Кабель для индукционного нагрева

Полезная модель относится к греющим кабелям для предварительного и сопутствующего подогрева участков труб при проведении сварочных работ и может быть использована в качестве основного греющего элемента комплекса индукционного нагрева кольцевых сварных соединений (стыков) трубопроводов и элементов труб во время строительства и ремонта промысловых и магистральных трубопроводов.
Из уровня техники известна система индукционного нагрева, включающая устройство индукционного нагрева, электрически соединенное с источником энергии индукционного нагрева, предназначенное для подачи энергии на устройства индукционного нагрева различных типов, при этом устройство индукционного нагрева обеспечивает сигнал к источнику питания индукционного нагрева, выполненный с возможностью управления выходной мощностью источника энергии индукционного нагрева на основе сигнала устройство индукционного нагрева (патент на изобретение № US 8115147, дата публикации 14.02.2012).
Из уровня техники также известен кабель из алюминиево-серебряного сплава для индукционного нагрева отличающийся тем, что оксидный слой расположен на внешнем слое провода из алюминиево-серебряного сплава, провод представляет собой множество проводов из алюминиево-серебряного сплава, объединенных в один пучок и множество прядей жгута проводов из алюминиево-серебряного сплава, переплетенных в спиралевидный токопроводящий трос, внешняя часть токопроводящего троса снабжена броней из проволоки из нержавеющей стали, внешняя периферия брони имеет термостойкий изоляционный слой, а периферия изоляционного слоя снабжена жаростойким волокнистым слоем (патент на полезную модель № CN 207011019, дата публикации 13.02.2018).
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является устройство для индукционного нагрева, содержащее магнитопровод, токопровод, расположенный внутри магнитопровода, крепежные элементы, термоизоляцию, отличающееся тем, что токопровод, выполненный из гибкого медного изолированного провода, образует плоскую полосу с прямой и обратной ветвями, концы которых заканчиваются байонетными соединителями, а по всей длине прямой и обратной ветвей токопровода равномерно закреплены полуовальные сердечники магнитопровода из ленты аморфных сплавов, которые максимально приближены к поверхности нагреваемого объекта, причем для закрепления токопровода по всей длине использованы крепежные элементы из изоляционного материала, а для закрепления самого устройства для индукционного нагрева на нагреваемом объекте дополнительно введены стяжные ленты, проходящие через крепежные элементы над прямой и обратной ветвями токопровода; пряжка и панель с замком, при этом магнитопровод, токопровод с крепежными элементами из изоляционного материала и дополнительная панель размещены в чехле из механически прочной ткани, защищенном чехлом из термостойкого материала, а стяжные ленты проходят через отверстия в чехлах (патент на изобретение № RU2356186, дата публикации 20.05.2009).
Основным недостатком известных технических решений является необходимость размещения на поверхности трубопровода дополнительной теплоизоляционной подложки, за счет чего усложняется монтаж и обслуживание. При этом увеличивается материалоемкость устройства за счет необходимости использования подложек различных размеров в зависимости от параметров трубопровода. Кроме того, в случае выполнения теплоизоляционного слоя несъемным дополнительно усложняется обслуживание и ремонт.
Технической проблемой, на разрешение которой направлена заявляемая модель, заключается в отсутствии возможности обеспечения защиты кабеля для индукционного нагрева без использования теплоизоляции поверхности трубопровода.
Технический результат заключается в обеспечении универсальности кабеля для индукционного нагрева при одновременном упрощении процесса его установки.
Сущность заявляемого устройства заключается в следующем.
Кабель для индукционного нагрева представляет собой медный проводник с трехслойным покрытием. Покрытие состоит из последовательно расположенных силиконовой трубки, армированной стеклотканью, и силиконового рукава. В отличие от ближайшего аналога поверх силиконового рукава расположен съемный термостойкий чехол из арамидной ткани с силиконовым покрытием, снабженный на концах креплениями.
Силиконовая армированная стеклотканью трубка является термостойкой и обеспечивает электроизоляцию медного проводника. Толщина стенки силиконовой трубки может составлять от 0,2 до 2 мм, в зависимости от параметров медного проводника. В зависимости от параметров проводника, электроизолирующая способность может составлять от 1000 до 5000 вольт, термостойкость - от 60 до 300°С.
В качестве медного проводника может использоваться любой известный из уровня техники провод, который может быть применен для использования в составе установки для индукционного нагрева, например, литцендрат.
Силиконовый рукав обеспечивает дополнительную термоизоляцию внутренней части кабеля от температуры нагретого металла от 60 до 700°С, а также от попадания влаги на токопроводящие элементы. Дополнительно силиконовый рукав может быть снабжен слоем теплоизоляционного материала на внутренней поверхности, например, в виде сетки из керамического волокна. Толщина стенки силиконового рукава может составлять от 1 до 4 мм в зависимости от толщины теплоизоляционного материала и параметров медного проводника.
Термостойкий чехол обеспечивает защиту покрытия кабеля от сварочных брызг, высоких температур за счет выполнения из армидной ткани, при этом силиконовое покрытие обеспечивает дополнительную защиту от атмосферных осадков, загрязнений и механических повреждений при эксплуатации в тяжелых условиях окружающей среды. Чехол выполнен цилиндрической формы, его диаметр и длина могут быть выполнены любыми, толщина чехла может составлять от 2 до 15 мм, в зависимости от параметров медного проводника и предыдущих слоев покрытия.
Для упрощения процесса надевания термостойкого чехла концы с двух сторон могут быть выполнены с запахом, при этом крепления на концах могут быть выполнены любым известным из уровня техники способом, при котором обеспечивается возможность фиксации чехла на концах, например, в виде термостойкой ленты-липучки и/или термостойкого хомута, например из нейлона, и/или в виде термостойкого шнура со скользящим узлом.
Дополнительно индукционный греющий кабель может быть снабжен на концах съемными штекерными контактами для крепления к силовому кабелю источника питания индукционного комплекса, выполненными любым известным из уровня техники способом.
За счет выполнения покрытия медного проводника трехслойным в виде силиконовой трубки, армированной стеклотканью, силиконового рукава и термостойкого чехла из арамидной ткани с силиконовым покрытием обеспечивается возможность использования кабеля для индукционного нагрева на трубах различного диаметра ввиду отсутствия необходимости установки дополнительного теплоизоляционного основания на поверхность трубы, соответствующего ее размеру. Кроме того, за счет расположения теплоизоляции непосредственно на кабеле в качестве дополнительного слоя покрытия уменьшается количество составных элементов для проведения работ, что позволяет в свою очередь облегчить процесс установки кабеля, при этом за счет выполнения теплоизоляционного чехла съемным дополнительно обеспечивается возможность демонтажа чехла без замены кабеля в целом.
Вышеописанная информация позволяет сделать вывод о достижении технического результата по обеспечению универсальности кабеля для индукционного нагрева при одновременном упрощении процесса его установки.
Заявляемая полезная модель может быть выполнена известными способами из известных материалов, что обеспечивает ее соответствие критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурой, на которой изображен продольный разрез кабеля.
Кабель для индукционного нагрева представляет собой медный проводник 1 с трехслойным покрытием и съемными штекерными контактами 2 на концах. Покрытие состоит из силиконовой трубки 3, армированной стеклотканью (не показано на чертежах), поверх которой расположен силиконовый рукав 4. Поверх силиконового рукава 4 расположен съемный термостойкий чехол 5 из арамидной ткани с силиконовым покрытием, снабженный на концах креплениями в виде силиконовых хомутов 6.
Принцип действия заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Предварительно поверх силиконового рукава 4 устанавливается термостойкий чехол 5 и фиксируется на концах с помощью силиконовых хомутов 6. Для монтажа кабеля индукционного нагрева на трубу определяется середина кабеля, которая должна находиться под сварочным стыком с провисом, необходимым для производства сварочных работ, или огибать наружный центратор (не показано на чертежах).
Перед монтажом индуктор сматывается в две скатки от концов к середине. Середина размещается под сварочным стыком и фиксируется, затем плотно наматывается на трубу, с шагом витка в ширину термостойкого чехла 5 с оставлением свободного конца длинной 0,6-0,8 метра для подключения выходного соединительного кабеля индукционной установки. Намотка второй скатки производится аналогичным образом. Таким образом, возможность расположения кабеля на трубопроводах различных диаметров зависит только от длины кабеля, при этом исключается необходимость использования дополнительных теплоизоляционных прокладок, за счет чего упрощается монтаж.