RU57539U1

RU57539U1 - FLEXIBLE HEATING ELEMENT AND HEATING SURFACE USING THIS ELEMENT

Info

Publication number: RU57539U1
Application number: RU2005141769/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич ГЛУХОВ; Сергей Владимирович Лукъянов
Original assignee: Борис Николаевич ГЛУХОВ; Сергей Владимирович Лукъянов
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Заявляемое техническое решение относится к области резистивного нагрева и позволяет упростить технологию изготовления средства обогрева, обеспечить температуру нагрева в пределах 40-50 град.С и снизить использование вспомогательных материалов.The claimed technical solution relates to the field of resistive heating and allows to simplify the manufacturing technology of the heating means, to provide a heating temperature in the range of 40-50 degrees C. and reduce the use of auxiliary materials.

Гибкий нагревательный элемент выполнен в виде пучка углеродных нитей, размещенных в гибкой электроизоляционной трубке. Открытые конца нитей закреплены в трубчатом контакте и электрически соединены с одним токоподводом, а второй токоподвод соединен с трубчатым контактом, находящимся в середине пучка.The flexible heating element is made in the form of a bundle of carbon filaments placed in a flexible insulating tube. The open ends of the threads are fixed in a tubular contact and electrically connected to one current lead, and the second current lead is connected to a tubular contact located in the middle of the beam.

Нагревательная поверхность содержит слои электроизоляции, термореле, Один из слоев выполнен в виде поролона с самоклеящейся поверхностью, на которой уложен нагревательный элемент так, чтобы промежутки между частями гибкой электроизоляционной трубки были не менее 2-3 см.The heating surface contains layers of electrical insulation, thermal relay. One of the layers is made in the form of foam rubber with a self-adhesive surface on which the heating element is laid so that the gaps between the parts of the flexible electrical insulating tube are at least 2-3 cm.

Description

Заявляемое техническое решение относится к области резистивного нагрева и может быть использовано для нагрева поверхностей сидения, одежды человека и т.п.The claimed technical solution relates to the field of resistive heating and can be used to heat the surfaces of the seat, human clothing, etc.

Известен нагревательный элемент по авторскому свидетельству 333724 из кремнеземной стеклоткани, насыщенной пироуглеродом. К недостаткам следует отнести: 1) при одинаковом по площади удельного сопротивления равномерность нагрева заметно снижается при увеличении поверхности нагревательного элемента; 2) объемные поверхности нагрева могут быть выполнены с учетом величины упругости стеклоткани, например, по форме, имеющей плоскую развертку: цилиндр, конус.Known heating element according to copyright certificate 333724 of silica fiberglass saturated with pyrocarbon. The disadvantages include: 1) with the same resistivity area, the uniformity of heating decreases markedly with increasing surface of the heating element; 2) volumetric heating surfaces can be made taking into account the elasticity of the glass fabric, for example, in a shape having a flat scan: cylinder, cone.

Известен электронагреватель по авторскому свидетельству 423261. В нем нагревательный элемент расположен на плоской поверхности теплообмена и имеет вид плоских лент из стальной фольги, попарно зашунтированных медной фольгой. Благодаря шунтам, снижается общее сопротивление ленточного нагревательного элемента, но в целом неравномерность нагрева поверхности сохраняется.Known electric heater according to copyright certificate 423261. In it, the heating element is located on a flat heat transfer surface and has the form of flat steel foil tapes, pairwise shunted with copper foil. Thanks to shunts, the overall resistance of the tape heating element is reduced, but in general the unevenness of the surface heating is maintained.

Наиболее близким заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является гибкий нагревательный элемент по патенту РФ 2016496. Известный нагревательный элемент выполнен плетением из углеродного жгута. При натяжении такого жгута его длина увеличивается на 10% и уменьшается сопротивление в 3-4 раза.The closest claimed utility model for the combination of essential features is a flexible heating element according to the patent of the Russian Federation 2016496. The known heating element is made by weaving from a carbon bundle. When tensioning such a bundle, its length increases by 10% and resistance decreases by 3-4 times.

Такой объемный нагревательный элемент может иметь заданные параметры в стационарных условиях. При динамических нагрузках (колебания, тряска) плетенный нагревательный элемент будет менять свою мощность и температуру нагрева бесконтрольно.Such a volumetric heating element may have predetermined parameters in stationary conditions. Under dynamic loads (vibrations, shaking), the braided heating element will change its power and heating temperature uncontrollably.

Известна жесткая электрообогревательная панель по патенту СССР Known rigid electric heating panel according to the patent of the USSR

1836810, содержащая две жесткие металлические накладки, слои электроизоляции и ленточный нагревательный элемент между ними, уложенный зигзагообразно. При этом клеммники имеют увеличенную по сравнению с ленточным нагревателем толщину. Увеличенный размер имеют электропроводящие площадки для крепления клеммников, что снижает термическое воздействие на клеммное соединение.1836810, containing two rigid metal plates, layers of electrical insulation and a tape heating element between them, laid in a zigzag pattern. At the same time, the terminal blocks have an increased thickness compared to the tape heater. Electrically conductive pads for mounting terminal blocks have a larger size, which reduces the thermal effect on the terminal connection.

Металлический ленточный нагревательный элемент, который может быть использован только на плоской поверхности, усложняет конструкцию и технологию изготовления панели. Нагревательный элемент получают вырубкой из листового материала, что, как правило, сопровождается отходами металла. Панель предполагает использование регулятора температуры разогрева ленточных проводников.The metal tape heating element, which can be used only on a flat surface, complicates the design and manufacturing technology of the panel. The heating element is obtained by cutting from sheet material, which, as a rule, is accompanied by metal waste. The panel involves the use of a temperature controller for heating tape conductors.

Техническая задача заявляемой полезной модели состоит в том, чтобыThe technical task of the claimed utility model is to

1) упростить технологию изготовления средства обогрева с использованием углеродного материала;1) to simplify the manufacturing technology of heating means using carbon material;

2) решить задачу обеспечения заданной мощности нагревательного элемента и температуры нагрева в пределах 40-50 град.С;2) to solve the problem of ensuring the given power of the heating element and the heating temperature in the range of 40-50 degrees C;

3) снизить использование вспомогательных материалов типа шунтов, материалов токоподвода и прочих, и тем самым снизить себестоимость нагревательных поверхностей, например, встроенных в сидения автомобилей.3) reduce the use of auxiliary materials such as shunts, current lead materials and others, and thereby reduce the cost of heating surfaces, for example, built-in cars seats.

Поставленная техническая задача решена заявляемыми полезными моделями.The stated technical problem is solved by the claimed utility models.

Заявляется гибкий нагревательный элемент, включающий углеродные нити, отличающийся тем, что от выполнен в виде пучка углеродных нитей, размещенных в гибкой электроизоляционной трубке, а оба открытых конца пучка закреплены в трубчатом контакте и электрически соединены с одним токоподводом, а второй токоподвод соединен с трубчатым контактом, находящимся в середине пучка.A flexible heating element is disclosed, comprising carbon filaments, characterized in that it is made in the form of a bundle of carbon filaments placed in a flexible insulating tube, and both open ends of the bundle are fixed in a tubular contact and are electrically connected to one current supply, and the second current supply is connected to the tubular contact located in the middle of the beam.

Заявляется нагревательная поверхность, содержащая слои Declares a heating surface containing layers

электроизоляции и нагревательный элемент, снабженный термореле, отличающаяся тем, что электроизоляционный слой выполнен в виде поролона с самоклеящейся поверхностью, на которой уложен нагревательный элемент по п.1 так, чтобы промежутки между частями гибкой электроизоляционной трубки с углеродными нитями внутри нее были не менее 2-3 см, а термореле выполнено с индивидуальным электроподогревом и установлено вне нагревательной поверхности последовательно источнику питания.electrical insulation and a heating element equipped with a thermal relay, characterized in that the electrical insulation layer is made in the form of foam rubber with a self-adhesive surface on which the heating element according to claim 1 is laid so that the gaps between the parts of the flexible electrical insulation tube with carbon filaments inside it are at least 2- 3 cm, and the thermal relay is made with individual electric heating and installed outside the heating surface in series with the power source.

Гибкий нагревательный элемент и нагревательная поверхность для автомобильного сидения показана на фигурах 1 и 2 соответственно.A flexible heating element and a heating surface for a car seat are shown in figures 1 and 2, respectively.

Пучок 1 из восьми углеродных нитей марки УВИС (ТУ 1916-001-18070049-97) с линейной плотностью 400 текс и линейным сопротивлением 125 Ом/м продет через гибкую электроизоляционную трубку 2 (марка ТКР, ТУ 2541-001-48423543-99). Трубка 2 защищает нити от механических повреждений и облегчает процесс укладки нитей на изделии. Открытые концы нитей закреплены в медном трубчатом контакте 3 и электрически соединены с первым токоподводом 4. Середина пучка, свободная (очищенная) от изоляционной трубки, электрически соединена с вторым трубчатым контактом 5 и вторым токоподводом 6. Таким образом между токоподводами находятся две части электропроводных нитей, имеющих примерно равное электрическое сопротивление и подключенных к источнику питания параллельно.A bundle of 1 of eight carbon fibers of the UVIS brand (TU 1916-001-18070049-97) with a linear density of 400 tex and a linear resistance of 125 Ohm / m is threaded through a flexible electrical insulating tube 2 (TKR brand, TU 2541-001-48423543-99). The tube 2 protects the threads from mechanical damage and facilitates the process of laying threads on the product. The open ends of the filaments are fixed in a copper tubular contact 3 and are electrically connected to the first current lead 4. The middle of the beam, free (cleaned) of the insulating tube, is electrically connected to the second tubular contact 5 and the second current lead 6. Thus, there are two parts of the conductive threads between the current leads, having approximately equal electrical resistance and connected to a power source in parallel.

Нагревательная поверхность включает гибкое непроводящее основание 7 из поролона толщиной 3-4 мм (материал самоклеящийся ПРОЛИН, ТУ 2254-013-48214265-2002) имеет форму, приближенную к форме спинки сидения. На его самоклеящейся поверхности уложен гибкий нагревательный элемент в виде пучка углеродных нитей внутри изоляционной трубки 2. Также возможно использование нагревательного элемента 1 без трубки 2. Форма укладки нагревательного элемента произвольная, но без пересечений во избежание локального усиленного The heating surface includes a flexible non-conductive base 7 of foam rubber with a thickness of 3-4 mm (self-adhesive material PROLIN, TU 2254-013-48214265-2002) has a shape close to the shape of the seatback. A flexible heating element is laid on its self-adhesive surface in the form of a bundle of carbon filaments inside the insulating tube 2. It is also possible to use the heating element 1 without the tube 2. The form of laying the heating element is arbitrary, but without intersections to avoid local reinforced

тепловыделения. При большой плотности укладки расстояние между отдельными отрезками шнура составляет 2-3 см. Плотность и форма укладки зависят от теплопроводности материалов, прилегающих к греющей поверхности, от размеров этой поверхности, от достигаемой температуры нагрева. Второй слой 8 поролона играет роль средства, позволяющего повысить прочность и надежность изделия, его электробезопасность, а также влиять на общую температуру нагрева. Вне нагревательной поверхности последовательно источнику питания установлено термореле 9 с индивидуальным электроподогревом, например, в виде спирали вокруг корпуса термореле. Параметры спирали подбираются таким образом, чтобы тепловой режим отключения термореле соответствовал максимальной температуре нагревательной поверхности.heat release. With a high laying density, the distance between the individual segments of the cord is 2-3 cm. The density and shape of the laying depend on the thermal conductivity of the materials adjacent to the heating surface, on the dimensions of this surface, on the achieved heating temperature. The second layer 8 of foam rubber plays the role of a means of increasing the strength and reliability of the product, its electrical safety, and also affect the overall heating temperature. Outside of the heating surface, a thermal relay 9 with individual electric heating is installed in series with the power supply, for example, in the form of a spiral around the thermal relay housing. The parameters of the spiral are selected so that the thermal shutdown of the thermal relay corresponds to the maximum temperature of the heating surface.

Нагрев осуществляется подключением к источнику постоянного или переменного тока напряжением 12-36 V. Нити, скрепленные указанным образом, одинаково разогреваются. В пучке нитей, в отличие от плетенных жгутов и шнуров, практически не наблюдается перераспределение тока в случае перевива нитей в пучке, что обеспечивает стабильное тепловыделение отдельной нити и нагревательного элемента в целом. На трубчатых контактах практически отсутствует электроразогрев, наблюдается только нагрев ввиду высокой теплопроводности. По сравнению с техническими решениями, где два токоподвода соединены с концами греющего элемента, в предложенном при такой же длине греющего элемента эффективность нагрева возрастает более, чем в 2 раза. Такой нагреватель позволяет не только снизить расходы материалов и упростить технологию изготовления, но также создает возможность саморегулирования температуры нагрева. Это связано с тем, что при изготовлении нагревательного элемента из пучка нитей, как заявлено, возможно задать температуру нагрева и подобрать структуру пучка нитей, при которой баланс нагрева и естественного отвода тепла будет достигнут, Heating is carried out by connecting to a source of direct or alternating current voltage of 12-36 V. The filaments bonded in this way are equally heated. In a bundle of filaments, in contrast to braided bundles and cords, there is practically no redistribution of current in the case of transplantation of filaments in the bundle, which ensures stable heat release of a single filament and the heating element as a whole. There is practically no electrical heating at the tubular contacts, only heating is observed due to the high thermal conductivity. Compared with technical solutions, where two current leads are connected to the ends of the heating element, the heating efficiency in the heating element proposed with the same length increases by more than 2 times. Such a heater allows not only to reduce material costs and simplify manufacturing technology, but also creates the possibility of self-regulation of the heating temperature. This is due to the fact that in the manufacture of a heating element from a bundle of threads, as stated, it is possible to set the heating temperature and select the structure of the bundle of threads at which a balance of heating and natural heat dissipation is achieved,

например, при температуре 40-50 град.С. При использовании жгутов и шнуров из электропроводящих нитей нагрев осуществляется до более высоких температур, что требует обязательного использования термореле для управления процессом нагрева. Следуя правилам безопасности для электрогреющих приборов, в заявляемой полезной модели предусмотрено термореле для целей избежания аварийных режимов, а не для создания периодического режима нагрева.for example, at a temperature of 40-50 degrees C. When using harnesses and cords of electrically conductive threads, heating is carried out to higher temperatures, which requires the use of a thermal relay to control the heating process. Following the safety rules for electric heating devices, the claimed utility model provides a thermal relay to avoid emergency conditions, and not to create a periodic heating mode.

Claims

1. A flexible heating element comprising carbon filaments, characterized in that it is made in the form of a bundle of carbon filaments placed in a flexible insulating tube, and both open ends of the bundle are fixed in a tubular contact and are electrically connected to one current lead, and the second current lead is connected to a tubular contact in the middle of the beam.

2. A heating surface containing layers of electrical insulation and a heating element provided with a thermal relay, characterized in that the electrical insulation layer is made in the form of foam rubber with a self-adhesive surface on which the heating element according to claim 1 is laid so that the gaps between the parts of a flexible electrical insulation tube with carbon filaments inside it were no less than 2-3 cm, and the thermal relay was made with individual electric heating and installed outside the heating surface in series with the power source.