Резистивний нагрівальний кабель

УКРАЇНА (19) UA (11) 34935 (13) U (51) МПК (2006) H05B 3/54 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) РЕЗИСТИВНИЙ НАГРІВАЛЬНИЙ КАБЕЛЬ 1 2 (13) 34935 (11) талевого аморфного сплаву заданого хімічного складу, яка покрита принаймні одним шаром електроізолятора [4]. В відомому кабелі для виготовлення струмопровідної стрічки використовуються високолеговані аморфні сплави на залізній або кобальтовій основі. Ці сплави відрізняються високою корозійною стійкістю, високим значенням питомого опору 1,2-1,6*10-6Ом*м. В якості електроізолюючого покриття струмопровідної стрічки використовують поліамід або полістирол. До недоліків відомого пристрою слід віднести повну відсутність адгезії між електроізолюючим покриттям і струмопровідною стрічкою. Відсутність адгезії приводить до утворення тонкого (капілярного) повітряного шару між аморфною стрічкою і ізоляцією. Цей повітряний шар підвищує тепловий опір нагрівального кабелю, що зменшує е фективність нагрівача. Крім того, в капілярний зазор між електроізолюючим покриттям і струмопровідною стрічкою під час тривалої експлуатації буде попадати волога. Враховуючи те, що товщина аморфної стрічки, як правило не перевищує 0,02-0,03мм, існує ймовірність її корозійного руйнування. Приймаючи до уваги те, що в багатьох випадках нагрівальні кабелі розраховуються на дуже тривалий термін використання (наприклад у "теплих підлогах") питання надійності кабелю є дуже важливим. Це змушує використовува ти більш дорогі стійкі до корозії високолеговані аморфні сплави. UA Корисна модель відноситься до електротехніки зокрема до кабельної техніки та може буде використаний при виготовленні елементів для опалення приміщень, в технологічному обладнанні, для обігріву тр убопроводів, резервуарів. Відомі резистивні нагрівальні кабелі, які включають нагрівальний елемент ізольований одним або декількома шарами ізоляційного матеріалу. В нагрівальних кабелях тепло виділяється нагрівальним елементом при протіканні по ньому електричного струму. Спеціально підібрані значення питомого опору його матеріалу дозволяють одержувати необхідні значення потужності на одиницю довжини. В якості нагрівального елементу як правило, використовують мідний, стальний або ніхромовий дріт [1, 2, 3]. Мала площа поверхні дротяного нагрівального елементу не забезпечує достатньої тепловіддачі від дроту в навколишнє середовище. Це приводить до значного перепаду температур між нагрівальним елементом і навколишнім середовищем. Досить висока температура нагрівального елементу (90-100°С і вище) накладає підвищені вимоги, що до матеріалу ізоляційного покриття кабелю, зменшує к.к.д. нагрівача. Найбільш близькою по технічній суті до пропонованого є резистивний нагрівальний кабель, що включає нагрівальний елемент (струмопровідну жилу), яка виконана у вигляді тонкої стрічки з ме U лів, наприклад з співполімеру етилену з вінілацетатом, який нанесений на струмопровідну жилу методом екструзії, при цьому відсотковий вміст вінілацетату складає від 5 до 30ваг. %. 2. Резистивний нагрівальний кабель за п. 1, який відрізняє ться тим, що електроізолятор містить дисперсний наповнювач. 3. Резистивний нагрівальний кабель за п. 2, який відрізняє ться тим, що як дисперсний наповнювач використовують крейду у кількості до 40ваг. %. 4. Резистивний нагрівальний кабель за п. 2, який відрізняє ться тим, що як дисперсний наповнювач використовують гідроксид алюмінію або гідроксид магнію у кількості до 50ваг. %. (19) (21) u200804419 (22) 07.04.2008 (24) 26.08.2008 (46) 26.08.2008, Бюл.№ 16, 2008 р. (72) МОТРЕЧКО ОЛЕГ МИ ХАЙЛОВИЧ, UA, СИРОТА ВИТАЛИЙ АНТОНОВИЧ, UA (73) МОТРЕЧКО ОЛЕГ МИ ХАЙЛОВИЧ, UA, СИРОТА ВИТАЛИЙ АНТОНОВИЧ, UA (57) 1. Резистивний нагрівальний кабель, що містить нагрівальний елемент - струмопровідну жилу, яка виконана у вигляді тонкої стрічки з металевого аморфного сплаву заданого хімічного складу, яка покрита принаймні одним шаром електроізолятора, який відрізняється тим, що електроізолятор виконаний з матеріалу, який має адгезію до мета 3 34935 В даної корисної моделі ставиться технічна задача підвищення експлуатаційних характеристик резистивного нагрівального кабелю, підвищенню його надійності, а також зменшенню його вартості, за рахунок можливості використання більш дешевих мало легованих аморфних сплавів. Суть запропонованої корисної моделі складається в наданні резистивному нагрівальному кабелю таких конструктивних властивостей, при яких забезпечується зменшення теплового опору між струмопровідною стрічкою і навколишнім середовищем, яке нагрівається за його допомогою, підвищенню надійності кабелю, розширення номенклатури придатних до застосування аморфних сплавів, зменшенню вартості кабелю. Суттєвими ознаками резистивного нагрівального кабелю загальними для прототипу і пропонованого рішення є наявність у нього нагрівального елементу (стр умопровідної жили), який виконано у вигляді тонкої стрічки з металевого аморфного сплаву заданого хімічного складу, який покрито при наймі одним шаром електроізолятора. Суттєвими відмінними ознаками пропонованого технічного рішення є те, що електроізолятор виконаний з матеріалу, який має адгезію до металів, на приклад, з співполімеру етилену с вінілацетатом, який нанесено на струмопровідну жилу методом екструзії, при цьому відсотковий вміст вінілацетату складає від 5 до 30ваг. %. Крім того, суттєвими відмінними ознакам є також те, що електроізолятор містить дисперсний наповнювач. Ще однією відмінністю є те, що, в якості дисперсного наповнювача використовується крейда у кількості до 40 вагових %. До відмінностей резистивного нагрівального кабелю, що заявляється, відноситься те, що, в якості дисперсного наповнювача використовується гідроксид алюмінію або гідроксид магнію у кількості до 50 вагових %. Співполімер етилену с вінілацетатом як правило використовують в якості «твердого клею». Він відрізняється високою адгезію до різних матеріалів в тому числі і до металів. Властивості співполімеру етилену с вінілацетатом залежать головним чином від вмісту вінілацетату. З підвищенням вмісту вінілацетату теплостійкість зменшується, в той час як еластичність та адгезія збільшуються. При вмісті вінілацетату менше ніж 5% електроізолятор має не достатню адгезію з металевою аморфною стрічкою, а при вмісті вінілацетату більше ніж 30ваг. % покриття має низьку теплостійкість та твердість. Співполімер етилену с вінілацетатом добре суміщається з різними наповнювачами. Таким чином при нанесенні екструзією співполімеру етилену с вінілацетатом на тонку стрічку з металевого аморфного сплаву на її поверхні утворюється міцний шар ізолятора. Завдяки тому що ізолятор приклеюється до стрічки, забезпечується 4 зменшення теплового опору між нагрівальною стрічкою і зовнішнім середовищем. Крім того виключається можливість проникнення вологи в проміжок між ізоляцією і стрічкою і тим самим забезпечується захист стрічки від корозії. Ця обставина підвищує експлуатаційну надійність нагрівального кабелю, суттєво розширює номенклатуру аморфних сплавів які можна використовува ти для виготовлення нагрівального елементу. При нанесенні ізоляційного шару використовують звичайні широко відомі методи екструзії, режими якої залежать від властивостей застосованого співполімеру. Для виготовлення ізоляційного шару може бути використаний, наприклад, співполімер етилену с вінілацетатом який випускається під торговими марками „СЕВІЛЕН" або „ТРИЗОЛЕН". При необхідності, поверх першого шару ізоляції можуть бути нанесені додаткові захисні шари, виконані з більш дешевого матеріалу, наприклад з поліетилену. Додавання наповнювачів до співполімеру етилену с вінілацетатом дозволяє зменшити тепловий опір ізоляційного шару. Теплопровідність наповнювачів приблизно в 20 разів більше, а питома теплоємність вдвічі менша ніж у полімерів. Таким чином, наповнювачі підвищують теплопровідність і зменшують теплоємність ізоляційного шару нагрівального кабелю. Слід зауважити, що при використанні в якості наповнювачів гідроксиду алюмінію або гідроксиду магнію одночасно підвищується вогнестійкість кабелю бо вказані гідроксиди є добрими антипіренами. Під впливом високих температур вони розпадаються з виділенням води. Ця реакція є ендотермічною і приводить до зниження температури нижче точки запалення. Обмеження кількості наповнювачів обумовлена забезпеченням необхідних механічних характеристик ізоляційного покриття. Зростання кількості наповнювача приводить до зростання жорсткості ізоляційного матеріалу. Використання запропонованого технічного рішення дозволить покращити експлуатаційні характеристики резистивного нагрівального кабелю, підвищити його надійності, а також зменшити його вартість, за рахунок можливості використання більш дешевих мало легованих аморфних сплавів. 1. Нагрівальні кабелі "Silicord" фірми OMERIN www.groupeomerin.com/dataj3roduits/pdf/ODP_CVFRFR_FR.PD F. 2. Резистивні кабелі Tash Фінської компанії Ensto www.ensto.ru/index/home_electrification/electricalhea ting.html. 3. Нагрівальні кабелі EasyCable фірми Nelson Easyheat, США, www.teplypol.ru/easycable.html. 4. Патент США US5641421 Amorphous metallic alloy electrical heater systems. 5 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 34935 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601