом средства для подключения токоподводящих соединительных проводов расположены с возможностью контакта с упомянутой нитью с низким электрическим сопротивлением, входящей в состав раздвоенной проводящей шины. Кроме того, основные неэлектропроводные нити имеют полотняный тип переплетения с упомянутыми неэлектропроводными нитями, образующими диэлектрический барьер, электропроводными резистивными нитями и нитями с низким электрическим сопротивлением, входящими в состав распределительной шины, а нити с низким электрическим сопротивлением, входящие в состав проводящих шин, имеют саржевый тип переплетения со всеми нитями второго направления. The electric heating fabric is a web made by weaving yarns and containing the main non-conductive filaments having a first direction, and conductive resistive filaments having a second direction perpendicular to the first. Each of the aforementioned electrically conductive resistive filaments consists of a synthetic or glass fiber with a sheath of a polymer resistive material containing a carbon filler. The fabric includes at least two conductive buses located in the first direction and designed to distribute electricity between the conductive resistive threads, as well as means for connecting current-carrying connecting wires from a current source. Moreover, according to the invention, the fabric is provided with at least one distribution bus located in the second direction and separated from the conductive resistive threads by at least two non-conductive threads of cotton or synthetic fiber located in the same direction to create a dielectric barrier between the distribution bus and corresponding conductive resistive threads, in which circuit breakers are located for the distribution of electricity between conductive buses. Each of these conductive and distribution buses includes at least one strand with low electrical resistance. One of the conductive tires is bifurcated and consists of two streams in the gap between which the main non-conductive threads are located, and the distance between the streams of the bifurcated conductive bus is significantly less than the distance between the conductive tires. Means for connecting current-carrying connecting wires are located in the holes made in the main non-conductive threads located in the gap between the streams of the bifurcated conductive bus, on both sides of one of the mentioned dielectric barriers. One of the circuit breakers is located between these holes. In this case, the means for connecting the current-carrying connecting wires are arranged to contact the aforementioned filament with low electrical resistance, which is part of the bifurcated conductive bus. In addition, the main non-conductive threads have a plain weave type with said non-conductive threads forming a dielectric barrier, conductive resistive threads and low electrical resistance threads included in the distribution bus, and low electrical resistance threads included in the conductive tires have a twill type of weaving with all the threads of the second direction.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расстояние между двумя ручьями раздвоенной проводящей шины может составлять 2,5-3,0 мм. In addition, in the particular case of the invention, the distance between the two streams of the bifurcated conductive bus may be 2.5-3.0 mm.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения отверстия для размещения средств для подключения токоподводящих соединительных проводов могут иметь диаметр 2,5-3,0 мм. In addition, in the particular case of the invention, openings for accommodating means for connecting current-carrying connecting wires may have a diameter of 2.5-3.0 mm.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения каждое средство для подключения токоподводящих соединительных проводов может включать в себя люверс, вставленный своей цилиндрической частью в отверстие в ткани и выполненный с возможностью надевания контакта соответствующего токоподводящего соединительного провода и прижимного запорного кольца. При этом цилиндрическая часть люверса может быть выполнена с возможностью развальцовки для обеспечения плотного прилегания контакта к нити с низким электрическим сопротивлением раздвоенной проводящей шины. In addition, in the particular case of the invention, each means for connecting the current-carrying connecting wires can include a grommet inserted with its cylindrical part into the hole in the fabric and configured to put on the contact of the corresponding current-carrying connecting wire and the pressure locking ring. In this case, the cylindrical part of the eyelet can be made with the possibility of expansion to ensure a snug fit of the contact to the thread with low electrical resistance of the bifurcated conductive bus.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения углеродный наполнитель может состоять из технического углерода, полученного из ацетилена, и коллоидного графита. In addition, in the particular case of the invention, the carbon filler may consist of carbon black obtained from acetylene and colloidal graphite.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения проводящие шины могут быть разнесены по полотну относительно друг друга на одинаковые расстояния. In addition, in the particular case of the invention, the conductive busbars can be spaced along the web relative to each other at equal distances.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения проводящие шины могут быть разнесены по полотну относительно друг друга на разные расстояния. In addition, in the particular case of the invention, the conductive busbars can be spaced apart from each other at different distances on the web.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения электропроводные нити с низким электрическим сопротивлением могут быть выполнены из синтетического волокна, на которое с частотой 20±2 витка/см навита медная плющеная проволока, имеющая серебряное покрытие толщиной 4-5 мк. In addition, in the particular case of the invention, the conductive strands with low electrical resistance can be made of synthetic fiber, on which copper flattened wire having a silver coating 4-5 microns thick is wound with a frequency of 20 ± 2 turns / cm.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения электропроводные резистивные нити могут иметь линейное электрическое сопротивление от 2,7 до 1800 Ом/см. In addition, in the particular case of the invention, the conductive resistive filaments can have a linear electrical resistance of 2.7 to 1800 Ohm / cm.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения основные неэлектропроводные нити могут быть выполнены из хлопкового или синтетического волокна. In addition, in the particular case of the invention, the main non-conductive filaments can be made of cotton or synthetic fiber.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначений изобретения может быть подтверждена описанием конструкции электронагревательной ткани, выполненной в соответствии с заявленным изобретением. Описание конструкции поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее:
фиг.1 - схема плетения электронагревательной ткани с одной распределительной шиной;
фиг.2 - схема плетения электронагревательной ткани с двумя распределительными шинами и равными нагревательными полями;
фиг.3 - схема плетения электронагревательной ткани с двумя распределительными шинами и разными нагревательными полями.The possibility of carrying out the invention, characterized by the above set of features, as well as the possibility of implementing the purposes of the invention can be confirmed by the description of the design of electric heating fabric made in accordance with the claimed invention. The design description is illustrated by graphic materials, which depict the following:
figure 1 - scheme of weaving electric heating fabric with one distribution bus;
figure 2 - scheme of weaving electric heating fabric with two distribution buses and equal heating fields;
figure 3 is a diagram of the weaving of electric heating fabric with two distribution buses and different heating fields.

Электронагревательная ткань 1 (фиг.1, 2, 3) представляет собой гибкое полотно и обеспечивает одновременное распределение тепла в двух режимах работы: режим высокого подогрева и режим нормального подогрева. The electric heating fabric 1 (FIGS. 1, 2, 3) is a flexible fabric and provides simultaneous heat distribution in two modes of operation: high heating mode and normal heating mode.

Электронагревательная ткань 1 включает в себя электропроводные резистивные нити 2, которые протянуты горизонтально (во втором направлении (II)) и образуют нагревательные поля (А, В, С) ткани 1. Нити 2 переплетаются с основными неэлектропроводными нитями 3, протянутыми вертикально (в первом направлении (I)) для формирования сотканной ткани, при этом основные неэлектропроводные нити 3 обеспечивают структуру ткани для электропроводных резистивных нитей 2. Ткань 1 содержит в основе проводящие шины 4 и распределительные шины 5 в утке ткани, шины 4 и 5 включают в себя нити с низким сопротивлением. Ткань может включать в себя как две распределительные шины (фиг. 2, 3), так и всего одну распределительную шину (фиг.1). Распределительная шина 5 служит для распределения энергии между проводящими шинами 4 и расположена вне нагревательных полей полотна. Распределительная шина 5 соединяет источник энергии с двумя или более проводящими шинами 4. Электрический ток течет от источника питания через распределительную шину 5 вдоль одной проводящей шины 4 через нити 2 к другой проводящей шине и к противоположной распределительной шине нагревателя, где заканчивается электрическая цепь. Часть энергии, протекающей через проводящие шины 4, рассеивается на сопротивлении шин 4, оставшаяся часть энергии рассеивается при прохождении через электропроводные резистивные нити 2, имеющие параллельное соединение между парами проводящих шин 4. Диэлектрический барьер 6 выполнен из неэлектропроводных нитей и отделяет шину 5 от электропроводных резистивных нитей 2 нагревательного поля. Для того чтобы предотвратить соединение проводящей шины 4 с распределительной шиной 5, имеющей различный потенциал напряжения, в диэлектрический барьер 6 встроены прерыватели цепи 7, представляющие собой отверстия в ткани, разрывающие нити соответствующей проводящей шины 4. The electric heating fabric 1 includes electrically conductive resistive filaments 2, which are stretched horizontally (in the second direction (II)) and form the heating fields (A, B, C) of fabric 1. The filaments 2 are intertwined with the main non-conductive filaments 3, stretched vertically (in the first direction (I)) for the formation of the woven fabric, while the main non-conductive threads 3 provide the fabric structure for the conductive resistive threads 2. The fabric 1 contains a conductive bus 4 and a distribution bus 5 in the weft fabric, bus 4 and 5 VK low resistance threads. The fabric may include both two distribution buses (Fig. 2, 3), and only one distribution bus (Fig. 1). The distribution bus 5 serves to distribute energy between the conductive tires 4 and is located outside the heating fields of the canvas. A distribution bus 5 connects the energy source to two or more conductive buses 4. An electric current flows from the power source through the distribution bus 5 along one conductive bus 4 through strands 2 to another conductive bus and to the opposite distributor bus of the heater, where the electrical circuit ends. A part of the energy flowing through the conductive busbars 4 is dissipated by the resistance of the busbars 4, the remaining part of the energy is dissipated by passing through the conductive resistive threads 2 having a parallel connection between the pairs of conductive tires 4. The dielectric barrier 6 is made of non-conductive threads and separates the bus 5 from the conductive resistive threads 2 of the heating field. In order to prevent the connection of the conductive bus 4 with the distribution bus 5 having different voltage potentials, circuit breakers 7 are built into the dielectric barrier 6, which are holes in the fabric breaking the threads of the corresponding conductive bus 4.

Основные неэлектропроводные нити 3 имеют полотняный тип переплетения с электропроводными резистивными нитями 2, неэлектропроводными нитями, образующими диэлектрический барьер 6, и нитями с низким электрическим сопротивлением распределительной шины 5 (обеих шин 5, если их две), а нити с низким электрическим сопротивлением, входящие в состав проводящих шин 4, имеют саржевый тип переплетения со всеми нитями второго направления. За счет использования более эффективного саржевого переплетения нитей проводящих шин с уточными нитями обеспечивается снижение брака при изготовлении ткани, улучшаются внешний вид и эксплуатационные характеристики электронагревательной ткани и повышается надежность ее функционирования. Электропроводные резистивные нити 2 переплетены с проводящими шинами 4 и обеспечивают электрический контакт путем давления, созданного переплетения. The main non-conductive strands 3 have a plain weave type with electrically conductive resistive strands 2, non-conductive strands forming a dielectric barrier 6, and strands with a low electrical resistance of the distribution bus 5 (both tires 5, if there are two of them), and the strands with low electrical resistance included in the composition of the conductive tires 4, have a twill type of weave with all the threads of the second direction. Through the use of a more effective twill weave of the conductive bushes with weft yarns, the rejection during fabric manufacturing is reduced, the appearance and operational characteristics of the electric heating fabric are improved, and the reliability of its functioning is increased. Electrically conductive resistive threads 2 are intertwined with conductive tires 4 and provide electrical contact by the pressure created by the weave.

В описываемом варианте осуществления изобретения в качестве материала для основных неэлектропроводных нитей 3 используются хлопок и капрон, но изобретение предусматривает применение других подходящих непроводящих материалов, таких как нейлон или номекс, или их комбинации. Неэлектропроводные нити 3 расположены в основе ткани и имеют плотность 8-20 нитей на сантиметр. In the described embodiment, cotton and nylon are used as the material for the main non-conductive threads 3, but the invention provides for the use of other suitable non-conductive materials, such as nylon or nomex, or combinations thereof. Non-conductive filaments 3 are located at the base of the fabric and have a density of 8-20 threads per centimeter.

Электропроводная резистивная нить 2 имеет структуру "оболочка-ядро" и состоит из стержня или центрального волокна, сделанного из стекловолокна или синтетического волокна, и покрытия или оболочки из полимера, наполненного углеродом, что обеспечивает проводящий путь для электрической энергии. Плотность электропроводных резистивных нитей 2 также должна варьироваться от 8 до 20 нитей на сантиметр. Сопротивление каждой электропроводной резистивной нити 2 варьируется от 2,7 до 1800 Ом/см. The electrically conductive resistive thread 2 has a shell-core structure and consists of a core or central fiber made of fiberglass or synthetic fiber and a coating or sheath of a polymer filled with carbon, which provides a conductive path for electrical energy. The density of the conductive resistive threads 2 should also vary from 8 to 20 threads per centimeter. The resistance of each electrically conductive resistive thread 2 varies from 2.7 to 1800 Ohm / cm.

Для изготовления электропроводной резистивной нити в качестве "ядра" используют крученые синтетические или стеклянные нити в два или в три сложения с числом кручений в пределах 40-50 на метр, имеющие линейную плотность в пределах 28-50 текс. В качестве синтетических нитей используют нити с различной формой поперечного сечения волокна. В описываемом варианте реализации изобретения в качестве центрального волокна "ядра" применяются стекловолокно и капрон, однако принципы изобретения позволяют использовать другие материалы, имеющие широкий спектр рабочей температуры и обеспечивающие достаточную структурную прочность, такие как нейлон и номекс. For the manufacture of an electrically conductive resistive yarn, twisted synthetic or glass yarns in two or three additions with a number of torsions in the range of 40-50 per meter and a linear density in the range of 28-50 tex are used as the "core". As synthetic yarns, yarns with various cross-sectional shapes of the fiber are used. In the described embodiment, fiberglass and nylon are used as the core fiber of the “core”, however, the principles of the invention allow the use of other materials having a wide range of operating temperatures and providing sufficient structural strength, such as nylon and nomex.

Полимерная углеродосодержащая композиция, представляющая собой резистивную "оболочку", состоит из поливинилиденфторидного термопласта, технического углерода, полученного из ацетилена, и коллоидного графита. The polymer carbon-containing composition, which is a resistive “shell”, consists of polyvinylidene fluoride thermoplastic, carbon black obtained from acetylene, and colloidal graphite.

Поливинилиденфторид представляет собой термопластичный полимер, имеющий молекулярную массу 80-200 тысяч, плотность 1,77 г/см³, температуру плавления 160-170^oС, температуру разложения >300^oС, температуру эксплуатации от -40 до +150^oС, растворимый в ацетоне, диметилформамиде, диметилсульфоксиде и нерастворимый в воде. Получают поливинилиденфторид радикальной полимеризацией винилиденфторида.Polyvinylidene fluoride is a thermoplastic polymer having a molecular weight of 80-200 thousand, density 1.77 g / cm ³ , melting point 160-170 ^o C, decomposition temperature> 300 ^o C, operating temperature from -40 to +150 ^o C, soluble in acetone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and insoluble in water. Polyvinylidene fluoride is obtained by radical polymerization of vinylidene fluoride.

Проведенные исследования показали, что из широкой гаммы существующих марок технического углерода наиболее эффективное влияние на электрические характеристики резистивного материала "оболочки" нити оказывает технический углерод марки А144-Э (ТУ 14-106-357-90. Углерод технический элементный А144-Э), полученный в процессе термического разложения ацетилена при высоком давлении (взрывной процесс) и применяемый при изготовлении химических источников тока, магнитных носителей информации, полимерных и резинотехнических композиций. Технический углерод, получаемый из ацетилена, имеет низкую зольность (не более 0,07%), высокую массовую долю чистого углерода (не менее 99,75%) и высокую удельную поверхность (140-160 м²/г).Studies have shown that of the wide range of existing carbon black grades, the carbon black A144-E (TU 14-106-357-90. Technical elemental carbon A144-E) obtained most effectively affects the electrical characteristics of the resistive material of the "sheath" of the thread. in the process of thermal decomposition of acetylene at high pressure (explosive process) and used in the manufacture of chemical current sources, magnetic information carriers, polymer and rubber compositions. Carbon black obtained from acetylene has a low ash content (not more than 0.07%), a high mass fraction of pure carbon (not less than 99.75%) and a high specific surface area (140-160 m ² / g).

Для снижения линейного электрического сопротивления нити в композицию вводят также коллоидный графит с размером частиц менее 5 мкм. To reduce the linear electrical resistance of the filament, colloidal graphite with a particle size of less than 5 microns is also introduced into the composition.

Одним из путей получения коллоидного графита является превращение гидрофобной поверхности тонкоизмельченных графитовых частиц в гидрофильную. Это возможно при возникновении на ней кислородсодержащих функциональных групп, способствующих ее смачиванию. Для этого термически обеззоленный натуральный графит чешуйчатого строения подвергают вибрационному измельчению и последующей обработке смесью безводных азотной и серной кислот и воды при температуре 90^oС. Конечной стадией обработки графитовых частичек в кислотах является образование графитовой окиси. Ограничение времени и температуры обработки, а также размеров диспергируемых частиц позволяет приостановить этот процесс на стадии образования коллоидного графита. После указанной обработки графитовые частицы тщательно отмываются от окисляющей смеси, фильтруются и становятся способными к образованию коллоидных растворов с водой, метиловым и этиловым спиртами, ацетоном. Особые преимущества коллоидного графита заключаются в способности при высыхании образовывать пленки с хорошей адгезией к подложке, со стабильной электрической проводимостью и отсутствием газовыделения. В зависимости от условий приготовления удельная поверхность частиц коллоидного графита находится в пределах 1000-1500 м²/г.One of the ways to obtain colloidal graphite is the conversion of the hydrophobic surface of finely divided graphite particles into hydrophilic. This is possible when oxygen-containing functional groups appear on it that contribute to its wetting. To do this, thermally anesthetized natural flake graphite is subjected to vibrational grinding and subsequent treatment with a mixture of anhydrous nitric and sulfuric acids and water at a temperature of 90 ^o C. The final stage of processing of graphite particles in acids is the formation of graphite oxide. Limiting the time and temperature of the treatment, as well as the size of the dispersible particles allows you to suspend this process at the stage of formation of colloidal graphite. After this treatment, the graphite particles are thoroughly washed from the oxidizing mixture, filtered and become capable of forming colloidal solutions with water, methyl and ethyl alcohols, acetone. Particular advantages of colloidal graphite are the ability to form films upon drying with good adhesion to the substrate, with stable electrical conductivity and the absence of gas evolution. Depending on the preparation conditions, the specific surface of colloidal graphite particles is in the range of 1000-1500 m ² / g.

Электропроводные нити с низким электрическим сопротивлением, входящие в состав проводящих и распределительных шин, выполнены из синтетического волокна, на которое с частотой 20±2 витка/см навита медная плющеная проволока, имеющая серебряное покрытие толщиной 4-5 мк. Electrically conductive filaments with low electrical resistance, which are part of the conductive and distribution buses, are made of synthetic fiber, on which copper flattened wire with a silver coating 4-5 microns thick is wound with a frequency of 20 ± 2 turns / cm.

В описываемом варианте реализации изобретения в качестве стержневого материала используется капрон или стекловолокно, однако изобретение предусматривает применение других материалов, имеющих подходящую прочность, гибкость и диапазон рабочей температуры, к таким материалам относятся нейлон, номекс и т. д. В зависимости от инженерного исполнения могут применяться и другие материалы, а также их сочетания. In the described embodiment of the invention, capron or fiberglass is used as the core material, however, the invention provides for the use of other materials having suitable strength, flexibility and operating temperature range, such materials include nylon, nomex, etc. Depending on the engineering version, and other materials, as well as combinations thereof.

В описываемом варианте реализации изобретения сопротивление электропроводных нитей с низким сопротивлением может варьировать от 0,02 до 0,08 Ом на сантиметр. Однако изобретением предусматривается возможность применения нитей с низким сопротивлением, имеющих другие величины сопротивления. Сопротивление и количество нитей с низким сопротивлением в составе шин 4 и 5 может регулироваться в каждом варианте в зависимости от сопротивления и плотности расположения электропроводных резистивных нитей 2 так, чтобы вдоль нитей 2 и шин 4, 5 устанавливался бы нагрев относительно одинаковой величины. При более высокой плотности и более низком сопротивлении электропроводных резистивных нитей 2 в зоне этих нитей образуется большее количество тепла с соизмеримым увеличением силы тока, протекающего через шины 4 и 5. In the described embodiment of the invention, the resistance of the conductive filaments with low resistance can vary from 0.02 to 0.08 ohms per centimeter. However, the invention provides for the possibility of using yarns with low resistance having different resistance values. The resistance and the number of low resistance filaments in the composition of tires 4 and 5 can be adjusted in each case depending on the resistance and density of the conductive resistive strands 2 so that heating is established along the strands 2 and tires 4, 5 with a relatively equal value. With a higher density and lower resistance of the electrically conductive resistive filaments 2, a greater amount of heat is generated in the zone of these filaments with a commensurate increase in the current flowing through buses 4 and 5.

Диэлектрический барьер 6 состоит из неэлектропроводных нитей 3, выполненных из хлопка, капрона, кевлара и т.д., находящихся рядом с распределительной шиной 5 и нагревательным полем. Диэлектрический барьер 6 отделяет нагревательное поле от распределительной шины 5. Для формирования диэлектрического барьера могут использоваться другие диэлектрические материалы, если это позволит сохранить соответствующие характеристики. Прерыватели цепи 7 расположены на диэлектрическом барьере 6. The dielectric barrier 6 consists of non-conductive filaments 3 made of cotton, kapron, Kevlar, etc., located next to the distribution bus 5 and the heating field. The dielectric barrier 6 separates the heating field from the distribution bus 5. Other dielectric materials can be used to form the dielectric barrier, if this allows to maintain the corresponding characteristics. The circuit breakers 7 are located on the dielectric barrier 6.

Одна из проводящих шин выполнена раздвоенной и состоит из двух ручьев 4а и 4b в промежутке, между которыми расположены основные неэлектропроводные нити 3, причем расстояние между ручьями 4а и 4b раздвоенной проводящей шины существенно меньше расстояния между отдельными проводящими шинами 4 и составляет 2,5-3,0 мм. В основных неэлектропроводных нитях, расположенных в промежутке между ручьями раздвоенной проводящей шины с двух сторон от одного из упомянутых диэлектрических барьеров, выполнены отверстия диаметром 2,5-3,0 мм, между которыми должен быть расположен и один из прерывателей цепи 7. В каждое отверстие своей цилиндрической частью вставлен люверс 8, предназначенный для надевания на него контакта соответствующего токоподводящего соединительного провода и прижимного запорного кольца. После установки цилиндрическую часть люверса 8 развальцовывают для обеспечения плотного прилегания контакта ко всем нитям с низким электрическим сопротивлением, входящим в состав каждого из ручьев 4а и 4b раздвоенной проводящей шины. One of the conductive tires is bifurcated and consists of two streams 4a and 4b in the gap between which the main non-conductive threads 3 are located, and the distance between the streams 4a and 4b of the bifurcated conductive bus is significantly less than the distance between the individual conductive tires 4 and is 2.5-3 , 0 mm. In the main non-conductive threads located in the gap between the streams of the bifurcated conductive bus on both sides of one of the mentioned dielectric barriers, holes with a diameter of 2.5-3.0 mm are made, between which one of the circuit breakers should be located 7. In each hole a grommet 8 is inserted with its cylindrical part, designed to put on the contact of the corresponding current-carrying connecting wire and the pressure locking ring. After installation, the cylindrical part of the eyelet 8 is expanded to ensure a tight fit of contact to all threads with low electrical resistance, which are part of each of the streams 4a and 4b of the bifurcated conductive bus.

Если отверстие для установки люверса пробивается в самой проводящей шине, то это нарушает целостность нитей с низким линейным электрическим сопротивлением и приводит к повышению контактного сопротивления, а высокое контактное сопротивление приводит к потере мощности нагревательного элемента. Кроме того, из-за повышенной жесткости нитей с низким линейным электрическим сопротивлением диаметр отверстия для установки люверса должен быть в 1,5-1,8 раза больше диаметра отверстия, которое необходимо проделать на участке ткани, образованной основными неэлектропроводными нитями (как это делается в описываемой конструкции), что также приводит к повышению контактного сопротивления. А главное, нарушение целостности нитей с низким линейным электрическим сопротивлением, входящих в электропроводные шины, в результате пробивки в них отверстия приводит к необходимости увеличения количества электропроводных нитей с низким линейным электрическим сопротивлением в проводящей шине, что удорожает стоимость электронагревательной ткани и требует применения люверса, имеющего большой диаметр прижимных колец, что снижает плотность контакта на периферии прижимных колец и приводит к повышению контактного сопротивления. If the hole for installing the eyelet breaks through the conductive bus itself, this violates the integrity of the filaments with low linear electrical resistance and leads to an increase in contact resistance, and a high contact resistance leads to a loss of power of the heating element. In addition, due to the increased stiffness of the filaments with low linear electrical resistance, the diameter of the hole for installing the eyelet should be 1.5-1.8 times the diameter of the hole, which must be done on the site of the fabric formed by the main non-conductive threads (as is done in described design), which also leads to an increase in contact resistance. And most importantly, the integrity of the filaments with low linear electrical resistance included in the conductive bus resulting from punching holes in them leads to the need to increase the number of conductive threads with low linear electrical resistance in the conductive bus, which increases the cost of electric heating fabric and requires the use of a grommet having a large diameter of the clamping rings, which reduces the contact density on the periphery of the clamping rings and leads to an increase in contact resistance.

Проводящие шины 4 могут быть расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по основе ткани, что обеспечивает одинаковое сопротивление в каждом участке полотна (фиг. 2) и соответственно равномерный нагрев по всему полотну. Возможен также вариант исполнения ткани с нагревательными полями, имеющими различные сопротивления. В этом случае проводящие шины 4 должны быть разнесены по полотну относительно друг друга на различные расстояния (фиг. 3), что приводит к формированию участков нареваемой поверхности ткани, имеющих различное сопротивление (чем больше расстояние между проводящими шинами, тем выше сопротивление соответствующего участка ткани). Участки с различным сопротивлением характеризуются различной мощностью и соответственно разной температурой нагрева. Таким образом можно создавать области в ткани, нагреваемые до различных заранее предусмотренных температур, например, можно обеспечить температуру Т₁ для первого нагревательного поля А, температуру Т₂ для второго нагревательного поля В и температуру Т₃ для третьего нагревательного поля С и т.д. (данное выполнение изобретение позволяет изготавливать ткань и с большим числом нагревательных полей). Описанная особенность изобретения может быть использована в автомобильной, строительной промышленности и в других областях, где желательно наличие у нагревательного элемента нескольких температурных зон.The conductive bus 4 can be located at the same distance from each other on the basis of the fabric, which provides the same resistance in each section of the fabric (Fig. 2) and, accordingly, uniform heating throughout the fabric. A fabric embodiment with heating fields having different resistances is also possible. In this case, the conductive tires 4 should be spaced apart from each other at different distances (Fig. 3), which leads to the formation of sections of the heated surface of the fabric having different resistance (the greater the distance between the conductive tires, the higher the resistance of the corresponding tissue section) . Plots with different resistance are characterized by different power and, accordingly, different heating temperatures. In this way, it is possible to create regions in the tissue heated to various predetermined temperatures, for example, it is possible to provide a temperature T ₁ for the first heating field A, a temperature T ₂ for the second heating field B and a temperature T ₃ for the third heating field C, etc. (This embodiment of the invention allows fabrication with a large number of heating fields). The described feature of the invention can be used in the automotive, construction industry and in other areas where it is desirable for the heating element to have several temperature zones.

Рассмотрим работу нагревающего материала. Consider the work of the heating material.

Согласно настоящему изобретению планируется использование, по крайней мере, двух различных режимов подогрева. Это режим максимального нагрева и режим нормального нагрева. Во время режима максимального нагрева к нагревающему элементу в течение приблизительно 10-30 секунд подается напряжение 60-100 В при величине тока 17-25 А для создания температуры около 150^oС в процессе производства сидений для плавления адгезивного материала, обеспечивающего приклейку обшивки к ложементу. Устройство настоящей электронагревательной ткани позволяет осуществить одинаковое распределение тепла по всей его поверхности. При этом могут применяться как постоянный ток, так и переменный ток, а источники напряжения могут варьироваться от 9 до 380 В. Настоящее изобретение предусматривает применение электронагревательной ткани, которая может работать в течение различных периодов времени и при различных температурах для того, чтобы создать желаемые характеристики подогрева.According to the present invention, it is planned to use at least two different heating modes. This is the maximum heating mode and normal heating mode. During the maximum heating mode, a voltage of 60-100 V is applied to the heating element for about 10-30 seconds at a current value of 17-25 A to create a temperature of about 150 ^o C during the production of seats for melting the adhesive material, which provides gluing the casing to the lodgement. The device of this electric heating fabric allows for the same distribution of heat over its entire surface. In this case, both direct current and alternating current can be used, and voltage sources can vary from 9 to 380 V. The present invention provides for the use of electric heating fabric, which can work for different periods of time and at different temperatures in order to create the desired characteristics heating up.

Когда нагревательный элемент работает при нормальных условиях, на него подается более низкое напряжение (13-14 В при величине тока 4-5 А), чтобы обеспечить температуру нормального режима работы. Данный режим применяется, например, когда необходимо подогреть сиденье машины в холодный зимний день. При данном режиме материал нагревается до температуры 10-55^oС. При нормальном режиме работы оператор может регулировать напряжение для того, чтобы достичь желаемой температуры нагрева. Кроме того, можно изготовить подогревающий материал, который будет поддерживать постоянную температуру в течение неопределенного периода времени.When the heating element operates under normal conditions, a lower voltage (13-14 V at a current value of 4-5 A) is supplied to it to ensure the temperature of normal operation. This mode is used, for example, when it is necessary to warm up a car seat on a cold winter day. In this mode, the material is heated to a temperature of 10-55 ^o C. In normal operation, the operator can adjust the voltage in order to achieve the desired heating temperature. In addition, it is possible to produce a heating material that will maintain a constant temperature for an indefinite period of time.

Описанная выше конструкция электронагревательной ткани, выполненной в соответствии с заявленным изобретением, доказывает возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата, но при этом не исчерпывает всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенных в формуле изобретения. The above-described design of electric heating fabric, made in accordance with the claimed invention, proves the possibility of realizing the purpose of the invention and achieving the above technical result, but it does not exhaust all the possibilities of carrying out the invention, characterized by a combination of features described in the claims.

Claims

1. The electric heating fabric, which is a web made by interweaving threads and containing the main non-conductive threads having a first direction, and conductive resistive threads having a second direction perpendicular to the first, each of the aforementioned conductive resistive threads consists of synthetic or glass fiber with a polymer sheath resistive material containing carbon filler, the fabric includes at least two conductive busbars located in the first direction, and intended for the distribution of electricity between conductive resistive threads, as well as means for connecting current-carrying connecting wires from a current source, characterized in that it is provided with at least one distribution bus located in the second direction and separated from the conductive resistive filaments of at least two non-conductive cotton or synthetic fiber strands arranged in the same direction to create a dielectric an area between the distribution bus and the corresponding conductive resistive threads, in which circuit breakers are located, preventing the connection of the conductive bus with the distribution bus, and each of these conductive and distribution buses includes at least one thread with low electrical resistance, while one of the conductive tires is bifurcated and consists of two streams, and the distance between the streams of the bifurcated conductive bus is significantly less than the distance between the conductive tires si, and the said means for connecting current-carrying connecting wires are located in holes made in the main non-conductive threads located in the gap between the streams of the bifurcated conductive bus, on both sides of one of the said dielectric barriers, and one of the circuit breakers is located between these holes, this means for connecting current-carrying connecting wires are arranged with the possibility of contact with the said thread with low electrical resistance, of the bifurcated conductive bus, in addition, the main non-conductive threads have a plain weave type with said non-conductive threads forming a dielectric barrier, conductive resistive threads and low electrical resistance threads included in the distribution bus, and low electrical resistance threads included in the composition of the conductive tires are twill type weave with all the threads of the second direction.

2. The fabric according to claim 1, characterized in that the distance between the two streams of the bifurcated conductive bus is 2.5-3.0 mm

3. The fabric according to claim 1 or 2, characterized in that the holes for accommodating means for connecting current-carrying connecting wires have a diameter of 2.5-3.0 mm

4. The fabric according to one of claims 1 to 3, characterized in that each means for connecting the current-carrying connecting wires includes a grommet inserted with its cylindrical part into the hole in the fabric and configured to put on the contact of the corresponding current-carrying connecting wire and the pressure locking ring while the cylindrical part of the eyelet is made with the possibility of flaring to ensure a snug fit of the contact to the threads with low electrical resistance of the bifurcated conductive bus .

5. The fabric according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carbon filler consists of carbon black obtained from acetylene and colloidal graphite.

6. The fabric according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conductive busbars are spaced along the canvas relative to each other at equal distances.

7. The fabric according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conductive busbars are spaced apart from each other at different distances on the web.

8. The fabric according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrically conductive filaments with low electrical resistance are made of synthetic fiber, onto which copper flattened wire having a silver coating 4-5 microns thick is wound with a frequency of 20 ± 2 turns / cm .

9. The fabric according to one of claims 1 to 8, characterized in that the conductive resistive filaments have a linear electrical resistance of from 2.7 to 1800 Ohm / cm.

10. The fabric according to one of claims 1 to 9, characterized in that the main non-conductive threads are made of cotton or synthetic fiber.