Кабель нагрівальний коаксіальний

Реферат: UA 110555 U UA 110555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки, а саме до конструкцій нагрівальних кабелів і проводів, призначених для обігріву приміщень і запобігання утворенню льоду. Вимоги до даних нагрівальних кабелів обумовлені в міжнародному стандарті ІЕС 60800: 2009 "Heating cables with a rated voltage of 300/500 V for com-fort heating and prevention of ice formation" (Кабелі нагрівальні на номінальну напругу 300/500 В для обігріву приміщень і запобігання утворенню льоду). Конструкція кабелів відповідно до стандарту повинна мати електричну, термічну і механічну стійкість, щоб їх експлуатація не становила небезпеки для споживача і навколишнього середовища. Зокрема забезпечувати: - розширений діапазон робочих температур (-40… +100 °C); - екран повинен мати таку конструкцію, щоб перешкоджати вільному проникненню через нього в ізоляцію сторонніх часток діаметром більше 1 мм; - При цьому стандарт ІЕС 60800: 2009 виділяє 2 класу міцності кабелів: • М1 для умов з малим ризиком механічних пошкоджень; • М2 для умов з високим ризиком механічного пошкодження гострими металевими елементами, такими як сталева армована сітка, дахи, водостічні жолоби, безпосередня прокладка в ґрунт, в бетон з великим гравієм і т.п. Тому є жорсткими і випробування кабелів за цим стандартом. Так для випробування електропровідного екрана на проникність сталеву випробувальну шпильку діаметром 1 мм вводять через екран в ізоляцію прямого відрізка кабелю, а також кабелю, навитого на оправлення діаметром, рівним п'ятикратному діаметру або розміру меншої осі перерізу кабелю. При випробуванні на міцність по класу М2 три зразки готового кабелю довжиною не менше 200 мм розміщують окремо один від одного при температурі (20±5)°С поверх циліндричного сталевого прута діаметром 6 мм під прямим кутом до прутка, який лежить на плоскій сталевій опорі. Зусилля 1500Н прикладають без удару в будь-якій точці зіткнення випробуваного зразка і сталевого прута через тверду пластину розмірами 100100 мм. Після прикладення зусилля протягом 30 с випробовуваний зразок, який продовжує перебувати під навантаженням, повинен витримати без пробою змінну напругу 1500 В, прикладену протягом 30 с. Напругу прикладають між жилою (жилами) і металевим або з іншого еквівалентного матеріалу екраном, обплетенням чи оболонкою. Прототипом є кабель нагрівальний коаксіальний, однофазний КНК-103 з однодротовим внутрішнім провідником зі сталевого малоуглеродистого оцинкованого дроту номінальним діаметром 1,2 мм, з першою ізоляцією з сіланольнозшитого поліетилену, з зовнішнім провідником у вигляді обплетення з сталевих дротів діаметром 0,15 мм з щільністю не менше 85 %, з другою ізоляцією з сіланольнозшитого поліетилену, з екраном у вигляді обплетення зі сталевих дротів діаметром 0,15 мм з щільністю обплетення не менше 50 %, з оболонкою з термостійкого ПВХ пластикату. Робоча температура кабелю 85-90 °C. (Інтернет.Сайт. http //www.avtoprovod.com /production /catalog /type 53, стр. 1 от 12.04.2016 г.). Недоліками зазначеного кабелю нагрівального коаксіального є низька робоча температура (85-90 °C) і значні габарити (7,8 мм), зумовлені його конструкцією. Внутрішній провідник, виконаний з матеріалу з високим омічним опором, нагрівається при експлуатації кабелю і відповідно додатково нагріває ізоляцію між провідниками. З цієї причини для забезпечення терміну служби кабелю вимушено знижується робоча температура. Габарити кабелю не можуть бути знижені з технологічних причин через застосування екструдованої ізоляції. В основу цієї корисної моделі поставлена задача створити таку конструкцию кабелю нагрівального коаксіального, в якій за рахунок нового виконання конструктивних елементів, нового їх розташування і поєднання, була б забезпечена більш висока робоча температура, зменшені габарити кабелю і підвищений його термін служби. Поставлена задача вирішується тим, що в кабелі нагрівальному коаксіальному, що містить внутрішній провідник, покритий полімерною ізоляцією, зовнішній провідник, покритий полімерною ізоляцією, екран і захисну оболонку з термостійкого полімеру, згідно з корисною моделлю внутрішній провідник виконаний у вигляді мідної багатодротової жили, що має низький омічний опір, а зовнішній провідник виконаний резистивним з дроту з високим омічним опором і накладено у вигляді, принаймні однієї спіралі, полімерна ізоляція виконана багатошаровою з плівок підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, а екран виконаний двошаровим у вигляді різноспрямованих повивів з мідних плющених дротів і мідних круглих дротів. Перевагою пропонованого кабелю нагрівального коаксіального є те, що завдяки застосуванню внутрішнього провідника з низьким омічним опором не відбувається додатковий 1 UA 110555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нагрів ізоляції між провідниками, а також виконання ізоляції багатошаровою, що складається з послідовно накладених не менше 4-х шарів плівки підвищеної нагрівостікості у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, значно підвищується робоча температура кабелю (до 100 °C) замість 85-90 °C у прототипу, а також надійність і термін служби, особливо при аварійних режимах, які допускають температуру до 130 °C. Шари термореактивної поліетилентерефталатної плівки, що мають температуру розм'якшення 240 °C і забезпечують при фіксованому монтажі каркасність, яка утримує при аварійній температурі 130 °C наступні елементи конструкції кабелю і відповідно високу міцність. Мідні плющені дроти в екрані забезпечують гарне відведення тепла від ізоляції, а круглі мідні дроти полегшують монтаж муфт при приєднанні вивідних кінців. Все це в комплексі забезпечує високу надійність кабелю, великий термін служби при робочій температурі не менше 100 °C. Додатковою перевагою пропонованої конструкції є її значно менша матеріаломісткість в порівнянні з прототипом, а також більш широке застосування за рахунок менших габаритів. Діаметр пропонованого кабелю 4,0 мм. Пропонований нагрівальний кабель, завдяки своїй компактній і стійкій коаксіальній конструкції з багатошаровою ізоляцією з нагрівостійких плівок, дозволяє успішно витримувати всі (вищевказані) випробування на міцність (на розчавлювання) по класу М2 згідно стандарту ІЕС 60800: 2009, а також випробування електропровідного екрану на проникність сталевою випробувальною шпилькою діаметром 1 мм, яку вводять через екран в ізоляцію. Екран може бути виконаний в кожному шарі з просвітами між окремими дротами не більше 0,8 мм, що виключає проникність екрану від гострих металевих елементів в процесі експлуатації і монтажу кабелю. Екран може бути додатково покритий шаром плівки підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки, що покращує оброблення кабелю. Полімерна багатошарова ізоляція може бути виконана у вигляді різноспрямованої обмотки, що підвищує стійкість і надійність кабелю. Плівка підвищеної нагрівостійкості може бути виконана з поліетилентерефталату. Плівка підвищеної нагрівостійкості може бути виконана з політетрафторетілену з робочою температурою до 250 °C. Кожен внутрішній і зовнішній провідники можуть бути додатково покриті шаром склослюдяної стрічки у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, що значно підвищує робочу температуру кабелю і стійкість до аварійних режимів. Запропонована корисна модель схематично зображено на Фіг. 1, 2. На Фіг. 1 показаний пропонований кабель в загальному вигляді в аксонометрії. На Фіг. 2 дано поперечний переріз кабелю. Де: 1 - внутрішній провідник у вигляді мідної багатодротової жили, 2 - багатошарова ізоляція з плівки підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, 3 зовнішній резистивний провідник з дроту з високим омічним опором, накладений у вигляді спіралі, 2 - багатошарова ізоляція з плівки підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, 4 - екран двошаровий у вигляді різноспрямованих повивів з мідних плющених і круглих дротів, 5 - шар плівки підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки, 6 захисна оболонка. Кабель нагрівальний коаксіальний містить внутрішній провідник 1, покритий полімерною ізоляцією 2, зовнішній провідник 3, покритий полімерною ізоляцією 2, екран 4 і захисну оболонку 6 з термостійкого полімеру. У нагрівальному кабелі внутрішній провідник 1 виконаний у вигляді мідної багатодротової жили, зовнішній провідник 3 виконаний резистивним з проволоки з високим омічним опором і накладено у вигляді, принаймні, однієї спіралі, полімерна ізоляція 2 виконана багатошаровою з плівок підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, а екран 4 виконаний двошаровим у вигляді різноспрямованих повивів з мідних плющених дротів і мідних круглих дротів. Екран 4 додатково покритий шаром плівки 5 підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки. Приклад. Наведений на Фіг. 1, 2 кабель нагрівальний коаксіальний містить внутрішній провідник 1, покритий полімерною ізоляцією 2, зовнішній провідник 3, покритий полімерною ізоляцією 2. Внутрішній провідник 1 виконаний електропровідним у вигляді мідної багатодротової жили 70,25 з низьким омічним опором, а зовнішній провідник 2 виконаний резистивним з 3-х дротів діаметром 0,3 мм з високим омічним опором і накладено у вигляді 3-х спіралей, полімерна ізоляція 2 виконана кожна з 4-х шарів поліетилентерефталатної плівки, накладеної у вигляді різноспрямованої обмотки з подвійним перекриттям. Поверх зовнішнього 2 провідника 3 і багатошарової ізоляції 2 накладено екран 4 перерізом не менше 0,5 мм , який виконаний двошаровим у вигляді різноспрямованих повивів з мідних плющених дротів розміром 0,151,5 мм (по суті це вузькі і тонкі стрічки) і 12 мідних круглих дротів діаметром 0,15 мм. При цьому екран 4 виконаний з просвітами між окремими стрічками і дротами не більше 0,8 мм. 2 UA 110555 U Екран 4 додатково покритий шаром поліетилентерефталатної плівки 5 у вигляді обмотки, поверх накладена захисна оболонка 6, яка виконана з полімеру підвищеної нагрівостійкості. Пропонована корисна модель кабелю можна реалізувати в серійному виробництві, заявлені технічні характеристики підтверджені відповідними випробуваннями зразків. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Кабель нагрівальний коаксіальний, що містить внутрішній провідник, покритий полімерною ізоляцією, зовнішній провідник, покритий полімерною ізоляцією, екран і захисну оболонку з термостійкого полімеру, який відрізняється тим, що внутрішній провідник виконаний у вигляді мідної багатодротової жили, що має низький омічний опір, а зовнішній провідник виконаний резистивним з дроту з високим омічним опором і накладено у вигляді принаймні однієї спіралі, полімерна ізоляція виконана багатошаровою з плівок підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки з подвійним перекриттям, а екран виконаний двошаровим у вигляді різноспрямованих повівів з мідних плющених дротів і мідних круглих дротів. 2. Кабель за п. 1, який відрізняється тим, що екран виконаний з просвітами між елементами не більше 0,8 мм. 3. Кабель за п. 1, який відрізняється тим, що екран додатково покритий шаром плівки підвищеної нагрівостійкості у вигляді обмотки. 4. Кабель за п. 1, який відрізняється тим, що полімерна багатошарова ізоляція виконана у вигляді різноспрямованої обмотки. 5. Кабель за п. 1 або 3, або 4, який відрізняється тим, що плівка підвищеної нагрівостійкості виконана з поліетилентерефталату. 6. Кабель за п. 1 або 4, який відрізняється тим, що плівка підвищеної нагрівостійкості виконана з політетрафторетилену. 7. Кабель за п. 1, який відрізняється тим, що кожен внутрішній і зовнішній провідники додатково покриті шаром склослюдяної стрічки у вигляді обмотки з подвійним перекриттям. 3 UA 110555 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4