НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к конструкциям нагревательных кабелей с токопроводящими жилами сверхмалых сечений, предназначенных, например, для обогрева трубопроводов.
Использование токопроводящих жил малых сечений обусловлено, в частности, необходимостью обеспечения максимального электрического сопротивления токопроводящих жил, что возможно как за счет применения проволоки из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением (нихрома), так и за счет минимизации сечения жилы. Указанные жилы необходимы для нагревательных кабелей относительно малой мощности, предназначенных совместно с теплоизоляцией, например, для обогрева трубопроводов.
Основным недостатком кабелей с токопроводящими жилами сверхмалых сечений является низкая механическая прочность жилы и, как следствие, сложность изготовления (необходимо специализированное оборудование). монтажа и эксплуатации кабелей.
Известны технические решения повышения механической прочности жилы малых сечений за счет ее упрочнения, например, исполнение мишурных жил, упрочненных капроновыми или хлопчатобумажными нитями. (Н.И.Белоруссов и др. «Электрические кабели, провода и шнуры.» Справочник. М. Энергоатомиздат. 1988 г. стр.391).
Недостатками данных решений является значительная сложность технологии изготовления упрочненной жилы, а также низкая стойкость жилы к внешним воздействиям, в частности повышенной влажности.
2
Прототипом является нагревательный провод марки ПННКЭВ, который содержит одну или две токопроводящие жилы из нихромовых проволок сечением 0,12 мм, изоляцию из резины и ленты фторопласта, экран в виде оплетки из медных проволок, оболочку из теплостойкого поливинилхлоридного пластиката. Длина нагревательной секции 6м. Провод предназначен для обогрева трубопроводов (ТУ 16.К71-013-98 "Кабели нагревательные").
2
К недостаткам указанного нагревательного провода относится то, что токопроводящая жила имеет низкую механическую прочность; минимальное сечение жилы составляет 0,12 мм (три проволоки диаметром 0,23 мм) и, поэтому изготовить нагревательную секцию меньшей, чем 6м длины невозможно. Кроме того, оболочка из поливинилхлоридного пластиката теряет механическую прочность (расплавляется) при температуре аварийных перегревов 140-150°С.
2
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию нагревательного кабеля, в которой за счет введения новых элементов, нового их взаимного расположения и применения новых материалов была бы обеспечена высокая механическая прочность токопроводящей жилы, возможность изготовления, монтажа и эксплуатация нагревательного кабеля с сечением до 0,008 мм (при диаметре медной проволоки 0,1 мм), что позволит изготавливать нагревательные секции длиной значительно меньшей, чем 6 м, а также стойкость к кратковременному повышению температуры до 160-170°С.
Поставленная задача достигается тем, что в нагревательном кабеле, включающем одну или две токопроводящих жилы малого сечения, изоляцию и оболочку, согласно полезной модели каждая токопроводящая жила дополнительно снабжена упрочняющим сердечником, скрученным из полиэфирных мононитей, во внешнем повиве которых уложена упомянутая токопроводящая жила, при этом выполняется соотношение а≤в,
где: а - диаметр токопроводящей жилы,
в - диаметр полиэфирной мононити.
2
Благодаря использованию упрочняющего сердечника из полиэфирных мононитей, имеющих высокие механические параметры, как при нормальной температуре (прочность при разрыве не менее 35 кгс/ мм, удлинение при разрыве не более 15%), так и при повышенных (150-180°С) температурах вулканизации резиновой изоляции, появляется возможность изготовления кабеля с минимальным сечением токопроводящих жил. Наличие серийно выпускаемых промышленностью полиэфирных мононитей с диапазоном диаметров от 0,15 до 2 мм позволяет подобрать мононить оптимального диаметра, исходя из диаметра токопроводящей жилы. При этом выполняется вышеуказанное соотношение а≤в. Причем соотношение а=в применяется для токопроводящих жил из более прочных прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением, например, из нихрома. А соотношение а<в выполняется для токопроводящих жил из менее прочных медных проволок,
которые необходимо защищать от разрушающих растягивающих нагрузок, поэтому диаметр токопроводящей жилы выбирается меньше, чем диаметр полиэфирной мононити, тогда при изгибах медная жила будет свободно перемещаться (скользить) между соседними полиэфирными мононитями большего диаметра и другими элементами кабеля (изоляция или обмотка синтетической пленкой). Это значительно повышает надежность и срок службы кабеля.
В процессе монтажа кабеля полиэфирные мононити, обладающие достаточной механической упругостью и жесткостью, обеспечивают высокую стойкость кабеля к монтажным изгибам и деформациям.
2
Каждая токопроводящая жила может быть выполнена сечением менее 0,2 мм из прецизионного сплава с высоким электрическим сопротивлением.
Каждая токопроводящая жила может быть выполнена из меди.
Токопроводящая жила может быть выполнена однопроволочной или многопроволочной.
Изоляция может быть выполнена из резины и дополнительно усилена теплостойким элементом, выполненным в виде обмотки с перекрытием полиэтилентерефталатной пленкой по упрочняющему сердечнику с токопроводящей жилой. Обмотка полиэтилентерефталатной пленкой исключает сваривание изоляции с токопроводящей жилой, повышая стойкость кабеля к изгибам при монтаже.
В процессе эксплуатации полиэфирные мононити и полиэтилентерефталатная пленка, имеющие теплостойкость до 250°С выдерживают повышенную температуру нагрева токопроводящей жилы, повышая эксплуатационную надежность изоляции и кабеля в целом.
Изоляция может быть выполнена из сшитого полиэтилена или теплостойкого поливинилхлоридного пластиката, повышая теплостойкость кабеля.
В кабеле дополнительно под оболочкой может быть расположен экран в виде оплетки из медных проволок, повышая помехозащищенность кабеля.
Оболочка может быть выполнена из теплостойких резины или поливинилхлоридного пластиката, значительно повышая теплостойкость кабеля.
Применение резиновой изоляции и оболочки обеспечивает высокую гибкость кабеля при монтаже, высокую стойкость при повышенной температуре, в том числе аварийной, а также высокую стойкость к воздействию окружающей воды.
Применение плоской формы кабеля обеспечивает лучшую теплопередачу от кабеля к обогреваемому объекту.
Предложенная полезная модель схематично изображена на фиг.1 и 2. На фиг.1 дан поперечный разрез отдельно изолированной нагревательной жилы. На фиг.2 дан поперечный разрез двухжильного нагревательного кабеля. На фигурах показаны: 1 - токопроводящая жила; 2 - полиэфирные мононити, 3 - синтетическая пленка, 4 - изоляция, 5 - оболочка.
Нагревательный кабель, включает одну или две токопроводящих жилы 1 малого сечения, изоляцию 4 и оболочку 5. В кабеле каждая токопроводящая жила 1 дополнительно снабжена упрочняющим сердечником, скрученным из полиэфирных мононитей 2, в повиве которых уложена упомянутая токопроводящая жила 1, при этом выполняется соотношение а≤в,
где: а - диаметр токопроводящей жилы 1,
в - диаметр полиэфирной мононити 2.
Пример 1. Приведенный на (фиг.2) нагревательный кабель содержит две токопроводящих жилы 1 из прецизионного сплава с высоким электрическим сопротивлением, например, из одной нихромовой проволоки диаметром 0,2 мм.
Токопроводящая жила скручена с полиэфирными мононитями 2 диаметром 0,2 мм. По упрочненной токопроводящей жиле наложены дополнительно барьер 3 в виде обмотки с перекрытием не менее 25% полиэтилентерефталатной пленкой и изоляция 4 из резины на основе этиленпропиленового каучука.
Поверх двух расположены параллельно с минимальным зазором изолированных жил 1 наложена оболочка 5 из резины на основе хлоропренового каучука.
Пример 2. Нагревательный кабель содержит две однопроволочные токопроводящие жилы 1 из медной проволоки диаметром 0,15 мм. Каждая токопроводящая жила 1 скручена с полиэфирными мононитями 2 диаметром 0,2 мм, при этом выполняется соотношение а≤в, где: а - диаметр токопроводящей жилы равный 0,15 мм; в - диаметр полиэфирной мононити равный 0,2 мм.
По токопроводящей жиле 1 наложена изоляция 4 из сшитого полиэтилена. Поверх двух расположенных параллельно с минимальным зазором изолированных жил 1 наложена оболочка 5 из теплостойкой резины на основе хлорсульфированного или хлорированного полиэтилена.
Пример 3. Нагревательный кабель содержит две многопроволочные токопроводящие жилы 1, каждая состоящая из пяти скрученных медных проволок диаметром 0,2 мм. Токопроводящая жила 1 скручена с
полиэфирными мононитями 2 диаметром 0,6 мм, при этом выполняется соотношение а≤в,
где: а - диаметр по скрученной токопроводящей жиле равный 0,54 мм;
в - диаметр полиэфирной мононити равный 0,6 мм.
По токопроводящей жиле 1 наложена изоляция 4 из теплостойкого поливинилхлоридного пластиката. Поверх двух расположенных параллельно изолированных жил 1 наложена оболочка 5 из теплостойкого поливинилхлоридного пластиката.