ГИБКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к электротехнике, а более конкретно к устройству гибкого нагревательного элемента с высоким удельным электрическим сопротивлением.
Устройство позволяет значительно увеличить надежность изготавливаемых гибких нагревательных элементов за счет усовершенствования конструкции изоляции. Изоляция состоит из барьерной и основной. Функцией барьерной изоляции является предотвращение замыкания между токопроводящей и нагревательной жилами и между нагревательной жилой и экраном, происходящего за счет механического продавливания изоляции токопроводящей жилой или нагревательной жилой на изгибах гибкого нагревательного элемента при работе в экстремальном режиме (ухудшение теплоотвода от гибкого нагревательного элемента, превышение тока нагрузки). Функцией основной изоляции является обеспечение необходимых механических и электрических свойств устройства.
Известно множество конструкций гибких нагревательных элементов с нагревательной жилой, выполненной из металла, при этом изоляция выполняется однослойной. При перегреве, по каким либо причинам, нагревательной жилы в процессе эксплуатации, изоляция теряет механическую прочность и под воздействием упругих сил происходит перемещение элементов гибкого нагревательного элемента на изгибах. В результате чего, происходит короткое замыкание между токопроводящими жилами или между нагревательными жилами и экраном, и устройство перестает функционировать.
Известны устройства, частично снимающие эти проблемы.
Основными способами являются повышение теплостойкости изоляции или повышение механической стойкости изоляции. Известна конструкция
Teploluxe ТЛБ32-5 (повышение теплостойкости изоляции), содержащая: центральную шунтирующую (токоподводящую) жилу из медной проволоки, изоляцию из поливинилхлоридного пластиката, нагревательную жилу, выполненную в виде спирально наложенной проволоки из сплава высокого сопротивления, экран, выполненный в виде оплетки из медных проволок, оболочку из теплостойкого поливинилхлоридного пластиката.
Недостатками этой конструкции являются: выполнение изоляции из теплостойкого пластиката, которая обеспечивает температуру на жиле не более 105°С; нагревательная жила выполнена в виде спирали и при одновременном воздействии изгибающей нагрузки и температуры выше 105°С происходит замыкание между проводящими элементами конструкции.
Известна конструкция кабеля для изделия MATS PSV 12 150-163 (повышение теплостойкости изоляции) фирмы Ceilhit (Испания), содержащая центральную нагревательную жилу, изоляцию из фторполимера, экран, оболочку из фторполимера. Изоляция и оболочка из фторполимера позволяют эксплуатировать кабель при температуре до 200°С. Недостатком этой конструкции является то, что фторполимеры являются дорогостоящими материалами и уступают по электрической прочности и температуропроводности полиэтиленам.
Известна конструкция кабеля (заявка РФ №95117860, Е 21 В 37/02 Е 21 В 37/04), повышающая механическую стойкость кабеля, содержащая токопроводящую жилу из скрученных проволок, по крайней мере, два слоя изоляции, расположенную между слоями изоляции токопроводящую нагревательную броню из, по крайней мере, одного ряда стальных проволок, при этом каждый элемент кабеля изолирован друг от друга слоем лавсановой пленки, поверх последнего слоя изоляции дополнительно наложен наружный защитный слой, представляющий собой оплетку из стальной проволоки.
Недостатком этой конструкции является то, что способ наложения лавсановой пленки (обмотка или продольная укладка) не обеспечивает исключение газовых включений, один слой изоляции повышает вероятность
пробоя при наличии слабого места в лавсановой ленте, кроме того, при монтажных и эксплуатационных изгибах лента может разойтись и образоваться оголенный участок токопроводящего элемента.
Предлагаемое техническое решение не имеет перечисленных недостатков.
Техническим результатом полезной модели, является повышение надежности гибкого нагревательного элемента.
Технический результат достигается следующими способами:
1) Использование в качестве барьерной изоляции нагревостойких материалов позволяет эксплуатировать устройство при температурах нагревательной жилы до 130°С, кратковременно до 150°С, что позволяет приблизиться к характеристикам нагревательных кабелей с фторопластовой изоляцией (до 200°С), при этом стоимость материалов изоляции значительно меньше, чем стоимость фторопласта.
2) Использование в качестве основной изоляции полиэтилена, имеющего максимальную рабочую температуры 80°С, наложенного способом экструзии позволяет обеспечить необходимую электрическую прочность изоляции и уменьшает количество газовых включений препятствующих отводу тепла от нагревательной жилы.
3) Двухслойная изоляция снижает вероятность пробоя в каком-либо месте из-за дефекта изоляции (обусловленного, например качеством материала), т.к. вероятность совпадения в одной точке дефектов разных слоев изоляции крайне низка.
Схема гибкого нагревательного элемента (коаксиальной (фиг.1 и 2) и симметричной (фиг.1а и 2а) конструкций) приведена на фиг.1 (а) (поперечный разрез) и фиг.2 (а) (продольный разрез), где введены следующие обозначения:
1 - токопроводящая жила;
2 - изоляция;
3 - барьерная изоляция;
4 - греющий элемент;
5 - экран;
6 - оболочка.
В симметричной конструкции обе жилы могут быть нагревательными и являться греющим элементом.
Кабели для систем обогрева марок КНМПЭВ, КННПЭВ, КННмПЭВ, КННсПЭВ, КНМФПЭВ, КННФПЭВ, КННмФПЭВ, КННсФПЭВ
Кабели предназначены для обогрева строительных конструкций зданий, жилых помещений (ванная, детская и т.д.) и работы при напряжении 220 В переменного тока частоты 50 Гц.
КОНСТРУКЦИЯ (для кабелей марок КНМПЭВ, КННПЭВ, КННмПЭВ, КННсПЭВ)
- две параллельно уложенные токопроводящие жилы;
- изоляция - полиэтилен;
- экран из медных луженых проволок и пленки лавсановой фольгированной алюминием;
- оболочка из ПВХ пластиката.
КОНСТРУКЦИЯ (для кабелей марок КНМФПЭВ, КННФПЭВ, КННмФПЭВ, КННсФПЭВ)
- две параллельно уложенные токопроводящие жилы, причем каждая из нагревательных жил имеет отдельную двухслойную изоляцию:
- барьерная изоляция из фторопласта;
- второй слой - изоляция из полиэтилена;
- общая изоляция (поверх параллельно уложенных изолированных жил) - полиэтилен;
- экран из медных луженых проволок и пленки лавсановой фольгированной алюминием;
- оболочка из ПВХ пластиката.
В зависимости от необходимой мощности тепловыделения гибкий нагревательный элемент может быть изготовлен с различным электрическим сопротивлением одного метра гибкого нагревательного элемента и различной длиной гибкого нагревательного элемента, и поэтому применим на многих объектах требующих обогрева и для обогрева различных площадей при использовании в качестве нагревательного элемента для систем "теплый пол".
Марка
Токопроводящая жила
Сопротивление, Ом/м
Вес, кг/км
КННсПЭВ (КННсФПЭВ)
спиральные из проволок медно-никелевого сплава
30
48,1 (49,2)
20
47,9 (48,9)
15
48,2 (49,2)
7,5
48,5 (49,7)
4,5
48,4 (49,6)
КННПЭВ (КННФПЭВ)
из проволок медно-никелевого сплава
2,5
49,1 (49,9)
1,4
50,2 (51,5)
0,8
52,1 (53,6)
0,5
54,3 (56,1)
КННмПЭВ (КННмФПЭВ)
из медной проволоки и проволок медно-никелевого сплава
0,3
52,3 (53,9)
0,2
56,4 (57,5)
КНМПЭВ (КНМФПЭВ)
из медных проволок
0,12
50,0 (50,7)
0,08
51,6 (52,0)
0,065
51,8 (52,7)
0,05
53,3 (54,3)
0,04
54,8 (55,7)
Рабочая температура на поверхности кабеля - 40°С. Предельная температура среды - 100°С (для кабелей марок КНМПЭВ, КННПЭВ, КННмПЭВ, КННсПЭВ).
Рабочая температура на поверхности кабеля - 45°С. Предельная температура среды - 120°С (для кабелей марок КНМФПЭВ, КННФПЭВ, КННмФПЭВ, КННсФПЭВ).
Поставлены на производство: имеются гигиеническое заключение (гигиенический сертификат), сертификаты электро- и пожаробезопасности.
Описание кабеля с нагревающим элементом в виде оплетки на секции для обогрева малых площадей ("теплый пол", "крыши для сосулек").
Кабели предназначены для обогрева строительных конструкций зданий, жилых помещений (ванная, детская и т.д.) и работы при напряжении 220 В переменного тока частоты 50 Гц.
Коаксиальная конструкция нагревательного кабеля с нагревающим элементом в виде оплетки (соответствует заводской марке КНМПНПЭВ) содержит следующие основные элементы:
- Центральный несущий элемент:
- многопроволочная токопроводящая медная жила (шунтирующая) (1);
- жила должна быть изолирована полиэтиленом низкого давления (2);
- Барьерная изоляция - пленка ПЭТ (3);
- Нагревательный элемент - оплетка из металлических проволок (материал и количество проволок подбирается в зависимости от требуемого электрического сопротивления кабеля) (4);
- Барьерная изоляция - пленка ПЭТ (3);
- Изоляция нагревательного элемента - полиэтилен низкого давления (2);
- Экран комбинированный - из медных луженых проволок и пленки лавсановой фольгированной алюминием (5);
- Оболочка - из теплостойкого поливинилхлоридного пластиката (6);
Номинальный диаметр кабеля - 6,5 мм
Номинальное электрическое сопротивление токопроводящей жилы постоянному току при нормальных климатических условиях соответствует следующему ряду: 40; 30; 15; 9; 5; 2,8; 1,6; 0,6; 0,4 Ом/м.
Предельные отклонения от номинального электрического сопротивления токопроводящей жилы проводов ±10%.
Изготовлена опытная партия.