КАБЕЛЬ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть использована в качестве нагревающего элемента в системах обогрева закрытых помещений и поверхностного слоя открытых площадок (грунта, тротуаров, лестниц и других).
Известен провод нагревательный марки ПННК, выпускаемый по ТУ16.К71-013-88 (Информационно-технический сборник «Изделия кабельные, т.1. Кабели, провода и шнуры силовые, ч. 4». ОАО «ВНИИКП», г.Москва. Он имеет токопроводящую жилу из нихрома и изоляцию, из кремнийорганической резины. Он допускает высокую температуру на жиле, достигающую плюс 180°С, но кремнийорганическая резина имеет значительную цену и провод экономически невыгоден для бытового применения.
Известны одножильные кабели типа НО, выпускаемые по ТУ 3558-005-23475875-95 (Информационно технический сборник «Изделия кабельные, т.1, Кабели, провода и шнуры силовые, ч. 4», ОАО «ВНИИКП». г.Москва). Кабели имеют нагревательную жилу из стали, меди или нихрома, двухслойную изоляцию из однородного материала (радиационно-сшитый самозатухающий полиэтилен или теплостойкий поливинилхлоридный (ПВХ) пластикат), экран в виде оплетки из медных или стальных проволок и оболочку из ПВХ пластиката.
Они применяются для обогрева полов и стен в бытовых и производственных помещениях, монолитных бетона и железобетона в процессе твердения, открытых площадок и грунта. Его недостатком является низкая допустимая температура на нагревательной жиле - плюс 105°С.
В качестве прототипа предложен кабель марки НО-33: с нихромовой жилой, с двухслойной изоляцией, каждый слой которой выполнен из теплостойкого ПВХ пластиката, в экране в виде оплетки из медных или стальных нержавеющих проволок и оболочкой из ПВХ пластиката.
Двухслойная изоляция из однородного материала в данном кабеле используется с целью повышения надежности. При наложении одного слоя изоляции на длинномерных изделиях всегда существует некоторая вероятность появления сквозного отверстия в изоляции в процессе экструдирования. При наложении второго слоя из однородного материала они сплавляются между собой, существующие отверстия заливаются материалом второго слоя и заплавляются, образуя непрерывный диэлектрик.
Одним из недостатков существующих бытовых нагревательных систем является очень медленное достижение требуемой для поддержания температуры в прогреваемом помещении или среде (теплый пол). Для этого необходимо повысить температуру на нагревательной жиле, но не очень сильно, так как может произойти деструкция строительных материалов.
В существующих конструкциях кабелей максимально допустимая температура на нагревательной жиле не должна превышать 105°С. Толщина изоляции выбирается таким образом, чтобы температура на поверхности изоляции была равной 60-70°С.
Техническая задача решается тем, что предлагается кабель нагревательный, включающий нагревательную жилу, двухслойную изоляцию, экран и влагозащитную полимерную оболочку, в котором. согласно полезной модели, названная изоляция состоит из внутреннего слоя, выполненного из полимерного материала с рабочей температурой от 125°С до 150°С, и наружного слоя, выполненного из полимерного материала с рабочей температурой до 105°С.
Технический результат достигается за счет выполнения слоев изоляции нагревательной жилы из разнородных материалов с разной рабочей температурой, обеспечивающих ускоренный нагрев помещений при использовании заявляемого нагревательного кабеля в нагревательных системах без деструкции строительных конструкций.
Оптимальной температурой на нагревательной жиле можно считать температуру плюс 125°С. Для этого внутренний слой изоляции (прилегающий к нагревательной жиле) нужно изготовить из материала с рабочей температурой плюс 125-150°С, например: из термоэластопласта. Это обеспечит ступенчатое снижение температуры от нагревательной жилы к наружному слою изоляции и даст возможность использовать более экономичную комбинированную изоляцию.
При этом толщина изоляции внутреннего слоя подбирается таким образом, чтобы на его поверхности достигалась температура от 95°С до 105°С, а наружного слоя - так", чтобы на его поверхности достигалась температура от 75°С до 85°С.
При использовании нагревательных проводов по прототипу с максимальной температурой на нагревательной жиле 105°С при первичном включении в помещении, находившемся при отрицательной температуре, ощущение теплого пола может возникнуть в течение длительного промежутка времени (до 48 часов), системы с нагревательной жилой по заявленной полезной модели с максимальной температурой на ней 125°С - в течение более короткого промежутка времени (до 24 часов). Для
многих потребителей, использующих помещения для жилья непостоянно, этот фактор очень важен, например, для котеджных строений.
Наличие экрана в нагревательных кабелях бытового применения обязательно, так как помимо функции экрана, он выполняет функцию цепи заземления в системе защиты потребителя от возможного поражения электрическим током.
Для удобства прокладки (исключение необходимости возврата дальнего конца кабеля в исходную точку для подсоединения к электросети) целесообразно изготавливать кабель с двумя жилами: нагревательной и питания, причем последняя изготавливается большего сечения, чтобы не оказывать значительного сопротивления проходящему току, при этом к электросети на ближнем конце кабеля подсоединяются нагревательная жила и жила питания, а на дальнем конце кабеля нагревательная жила и жила питания замыкаются накоротко.
С целью упрощения технологии изготовления двухжильного кабеля целесообразно наружный слой изоляции накладывать сплошным слоем овальной формы на две жилы сразу.
Для удешевления конструкции первый слой изоляции жилы питания, не нагревающейся до температуры 125°С, целесообразно изготавливать из материала, однородного с материалом второго слоя его изоляции.
При условии прокладки в местах, подвергающихся значительным механическим нагрузкам, целесообразно изготавливать кабель бронированным, причем по влагозащитной оболочке последовательно накладываются водоблокирующий слой, броня из круглых стальных проволок и влагозащитный шланг.
В дальнейшем предлагаемая полезная модель нагревательного кабеля поясняется конкретными примерами выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
- фиг.1 изображает поперечное сечение предлагаемого одножильного нагревательного бронированного кабеля;
- фиг.2 изображает поперечное сечение предлагаемого двухжильного нагревательного кабеля.
Одножильный нагревательный бронированный кабель 1 (фиг.1) состоит из однопроволочной или многопроволочной нагревательной жилы 2 из стали или прецизионного высокоомного сплава, или латуни, или меди. внутреннего слоя изоляции 3 из полимерного материала с рабочей температурой от 125°Т до 150°С, наружного слоя изоляции 4 из полимерного материала с рабочей температурой до 105°С, с - экраном 5 в виде оплетки из мягких медных проволок или из металлополимерной ленты с экранной проволокой в контакте с металлическим слоем, оболочкой 6 из ПВХ пластиката,
водоблокирующим слоем 7, броней 8 из круглых стальных проволок наложенных методом оплетки или обмотки по спирали, влагозащитного полимерного шланга 9.
Двухжильный нагревательный кабель 10 (фиг.2) состоит из однопроволочной или многопроволочной нагревательной жилы 2 из стали или прецизионного высокоомного сплава, или латуни, или меди, жилы питания 11 медной мягкой однопроволочной или многопроволочной, первого слоя изоляции 3 из полимерного материала с рабочей температурой до (125-150)°С, второго слоя изоляции 4 из полимерного материала с рабочей температурой до 105°С, с экраном 5 в виде оплетки из мягких медных проволок или из металлополимерной ленты с экранной проволокой в контакте с металлическим слоем, оболочкой 6 из поливинилхлоридного пластиката.
Технология изготовления кабелей согласно заявляемой полезной модели включает следующие операции.
Нагревательная жила 2 может быть изготовлена из стали или прецизионного высокоомного сплава, или латуни, или меди в однопроволочном или многопроволочном исполнении. Жила питания 11 изготавливается из мягкой меди однопроволочной или многопроволочной.
Стальную, латунную или прецизионную высокоомную проволоку покупают готовую. Гибкую жилу скручивают из отдельных проволок на крутильной машине сигарного или рамочного типа.
Медную проволоку необходимого диаметра изготавливают из медной катанки, как правило, диаметром 8 мм по одному из двух вариантов с операциями: грубого и среднего волочения или грубого, среднего и тонкого волочения. Изготовленную проволоку отжигают в установках отжига, встроенных в волочильные машины, или в специальных печах отжига. Гибкую медную жилу также скручивают из отдельных проволок на крутильных машинах сигарного или рамочного типов.
Первый 3, второй 4 слои изоляции, влагозащитную оболочку 6 и влагозащитный шланг 9 накладывают методом экструзии на экструзионной линии.
Проволоку для экрана 5 в виде оплетки изготавливают по той же технологии, что и для жилы питания. Затем готовую проволоку тростят (группируют по несколько штук в пучки) на тростильных машинах.
После этого экран 5 накладывают методом оплетки на оплеточных машинах. Экран 5 из металлопластмассовых лент металлом внутрь накладывают обмоткой по спирали с перекрытием на лентообмоточных машинах или продольно на операции экструдирования оболочки 6. Экранная проволока свободно подпускается под экран.
Водоблокирующий слой 7 накладывают из лент водоблокирующего материала на лентообмоточной машине обмоткой по спирали или продольно на операции наложения брони 8.
Броня 8 из мягких стальных проволок накладывается методом оплетки на оплеточных машинах или намоткой по спирали на обмоточных бронировочных машинах.
Были изготовлены образцы кабелей по данной полезной модели в количестве пяти штук. Кабели были испытаны в рабочем режиме температура плюс 125°С на нагревательной жиле в течение 24 часов. После этого кабели были испытаны напряжением 1500 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин. Все образцы выдержали испытание напряжением.
По одному образцу кабеля, соответствующего данной полезной модели, и марки НО-33 (прототипа) заложены в пол одинаковых складских помещений и испытаны при отрицательной температуре. Ощущение теплого пола в помещении с кабелем по полезной модели возникло через 23 часа 10 минут, в помещении с прототипом - через 39 часов 35 минут. Испытания подтверждают достигаемый технический результат.