ПЕРЧАТКИ ОБОГРЕВАЮЩИЕ

Полезная модель относится к перчаткам, которые могут надежно защитить руки ее носителя в максимально возможных вариантах температурных условий, в том числе при очень низких температурах и в режимах сильного ветра, а также могут быть использованы для обогрева кистей рук личного состава спецподразделений и служб, несущих дежурство или работающих вне помещений при низкой температуре окружающей среды, а также для строителей, газовиков и нефтяников, работающих в холодный период времени года.
Особые условия несения службы личным составом спецподразделений, особенно в зимнее холодное время года, предъявляют жесткие требования к одежде, обуви, в целом экипировке личного состава, в первую очередь, по обеспечению необходимого температурного режима. Особенно важно обеспечить сохранение тепла в районе кистей рук с использованием обогреваемых систем, имеющих незначительный вес и объем. Для этих целей используются различные системы генерирования тепла, основанные на химических, физико-химических, электрических, механических и лучевых способах.
Известна двухкомпонентная система (патент RU 2489949, МПК A41D 19/00, опубликовано 20.08.2013), включающая перчатку, в особенности спортивную перчатку, имеющую пальцевую часть, содержащую индивидуальные пальцы, и часть в форме варежки, прикрепленную к тыльной стороне перчатки и выполненную с возможностью натягивания поверх пальцевой части, имеющую форму варежки, в исходном положении размещенную в кармане, сформированном на тыльной стороне перчатки, причем карман выполнен на указанной стороне с возможностью запираться запирающим механизмом, на тыльной стороне перчатки предусмотрено покрывающее средство для запирающего механизма, а часть, имеющая форму варежки, на внутренней стороне перчатки доходит примерно до оснований пальцев и укреплена у своего конца, расположенного у оснований пальцев с внутренней стороны перчатки
В данном техническом решении не предполагается возможность работы от малогабаритных источников питания, что снижает эксплуатационные свойства системы.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является перчатка (патент RU №100884 МПК A41D 19/00, 10.01.2011), содержащая участок хранения портативной грелки, который выполнен внутри корпуса перчатки и хранит множество портативных грелок для обогревания участка кончиков пальцев кисти руки, которая введена в корпус перчатки с портативной грелкой внутри участка хранения портативной грелки, причем корпус перчатки содержит участок основания с отверстием для введения/извлечения кисти; участок, покрывающий ладонь, который непрерывно продолжает участок основания с отверстием и покрывает ладонь и тыльную сторону кисти; участок, покрывающий большой палец, который непрерывно продолжает участок перекрытия ладони и перекрывает большой палец кисти; участок, покрывающий четыре пальца, который непрерывно продолжает участок, покрывающий ладонь, и покрывает четыре пальца кисти, а именно указательный палец, средний палец, безымянный палец и мизинец; участок переднего конца с отверстием, сформированный на участке края переднего конца участка, покрывающего четыре пальца; и средства открывания/закрывания, которые открывают/закрывают участок переднего конца с отверстием; при этом участок хранения портативной грелки имеет отверстие для введения портативной грелки для введения/извлечения портативной грелки и располагается на участке, покрывающем четыре пальца, в месте расположения участка кончиков пальцев четырех пальцев, когда эти пальцы введены, причем отверстие для введения портативной грелки размещается на участке переднего конца с отверстием участка, покрывающего четыре пальца, и отверстие для введения портативной грелки отрывается/закрывается вдоль участка переднего конца с отверстием с помощью средства открывания/закрывания, и при этом участок хранения портативной грелки имеет первое отделение и второе отделение, которые по отдельности хранят две портативные грелки, причем первое отделение и второе отделение соответственно выполнены с возможностью их поворота внутри участка, покрывающего четыре пальца, в направлении внутренней поверхности стороны, соответствующей ногтям пальцев, так и внутренней поверхности стороны, соответствующей подушечкам пальцев, и по выбору обеспечиваются пространства, которые позволяют вводить участок кончиков пальцев или между первым отделением и внутренней поверхностью стороны, соответствующей ногтям пальцев, участка, покрывающего четыре пальца, или между первым отделением и вторым отделением, или между вторым отделением и внутренней поверхностью стороны, соответствующей подушечкам пальцев, участка, покрывающего четыре пальца.
Недостатком известного устройства являются низкие эксплуатационные свойства, а также низкая эффективность использования нагревательных элементов портативной грелки, представляющей так называемую сменную портативную грелку, в которой для генерирования тепла используется железный порошок, окисляемый на воздухе, размещенный в мешочке из нетканой материи или бумаги, или так называемую платиновую каталитическую портативную грелку, в которой для генерирования тепла заставляют медленно окисляться пары бензина, используя каталитическую реакцию платины, устройство обладает низкой функциональной надежностью в процессе эксплуатации.
В качестве прототипа выбраны перчатки с обогревом (патент RU №72823, МПК 41D 19/00, опубликован 10.05.2008) содержащие соединенные с источником электропитания через коммутационную систему и установленные внутри в районе тыльной стороны пальцев электронагревательные элементы. Нагревательный элемент указательного пальца расположен со стороны его сгиба, а отделение для указательного пальца имеет продольный надрез с разъемным, закрывающим его соединением. Электронагревательные элементы выполнены в виде гибких углеродных волокнистых материалов и соединены между собой параллельно, а источник электропитания расположен в специальной емкости, образованной снаружи на тыльной стороне перчатки. При этом источником электропитания нагревательных элементов являются электрические батареи пластинчатого типа на основе фторуглерод-литий-неводного электролита, собранные в пакет не менее двух штук, и подключенные через разъем. В качестве коммутационного элемента используется термореле.
Недостатком данного устройства является подверженность нагревательных элементов механическим повреждениям в процессе интенсивной эксплуатации и их пожароопасность. Устройство не обеспечивает равномерности обогрева кистей рук, и обладает низкими эксплуатационными свойствами.
У известных устройств и заявляемой полезной модели имеются следующие существенные признаки:
- выполняемая функция - обогрев с использованием нагревательных элементов;
- недостатком всех известных устройств является подверженность нагревательных элементов механическим повреждениям в процессе интенсивной эксплуатации, их высокая пожароопасность, обусловленная материалом используемых нагревательных элементов, т.е. применяемые элементы не достаточно долговечны, прочны, подвержены механическим повреждениям и т.п.
Технической задачей настоящей полезной модели явилось создание устройства для обогрева пальцев и кистей рук с высокими эксплуатационными свойствами, такими как гигиеничность, влагостойкость, термостойкость, прочность, гибкость, предназначенными для исключения упомянутых выше недостатков аналога.
Задачей полезной модели является создание устройства с электронагревательным элементом, выполненным из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и расположенным в многослойной ткани, состоящей из слоев: наружной ткани, прокладки и внутренней ткани. Возможен также вариант в виде трех слоев, образующих материал Софтшелл (Softshell), т.е. включающих наружную ткань, мембрану и ламинированный нетканый материал флис (Fleece) или материал типа джерси, обеспечивающим саморегулировку температурного режима при его использовании в качестве нагревательного элемента в заданном интервале температур в течение длительного времени эксплуатации.
Техническим результатом настоящей полезной модели стало создание устройства для обогрева пальцев и кистей рук и поддержания температуры внутри перчатки по выбору на уровне выше температуры внешней окружающей среды, повышение эксплуатационных свойств.
Техническим результатом, который может быть получен от использования полезной модели, является повышение надежности гибкого нагревательного элемента выполненного из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра и, как следствие, повышение эффективности изделия в целом.
Указанный результат достигается тем, что в перчатке обогревающей, содержащей соединенные с источником электропитания через коммутационную систему и установленные внутри многослойной ткани электронагревательные элементы в районе тыльной стороны дистальных фаланг пальцев, пясти и охватывающей лучезапястный сустав, выполненные в виде многослойных электрически обогреваемых матов, изготовленных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, для повышения эффективности работы нагревательных элементов в состав обогреваемых матов включен отражающий слой, выполненный из алюминиевой пленки способом вакуумного напыления.
В качестве коммутационного элемента используется термореле.
Электронагревательные элементы расположены на тыльной стороне перчаток обогревающих, благодаря чему эффективно прогревают дистальные фаланги пальцев, пясти и лучезапястный сустав кисти, при этом не сковывают и не ограничивают движение пальцев, и остаются защищенными от возможных повреждений.
Использование инфракрасного прогрева помогает избежать электромагнитных излучений и оказывает положительное общеукрепляющее воздействие на кисти рук.
Малогабаритный источник питания расположен в раструбе перчатки в специальной полости, расположенной на тыльной стороне перчатки обогревающей и не препятствет движению кисти.
Применение электронагревателей, изготовленных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, коаксиально размещенных на тыльной поверхности перчатки обогревающей, обеспечивает более эффективный обогрев фаланг пальцев, пясти и лучезапястный сустав, благодаря большей поверхности контакта с нагревательными элементами и наличию отражающего слоя, выполненного из алюминиевой пленки способом вакуумного напыления. Максимальная температура нагревательного элемента, выполненного из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, не превышает 28…34°C [Методические рекомендации МР 2.2.8.2127-06 “Гигиенические требования к теплоизоляции комплекта средств индивидуальной защиты от холода в различных климатических регионах и методы ее оценки”].
Электронагреватели, изготовленные из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, обладают следующими преимуществами:
- механическая стойкость и «супергибкость» - до 150000 изгибов на точку, можно мять, складывать в любые положения, стирать в стиральной машине;
- изделия успешно прошли испытания при экстремальных условиях (за Полярным кругом);
- быстрая скорость нагрева тепловолокна - 1°C в секунду.
Для регулирования прогрева перчатки обогревающей нагревательные элементы могут подключаться ступенчато и группами, в зависимости от температуры окружающей среды, что существенно снижает затраты энергии на обогрев фаланг пальцев, пясти и лучезапястного сустава до заданной температуры и позволяет максимально использовать тепловую энергию электронагревателей для нагрева.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны.
Сущность полезной модели поясняется на чертеже фиг. 1.
Перчатки обогревающие содержат нагревательные элементы (фиг. 1), расположенные внутри многослойной ткани в районе тыльной стороны дистальных фаланг пальцев, пясти и охватывающие лучезапястный сустав. Нагревательные элементы выполнены в виде многослойных электрически обогреваемых матов, включающих мат для обогрева фаланг пальцев 1, мат для обогрева пястья 2 и мат для обогрева запястья 3. Мат для обогрева фаланг пальцев 1 и мат для обогрева пястья 2 расположены с тыльной стороны печатки, а мат для обогрева запястья 3 охватывает тыльную и внутреннюю стороны перчатки. На запястье расположен дополнительный затягивающий элемент 4, в предпочтительном варианте представляющий собой откидной клапан, на внутренней стороне которого имеется застежка-липучка Velcro. Ответный элемент Velcro расположен на краге, в результате чего имеется возможность охватить руку крагой более плотно. На дополнительном затягивающем элементе 4 расположен датчик присутствия (давления) 5 (показан условно), обеспечивающий включение и функционирование устройства для обогрева кисти рук только при надетой и плотно охватывающей руку перчатке.
Перчатки обогревающие выполнены из водонепроницаемых тканей, слоя термосберегающего хлопка и отражающего слоя. Наличие отражающего слоя, выполненного из алюминиевой пленки способом вакуумного напыления позволяет использовать инфракрасный прогрев, что помогает избежать электромагнитных излучений и оказывает положительное общеукрепляющее воздействие на кисти рук, его основные свойства - мягкость, быстрота нагрева, устойчивость к износу и пр.
Нагревательные элементы, выполненные в виде многослойных электрически обогреваемых матов 1, 2, 3 соединены между собой параллельно и подключены к источнику электропитания 6 с помощью токопровода, проложенного в тканевых каналах перчаток (на фиг. не показан), связывающего обогреваемые маты 1, 2, 3 с источником питания 6 (литий-ионная полимерная батарея), электронными компонентами (на фиг. не показан), датчиком присутствия (давления) 5, обеспечивающим функционирование устройства для обогрева кисти рук только при нахождении ее (руки) в перчатке, термореле 7 (показано условно), рассчитано на выключение нагревательных элементов при температуре выше 34°C, для поддержания оптимальной температуры, комфортной для пользователя и включение нагревательных элементов при температуре ниже 28°C.
Перчатка обогревающая выполнена из трех слоев, расположенных в следующей последовательности (сверху вниз):
- первый слой - предназначен для интенсивной передачи тепла к кисти рук, а также обеспечивает гигиеничность, имеет удобную объемную 3D-форму, учитывающую анатомию кисти рук, достаточно тонкая передняя часть первого слоя многослойной перчатки не сковывает движения пальцев рук;
второй слой - слой с размещенными обогреваемыми матами 1, 2, 3, которые могут подключаться ступенчато и группами. Температура нагрева зависит от плотности тока, протекающего по лавсановым нитям с резистивным напылением серебра, которая напрямую связана с величиной электрического напряжения, подводимого к специально формируемым токоподводящим шинам, предварительно нанесенным на слой материала. Задавая величину питающего напряжения, можно регулировать тепловыделение лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, а значит, и его температуру;
третий слой - отражающий слой, размещенный между защитным изолирующим слоем и наружной тканевой прокладкой. Поверхность отражающего слоя сопряжена непосредственно с материалом изолирующего слоя, например, путем наложения металлической фольги на изолирующий слой способом вакуумного испарения, изолирующая тканевая прокладка, предназначенная для уменьшения теплопередачи тепла от нагревательного элемента к внешней поверхности перчатки.
Свойства каждого из слоев в совокупности позволяют обеспечить заявленный технический результат.
Заявляемое устройство для обогрева кистей рук может быть выполнено в виде неразъемного изделия.
Устройство для обогрева кистей рук нагревается от встроенной литий-ионной полимерной батареи 6, предварительная зарядка которой осуществляется с помощью зарядного устройства от сети 220 V (на фиг. 1 не показано). После включения перчатка обогревающая работает не непрерывно, а только в случае необходимости, - это важно для правильной циркуляции крови в кистях рук. Схема работы перчатки обогревающей следующая: встроенный в электронные компоненты второго слоя термостат 7 (показан условно) активирует систему нагрева при снижении температуры кистей рук до 28°C и отключает нагрев, когда температура достигает 34°C, далее обогреваемые маты 1, 2, 3 постепенно остывают и отдают свое тепло фалангам пальцев, пястью и запястью; если температура опускается до 28°C, цикл нагрева повторяется. Таким образом, обеспечиваются комфортные и здоровые температурные условия для кистей рук, а также продлевается время работы литий-ионной полимерной батареи 6. Нагрев осуществляется в тыльной зоне дистальных фаланг пальцев, пясти, а лучезапястный сустав кисти пальцев обогревается с тыльной и внутренней сторон, которые обычно замерзают. Чтобы включить устройство перчатки обогревающей, нужно надеть перчатки застегнуть затягивающий элемент 4, на котором расположен датчик присутствия (давления) 5, обеспечивающий включение (функционирование) устройства для обогрева кисти рук только при одетой и плотно охватывающей руку перчатке, что обеспечит работу перчатки обогревающей. При расстегивании затягивающего элемента 4 происходит автоматическое отключение перчатки обогревающей.
Перчатки обогревающие изготавливаются по принятым нормам типоразмеров перчаток. Все технические составляющие, обеспечивающие работу перчатки обогревающей, надежно закрыты защитными изолирующими слоями, поэтому пользование устройством для обогрева кисти рук абсолютно безопасно.
Время непрерывной работы перчатки обогревающей без подзарядки составляет от 2 до 8 часов - зависит от внешней температуры и теплопроводности материала перчатки. В перчатках обогревающих используются высококачественные литий-ионные полимерные батареи типа 900 mAh без эффекта запоминания, которые не могут быть повреждены частой зарядкой и рассчитаны приблизительно на 500 циклов заряда/разряда.
Перчатки обогревающие способны нагреваться и таким образом обогревать внутренний объем до комфортной температуры (30…40°C) при питании не только от встроенной литий-ионной полимерной батареи, но и от любых, в том числе и от автономных источников тока, в частности от любого автомобильного аккумулятора, а также от носимого с собой аккумулятора напряжением 12…15 В постоянного тока. Целесообразно, в ряде случаев, использование перчаток обогревающих, например, в дальних поездках в кузовах автомобилей или в любых специально не обогреваемых кабинах других транспортных средств. При этом проблемы с электрической емкостью источников тока значительно упрощаются, поскольку в качестве источника тока всегда можно использовать энергоемкие автомобильные аккумуляторы (при работающих генераторах) и задумываться в этом случае об экономии электроэнергии при работе генератора нет необходимости.
При использовании перчаток обогревающих в помещениях (при необходимости) вообще отпадает нужда в использовании для обогрева автономных источников питания, поскольку вполне допустимо и целесообразно применять различного рода зарядные устройства постоянного и переменного тока, широко используемые в быту. Электрические параметры этих универсальных устройств типа «ADAPTOR» вполне приемлемы для работы перчаток обогревающих. Они надежны, малогабаритны и подходят по всем своим электрическим параметрам, питаются они от сети 220 В переменного тока, т.е. от городской электрической сети.
Суммарное время непрерывной работы перчаток обогревающих определяется электрической емкостью используемого источника тока. Например, источник тока, имеющий электрическую емкость 2 Ач, при токе разряда 200 мА, способен обогревать кисти рук (генерировать тепло) непрерывно в течение 7…8 и более часов.
Возможно множество различных конструктивных вариантов размещения и закрепления тепловыделяющих элементов внутри перчаток обогревающих.
Сочетание высокой термостойкости лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, коаксиально размещенными на верхней плоскости обогреваемого слоя перчатки обогревающей и низкой электропроводности отражающего слоя, сопряженного непосредственно с материалом изолирующего слоя, например, путем наложения металлической фольги на изолирующий слой способом вакуумного испарения позволяет использовать гибкий прочный провод, изготовленный из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра. Температура нагрева лавсановых нитей с резистивным напылением серебра зависит от плотности тока, протекающего по токопроводящему слою лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, которая напрямую связана с величиной электрического напряжения, подводимого к специально формируемым токоподводящим шинам, предварительно нанесенным на второй слой перчаток обогревающих - слой с размещенными обогреваемыми матами 1, 2, 3,.
Технико-экономическая эффективность перчаток обогревающих заключается в том, что применение лавсановых нитей с резистивным напылением серебра позволяет сократить его геометрические размеры, обеспечить лучший термический контакт между двумя средами и соответственно повысить коэффициент полезного действия отдачи тепла от нагревательных элементов.
Технический результат: быстрый и надежный прогрев перчатки, обогрев кистей рук до заданной температуры, а также более полное и эффективное использование теплоты выделяемой нагревательными элементами, повышается коэффициент полезного действия, что позволяет максимально использовать тепловую энергию электронагревателей для обогрева кистей рук.