ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H05B3/56 

Изобретение относится к электронагревательным устройствам, а более конкретно к шнуровым неметаллическим электронагревательным устройствам с высоким удельным электросопротивлением.

Для ряда практических применений необходимо использование электронагревательных кабелей с эквивалентным удельным электросопротивлением, лежащим в пределах 10^-3 10^-4 Ом•м. Использование металлов, удельное сопротивление которых находится в диапазоне 10^-8 10^-6 Ом•м, или стандартных углеродных нитей (10^-5 10^-6 Ом•м) для создания электронагревательных кабелей малой мощности вызывает ряд технологических трудностей из-за невозможности в ограниченных габаритах разместить требуемое количество резистива.

Кроме того, электронагревательный кабель в ряде случаев требуется снабжать нетепловыделяющими ("холодными") соединительными проводами. Для этой цели обычно используются медные провода, а электрический контакт "холодной" и "горячей" частей кабеля обеспечивается при помощи либо сварки, либо скрутки, что ухудшает надежность и технологичность, так как создает трудности при дальнейшей электроизоляции и герметизации кабеля.

Известны устройства, частично снимающие эти проблемы. В (1) описан нагревательный кабель с чередующимися припаянными к нагревательным жилам ненагревающимися из-за их высокой электропроводности участками. Кабель заключен в пластмассовую оболочку. Недостатками этого кабеля являются:
1. Ненадежность и сложность массового изготовления из-за присутствия трудоемкого процесса пайки;
2. Ограниченность применения по уровню электропроводности, так как пайка возможна лишь для узкого круга металлических материалов и совершенно невозможна для неметаллических, в частности, углеродных резистивных материалов.

В (2) описан электронагревательный кабель, представляющий собой проводник из металла с высоким сопротивлением, на который дискретно нанесены участки с низким электросопротивлением. Сопротивления высокоомного и низкоомного участков отличаются примерно в 100 раз. Недостатком этого кабеля является то, что высокоомные участки изготовлены из металла, что не позволяет обеспечить требуемый диапазон удельных электросопротивлений.

В (3) описан наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению электронагревательный кабель, принятый за прототип, который содержит основу из стекловолокна, на которую спирально намотан резистивный элемент из металла с высоким электросопротивлением, который имеет дискретно нанесенные участки низкого электросопротивления, шунтирующие размещенные под ними участки высокого электросопротивления. Снаружи кабеля имеется электроизоляционная оболочка.

Описанный в (2) кабель частично свободен о недостатков, присущих кабелю из (1), так как не содержит соединений в виде пайки, однако, применение металлического резистивного материала не всегда позволяет достигнуть требуемых параметров, даже при спиральном расположении резистивного материала.

Предлагаемое техническое решение не имеет перечисленных недостатков.

Целью изобретения, является повышение верхнего предела удельного электросопротивления нагревательного кабеля, а также повышение надежности его работы, а техническим результатом решения этой задачи является увеличение прочности кабеля на разрыв.

Указанный технический результат достигается тем, что резистивный элемент изготавливается из непрерывного волокнистого проводника высокого электросопротивления, на поверхности волокон которого имеется слой покрытия в виде осажденного пироуглерода с дискретными участками гальванически нанесенных поверх пироуглерода слоев металла с низким удельным электрическим сопротивлением.

Жгут стекловолокнистых нитей с пироуглеродным покрытием и участками с низким электросопротивлением намотан на прочную основу из материала с высокой разрывной прочностью.

Кабель снаружи заключен в электроизоляционную герметичную оболочку.

Указанные признаки отличают заявляемое техническое решение от ближайшего аналога, поэтому предлагаемое устройство обладает новизной.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображен заявляемый электронагревательный кабель.

Здесь резистивный жгут 1 из стеклянных волокон с осажденным на их поверхности пироуглеродом до требуемого удельного сопротивления спирально намотан вокруг основы 2, выполненной из материала, имеющего разрывную прочность значительно большую, чем у резистивного жгута.

На резистивном жгуте имеются участки 3, имеющие в 100-200 раз более низкое удельное электрическое сопротивление. Эти участки 3 шунтируют участки 1 и при прохождении электрического тока остаются ненагретыми. Снаружи вся система окружена электроизоляционным герметичным покрытием 4.

В качестве прочной основы 2 могут быть использованы сверхвысокомодульные органические волокна или стеклянные волокна высокой прочности.

Электроизоляционным герметичным покрытием 4 может служить в зависимости от рабочей температуры кабеля поливинилхлорид, резина или фторопласт.

Участки 3 с низким электросопротивлением формируются при использовании меди, никеля, серебра или какого-нибудь другого низкоомного металла.

Работа предлагаемого в качестве изобретения устройства позволяет значительно увеличить надежность изготавливаемых из кабеля нагревательных элементов за счет надежности сцепления гальванически нанесенного на пироуглерод металла, а также за счет того, что при осевом растяжении нагрузку принимает на себя основа 2, оставляя спирально намотанный резистивный жгут практически ненагруженным.

Все стадии изготовления предлагаемого устройства легко могут быть автоматизированы с помощью стандартного оборудования и совмещены в единую технологическую цепь.

Изобретение относится к электронагревательным устройствам, а более конкретно - к шнуровым неметаллическим электронагревательным устройствам с высоким удельным электросопротивлениям. Кабель представляют собой устройство в виде длинномерной прочной основы из волокнистого материала, вокруг которой располагается спирально намотанный с шагом не менее 5 мм резистивный элемент. Резистивный элемент выполнен из непрерывного проводника высокого электросопротивления с дискретно расположенными участками, сопротивление которых в 100-200 раз ниже, шунтирующими участки высокого электросопротивления. Основа со спирально навитым на нее резистивным элементом окружена герметичным электроизоляционным покрытием. Проводник высокого электросопротивления выполнен из жгута стеклянных нитей с пироуглеродным покрытием. Устройство позволяет значительно увеличить надежность изготавливаемых из кабеля нагревательных элементов за счет надежности сцепления гальванически нанесенного на пироуглерод металла, а также за счет того, что при осевом растяжении нагрузку принимает на себя прочная основа, оставляя спирально намотанный резистивный жгут практически ненагруженным. 1 ил.

Электронагревательный кабель, содержащий прочную основу в виде жгута, выполненного из волокнистого материала, на которой спирально намотан резистивный элемент, выполненный из непрерывного проводника высокого электросопротивления, на котором дискретно по длине размещены участки покрытия с низким электросопротивлением, шунтирующие соответствующие участки высокого электросопротивления и наружное электроизоляционное герметичное покрытие, отличающийся тем, что проводник высокого электросопротивления выполнен из жгутостеклянных нитей с пироуглеродным покрытием, сопротивление участков с низким электросопротивлением выбрано в 100 200 раз меньше сопротивления участков высокого электросопротивления, а шаг намотки резистивного элемента выбран не менее 5 мм.