ТКАНЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ГИБКОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ И ГИБКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ С ТКАНЫМ РЕЗИСТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2007 года по МПК H05B3/34 

Изобретения относятся к электронагреву и могут быть использованы в быту, строительстве, промышленности и медицине.

Широкое применение гибких электронагревателей с ткаными резистивными элементами требует разработки универсальных как элементов, так и нагревателей на их основе, простых по конструкции, оптимальных по задаваемым параметрам, способных обеспечить и поддержать в любой локальной зоне необходимую температуру или диапазон температур.

Известны конструкции тканых резистивных нагревательных элементов для гибких электронагревателей, предназначенные для обеспечения и поддержания в некоторой локальной зоне требуемой температуры (RU патент №2212120, МПК⁷ Н 05 В 3/34, опубл. 10.09.2003, бюл.№25; RU патент №2187907, МПК ⁷ Н 05 В 3/34, опубл. 20.08.2002, бюл.№23).

Известные элементы имеют поверхность нагрева, состоящую из нагревательных полей, имеющих одинаковые или различные сопротивления. Каждый из этих элементов содержит резистивную токопроводящую ткань, образующую упомянутую поверхность нагрева, выполненную переплетением неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей, имеющих второе направление, перпендикулярное первому. В структуру ткани каждого известного элемента введены две параллельные токопроводящие шины с контактными проводами, расположенные в направлении расположения неэлектропроводных нитей по краям упомянутой ткани, а также множество распределительных шин, перпендикулярных токопроводящим шинам, определяющих границы нагревательных полей и распределяющих энергию между токопроводящими шинами.

Конструкции известных элементов сложны и перегружены конструктивными элементами. Каждое нагревательное поле строго выделено и имеет одну постоянную температуру, что при большом перепаде температур в смежных полях дает резко переменный характер общего режима нагрева.

Известный тканый резистивный элемент по RU патенту №2187907 по своей технической сущности является наиболее близким к заявляемому изобретению и выбран в качестве ближайшего аналога /прототипа/.

Техническая задача, которая ставилась при создании изобретения, заключалась в разработке тканого резистивного элемента, способного обеспечить не только заданную температуру в некоторой зоне, отличную от температуры других зон, но и диапазон температур в любой зоне.

Технический результат заключается в расширении эксплуатационных характеристик тканого резистивного элемента с одновременным упрощением его конструкции.

Для решения поставленной задачи в тканом резистивном элементе с поверхностью нагрева, состоящей из нагревательных полей, имеющих одинаковые или различные сопротивления, содержащем резистивную токопроводящую ткань, образующую упомянутую поверхность нагрева, выполненную переплетением неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей, имеющих второе направление, перпендикулярное первому, две параллельные, введенные в структуру ткани, расположенные в первом направлении по краям упомянутой ткани, токопроводящие шины с контактными проводами, согласно изобретению его поверхность нагрева, расположенная между шинами в первом направлении и между краями упомянутой ткани во втором направлении, выполнена однородной и непрерывной с переходящими одно в другое нагревательными полями, имеющими заданные одинаковые и/или различные сопротивления, а, по меньшей мере, одна шина выполнена в виде, по меньшей мере, двух последовательно вразрядку расположенных, одинаковых и/или различных по длине фрагментов, имеющих свободные и смежные относительно друг друга концы, при этом границы нагревательных полей в первом направлении соотнесены с границами фрагментов, а контактные провода закреплены на одной или обеих шинах в местах, обеспечивающих заданный режим нагрева, при этом в частных случаях выполнения изобретения, представленных в пунктах 2-9 формулы, одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и с постоянной одинаковой температурой нагрева в каждом поле (пункт 2), одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента (пункт 3), одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и с постоянной, своей в каждом поле, температурой нагрева (пункт 4), одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента (пункт 5), обе шины выполнены в виде фрагментов, два из которых по длине равны полудлине всех остальных и расположены по одному на противоположных концах одной шины или на диагонально противоположных концах обеих шин, а контактные провода закреплены на свободных концах упомянутых двух фрагментов с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле (пункт 6), обе шины выполнены в виде фрагментов одинаковой и/или различной длины, расположенных так, что смежные концы, по меньшей мере, одной пары фрагментов одной шины прямо противолежат смежным концам пары фрагментов другой шины и снабжены контактной перемычкой, закрепленной на одном конце непосредственно и от другого конца на заданном расстоянии, а контактные провода закреплены на свободных концах фрагментов одной или обеих шин с образованием нагревательных полей с различным сопротивлением, переменной температурой нагрева в поле, границы которого соотнесены с границами фрагмента, на котором контактная перемычка закреплена на заданном расстоянии, и с постоянной температурой нагрева, в каждом поле своей, в остальных полях (пункт 7), обе шины выполнены в виде фрагментов одинаковой длины, а контактные провода закреплены на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом поле (пункт 8), одна шина выполнена сплошной, а другая в виде фрагментов одинаковой или различной длины, а контактные провода закреплены на сплошной шине и на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым или различным сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом нагревательном поле (пункт 9).

Отличительными особенностями тканого резистивного элемента предложенной конструкции являются следующие признаки:

- выполнение его поверхности нагрева, расположенной между шинами в первом направлении и между краями ее ткани во втором направлении, однородной и непрерывной с переходящими одно в другое нагревательными полями, имеющими заданные одинаковые и/или различные сопротивления;

- выполнение, по меньшей мере, одной шины в виде, по меньшей мере, двух последовательно вразрядку расположенных, одинаковых и/или различных по длине фрагментов, имеющих свободные и смежные относительно друг друга концы;

- соотнесение границ нагревательных полей в первом направлении с границами фрагментов;

- закрепление контактных проводов на одной или обеих шинах в местах, обеспечивающих заданный режим нагрева;

- выполнение одной шины сплошной, другой - в виде двух одинаковых фрагментов и закрепление контактных проводов на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и с постоянной одинаковой температурой нагрева в каждом поле;

- выполнение одной шины сплошной, другой - в виде двух одинаковых фрагментов, закрепление одного контактного провода на свободном конце одного фрагмента, а другого - на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента;

- выполнение одной шины сплошной, другой - в виде двух фрагментов различной длины и закрепление контактных проводов на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и с постоянной, своей в каждом поле, температурой нагрева;

- выполнение одной шины сплошной, другой - в виде двух фрагментов различной длины, закрепление одного контактного провода на свободном конце одного фрагмента и закрепление другого на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента;

- выполнение обеих шин в виде фрагментов, два из которых по длине равны полудлине всех остальных и расположены по одному на противоположных концах одной шины или на диагонально противоположных концах обеих шин, и закрепление контактных проводов на свободных концах упомянутых двух фрагментов с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле;

- выполнение обеих шин в виде фрагментов одинаковой и/или различной длины, расположенных так, что смежные концы, по меньшей мере, одной пары фрагментов одной шины прямо противолежат смежным концам пары фрагментов другой шины и снабжены контактной перемычкой, закрепленной на одном конце непосредственно и от другого конца на заданном расстоянии, а контактные провода закреплены на свободных концах фрагментов одной или обеих шин с образованием нагревательных полей с различным сопротивлением, переменной температурой нагрева в поле, границы которого соотнесены с границами фрагмента, на котором контактная перемычка закреплена на заданном расстоянии, и с постоянной температурой нагрева, в каждом поле своей, в остальных полях;

- выполнение обеих шин в виде фрагментов одинаковой длины и закрепление контактных проводов на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) конца фрагмента с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом поле;

- выполнение одной шины сплошной, другой - в виде фрагментов одинаковой или различной длины и закрепление контактных проводов на сплошной шине и на каждом фрагменте другой шины на заданном расстоянии от одного (любого) конца фрагмента с образованием нагревательных полей с одинаковым или различным сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом нагревательном поле.

Известен гибкий электронагреватель, включающий электроизолированный с обеих сторон тканый резистивный элемент, содержащий резистивную токопроводящую ткань, образующую поверхность нагрева, выполненную переплетением неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей, имеющих второе направление, перпендикулярное первому, а также две параллельные, введенные в структуру ткани, расположенные в первом направлении по краям упомянутой ткани токопроводящие шины с контактными проводами (RU патент №1820993, МПК⁵ Н 05 В 3/34, опубл. 07.06.93, бюл. №21).

Известный электронагреватель не способен обеспечить в некоторой локальной зоне нужную температуру и, тем более, нужный диапазон температур. По своей технической сущности этот известный электронагреватель (RU патент №1820993) является наиболее близким к заявляемому изобретению и выбран в качестве ближайшего аналога /прототипа/.

Техническая задача, которая ставилась при создании изобретения, заключалась в разработке гибкого электронагревателя с тканым резистивным элементом, способного обеспечить не только постоянный, но и переменный режим нагрева в одной локальной зоне или во всех зонах нагревателя.

Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей электронагревателя с одновременным упрощением его конструкции.

Для решения поставленной задачи в гибком электронагревателе, включающем, по меньшей мере, один, электроизолированный с обеих сторон, тканый резистивный элемент, содержащий резистивную, образующую поверхность нагрева, токопроводящую ткань, выполненную переплетением неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей, имеющих второе направление, перпендикулярное первому, две параллельные, введенные в структуру ткани, расположенные в первом направлении по краям упомянутой ткани, имеющие контактные провода, токопроводящие шины, между которыми в первом направлении и между краями ткани во втором направлении поверхность нагрева выполнена однородной и непрерывной, согласно изобретению упомянутая однородная и непрерывная поверхность нагрева его тканого резистивного элемента выполнена в виде нагревательных полей, переходящих одно в другое, имеющих заданные одинаковые и/или различные сопротивления, по меньшей мере, одна шина выполнена в виде, по меньшей мере, двух последовательно вразрядку расположенных одинаковых и/или различных по длине фрагментов, имеющих свободные и смежные относительно друг друга концы, при этом границы нагревательных полей в первом направлении соотнесены с границами фрагментов, а контактные провода закреплены на одной или обеих шинах в местах, обеспечивающих заданный режим нагрева, при этом в частных случаях выполнения изобретения, представленных в пунктах 11-25 формулы, он (электронагреватель) выполнен из, по меньшей мере, двух тканых резистивных элементов, конструкция которых соответствует п.1 формулы, соединенных электрически последовательно (пункт 11), он выполнен из, по меньшей мере, двух упомянутых тканых резистивных элементов, соединенных электрически параллельно (пункт 12), он выполнен из тканых резистивных элементов по п.1, соединенных электрически параллельно и/или последовательно по выбору (пункт 13), одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле (пункт 14), одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента (пункт 15), одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и с постоянной, своей в каждом поле, температурой нагрева (пункт 16), одна шина, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента (пункт 17), обе шины, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента выполнены в виде фрагментов, два из которых по длине равны полудлине всех остальных и расположены по одному на противоположных концах одной шины или на диагонально противоположных концах обеих шин, а контактные провода закреплены на свободных концах упомянутых двух фрагментов с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле (пункт 18), обе шины, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента выполнены в виде фрагментов одинаковой и/или различной длины, расположенных так, что смежные концы, по меньшей мере, одной пары фрагментов одной шины прямо противолежат смежным концам пары фрагментов другой шины и снабжены контактной перемычкой, закрепленной на одном конце непосредственно и от другого конца на заданном расстоянии, а контактные провода закреплены на свободных концах фрагментов одной или обеих шин с образованием нагревательных полей с различным сопротивлением, переменной температурой нагрева в поле, границы которого соотнесены с границами фрагмента, на котором контактная перемычка закреплена на заданном расстоянии, и с постоянной температурой нагрева, в каждом поле своей, в остальных полях (пункт 19), обе шины, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента выполнены в виде фрагментов одинаковой длины, а контактные провода закреплены на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом поле (пункт 20), одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, а другая - в виде фрагментов одинаковой или различной длины, а контактные провода закреплены на сплошной шине и на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым или различным сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом нагревательном поле (пункт 21), тканые резистивные элементы по отдельности или все вместе электроизолированы ламинированием, запаяны в пленку по периферии и/или помещены в полимерную оболочку (пункт 22), он (электронагреватель) дополнительно снабжен токопроводящим экраном, выполненным из пересекающихся и/или переплетающихся стержней, проволоки или волокон, преимущественно в виде сетки, ткани, полимерной композиции или их сочетаний, расположенным снаружи тканого резистивного элемента с частичным или полным охватом его поверхности (пункт 23), между его тканым резистивным элементом и токопроводящим экраном расположен, по меньшей мере, один слой электроизолирующего или любого другого токонепроводящего материала, преимущественно сухого или пропитанного полимерным составом тканого материала, бумаги или полимерной пленки (пункт 24), его тканый резистивный элемент вместе с токопроводящим экраном запаяны в пленку по периферии и/или помещены в полимерную оболочку (пункт 25).

Отличительными особенностями гибкого электронагревателя предложенной конструкции являются следующие признаки:

- выполнение однородной и непрерывной поверхности нагрева его тканого резистивного элемента, расположенной между шинами в первом направлении и между краями ткани во втором направлении, в виде нагревательных полей, переходящих одно в другое, имеющих заданные одинаковые и/или различные сопротивления;

- выполнение, по меньшей мере, одной шины в виде, по меньшей мере, двух последовательно вразрядку расположенных одинаковых и/или различных по длине фрагментов, имеющих свободные и смежные относительно друг друга концы;

- соотнесение границ нагревательных полей в первом направлении с границами фрагментов;

- закрепление контактных проводов на одной или обеих шинах в местах, обеспечивающих заданный режим нагрева;

- выполнение электронагревателя из, по меньшей мере, двух тканых резистивных элементов, соединенных электрически последовательно;

- выполнение электронагревателя из, по меньшей мере, двух тканых резистивных элементов, соединенных электрически параллельно;

- выполнение электронагревателя из тканых резистивных элементов, соединенных электрически параллельно и/или последовательно по выбору;

- выполнение одной шины, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента сплошной, а другой - в виде двух одинаковых фрагментов и закрепление контактных проводов на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и с постоянной одинаковой температурой нагрева в каждом поле;

- выполнение одной шины, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента сплошной, а другой - в виде двух одинаковых фрагментов, закрепление одного контактного провода на свободном конце одного фрагмента, а другого - на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента;

- выполнение одной шины, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента сплошной, другой - в виде двух фрагментов различной длины и закрепление контактных проводов на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и с постоянной, своей в каждом поле, температурой нагрева;

- выполнение одной шины, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента сплошной, другой - в виде двух фрагментов различной длины, закрепление одного контактного провода на свободном конце одного фрагмента и закрепление другого провода на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента;

- выполнение обеих шин, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента в виде фрагментов, два из которых по длине равны полудлине всех остальных и расположены по одному на противоположных концах одной шины или на диагонально противоположных концах обеих шин, и закрепление контактных проводов на свободных концах упомянутых двух фрагментов с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле;

- выполнение обеих шин, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента в виде фрагментов одинаковой и/или различной длины, расположенных так, что смежные концы, по меньшей мере, одной пары фрагментов одной шины прямо противолежат смежным концам пары фрагментов другой шины и снабжены контактной перемычкой, закрепленной на одном конце непосредственно и от другого конца на заданном расстоянии, а контактные провода закреплены на свободных концах фрагментов одной или обеих шин с образованием нагревательных полей с различным сопротивлением, переменной температурой нагрева в поле, границы которого соотнесены с границами фрагмента, на котором контактная перемычка закреплена на заданном расстоянии, и с постоянной температурой нагрева, в каждом поле своей, в остальных полях;

- выполнение обеих шин, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента в виде фрагментов одинаковой длины и закрепление контактных проводов на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) конца фрагмента с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом поле;

- выполнение одной шины, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента сплошной, а другой - в виде фрагментов одинаковой или различной длины и закрепление контактных проводов на сплошной шине и на каждом фрагменте другой шины на заданном расстоянии от одного (любого) конца фрагмента с образованием нагревательных полей с одинаковым или различным сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом нагревательном поле;

- электроизолирование тканых резистивных элементов по отдельности или всех вместе ламинированием, запаиванием в пленку по периферии и/или помещением в полимерную оболочку;

- дополнительное снабжение электронагревателя токопроводящим экраном, выполненным из пересекающихся и/или переплетающихся стержней, проволоки или волокон, преимущественно в виде сетки, ткани, полимерной композиции или их сочетаний, расположенным снаружи его тканого резистивного элемента с частичным или полным охватом его поверхности;

- расположение между тканым резистивным элементом и токопроводящим экраном, по меньшей мере, одного слоя электроизолирующего или любого другого токонепроводящего материала, преимущественно сухого или пропитанного полимерным составом тканого материала, бумаги или полимерной пленки;

- запаивание тканого резистивного элемента вместе с токопроводящим экраном в пленку по периферии и/или помещение их в полимерную оболочку.

Указанные отличительные конструктивные признаки заявляемых конструкций являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все вместе они направлены на решение поставленной задачи.

Совокупности известных и отличительных признаков для каждой из указанных конструкций являются новыми, не известными в предшествующем уровне техники.

В заявляемом тканом резистивном элементе поставленная задача решена за счет нового исполнения известных конструктивных элементов и новой их взаимосвязи.

Образование нагревательных полей на тканой поверхности нагрева без ее разделения другими конструктивными элементами, как это сделано в прототипе, осуществлено благодаря использованию не сплошных, а фрагментарных шин. Размер каждого поля, определяющий величину его сопротивления, увязан с границами фрагмента так, что граница поля совпадает с границей фрагмента, на какой бы из шин он не был расположен. Фрагменты одинаковой длины формируют нагревательные поля с одинаковым сопротивлением, фрагменты неодинаковой длины формируют поля с различным сопротивлением. Получение нужной температуры в каждом отдельном нагревательном поле, как постоянной, так и переменной, достигнуто благодаря выбору размера поля (фрагментов шин) и точному выбору места закрепления контактных проводов. Провода, закрепленные непосредственно на концах фрагментов шин, позволяют получить либо постоянную и одинаковую температуру нагрева во всех полях, если они имеют одинаковое сопротивление, либо постоянную, но разную температуру нагрева в каждом поле, если они имеют различные сопротивления, либо постоянную в нескольких полях с одинаковым сопротивлением и разную - в остальных полях с различным сопротивлением. Провода, закрепленные на определенном расчетном расстоянии от концов фрагментов, позволяют получить переменную температуру нагрева в полях, соотнесенных с границами этих фрагментов. Таким образом, на одной и той же поверхности нагрева можно обеспечить получение как постоянной, так и переменной температуры в локальной зоне, что является подтверждением решения поставленной задачи.

Предлагаемый тканый резистивный элемент может быть использован в конструкции нового гибкого электронагревателя для обеспечения равномерно изменяющегося, резко переменного или постоянного нагрева по его площади. Один или несколько вышеописанных тканых резистивных элементов в электронагревателе могут быть соединены электрически последовательно, параллельно или и последовательно, и параллельно одновременно, при этом каждый элемент в отдельности или все совместно электрически изолированы. Они заламинированы, запаяны в пленку по периферии и/или помещены в полимерную оболочку. Дополнительная электрическая безопасность электронагревателя обеспечена токопроводящим экраном и слоем токонепроводящего материала, размещенными снаружи всех его, объединенных изоляцией, тканых резистивных элементов. Окончательный товарный вид ему обеспечивает наружная полимерная оболочка или пленка, в которую запаяны все его составные элементы.

Использование нового тканого резистивного элемента расширяет эксплуатационные возможности гибкого электронагревателя и обеспечивает пользователя возможностью выбора режима нагрева.

Следует упомянуть, что изменение электрического сопротивления нагревателя путем использования несплошных электрических шин известно из Российского патента №2077117, МПК⁶ Н 05 В 3/36, опубл. 10.04.97, бюл. №10. Однако, известное техническое решение не порочит предлагаемые изобретения, т.к. оно не обеспечивает в пределах одной схемы разводки ни образования локальных зон с различным сопротивлением, ни достижения одной или нескольких температур или диапазона температур, отличных от основной температуры поверхности нагрева нагревателя.

Изобретения поясняются описанием конкретных, но не ограничивающих их, примеров реализации и прилагаемыми чертежами:

Фиг.1 - общий вид заявляемого тканого резистивного элемента, фиг.2 - общий вид заявляемого гибкого электронагревателя с тканым резистивным элементом по изобретению, фиг.3-11 - схематическое изображение частных случаев выполнения тканого резистивного элемента.

Тканый резистивный элемент 1 содержит токопроводящую ткань 2, образующую его поверхность нагрева, две параллельные, введенные в структуру ткани 2, токопроводящие шины 3 с контактными проводами 4 (фиг.1).

Ткань 2 выполнена переплетением неэлектропроводных нитей 5, имеющих первое направление (I), и электропроводных резистивных нитей 6, имеющих второе направление (II), перпендикулярное первому.

В качестве нитей 5 использованы нити из хлопкового волокна, но могут быть использованы и нити из синтетического волокна, в качестве нитей 6 использованы нити из синтетического волокна с углеосажденной оболочкой, но могут быть использованы и нити из натурального волокна с такой же оболочкой или другие токопроводящие нити, например из угольного волокна.

Шины 3 выполнены из скрученных металлизированных нитей 7 и расположены по краям ткани 2 в первом направлении. Каждая шина 3 выполнена в виде двух фрагментов 8, расположенных последовательно вразрядку относительно друг друга.

Промежутки между фрагментами могут быть соизмеримы с шагом расположения резистивных нитей, при необходимости плавного смыкания нагревательных полей, и значительно большими, при необходимости их разделения.

Концы 9 фрагментов 8, не соседствующие с концами других фрагментов 8, названы свободными, а концы 10 соседних фрагментов 8 названы смежными. Длина одного фрагмента 8 на каждой шине 3 составляет половину длины другого фрагмента 8. Фрагменты 8 меньшей длины расположены на диагонально противоположных концах шин 3.

Поверхность нагрева элемента 1, находящаяся между шинами 3 в первом направлении и между краями ткани 2 во втором направлении, однородна и непрерывна, т.е. на ней нет никаких конструктивных элементов типа распределительных шин, как в прототипе.

Указанная поверхность состоит из нагревательных полей А, В, С, переходящих одно в другое. Невидимые границы этих полей соотнесены с границами фрагментов 8 обеих шин 3 и могут быть условно определены прямыми, проведенными во втором направлении между смежными концами 10 соседних фрагментов 8 в порядке их последовательного расположения на шинах (то на одной, то на другой шине).

При наличии разновеликих фрагментов 8 нагревательное поле может быть соотнесено с частью фрагмента 8.

Размер нагревательного поля, соотнесенный с размером фрагмента 8 или его частью, является его размером в первом направлении и определен исходя из известности величины сопротивления нагревательного поля и его размера во втором направлении, которое равно расстоянию между шинами 3.

Таким образом, каждое нагревательное поле имеет свое заданное сопротивление, обеспеченное его размерами, которые в первом направлении зрительно можно определить только по границам фрагментов 8 шин 3.

В данном конкретном примере сопротивления всех полей одинаковые, т.к. все они имеют одинаковые размеры. Однако температура нагрева в них не одинакова. Она зависит от места закрепления контактных проводов 4 на шинах 3. Один контактный провод 4 закреплен в поле А на свободном конце 9 соотнесенного с ним фрагмента 8 меньшей длины одной шины 3, а другой - в поле С на заданном расстоянии от свободного конца 9 такого же фрагмента 8 другой шины 3.

В результате такого закрепления проводов 4 температура нагрева в полях А и В одинаковая и постоянная, а в поле С до места закрепления провода 4 она постоянная, а от места закрепления до конца поля С она переменная (понижающаяся), т.к. по мере приближения к свободному концу 9 происходит линейно возрастающее падение напряжения из-за собственного сопротивления шин. На полях А, В и части С такого падения не происходит, т.к. возрастание сопротивления на одном фрагменте 8, или части фрагмента 8, компенсируется таким же уменьшением сопротивления на противоположном фрагменте 8, или части фрагмента 8.

Варианты изобретения как частные случаи его исполнения приведены в пунктах 2-9 формулы и представлены в схемах, приведенных на фиг.3-11.

Гибкий электронагреватель 11 содержит заключенные в полимерную оболочку 12 ламинированный тканый резистивный элемент 1, токопроводящий экран 13 и слой тканого материала 14, например стеклоткани (фиг.2).

Его тканый резистивный элемент 1 выполнен в полном соответствии с вышеописанным изобретением и содержит токопроводящую ткань 2, образующую его поверхность нагрева, две параллельные, введенные в структуру ткани 2, токопроводящие шины 3 с контактными проводами 4.

Ткань 2 выполнена переплетением неэлектропроводных нитей 5, имеющих первое направление (I), и электропроводных резистивных нитей 6, имеющих второе направление (II), перпендикулярное первому.

В качестве нитей 5 использованы нити из хлопкового волокна, но могут быть использованы и нити из синтетического волокна, в качестве нитей 6 использованы нити из синтетического волокна с углеосажденной оболочкой, но могут быть использованы и нити из натурального волокна с такой же оболочкой или любые другие токопроводящие нити, например из угольного волокна.

Шины 3 выполнены из скрученных металлизированных нитей 7 и расположены по краям ткани 2 в первом направлении. Каждая шина 3 выполнена в виде двух фрагментов 8, расположенных последовательно вразрядку относительно друг друга.

Поверхность нагрева элемента 1, находящаяся между шинами 3 в первом направлении и между краями ткани 2 во втором направлении, однородна и непрерывна. Она состоит из нагревательных полей А, В, С, переходящих одно в другое. Невидимые границы этих полей соотнесены с границами фрагментов 8 обеих шин 3 и условно могут быть проведены во втором направлении между двумя соседними фрагментами 8 одной (любой) шины 3.

Сопротивления всех полей одинаковые, т.к. все они имеют одинаковые размеры. Однако температура нагрева в них неодинакова. Она зависит от места закрепления контактных проводов 4 на шинах 3. Один контактный провод 4 закреплен в поле А на свободном конце 9 соотнесенного с ним фрагмента 8 меньшей длины одной шины 3, а другой - в поле Е на заданном расстоянии от свободного конца 9 такого же фрагмента 8 другой шины 3.

В результате такого закрепления проводов 4 температура нагрева в полях А и В одинаковая и постоянная, а в поле С до места закрепления провода 4 она постоянная, а от места закрепления до конца поля С она переменная (понижающаяся), т.к. по мере приближения к свободному концу 9 происходит линейно возрастающее падение напряжения из-за собственного сопротивления шин.

Электронагреватель может содержать два и более тканых резистивных элемента при их последовательном, параллельном или последовательно-параллельном соединении.

Варианты изобретения как частные случаи его исполнения приведены в пунктах 11-25 формулы. Схематическое изображение примеров конструкций тканых резистивных элементов 1, пригодных для использования в гибком электронагревателе 10, представлено на фиг.3-11 при следующем соответствии их пунктам формулы изобретения:

фиг.3 - пункты 2 и 14;

фиг.4 - пункты 3 и 15;

фиг.5 - пункты 4 и 16;

фиг.6 - пункты 5 и 17;

фиг.7 и 8 - пункты 6 и 18;

фиг.9 - пункты 7 и 19, при этом позицией 15 указана контактная перемычка;

фиг.10 - пункты 8 и 20;

фиг.11 - пункты 9 и 21 формулы.

Границы нагревательных полей на фиг.3-11 условно показаны пунктирной линией.

Электронагреватель по изобретению обеспечивает нужную температуру или диапазон температур в любой локальной зоне на его площади. Он прост по конструкции и экономичен по затратам на изготовление.

Тканый резистивный элемент и гибкий электронагреватель с таким элементом изготавливаются в промышленных условиях.

Изобретения относятся к электронагреву и могут быть использованы в быту, промышленности, медицине. Тканый резистивный элемент (1) содержит токопроводящую ткань (2), образующую его поверхность нагрева, две параллельные, введенные в структуру ткани (2), токопроводящие шины (3) с контактными проводами (4) (фиг.1). Ткань (2) выполнена переплетением неэлектропроводных нитей (5), имеющих первое направление (I), и электропроводных резистивных нитей (6), имеющих второе направление (II), перпендикулярное первому. Шины (3) выполнены из скрученных металлизированных нитей (7) и расположены по краям ткани (2) в первом направлении. Каждая шина (3) выполнена в виде двух фрагментов (8), расположенных последовательно вразрядку относительно друг друга. Поверхность нагрева элемента (1), находящаяся между шинами (3) в первом направлении и между краями ткани 2 во втором направлении, однородна и непрерывна. Она состоит из нагревательных полей А, В, С, переходящих одно в другое, причем границы этих полей соотнесены с границами фрагментов (8) обеих шин (3). Один контактный провод (4) закреплен в поле А на свободном конце (9) соотнесенного с ним фрагмента (8) одной шины (3), а другой - в поле Е на заданном расстоянии от свободного конца (9) такого же фрагмента (8) другой шины (3). Этим обеспечена одинаковая и постоянная температура нагрева в полях А, В и в поле С до места закрепления провода (4), а от места закрепления до конца поля С - переменная (понижающаяся), что подтверждает возможность получения как одной нужной температуры, так и диапазона температур в локальной зоне поверхности нагрева элемента (1). Технический результат заключается в расширении эксплуатационных характеристик элемента при упрощении его конструкции. Гибкий электронагреватель (11) (фиг.2) содержит заключенные в полимерную оболочку (12) ламинированный тканый резистивный элемент (1), токопроводящий экран (13) и слой тканого материала (14). Электронагреватель может содержать два и более тканых резистивных элемента при их последовательном, параллельном или последовательно-параллельном соединении и обеспечивать заданный режим нагрева с постоянными и переменными температурами по всей его площади. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей и в упрощении конструкции электронагревателя. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Тканый резистивный элемент с поверхностью нагрева, состоящей из нагревательных полей, имеющих одинаковые или различные сопротивления, содержащий резистивную токопроводящую ткань, образующую упомянутую поверхность нагрева, выполненную переплетением неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей, имеющих второе направление, перпендикулярное первому, две параллельные, введенные в структуру ткани, расположенные в первом направлении по краям упомянутой ткани, токопроводящие шины с контактными проводами, отличающийся тем, что его поверхность нагрева, расположенная между шинами в первом направлении и между краями упомянутой ткани во втором направлении, выполнена однородной и непрерывной с переходящими одно в другое нагревательными полями, имеющими заданные одинаковые и/или различные сопротивления, а, по меньшей мере, одна шина выполнена в виде, по меньшей мере, двух последовательно вразрядку расположенных, одинаковых и/или различных по длине фрагментов, имеющих свободные и смежные относительно друг друга концы, при этом границы нагревательных полей в первом направлении соотнесены с границами фрагментов, а контактные провода закреплены на одной или обеих шинах в местах, обеспечивающих заданный режим нагрева.2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и с постоянной одинаковой температурой нагрева в каждом поле.3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента.4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и с постоянной, своей в каждом поле, температурой нагрева.5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что одна шина выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента.6. Элемент по п.1, отличающийся тем, что обе шины выполнены в виде фрагментов, два из которых по длине равны полудлине всех остальных и расположены по одному на противоположных концах одной шины или на диагонально противоположных концах обеих шин, а контактные провода закреплены на свободных концах упомянутых двух фрагментов с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле.7. Элемент по п.1, отличающийся тем, что обе шины выполнены в виде фрагментов одинаковой и/или разной длины, расположенных так, что смежные концы, по меньшей мере, одной пары фрагментов одной шины прямо противолежат смежным концам пары фрагментов другой шины и снабжены контактной перемычкой, закрепленной на одном конце непосредственно и от другого конца на заданном расстоянии, а контактные провода закреплены на свободных концах фрагментов одной или обеих шин с образованием нагревательных полей с различным сопротивлением, переменной температурой нагрева в поле, границы которого соотнесены с границами фрагмента, на котором контактная перемычка закреплена на заданном расстоянии, и с постоянной температурой нагрева, в каждом поле своей, в остальных полях.8. Элемент по п.1, отличающийся тем, что обе шины выполнены в виде фрагментов одинаковой длины, а контактные провода закреплены на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом поле.9. Элемент по п.1, отличающийся тем, что одна шина выполнена сплошной, а другая - в виде фрагментов одинаковой или различной длины, а контактные провода закреплены на сплошной шине и на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым или различным сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом нагревательном поле.10. Гибкий электронагреватель, включающий, по меньшей мере, один, электроизолированный с обеих сторон, тканый резистивный элемент, содержащий резистивную, образующую поверхность нагрева, токопроводящую ткань, выполненную переплетением неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и электропроводных резистивных нитей, имеющих второе направление, перпендикулярное первому, две параллельные, введенные в структуру ткани, расположенные в первом направлении по краям упомянутой ткани, имеющие контактные провода, токопроводящие шины, между которыми в первом направлении и между краями ткани во втором направлении поверхность нагрева выполнена однородной и непрерывной, отличающийся тем, что упомянутая однородная и непрерывная поверхность нагрева его тканого резистивного элемента выполнена в виде нагревательных полей, переходящих одно в другое, имеющих заданные одинаковые и/или различные сопротивления, по меньшей мере, одна шина выполнена в виде, по меньшей мере, двух последовательно вразрядку расположенных одинаковых и/или различных по длине фрагментов, имеющих свободные и смежные относительно друг друга концы, при этом границы нагревательных полей в первом направлении соотнесены с границами фрагментов, а контактные провода закреплены на одной или обеих шинах в местах, обеспечивающих заданный режим нагрева.11. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что он выполнен из, по меньшей мере, двух тканых резистивных элементов, соединенных электрически последовательно.12. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что он выполнен из, по меньшей мере, двух тканых резистивных элементов, соединенных электрически параллельно.13. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что он выполнен из тканых резистивных элементов, соединенных электрически параллельно и/или последовательно по выбору.14. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле.15. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух одинаковых фрагментов, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента.16. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, а контактные провода закреплены на свободных концах указанных фрагментов с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и с постоянной, своей в каждом поле, температурой нагрева. 17. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что одна шина, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента выполнена сплошной, другая - в виде двух фрагментов различной длины, один контактный провод закреплен на свободном конце одного фрагмента, другой закреплен на заданном расстоянии от свободного конца другого фрагмента с образованием двух нагревательных полей с различным сопротивлением и разными температурами нагрева: постоянной в поле, соотнесенном с границами первого упомянутого фрагмента, и переменной в поле, соотнесенном с границами второго упомянутого фрагмента.18. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что обе шины, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента, выполнены в виде фрагментов, два из которых по длине равны полудлине всех остальных и расположены по одному на противоположных концах одной шины или на диагонально противоположных концах обеих шин, а контактные провода закреплены на свободных концах упомянутых двух фрагментов с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и постоянной температурой нагрева в каждом поле.19. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что обе шины, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента, выполнены в виде фрагментов одинаковой и/или различной длины, расположенных так, что смежные концы, по меньшей мере, одной пары фрагментов одной шины прямо противолежат смежным концам пары фрагментов другой шины и снабжены контактной перемычкой, закрепленной на одном конце непосредственно и от другого конца на заданном расстоянии, а контактные провода закреплены на свободных концах фрагментов одной или обеих шин с образованием нагревательных полей с различным сопротивлением, переменной температурой нагрева в поле, границы которого соотнесены с границами фрагмента, на котором контактная перемычка закреплена на заданном расстоянии, и с постоянной температурой нагрева, в каждом поле своей, в остальных полях.20. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что обе шины, по меньшей мере, одного его тканого резистивного элемента, выполнены в виде фрагментов одинаковой длины, а контактные провода закреплены на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного (любого) его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом поле.21. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что одна шина, по меньшей мере, одного тканого резистивного элемента, выполнены сплошной, а другая в виде фрагментов одинаковой или различной длины, а контактные провода закреплены на сплошной шине и на каждом фрагменте на заданном расстоянии от одного любого его конца с образованием нагревательных полей с одинаковым или различным сопротивлением и переменной температурой нагрева в каждом нагревательном поле.22. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что тканые резистивные элементы по отдельности или все вместе электроизолированы ламинированием, запаяны в пленку по периферии и/или помещены в полимерную оболочку.23. Электронагреватель по п.10, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен токопроводящим экраном, выполненным из пересекающихся и/или переплетающихся стержней, проволоки или волокон, преимущественно, в виде сетки, ткани, полимерной композиции или их сочетаний, расположенным снаружи его тканого резистивного элемента с частичным или полным охватом его поверхности.24. Электронагреватель по п.23, отличающийся тем, что между его тканым резистивным элементом и токопроводящим экраном расположен, по меньшей мере, один слой электроизолирующего или любого другого токонепроводящего материала, преимущественно, сухого или пропитанного полимерным составом тканого материала, бумаги или полимерной пленки.25. Электронагреватель по п.23, отличающийся тем, что тканый резистивный элемент вместе с токопроводящим экраном ламинирован, запаян в пленку по периферии и/или помещен в полимерную оболочку.