Нагревательный модуль и способ его производства - RU2713779C2
Код документа: RU2713779C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение в общем относится к нагревательному устройству и, более конкретно, к нагревательному модулю для нагревания области пола и к способу производства такого нагревательного модуля.
Уровень техники
[0002] В регионах с холодным климатом применяются нагревательные устройства разных типов. Например, нагревательное устройство применяется для нагревания области пола, например, пола или лестниц здания и средств передвижения, на которые воздействуют очень холодные погодные условия, приводящие к обледенению. В общем, такое нагревательное устройство содержит нагревательные кабели, расположенные петлями и инкапсулированные в защитные слои для укладки под область пола. При эксплуатации нагревательное устройство электрически соединено с источником электроэнергии, чтобы электричество проходило по нагревательным кабелям для обогрева области пола.
[0003] Типично для реализации такого нагревательного устройства нагревательные кабели вставляют в область пола. Например, в случае зданий, нагревательные кабели вставляют в материал (например, бетон) под готовым отделанным полом. Затем нагревательные кабели (встроенные в бетон) покрывают защитным слоем для формирования готового отделанного пола. Следовательно, установка такого нагревательного устройства является сложной и дорогой процедурой. Кроме того, обслуживание (или ремонт) такого нагревательного устройства также является сложной и дорогой процедурой. Например, для замены поврежденного или оборванного нагревательного кабеля необходимо взломать область пола и вновь ее уложить. Аналогично, если такие нагревательные устройства используются в других полах, например, на палубах судов, пристанях или железнодорожных платформах, процесс установки и обслуживания таких нагревательных устройств остается таким же.
[0004] В документе GB 1085535 раскрывается пол транспортного средства, содержащий профилированный лист, в котором электрические нагревательные элементы внедрены в цемент, алюминиевый лист и пластик, покрывающий алюминиевый лист, слой стекловаты и еще один лист. Профилированный лист с внедренными нагревательными элементами образует поддерживающий пол транспортного средства. В документе GB 2061079 представлено нагревательное устройство для обогрева дорог, спортивных площадок и т.п., содержащее нагревательный элемент в форме электропроводных проводов, заключенных между двумя листами покрытия из водопроницаемого не разлагающегося материала. Этот материал может быть волокнистым, содержать композитные волокна из полипропилена и полиэтилена и листы покрытия могут быть приклеены друг другу или приварены к противоположным сторонам главного листа. Такой главный лист изготовлен из водопроницаемого и деформируемого материала, например, вспененного полиуретана. В документе WO 85/01632 представлена нагревательная подушка, в частности для сидений транспортных средств, имеющая электрически изолированный нагревательный провод, уложенный петлями между первым покрывающим слоем и соединенным с ним промежуточным слоем, при этом противоположная сторона промежуточного слоя присоединена ко второму покрывающему слою. Промежуточный слой имеет толщину, по меньшей мере вдвое превышающую диаметр провода и выполнен из мягкого упругого материала, например, вспененного пластика, чтобы провод вдавливался в этот слой первым покрывающим слоем, при этом поверхность первого слоя остается гладкой. Нагревательный провод имеет твердую изоляцию и может упруго перемещаться к одной стороне острым предметом, который проникает в нагревательную подушку. Подушку можно использовать в сиденьях транспортных средств, где ее можно пришить непосредственно внутрь обивки сиденья. В способе изготовления такой нагревательной подушки нижнюю часть подушки помещают на опорное средство, снабженное штырьками, после чего укладывают нагревательный провод рисунком, который определяется этими штырьками. В документе US 2009/026192 представлены позиционирующие маты для электрического излучающего нагревательного элемента. Такой мат включает в себя основание и множество штырей, которые совместно могут позиционировать электрический излучающий нагревательный элемент внутри пола или стены и могут защищать электрический излучающий нагревательный элемент при строительстве пола или стены. Основание проходит по меньшей мере в двух направлениях, которые определяют плоскость. Два или более из множества штырей имеют цилиндрическое тело, которое содержит поверхность, проходящую от соответствующего участка основания в третьем направлении, которое не лежит в этой плоскости и проходит под углом к соответствующему участку основания. В документе JP S59225229 описано изготовление панели обогрева пола, в которой в верхней поверхности теплоизолирующего основания из вспененного стирола заранее сформирована канавка для размещения трубы, ширина и глубина которой больше диаметра трубы. В канавку вставлена труба теплообменника, при этом и верхняя и нижняя поверхности теплоизолирующего основания снабжены металлической излучающей теплоту пластиной, на которые наложена задняя пластина, и весь узел нагревают и прессуют горячим прессом. При этом условии операции горячего прессования, поверхность теплоизолирующего основания плавится теплотой, передаваемой на материал теплоизолирующего основания через металлическую излучающую теплоту пластину, и верхняя и нижняя пластины интегрально собираются вместе с теплоизолирующим основанием в расплавленном состоянии. Вторичное вспенивание продолжается в направлении открытых участков с обеих сторон, в частности в канавке для установки трубы, и труба удерживается погруженной в материал теплоизолирующего основания и полностью фиксируется.
[0005] Поэтому, в свете вышеизложенного, существует потребность в устранении описанных недостатков известного нагревательного устройства.
Сущность изобретения
[0006] Настоящее изобретение ориентировано на предоставление способа производства нагревательного модуля.
[0007] Настоящее изобретение далее ориентировано на предоставление нагревательного модуля для нагревания области пола.
[0008] Настоящее изобретение далее ориентировано на предоставление нагревательного устройства для нагревания области пола.
[0009] В одном аспекте, вариант осуществления настоящего изобретения предоставляет способ производства нагревательного модуля, содержащий этапы, на которых:
- размещают первый проводящий слой на первой поверхности промежуточного изолирующего слоя;
- создают канал на второй поверхности промежуточного изолирующего слоя;
- размещают в канале нагревательный кабель;
- заполняют канал проводящим заполняющим материалом, чтобы покрыть нагревательный кабель, расположенный в канале; и
- крепят второй проводящий слой ко второй поверхности промежуточного изолирующего слоя с помощью проводящего адгезивного покрытия.
[0010] В другом аспекте варианта осуществления настоящего изобретения предоставляется нагревательный модуль для нагревания области пола, содержащий:
- первый проводящий слой;
- второй проводящий слой, расположенный напротив первого проводящего слоя;
- промежуточный изолирующий слой, расположенный между первым и вторым проводящими слоями, при этом промежуточный изолирующий слой содержит:
- канал на поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенной рядом со вторым проводящим слоем;
- нагревательный кабель, расположенный в канале; и
- проводящий заполняющий материал, заполняющий канал и покрывающий нагревательный кабель; и
- проводящее адгезивное покрытие между вторым проводящим слоем и поверхностью промежуточного изолирующего слоя.
[0011] В еще одном аспекте варианта осуществления настоящего изобретения предлагается нагревательное устройство для нагревания области пола, содержащее:
- множество нагревательных модулей, при этом каждый нагревательный модуль содержит:
- первый проводящий слой;
- второй проводящий слой, расположенный напротив первого проводящего слоя;
- промежуточный изолирующий слой, расположенный между первым и вторым проводящими слоями, при этом промежуточный изолирующий слой содержит:
- канал на поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенной рядом со вторым проводящим слоем;
- нагревательный кабель, заключенный в канале; и
- проводящий заполняющий материал, заполняющий канал и покрывающий нагревательный кабель; и
- проводящее адгезивное покрытие между вторым проводящим слоем и поверхностью промежуточного изолирующего слоя;
- электрический кабель, электрически соединенный по меньшей мере с одним из нагревательных модулей для подачи электроэнергии от источника энергии на нагревательные модули, причем уплотняющие слои нагревательных модулей выполнены с возможностью лежать на области пола.
[0012] Варианты осуществления настоящего изобретения по существу устраняют или, по меньшей мере, частично решают вышеописанные проблемы уровня техники и облегчают установку и ремонт нагревательного устройства.
[0013] Дополнительные аспекты, преимущества, признаки и цели настоящего изобретения будут более понятны из чертежей и подробного описания иллюстративных вариантов осуществления совместно с приложенной формулой изобретения.
[0014] Следует понимать, что признаки настоящего изобретения можно комбинировать в разных комбинациях, не выходя за пределы объема изобретения, который определен прилагаемой формулой.
Краткое описание чертежей
[0015] Вышеприведенная сущность изобретения, а также нижеследующее подробное описание иллюстративных вариантов настоящего изобретения будут более понятны, благодаря ссылкам на приложенные чертежи. На чертежах в целях иллюстрации настоящего изобретения показаны примерные структуры настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничивается конкретными описанными способами и инструментарием. Специалистам понятно, что чертежи выполнены не в масштабе. Где это возможно, одинаковые элементы на всех чертежах обозначены одними и теми же позициями.
[0016] Далее следует описание вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенных только для примера, со ссылками на чертежи, где:
Фиг. 1 - схематическая иллюстрация среды, в которой можно использовать варианты нагревательного устройства по настоящему изобретению, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 и 3 - виды в перспективе нагревательного модуля нагревательного устройства по фиг. 1, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 - вид сверху нагревательного модуля, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 и 6 - виды в разрезе нагревательного модуля по осям А-А и В-В на фиг. 4, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7 и 8 - иллюстрация различных этапов производства нагревательного модуля, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - иллюстрация этапов способа производства нагревательного модуля, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0017] На приложенных чертежах подчеркнутая ссылочная позиция применяется для представления элемента, над которым расположена эта подчеркнутая позиция или элемента, к которому примыкает подчеркнутая ссылочная позиция. Не подчеркнутые ссылочные позиции относятся к элементу, идентифицированному линией, соединяющей не подчеркнутую ссылочную позицию и этот элемент. Если ссылочная позиция не подчеркнута и сопровождается соединенной с ней стрелкой, то такая не подчеркнутая ссылочная позиция применяется для обозначения объекта в целом, на который направлена стрелка.
Подробное описание вариантов
[0018] Нижеследующее подробное описание иллюстрирует варианты осуществления настоящего изобретения и пути, которыми они могут быть реализованы. Хотя описываются лишь некоторые режимы выполнения настоящего изобретения, специалистам понятно, что также возможны и другие варианты осуществления выполнения или осуществления настоящего изобретения.
[0019] В одном аспекте настоящего изобретения предоставляется способ производства нагревательного модуля, содержащий этапы, на которых:
- размещают первый проводящий слой на первой поверхности промежуточного изолирующего слоя;
- создают канал на второй поверхности промежуточного изолирующего слоя;
- размещают в канале нагревательный кабель;
- заполняют канал проводящим заполняющим материалом, чтобы покрыть нагревательный кабель, расположенный в канале; и
- крепят второй проводящий слой ко второй поверхности промежуточного изолирующего слоя с помощью проводящего адгезивного покрытия.
[0020] В другом аспекте варианта осуществления настоящего изобретения предоставляется нагревательный модуль для нагревания области пола, содержащий:
- первый проводящий слой;
- второй проводящий слой, расположенный напротив первого проводящего слоя;
- промежуточный изолирующий слой, расположенный между первым и вторым проводящими слоями, при этом промежуточный изолирующий слой содержит:
- канал на поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенной рядом со вторым проводящим слоем;
- нагревательный кабель, заключенный в канале; и
- проводящий заполняющий материал, заполняющий канал и покрывающий нагревательный кабель; и
- проводящее адгезивное покрытие между вторым проводящим слоем и поверхностью промежуточного изолирующего слоя.
[0021] В еще одном аспекте варианта осуществления настоящего изобретения предлагается нагревательное устройство для нагревания области пола, содержащее:
- множество нагревательных модулей, при этом каждый нагревательный модуль содержит:
- первый проводящий слой;
- второй проводящий слой, расположенный напротив первого проводящего слоя;
- промежуточный изолирующий слой, расположенный между первым и вторым проводящими слоями, при этом промежуточный изолирующий слой содержит:
- канал на поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенной рядом со вторым проводящим слоем;
- нагревательный кабель, заключенный в канале; и
- проводящий заполняющий материал, заполняющий канал и покрывающий нагревательный кабель; и
- проводящее адгезивное покрытие между вторым проводящим слоем и поверхностью промежуточного изолирующего слоя;
- электрический кабель, электрически соединенный по меньшей мере с одним из нагревательных модулей для подачи электроэнергии от источника энергии на нагревательные модули, причем уплотняющие слои нагревательных модулей выполнены с возможностью лежать на области пола.
[0022] Согласно варианту осуществления, нагревательное устройство по настоящему изобретению можно использовать в регионах с холодным климатом, например, в областях пола зданий и транспортных средств, на которые воздействуют холод и обледенение. Более конкретно, это нагревательное устройство выполнено с возможностью нагревать область пола, чтобы поддерживать ее относительно сухой (без льда) и не скользкой. Кроме того, нагревательное устройство способно поддерживать любую закрытую область теплой или предоставлять тепло для людей, использующих такую область пола.
[0023] В одном варианте осуществления, термин "область пола", применяемый в данном документе, относится к любой проходимой (или доступной) области здания, такой как пол, коридор или лестницы здания. Альтернативно, область пола может включать в себя области за пределами здания, например, небольшой проход, который соединяет соседние здания или здание с главной дорогой. Кроме того, область пола может ассоциироваться с полом, коридором или лестницами транспортных средств, таких как, судно, поезд или грузовик. Например, область пола может быть лестницей или полом тяжелого грузовика, палубой судна или железнодорожной платформой и т.п.
[0024] Согласно другому варианту осуществления, нагревательное устройство по настоящему изобретению можно использовать, монтируя его в стены, или потолок здания или транспортного средства.
[0025] Нагревательное устройство содержит множество нагревательных модулей. Более конкретно, нагревательное устройство включает в себя достаточное количество нагревательных модулей, которые могут надлежащим образом покрывать область пола (определенную выше).
[0026] В одном варианте осуществления, нагревательный модуль может иметь прямоугольную форму. Альтернативно, нагревательный модуль может иметь круглую, овальную или многоугольную форму. Поэтому нагревательное устройство может включать в себя нагревательные модули, имеющие одинаковую форму или разные формы.
[0027] Множество нагревательных модулей можно электрически соединять друг с другом. В другом варианте осуществления каждый нагревательный модуль непосредственно соединен с источником питания. Например, множество нагревательных модулей можно соединять друг с другом небольшими электрическими кабелями. Далее, множество нагревательных модулей можно электрически соединять друг с другом так, чтобы эти нагревательные модули можно было размещать рядом друг с другом, чтобы покрыть область пола. Например, для покрытия области пола можно сформировать каскад нагревательных модулей.
[0028] Далее, электрический кабель электрически соединен по меньшей мере с одним из нагревательных модулей для подачи электроэнергии от источника питания на нагревательные модули. В одном примере электрический кабель может быть удлиненным электрическим кабелем, имеющим электрическую вилку на одном конце, а второй его конец электрически соединен по меньшей мере с одним нагревательным модулем. Электрическое соединение также может быть выполнено непосредственным соединением электрического проводника с гнездом или с. В другом варианте каждый нагревательный модуль электрически соединен с электрическим кабелем или часть нагревательных модулей электрически соединены с электрическим кабелем, а другая часть нагревательных модулей электрически соединены друг с другом. В одном примере источник питания может быть бытовым источником питания (12, 24, 220 или 240 вольт). Альтернативно, источник питания может быть снабжен двигателем транспортного средства, работающем на бензине, дизельном топливе, паре и пр.
[0029] В одном варианте осуществления нагревательный модуль, соединенный с электрическим кабелем, содержит уплотняющий элемент для обеспечения уплотненного соединения между нагревательным модулем и электрическим кабелем. В одном примере уплотняющим элементом может быть болт или втулка, расположенная на нагревательном модуле. Уплотняющий элемент обеспечивает сквозное отверстие, в которое можно заключить конец электрического кабеля для электрического и герметичного (или водонепроницаемого) соединения с нагревательным кабелем нагревательного модуля, как более подробно будет описано ниже.
[0030] Каждый из нагревательных модулей нагревательного устройства содержит первый проводящий слой. В одном примере первый проводящий слой может быть сконфигурирован имеющим полую прямоугольную структуру в форме усеченной фигуры с номинальной высотой стенки. Альтернативно, первый проводящий слой может быть полой прямоугольной (или круглой, или овальной, или многоугольной) коробчатой структурой, с номинальной высотой стенки. В одном варианте осуществления первый проводящий слой можно изготовить с помощью соответствующего производственного процесса, например, литьем, прессованием, формованием, и механической обработкой. Далее, первый проводящий слой может быть изготовлен из материала, выбранного из группы, состоящей из армированного волокном пластика, алюминия, стали, нержавеющей стали и их комбинаций.
[0031] Нагревательный модуль также содержит второй проводящий слой. В одном примере второй проводящий слой может быть полой прямоугольной коробчатой структурой с номинальной высотой стенки (например, прямоугольный лоток). Альтернативно второй проводящий слой может иметь форму полой усеченной (или круглой, или овальной, или многоугольной) коробчатой структуры с номинальной высотой стенки. В одном варианте осуществления второй проводящий слой можно изготовить с помощью соответствующего производственного процесса, например, литьем, прессованием, формованием, и механической обработкой. Далее, второй проводящий слой может быть изготовлен из материала, выбранного из группы, состоящей из армированного волокном пластика, алюминия, стали, нержавеющей стали и их комбинаций.
[0032] Далее, второй проводящий слой расположен напротив первого проводящего слоя. В примере, первый проводящий слой может быть меньше по размеру, чем второй проводящий слой поэтому, следовательно, когда стенки первого проводящего слоя лежат на основании второго проводящего слоя, между ними образуется полость.
[0033] Нагревательный модуль дополнительно содержит промежуточный изолирующий слой, расположенный между первым и вторым проводящими слоями. Более конкретно, промежуточный изолирующий слой выполнен с возможностью заключения в полость между первым и вторым проводящими слоями. Например, промежуточный изолирующий слой может иметь форму прямоугольной усеченной структуры, конформной полой прямоугольной усеченной структуре первого проводящего слоя. Это позволяет заключение промежуточного изолирующего слоя в полости между первым и вторым проводящими слоями.
[0034] В одном варианте осуществления промежуточный изолирующий слой может быть изготовлен из материала, выбранного из группы, состоящей из полиуретана, полистирола, поливинилхлорида и их комбинации.
[0035] Промежуточный изолирующий слой содержит канал на поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенный рядом со вторым проводящим слоем. Боле конкретно, канал создан на второй поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенной рядом со вторым проводящим слоем, а первая поверхность промежуточного изолирующего слоя расположена на первом проводящем слое.
[0036] В одном варианте осуществления канал в промежуточном изолирующем слое можно изготовить механической обработкой с использованием числового программного управления (ЧПУ). Альтернативно канал можно изготовить вручную механической обработкой, например, фрезерованием и т.п. Дополнительно, промежуточный изолирующий слой можно прессовать так, чтобы сформировать канал на второй поверхности промежуточного изолирующего слоя.
[0037] В одном варианте осуществления канал может быть непрерывной петлей (например, скругленной и зигзагообразной), сконфигурированной так, чтобы покрывать максимальную площадь второй поверхности промежуточного изолирующего слоя. Далее, канал можно сконфигурировать так, чтобы он имел треугольную форму. Альтернативно, канал можно сконфигурировать так, чтобы он имел полукруглую или квадратную форму.
[0038] Промежуточный изолирующий слой также содержит нагревательный кабель, заключенный в канале. Более конкретно, нагревательный кабель может иметь такую длину, чтобы нагревательный кабель можно было положить по всей длине канала, образующего непрерывную петлю. Нагревательный кабель содержит соединительный элемент, расположенный на первом конце нагревательного кабеля. Соединительный элемент выполнен с возможностью соединения с электрическим кабелем для получения по нему электроэнергии. Как было указано выше, уплотняющий элемент обеспечивает уплотненное соединение между нагревательным модулем и электрическим кабелем, в частности уплотняющий элемент обеспечивает уплотненное соединение между электрическим соединителем нагревательного кабеля и концом электрического кабеля. Электрический кабель на своем втором также содержит точку подключения внешнего проводника. Точка подключения внешнего проводника может служить точкой подключения нагревательного кабеля или точкой подключения другого нагревательного модуля.
[0039] Промежуточный изолирующий слой также содержит проводящий заполняющий материал, заполняющий канал и покрывающий нагревательный кабель. Более конкретно, проводящий заполняющий материал применяется в достаточном количестве, чтобы заполнить канал до уровня второй поверхности и покрыть нагревательный кабель, заключенный в этом канале. В одном варианте осуществления проводящий заполняющий материал придает механическую прочность и проводит теплоту. В одном варианте проводящим заполняющим материалом является бетон. Альтернативно проводящим заполняющим материалом может быть композиция из двух смешанных материалов, например, частицы металла или другого материала с хорошей теплопроводностью, склеенные друг с другом.
[0040] Нагревательный модуль дополнительно содержит проводящее адгезивное покрытие, расположенное между вторым проводящим слоем и поверхностью промежуточного изолирующего слоя. Проводящее адгезивное покрытие выполнено с возможностью крепить (или соединять) вторую поверхность промежуточного изолирующего слоя со вторым проводящим слоем. В одном варианте осуществления проводящее адгезивное покрытие может быть изготовлено из материала, выбранного из группы, состоящей из полиуретанового клея, синтетической смолы, виниловых полимеров, сложного полиэфира, сложного винилового эфира и их комбинации.
[0041] Согласно варианту осуществления нагревательный модуль дополнительно содержит уплотняющий слой, расположенный на поверхности первого проводящего слоя напротив промежуточного изолирующего слоя. Более конкретно, уплотняющий материал нанесен на поверхность и кромки первого проводящего слоя для соединения первого и второго проводящих слоев с расположенным между ними промежуточным изолирующим слоем. В варианте осуществления уплотняющий слой может быть сконфигурирован являющимся более толстым на краях по сравнению с поверхностью первого проводящего слоя. В этом случае второй проводящий слой остается открытым, т.е., не покрытым уплотняющим слоем.
[0042] Согласно другому варианту осуществления нагревательный модуль дополнительно содержит уплотняющий слой, покрывающий кромки первого проводящего слоя, промежуточного изолирующего слоя и второго проводящего слоя. Более конкретно, когда промежуточный изолирующий слой прикреплен ко второму проводящему слою проводящим адгезивным покрытием, узел второго проводящего слоя, промежуточного изолирующего слоя и первого проводящего слоя, можно уплотнить уплотняющим материалом. Например, узел первого и второго проводящих слоев (с расположенным между ними промежуточным изолирующим слоем) можно погрузить в уплотняющий материал (или покрыть уплотняющим материалом) для формирования уплотняющего слоя вокруг всего нагревательного модуля. Это делает нагревательный модуль полностью уплотненным блоком, за исключением отверстия, представленного уплотняющим элементом для обеспечения возможности электрического соединения между нагревательным кабелем и электрическим кабелем.
[0043] В одном варианте осуществления уплотняющим материалом может быть материал, выбранный из группы, состоящей из полиуретанового клея, синтетической смолы, виниловых полимеров, сложного полиэфира и их комбинации.
[0044] При эксплуатации уплотняющие слои нагревательных модулей (нагревательного устройства) выполнены с возможностью лежать на области пола. Это позволяет вторым проводящим слоям быть обращенными вверх и работать как поверхность, по которой можно ходить.
[0045] В одном варианте осуществления второй проводящий слой нагревательного модуля сконфигурирован так, что стенки второго проводящего слоя отстоят от поверхности области пола, когда нагревательный модуль лежит на области пола. Например, второй проводящий слой нагревательного модуля может быть сконфигурирован имеющим расстояние 2-10 мм от поверхности области пола. Это позволяет второму проводящему слою нагревательного модуля находиться на расстоянии от металлической палубы судна, чтобы избежать электрического соединения между ними и их коррозии.
[0046] Дополнительно, электрический кабель можно электрически соединить с источником питания для подачи электроэнергии на нагревательный кабель, который, в свою очередь, преобразует электрическую энергию в тепловую энергию. Соответственно, вторые проводящие слои (обращенные вверх) рассеивают теплоту своими сторонами (например, стенками). Кроме того, уплотняющие слои, лежащие на области пола, также могут рассеивать теплоту. Это позволяет нагревательному устройству по настоящему изобретению подогревать область пола, чтобы поддерживать область пола относительно сухой и не скользкой, или поддерживать любое закрытое помещение теплым или обогревать людей, использующих такую область пола.
[0047] Согласно другому аспекту нагревательный модуль по настоящему изобретению может производиться способом, содержащим следующие этапы. Например, способ производства нагревательного модуля может начинаться с модификации изолирующего материала для формирования промежуточного изолирующего слоя. Например, изолирующему материалу (такому как пена, целлюлоза, волокна и т.п.) можно придать форму, например, форму прямоугольной усеченной структуры, имеющей первую поверхность и вторую поверхность, расположенную напротив первой поверхности, используя инструменты, такие как резец и пила. Затем промежуточный изолирующий слой можно уложить на поверхность, такой как стол или верстак, так, чтобы его первая поверхность была обращена вверх.
[0048] Далее на первую поверхность промежуточного изолирующего слоя можно нанести (или поместить) первый проводящий слой, и ламинировать его с помощью вакуума. Альтернативно, можно использовать ручное ламинирование или другой метод ламинирования для нанесения первого проводящего слоя на первую поверхность промежуточного изолирующего слоя. Затем узел первого проводящего слоя и промежуточного изолирующего слоя можно перевернуть так, чтобы вторая поверхность промежуточного изолирующего слоя была обращена вверх.
[0049] Далее, во второй поверхности промежуточного изолирующего слоя можно сделать канал. Например, канал можно изготовить механической обработкой на станке с числовым программным управлением или ручной механической обработкой, например, фрезерованием и т.п. Затем в канал можно поместить нагревательный кабель. Кроме того, в канал можно залить проводящий заполняющий материал для инкапсулирования нагревательного кабеля и заполнения канала.
[0050] К второй поверхности промежуточного изолирующего слоя с помощью проводящего адгезивного покрытия крепят второй проводящий слой. Более конкретно, первый проводящий слой вместе с промежуточным изолирующим слоем переворачивают и на второй проводящий слой помещают проводящее адгезивное покрытие между второй поверхностью промежуточного изолирующего слоя и вторым проводящим слоем. Это позволяет скрепить промежуточный изолирующий слой и второй проводящий слой.
[0051] Затем на поверхности первого проводящего слоя напротив промежуточного изолирующего слоя размещают уплотняющий слой из уплотняющего материала. Более конкретно, уплотняющий материал наносят на поверхность и кромки первого проводящего слоя для соединения первого и второго проводящих слоев с расположенным между ними промежуточным изолирующим слоем. Альтернативно, уплотняющий слой может быть сконфигурирован так, чтобы покрывать кромки первого проводящего слоя, промежуточного изолирующего слоя и второго проводящего слоя. Более конкретно, узел, состоящий из первого и второго проводящих слоев и расположенного между ними промежуточного изолирующего слоя можно погрузить в уплотняющий материал и дать ему затвердеть для формирования уплотняющего слоя вокруг всего нагревательного модуля.
[0052] Способ дополнительно может содержать этап, на котором уплотняют кромки слоев уплотняющим материалом для формирования уплотняющего слоя, покрывающего кромки первого проводящего слоя, промежуточного изолирующего слоя и второго проводящего слоя. Если применяются какие-либо дополнительные слои, они также будут покрыты уплотняющим слоем. Способ дополнительно может содержать этап, на котором размещают уплотняющий слой, изготовленный из уплотняющего материала, на поверхности первого проводящего слоя, который противоположен промежуточному изолирующему слою. На этом этапе формируют уплотняющий слой, размещенный на поверхности первого проводящего слоя, который противоположен промежуточному изолирующему слою.
[0053] Согласно настоящему изобретению предоставляется нагревательный модуль, нагревательное устройство, имеющее множество таких нагревательных модулей, и способ производства такого нагревательного модуля. Нагревательное устройство можно использовать для поддержания области пола относительно сухой и не скользкой. Кроме того, нагревательное устройство может использоваться для поддержания теплоты в любой закрытой области или для обогрева людей, использующих такую область пола. Дополнительно, нагревательное устройство по настоящему изобретению является модульным и, поэтому, создает равномерный нагрев области пола. Кроме того, нагревательное устройство легко монтируется и ремонтируется в случае любых повреждений. Во время ремонта можно легко найти неисправную область нагревательного устройства благодаря его модульному характеру. Дополнительно, нагревательные модули по настоящему изобретению легки в производстве и по существу могут эксплуатироваться в суровых (или жестких) условиях.
Подробное описание чертежей
[0054] На фиг. 1 приведена схематическая иллюстрация среды, в которой можно использовать нагревательное устройство 100 по настоящему изобретению, согласно варианту настоящего изобретения. Как показано на чертеже, нагревательное устройство 100 расположено на области пола, такой как палуба 102 судна. Нагревательное устройство 100 соответственно позволяет обогревать палубу 102. Нагревательное устройство 100 содержит множество нагревательных модулей, таких как модули 110, 112 и 114, электрически соединенных друг с другом. Далее, нагревательные модули 110, 112, 114 расположены таким образом (например, последовательно, чтобы образовать каскад), чтобы покрыть требуемую область палубы 102, например, область, предназначенную для хождения. Альтернативно, нагревательное устройство 100 может содержать большое количество нагревательных модулей, покрывающих всю палубу 102.
[0055] Нагревательное устройство дополнительно содержит электрический кабель 120, электрически соединенный по меньшей мере с одним из нагревательных модулей для подачи электроэнергии от источника питания на нагревательные модули 110,112, 114. Как показано, электрический кабель 120 одним концом электрически соединен с нагревательным модулем 112, а на другом его конце имеется штекер 122, вставленный в гнездо электрощита 124 для приема электроэнергии для нагревания нагревательных модулей 110, 112, 114. Источником питания является судовой двигатель, который может работать на дизельном топливе, на паре и т.п.
[0056] На фиг. 1 приведен просто пример, который не ограничивает объем настоящего изобретения. Специалистам понятны многочисленные изменения, альтернативы и модификации, которые можно внести в варианты настоящего изобретения. Например, нагревательное устройство 100 можно применять в жилых и коммерческих зданиях для обогрева их полов и лестниц.
[0057] На фиг. 2-3 приведены виды в перспективе нагревательного модуля 200 (например, нагревательного модуля 112 нагревательного устройства 100 на фиг. 1) согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Например, на фиг. 2 показан виг сверху в перспективе нагревательного модуля 200, а на фиг. 3 приведен вид снизу в перспективе нагревательного модуля 200. Как показано на фиг. 2, нагревательный модуль 200 содержит поверхность 202. Поверхность 202 имеет высокий коэффициент трения, чтобы обеспечения не скользящей поверхности, например, для хождения по ней. Далее, нагревательный модуль 202 дополнительно содержит электрический кабель 204, одним концом соединенный с нагревательным модулем 200, а на другом конце имеющий штекер 206.
[0058] Как показано на фиг. 3, нагревательный модуль 200 дополнительно содержит уплотнительный элемент 302 для обеспечения уплотненного соединения между нагревательным кабелем (не показан), расположенным внутри нагревательного модуля 200, и электрическим кабелем 204. Более конкретно, уплотнительный элемент 302 обеспечивает отверстие, в которое вставлен конец электрического кабеля 2-4, электрически соединенный с соединительным элементом нагревательного кабеля, как более подробно будет описано ниже. Уплотняющий элемент 302 соответственно обеспечивает водонепроницаемое соединение между электрическим кабелем 204 и нагревательным кабелем, расположенным внутри нагревательного модуля 200.
[0059] Нагревательный модуль 200 также содержит вырезанные секции, например, вырезанные секции 310, 312, 314 и 316, расположенные на периферии нагревательного модуля 200. Вырезанные секции 310-316 предназначены для пропускания электрических кабелей, чтобы нагревательный модуль 200 мог лежать на плоской области пола, например, на палубе 102, показанной на фиг. 1. Как показано на чертеже, вырезанная секция 310 позволяет пропустить сквозь нее электрический кабель. Аналогично, сквозь вырезанные секции 312, 314 и 314 можно пропускать электрические кабели, которые электрически соединяют друг с другом нагревательные модули для образования нагревательного устройства (такого, как нагревательное устройство 100, показанное на фиг. 1). Это позволяет нагревательному модулю 200 (или нагревательному устройству 100 по фиг. 1) лежать на области пола с надлежащим балансом.
[0060] На фиг. 4 показан вид сверху нагревательного модуля 200, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, на фиг. 4 показаны поверхность 202 и внутренние компоненты, расположенные под поверхностью 202 нагревательного модуля 200. Как показано, нагревательный модуль 200 содержит нагревательный кабель 402, установленный в канале 404. Более конкретно, канал 404 имеет форму петли и нагревательный кабель 402 размещен в нем так, чтобы покрывать максимальную площадь нагревательного модуля 200. Как показано на чертеже, нагревательный кабель 402 содержит соединительный элемент 406 на одном конце и точку 408 подключения внешнего проводника на другом конце. Соединительный элемент 406 электрически соединен с электрическим кабелем 204 для получения электроэнергии от источника питания.
[0061] На фиг. 5 и 6 показаны сечения нагревательного модуля 200 по фиг. 4 по осям А-А и В-В, соответственно, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, нагревательный модуль 200 содержит первый проводящий слой 502 и второй проводящий слой 504, расположенный напротив первого проводящего слоя 502. Нагревательный модуль 300 также содержит промежуточный изолирующий слой 506, расположенный между первым и вторым проводящими слоями 502 и 504. Более конкретно, первый проводящий слой 502 размещен на первой поверхности 510 промежуточного изолирующего слоя 506, а второй проводящий слой 504 расположен на второй поверхности 512 промежуточного изолирующего слоя 506. Дополнительно, промежуточный изолирующий слой 506 содержит канал 404 (также показанный на фиг. 4) проходящий во второй поверхности 512 промежуточного изолирующего слоя 506, расположенной рядом со вторым проводящим слоем 504. В канаел 404 заключен нагревательный кабель 402 (также показанный на фиг. 4). Промежуточный изолирующий слой 506 также содержит проводящий заполняющий материал 520, заполняющий канал 404 и покрывающий нагревательный кабель 402.
[0062] Нагревательный модуль 200 также содержит уплотняющий слой 530, размещенный на поверхности 522 первого проводящего слоя 502 напротив промежуточного изолирующего слоя 506. Уплотняющий слой 530 выполнен с возможностью покрывать поверхность 522 и кромки первого проводящего слоя 502 для крепления первого проводящего слоя 502 ко второму проводящему слою 504. Как показано на чертеже, уплотняющий слой 530 выполнен более толстым на кромках по сравнению с поверхностью 522 первого проводящего слоя 502. Как показано на чертеже, уплотняющий слой 530 включает в себя более толстые участки 532, которые покрывают кромки первого проводящего слоя 502. Альтернативно, нагревательный модуль может включать в себя уплотняющий слой (не показан) выполненный с возможностью покрывать кромки первого проводящего слоя 502, промежуточного изолирующего слоя 506 и второго проводящего слоя 504 для уплотнения всего нагревательного модуля 200. Нагревательный модуль 200 также содержит проводящее адгезивное покрытие (показанное на фиг. 6) между вторым проводящим слоем 504 и второй поверхностью 512 промежуточного изолирующего слоя 506.
[0063] На фиг. 6 приведен вид в разрезе нагревательного модуля 200 по оси В-В на фиг. 4. Более конкретно, на фиг. 6 показан фрагмент фиг. 5, т.е. увеличенный вид в разрезе, соответствующий фрагменту фиг. 5. Как показано, нагревательный модуль 200 содержит проводящее адгезивное покрытие 602 между вторым проводящим слоем 504 и второй поверхностью 512 промежуточного изолирующего слоя 506. На фиг. 6 показаны и другие компоненты нагревательного модуля 200, такие как нагревательный кабель 402, канал 404, и проводящий заполняющий материал 520 промежуточного изолирующего слоя 506. Также показан уплотняющий слой 530, размещенный на поверхности 522 первого проводящего слоя 502, расположенной напротив промежуточного изолирующего слоя 506. Дополнительно, показан более толстый участок 532 уплотняющего слоя 530, который покрывает кромки, например, кромку 604 первого проводящего слоя 502.
[0064] На фиг. 7 и 8 показаны разные этапы производства нагревательного модуля, такого как нагревательный модуль 200 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, на фиг. 7 показаны этапы S1-S5, а на фиг. 8 показаны этапы S6- S9 производства нагревательного модуля 200.
[0065] На этапе S1 обеспечивается кусок 702 изолирующего материала (вспененного полиуретана). Как показано на чертеже, кусок 702 имеет прямоугольную (в частности кубическую) форму.
[0066] На этапе S2 кусок 702 изолирующего материала модифицируют для формирования промежуточного изолирующего слоя 506. Промежуточный изолирующий слой 506 содержит первую поверхность 510 и вторую поверхность 512, расположенную напротив первой поверхности 510. Как показано на чертеже, промежуточный изолирующий слой 506 сконфигурирован имеющим прямоугольную усеченную форму.
[0067] На этапе S3 модифицированный кусок 702 изолирующего материала размещают на поверхность 704, например, на стол или верстак, и размещают на первую поверхность 510 промежуточного изолирующего слоя 506 первый проводящий слой 502. Например, первый проводящий слой 502 размещают на первую поверхность 510 промежуточного изолирующего слоя 506, а затем, подвергают вакуумному ламинированию для скрепления первого проводящего слоя 502 и промежуточного изолирующего слоя 506.
[0068] На этапе S4 узел первого проводящего слоя 502 и промежуточного изолирующего слоя 506 переворачивают так, чтобы первый проводящий слой 50 находился в контакте с поверхностью 704.
[0069] На этапе S5 во второй поверхности 512 промежуточного изолирующего слоя 506 создают канал 404. Как показано, канал 404 имеет треугольное сечение. Далее, канал 404 создают в форме петли так, чтобы канал 404 покрывал максимальную площадь второй поверхности 512 промежуточного изолирующего слоя 506.
[0070] На этапе S6 нагревательный кабель 402 размещают в канале 404.
[0071] На этапе S7 канал 404 заполняют проводящим заполняющим материалом 520, чтобы покрыть нагревательный кабель 402, размещенный в канале 404. Более конкретно, проводящий заполняющий материал 520 заливают в канал 404 до уровня второй поверхности 512 промежуточного изолирующего слоя 506 для инкапсулирования нагревательного кабеля 402.
[0072] На этапе S8 узел, состоящий из первого проводящего слоя 502 и промежуточного изолирующего слоя 506 (с нагревательным кабелем 402, инкапсулированным в проводящий заполняющий материал 520) переворачивают и помещают на второй проводящий слой 504. Более конкретно, второй проводящий слой 504 крепят ко второй поверхности 512 промежуточного изолирующего слоя 506 проводящим адгезивным слоем 602 (также показанным на фиг. 6).
[0073] На этапе S9 уплотняющий слой 530 размещают на первый проводящий слой 502, расположенный напротив промежуточного изолирующего слоя 506. Как показано, уплотняющий слой 530 покрывает поверхность 522 (показанную на фиг. 6) и кромки (показанные на фиг. 6) первого проводящего слоя 502 для крепления первого проводящего слоя 502 ко второму проводящему слою 504. Дополнительно, уплотняющий слой 530 на кромках выполнен толще чем на поверхности 522 первого проводящего слоя 502. Например, уплотняющий слой 530 включает в себя более толстые участки 532, которые покрывают кромки первого проводящего слоя 502.
[0074] На фиг. 9 показаны этапы способа 900 производства нагревательного модуля, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, способ 900 иллюстрирует этапы производства нагревательного модуля, такого как нагревательный модуль 200, описанный со ссылками на фиг. 1-8.
[0075] На этапе 902 первый проводящий слой размещают на первой поверхности промежуточного изолирующего слоя. На этапе 904 на второй поверхности промежуточного изолирующего слоя создают канал. На этапе 906 в канале размещают нагревающий кабель. На этапе 908 канал заполняют проводящим заполняющим материалом, чтобы покрыть нагревательный кабель в канале. На этапе 910 второй проводящий слой крепят ко второй поверхности промежуточного изолирующего слоя с помощью проводящего адгезивного покрытия. Этапы 902-910 являются только иллюстративными и могут быть предоставлены другие альтернативы с добавлением одного или более этапов, или с исключением одного или более этапов, или один или более из этапов могут выполняться в другой последовательности, не выходя за пределы объема приложенной формулы. Например, способ 900 дополнительно включает в себя этап, на котором уплотняют кромки слоев уплотняющим материалом. Альтернативно, способ 900 включает в себя этап, на котором размещают уплотняющий слой, изготовленный из уплотняющего материала, на поверхности первого проводящего слоя, расположенного напротив промежуточного изолирующего слоя.
[0076] В описанные варианты настоящего изобретения можно вносить изменения, не выходя за пределы объема, определенного приложенной формулой. Такие выражения, как "включающий в себя", "содержащий" "имеющий", применяемые для описания настоящего изобретения, должны толковаться не исключительным способом, а именно, допуская наличие предметов, компонентов или элементов, прямо не описанных. Существительные в единственном числе также несут смысл множественного числа.
Реферат
Настоящее изобретение в общем относится к нагревательному устройству и, более конкретно, к нагревательному модулю для нагревания области пола и к способу производства такого нагревательного модуля. Нагревательный модуль для нагрева области пола содержит первый проводящий слой; второй проводящий слой, расположенный напротив первого проводящего слоя; нагревательный модуль дополнительно содержит промежуточный изолирующий слой, расположенный между первым и вторым проводящими слоями, при этом промежуточный изолирующий слой содержит: канал на поверхности промежуточного изолирующего слоя, расположенной рядом со вторым проводящим слоем; нагревательный кабель, заключенный в канале, и проводящий заполняющий материал, заполняющий канал и покрывающий нагревательный кабель; проводящее адгезивное покрытие между вторым проводящим слоем и поверхностью промежуточного изолирующего слоя, и уплотняющий слой, покрывающий кромки первого проводящего слоя, промежуточного изолирующего слоя и второго проводящего слоя. Это позволяет создать надежный модульный нагреватель области пола. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
