Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРОВОД - Патент РФ 2046553
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРОВОД
ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРОВОД

ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРОВОД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в кабельных гибких нагревателях. Сущность: гибкий нагревательный провод содержит сердечник, выполненный в виде жгута из нагревостойких нитей, токопроводящую жилу, спирально размещенную на сердечнике по всей его длине, изоляционный слой, выполненный из нагревостойких нитей и расположенный поверх токопроводящей жилы. Сердечник и изоляционный слой выполнены из одинакового материала. Провод снабжен дополнительным слоем, который выполнен в виде повива из указанных нагревостойких нитей, уложенных с шагом, равным шагу спирали токопроводящей жилы, выполненной многопроволочной, а ее проволоки расположены равномерно по периметру сердечника с чередованием с повивом дополнительного изоляционного слоя. Сердечник и изоляционные слои могут быть выполнены из высоконагревостойких нитей с максимальной рабочей температурой, близкой к максимальной рабочей температуре материала токопроводящей жилы. Изоляционный слой может быть выполнен в виде оплетки нагревостойкими нитями или в виде комбинации обмотки и оплетки нагревостойкими нитями. Конструкция обеспечивает повышение удельной тепловой мощности, а также выравнивание температуры токопроводящей жилы и изоляции. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2046553
Класс(ы) патента: H05B3/36
Номер заявки: 93014276/07
Дата подачи заявки: 13.04.1993
Дата публикации: 20.10.1995
Заявитель(и): Струпинский Михаил Леонидович; Хренков Николай Николаевич
Автор(ы): Струпинский Михаил Леонидович; Хренков Николай Николаевич
Патентообладатель(и): Струпинский Михаил Леонидович; Хренков Николай Николаевич
Описание изобретения: Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике.
Известны нагревательные провода и кабели, используемые для нагрева объектов нефтяной и газовой промышленности, строительных конструкций из бетона, промышленных устройств, отдельных частей транспортных средств и предметов быта. Нагревательные провода и кабели содержат токопроводящую жилу и изоляцию как обязательные элементы. Поверх изоляции могут быть наложены защитные оболочки и экраны.
При протекании электрического тока по токопроводящей жиле происходит ее нагрев за счет теплового действия тока. Количество тепла, выделяющегося в проводе (кабеле), пропорционально пpоизведению квадрата протекающего тока и сопротивления провода. Удельная тепловая мощность нагревательного провода аналогично равна произведению квадрата протекающего тока и сопротивления на 1 м провода.
С целью увеличения удельной тепловой мощности нагревательного провода токопроводящую жилу изготавливают из материалов с высоким удельным электрическим сопротивлением, например нихрома, константана, стали, углеродных нитей.
Другой способ повышения удельной тепловой мощности это увеличение протекающего тока, что приводит к сильному разогреву жилы. В этом случае провод должен иметь нагревостойкую изоляцию.
Известны жесткие нагревательные кабели, конструкция которых отвечает перечисленным требованиям [1] Токопроводящие жилы выполнены из нихромовой или стальной поволоки, а изоляция из нагревостойкого минерального порошка, например периклаза. Порошковая изоляция нагревательных кабелей заключена в металлическую трубчатую оболочку, которая и придает кабелям механическую жесткость. Максимальная рабочая температура жестких нагревательных кабелей 600оС.
Недостатками жестких кабелей являются отсутствие стойкости к многократным изгибам и перегибам, невозможность перемонтажа, невозможность намотки вокруг нагреваемых объектов сложной формы. Еще одним существенным недостатком жестких нагревательных кабелей являются их ограниченные строительные длины, что связано с особенностями технологии порошковой минеральной изоляции.
Известны гибкие нагревательные провода и кабели, содержащие линейную однопроволочную или многопроволочную жилу, изолированную одним или несколькими слоями полимерной изоляции [2] Токопроводящая жила гибких нагревательных проводов также зачастую выполнена из нихрома, стали, константана, а для изоляции применяются поливинилхлоридный пластикат, кремний, органическая резина, фторопластовые пленки. Последние обеспечивают у гибких нагревательных проводов наивысшую рабочую температуру 200оС.
Эластичность полимерной изоляции и отсутствие жесткой металлической оболочки обеспечивают высокую гибкость проводов, устойчивость к многократным изгибам и перегибам. Допускаются возможность неоднократного перемонтажа нагревательных проводов и намотка вокруг объектов сложной формы. Технология изготовления существующих гибких нагревательных проводов в отличие от жестких не накладывает принципиальных ограничений на строительные длины проводов.
Недостатками известных гибких нагревательных поводов являются низкая удельная тепловая мощность провода и недостаточно высокая максимальная рабочая температура.
Из-за того, что гибкий нагревательный провод даже с изоляцией из фторопласта не может быть нагрет выше 200оС, нагреваемый им объект имеет температуру меньше 200оС. Следовательно, он не может быть использован для нагревательных элементов технологического оборудования, нагреваемых до температур 250-400оС, таких, как нагреватели экструзионных машин для пластмасс, высокотемпературные термокамеры, трубопроводы веществ, жидких только в нагретом состоянии. Ограничения по максимальной рабочей температуре не позволяют поднять величину протекающего тока и ограничивают удельную тепловую мощность провода. При этом отрезок нагревательного провода, предназначенный для включения под заданное рабочее напряжение, например 220 В, и называемый нагревательной секцией, имеет длину десятки и сотни метров [2] Такие длины неприемлемы для нагрева объектов небольших габаритов.
Известен гибкий электронагревательный кабель для изготовления нагревательных элементов, в частности нагревательных матов [3] конструктивно выполненный как сочетание нагревательных, термочувствительных и токоподводящих элементов. Основная цель такого сочетания не допустить перегрева кабеля, что достигается за счет падения сопротивления термочувствительных элементов (например, выполняемых из полиамида или полипропилена) и кабеля в целом при нагреве. В одном из исполнений кабеля перечисленные выше элементы расположены по спирали вокруг сердечника из изолирующего материала, а поверх спиралей наложена изоляция из пластмассы, резины и подобных материалов. Учитывая назначение электронагревательного кабеля и примененные материалы, он не предназначен для сильного нагрева и отличается малой удельной тепловой мощностью.
Известен гибкий нагревательный провод [4] выбранный в качестве прототипа, жила которого выполнена в виде спирали, намотанной на сердечник, а сверху наложена оболочка. Сердечник и оболочка выполнены из хлопка или вискозного волокна, пропитанных жидкостью, содержащей соединения фосфора и азота и препятствующей возгоранию волокон. Спиральная жила имеет большее электрическое сопротивление по сравнению с линейной во столько раз, во сколько длина спирали больше линейной длины провода и обеспечивает повышение его удельной тепловой мощности.
Применение указанной пропитки для сердечника и оболочки в данном нагревательном проводе производится с целью обеспечить негорючесть хлопковых или штапельных нитей. Поскольку данный провод предназначен для электрических горелок и одеял и не может нагреваться выше 80оС, то характеризуется низкой удельной тепловой мощностью.
Недостатками известного нагревательного провода являются низкая удельная тепловая мощность провода и недостаточно высокая максимальная рабочая температура. Недостаточно высокая рабочая температура известных гибких нагревательных проводов и кабелей как с линейной, так и со спиральной жилой приводит к неиспользованию возможностей материала жилы. Так, для нихромовых проволок допустима рабочая температура 950-1100оС [5] что намного превышает максимальную рабочую температуру изоляции рассмотренных аналогов и прототипа.
Технический результат заявляемого провода заключается в повышении удельной тепловой мощности гибких нагревательных проводов и кабелей, а также в выравнивании максимальных рабочих температур токопроводящей жилы и изоляции.
Технический результат достигается тем, что гибкий нагревательный провод содержит сердечник, выполненный в виде жгута из нагревостойких нитей, токопроводящую жилу из проволоки с высоким удельным электрическим сопротивлением, расположенной по спирали вокруг сердечника по всей его длине, и изоляционный слой выполненный из нагревостойких нитей и расположенный поверх токопроводящей жилы, при этом сердечник и изоляционный слой выполнены из одинакового материала. Изоляция имеет дополнительный слой, который выполнен в виде повива из указанных нагревостойких нитей, уложенных с шагом, равным шагу спирали токопроводящей жилы, которая, в свою очередь, выполнена многопроволочной, а проволоки жилы расположены равномерно по периметру сердечника и чередуются с повивом дополнительного изоляционного слоя.
Гибкий жгут и изоляция выполнены из высоконагревостойких нитей с максимальной рабочей температурой, близкой к максимальной рабочей температуре проволок жилы. Изоляционный слой выполнен в виде оплетки или комбинации обмотки и оплетки нагревостойкими нитями. При этом удельная тепловая мощность провода с многопроволочной спиральной токопроводящей жилой увеличивается по сравнению с проводом, имеющим линейную или обычную спиральную токопроводящую жилу.
В качестве высоконагревостойких могут быть применены, например, стеклянные и кремнеземные нити с максимальной рабочей температурой 800 1000оС, что выравнивает напряженность тепловых нагрузок в жиле и изоляции.
Сопоставительный анализ предлагаемого гибкого нагревательного провода с известным гибким нагревательным проводом показывает, что он отличается конструкцией токопроводящей жилы, материалом и конструкцией изоляции. Таким образом, заявляемый гибкий нагревательный провод соответствует критерию изобретения "новизна".
Не известны технические решения в виде подобного исполнения конструкторских элементов провода не только в кабельной подотрасли, но и в других областях техники. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".
На фиг.1 показана конструкция гибкого нагревательного провода, содержащего сердечник 1 в виде жгута из нагревостойких нитей, токопроводящую жилу 2, спирально размещенную на сердечнике 1, изоляцию 4 и дополнительный слой изоляции 3 в виде спирального повива, выполненные из тех же нитей. Проволоки жилы равномерно расположены в дополнительном слое изоляции.
На фиг. 2 показана конструкция аналогичного гибкого нагревательного провода, у которого изоляция 4 выполнена в виде оплетки нагревостойкими нитями.
На фиг. 3 показана конструкция аналогичного гибкого нагревательного провода, у которого изоляция выполнена в виде комбинации обмотки 4 и оплетки 5 теми же нитями.
В качестве примера конкретного выполнения заявляемого гибкого нагревательного провода, подтверждающего возможность осуществления изобретения, может служить провод с многопроволочной токопроводящей жилой, наложенной поверх жгута диаметром 2,5 мм из стеклонитей марки ВМПС. В жиле нихромовые проволоки диаметром 0,32 мм уложены по спирали. Поверх спиральной жилы наложена в виде обмотки и (или) оплетки изоляция из той же стеклонити. Радиальная толщина дополнительного слоя изоляции примерно равна диаметру проволок, а радиальная толщина основного слоя изоляции для рабочего напряжения 220 В 0,6 мм. Для придания изоляции повышенной влагостойкости при транспортировке и хранении, а также для создания удобств при разделке изоляции оплетка пропитана кремнийорганическим лаком или теплостойкой эмалью. Наружный диаметр провода составляет примерно 4,3 мм.
Удельная тепловая мощность такого провода при теплоотдаче в воздух превышает 200 Вт/м, в то время как у провода ПННКЭ с рабочей температурой 180оС [2] она не более 40 Вт/м.
С учетом тепловых свойств изоляции для предлагаемого провода установлена максимальная рабочая температура 550оС. Для получения тепловой мощности 500 Вт требуется всего 2,3 м провода. Непропитанная изоляция допускает эксплуатацию нагревательного провода при температуре до 800оС.
Заявляемая конструкция проводов может найти применение в нагревательных устройствах различного типа, но прежде всего там, где требуются высокие рабочие температуры и высокая удельная теплоотдача.
Формула изобретения: 1. ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРОВОД, содержащий сердечник, выполненный в виде жгута из нагревостойких нитей, токопроводящую жилу, спирально размещенную на сердечнике по всей его длине, и изоляционный слой, выполненный из нагревостойких нитей и расположенный поверх токопроводящей жилы, при этом сердечник и изоляционный слой выполнены из одинакового материала, отличающийся тем, что провод снабжен дополнительным слоем, который выполнен в виде повива из указанных нагревостойких нитей, уложенных с шагом, равным шагу спирали токопроводящей жилы, выполненной многопроволочной, а ее проволоки расположены равномерно по периметру сердечника с чередованием с повивом дополнительного изоляционного слоя.
2. Провод по п.1, отличающийся тем, что сердечник и изоляционные слои выполнены из высоконагревостойких нитей с максимальной рабочей температурой, близкой к максимальной рабочей температуре материала токопроводящей жилы.
3. Провод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что изоляционный слой выполнен в виде комбинации обмотки и оплетки нагревостойкими нитями.
4. Провод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что изоляционный слой выполнен в виде оплетки нагревостойкими нитями.