DE2032235B2 - ELECTRIC RESISTANCE HEATING CABLE - Google Patents
ELECTRIC RESISTANCE HEATING CABLEInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches W; lersiaiKKeihit/Uii'jskabel. das aus einem biegsamen K■■· κ aus elektrisch isolierendem Material, einem sic'u rimis um diesen Kern über die nanze Länge des Kabels erstreckenden schraubenlinienförmig gewickelten, an seiner Oberfläche nicht isolierten Heizdraht und einem Mantel aus elektrisch isolierendem Material besteht, wobei das Kabel in mindestens zwei Gruppen sich in der Längsrichtung des Kabels erstreckender Sektoren geteilt ist, die abwechselnd angeordnet sind und die beim Betrieb des Kabels verschiedene Temperaturen annehmen.The invention relates to an electric W; lersiaiKKeihit / Uii'jskabel. that from a flexible one K ■■ · κ made of electrically insulating material, a sic'u rimis around this core over the nanze Length of the cable extending helically wound, not insulated on its surface Heating wire and a jacket made of electrically insulating material, the cable in at least two groups of sectors extending in the longitudinal direction of the cable are divided, which alternate are arranged and assume different temperatures during the operation of the cable.
Ein Kabel dieser Art ist aus der deutschen Patent- :.chrifi 820 943 bekannt. Bei diesem Kabel ist der
Heizdraht in den Sektoren, die beim Betrieb ein.-verhältnismäßig
niedrige Temperatur annehmen müssen,
Sektoren,
Temperatur annehmen müssen.A cable of this type is known from German patent: .chrifi 820 943. With this cable, the heating wire is in the sectors that have to assume a relatively low temperature during operation,
Sectors,
Have to accept temperature.
In der Praxis stellt sich heraus, daß es bei einer derartigen Bauart nicht möglich ist, ein Kabel mit Sektoren mit sehr großen Temperaturunterschieden (von einigen 100 C) herzustellen·, die Temperatur de· Heizdrahtes selber weisi in den unterschiedlichen Sektoren kaum Unterschiede auf.In practice it turns out that it is not possible with such a design, a cable with Create sectors with very large temperature differences (of a few 100 C) · the temperature de · The heating wire itself white in the different Sectors hardly show any differences.
Eine andere Bauart eines derartigen Kabels ist aus der l'SA-Patenlschrift Re 26 522 bekannt.Another type of cable of this type is known from the ISA patent specification Re 26,522.
Bei dem elektrischen WiiL-rstandserhitzutuskabei nach dieser letzteren Patentschrift werden Sektoren, deren Temperatur beim Betrieb nicht oder nut auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert ansteigt, dadurch erhalten, daß in bestimmten Absländen längs des Kabels eine Anzahl Wicklungen des Heizdrahtes mittels eines aus einem elektrisch leitenden Material bestehenden Streifens kurzgeschlossen werden.With the electric WiiL-rstandserhitzutuskabei According to this latter patent, sectors whose temperature is not or not at all during operation a comparatively low value rises, obtained by the fact that in certain offshore areas of the cable a number of turns of the heating wire by means of one made of an electrically conductive material existing strip be short-circuited.
Der Streifen befindet sich bei einem Kabel nach dieser Patentschrift zwischen dem Kern und den Wicklungen des Heizdrahtes.The strip is located in a cable according to this patent between the core and the Windings of the heating wire.
Wenn ein derartiges Kabel geknickt oder mehrere Male gebogen wird, besteht die Gefahr, ucü die linden des Streifens ■ ich aus dem Raum zwischen den Wicklungen des Widerstandsdrahtes herausschieben und sich biegen, wobei sie die isolierende Außenumhüllung beschädigen und Kurzschluß zwischen dem Kabel und anderen beim Betrieb in der Nähe des Ka-DeIs liegenden Metallteilen herbeiführen. Außerdem treten dabei örtlich Änderungen des Widerstandes des Kabels auf.If such a cable is kinked or bent several times, there is a risk of ucü die linden of the strip ■ I slide it out of the space between the windings of the resistance wire and bend, damaging the insulating outer covering and short-circuiting between the Cables and others when operating in the vicinity of the Ka-DeI cause lying metal parts. In addition, there are local changes in resistance of the cable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Widerslandskabel zu schaffen, bei dem der Temperaturunterschied zwischen den Sektoren höherer und niedrigerer Temperatur innerhalb der von den weiteren verwendeten Kabelmaterialien gesetzten Grenzen beliebig groß gemacht werden kann, wobei die Längen der Sektoren innerhalb weiter Grenzen beliebig klein und groß gemacht werden können und wobei die Kontaktierung elektrisch und materialtechnisch keine Schwierigkeiten bietet.The invention is based on the object to provide an electrical contradicting cable in which the temperature difference between the higher and lower temperature sectors within the The limits set by the other cable materials used can be made as large as desired, the lengths of the sectors being made arbitrarily small and large within wide limits and the contacting does not present any difficulties in terms of electrical or material technology.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Kabelsektoren, die beim Betrieb eine verhältnismäßig niedrige Temperatur annehmen, eine ungerade Anzahl miteinander in elektrischer Verbindung stehender abwechselnd im gleichen Wickelsinn wie der Heizdraht in den Sektoren mit verhältnismäßig hoher Temperatur beim Betrieb und in entgegengesetztem Sinne schraubenlinienförmig gewickelter Heizdrahtschichten aufeinander auf dem Kern liegen, wobei die Anzahl aufeinander angebrachter Schichten mindestens um zwei größer als die Anzahl von Schichten in den Sektoren ist, die beim Betrieb eine verhältnismäßig hohe Temperatur annehmen.This object is achieved in that in the cable sectors that are in operation a assume a relatively low temperature, an odd number in electrical communication with one another standing alternately in the same winding direction as the heating wire in the sectors with relative high temperature during operation and in the opposite sense helically wound Heating wire layers lie on top of one another on the core, the number of which are attached to one another Layers at least two greater than the number of layers in the sectors that are used when operating assume a relatively high temperature.
Unter »Heizdraht« ist in diesem ZusammenhangUnder "heating wire" is in this context
«in elektrisch nichtisolierter Draht beliebiger Form und gegebenenfalls zusammengesetzter Bauart zu verstehen.«In electrically non-insulated wire of any shape and, if applicable, the composite design.
Bei Anwendung der Kabelkonstruktion nach der F.rfindung lassen sich auf einfache Weise, ohne daß außer dem Heizdraht noch andere Materialien verwendet werden, in der Längsrichtung des Kabels Sektoren mit sehr verschiedenen Widerstandswerten und somit sehr unterschiedlicher Wärmeentwicklung erhalten. Darüber hinaus erleichtert der Aufbau nach der [Erfindung die Kontaktierung.If the cable construction according to the invention is used, it is easy to do without In addition to the heating wire, other materials can be used in the longitudinal direction of the cable Sectors with very different resistance values and thus very different heat development obtain. In addition, the structure according to the invention facilitates contacting.
Das Auftreten eines Temperaturunterschiedes als Milcher ist lediglich auf die besondere Bauart des Kabels nach der Erfindung zurückzuführen.The occurrence of a temperature difference as a Milcher is only due to the special design of the cable attributed to the invention.
Nach einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung liegen in den Sektoren des Kabels, die beim Betrieb eine verhältnismäßig niedrige Temperatur annehmen, drei I leizdrahtschichten aufeinander und ist i-i den Sektoren, die beim Betrieb eine verhältnismäßig hohe Temperatur annehmen, der Heizdraht in einer ein/igen Schicht gewickelt.According to a suitable embodiment of the invention are in the sectors of the cable that are in operation assume a relatively low temperature, three layers of bracing wire on top of each other and is i-i the sectors that operate a proportionately Assume high temperature, the heating wire is wrapped in a single layer.
Hin derartiges Kabel besteht in elektrischer Hinsicht aus einer Anzahl von Sektoren mit einem verhältnismäßig hohen und einer Anzahl von Sektoren mit einem verhältnismäßig niedrigen Widerstand, wobei die letzteren Sektoren dadurch erhalten werden, daß der Heizdraht derart gewickelt wird, daß eine Anzahl von Teilwiderständen gebildet werden, die je nur einen Teil des Stromes führen, der in den anderen Sektoren vom Widerstandsdraht geführt wird. Die Anzahl in einem bestimmten Sektor vorhandener Teilwiderslände bedingt auf diese Weise in Abhängigkeit von der Belastung die beim Betrieb in diesem Sektor erreichte Temperatur.Such a cable exists from an electrical point of view from a number of sectors with a relatively high and a number of sectors with a relatively low resistance, the latter sectors being obtained by that the heating wire is wound in such a way that a number of partial resistances are formed, which only carry part of the current that is carried in the other sectors by the resistance wire will. In this way, the number of partial obstacles in a certain sector determines Depending on the load, the temperature reached during operation in this sector.
Der Heizd-aht kann in den unterschiedlichen Sekloren und in den aufeinanderlicgenden Schichten mit der gleichen oder mit verschiedener Steigung gewikkelt sein.The Heizd-aht can be in different seclores and wound in the successive layers with the same or a different pitch be.
Auch kann innerhalb eines Sektors während des Wickelvorgangs die Steigung derart geändert werden, daß innerhalb eines Sektors ein bestimmtes Temperaturprofil erhalten wird.The incline can also be changed within a sector during the winding process in such a way that that a certain temperature profile is obtained within a sector.
Bei einer Ausführungsform die sich in der Praxis besonders bewährt hat, und bei der in den Kabelsekloren die beim Betrieb eine verhältnismäßig niedrige 'lempeiatur annehmen, drei Heizdrahtschichten aufeinanderliegen, sind die beiden ersten auf dem Kern liegenden Schichten mit größerer Steigung als die dritte Schicht gewickelt. Bei Anwendung dieser Bauart wird ein größerer Temperaturunterschied /-wischen den unterschiedlichen Sektoren erhalten als bei einer Bauart, bei der die beiden ersten auf dem Kern liegenden Schichten mit einer gleichen Steigung wie die dritte Schicht gewickelt sind. Wenn eine dritte Schicht mit kleiner Steigung gewickelt wird, wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen den unterschiedlichen Schichten hergestellt und die Anbringung, wenn gewünscht, von betriebssicheren Kontakten an diesen Teilen erleichtert. Naturgemäß kann der gewünschte Temperaturunterschied auch dadurch erhalten werden, daß meiir als drei Schichten mit gleicher kleiner Steigung aufeinander aufgewickelt werden. Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform ergibt jedoch im Vergleich zu einer derartigen Bauart eine erhebliche Materialeinsparung.In one embodiment that has proven itself particularly well in practice, and in the cable sector which assume a relatively low temperature during operation, three heating wire layers lie on top of one another, are the first two layers on the core with a steeper slope than that third layer wrapped. When using this type of construction, there is a greater temperature difference / wipe the different sectors than with a type in which the first two on the core lying layers are wound with the same slope as the third layer. If a third Layer is wound with a small pitch, there will be good electrical contact between the different Layers made and the attachment, if desired, of reliable contacts these parts facilitated. Naturally, the desired temperature difference can also be obtained in this way that meiir as three layers with the same small slope are wound on each other. The preferred embodiment described, however, compares favorably with such a design considerable material savings.
Der Kern des Kabels kann aus einem beliebigen elektrisch isolierenden organischen oder anorganischen Material bestehen, das die beim Betrieb des Kabels auftretenden Temperaturen aushalten kann. Der Kern kann eine einfache oder eine zusammengesetzte Bauart aufweisen und z.B. aus Polynivylehlorid, Silikongummi, Nylon. Glasgarn, Asbestgarn, Polytetrafluoräthylen und Polyfluoräthylenpropylen bestehen. The core of the cable can be made of any electrically insulating organic or inorganic Material that can withstand the temperatures encountered during operation of the cable. The core can have a simple or a composite construction and, for example, made of polynivyl chloride, Silicone rubber, nylon. Glass yarn, asbestos yarn, polytetrafluoroethylene and polyfluoroethylene propylene are made.
Innerhalb des Kernes kann ein zentraler Leiter angebracht sein. Dieser Leiter erstreckt sich über die ganze Länge des Kabels und kann für Kontaktierungszwecke verwendet werden, wenn es bedenklich ist, das Kabel schleifenartig anzuordnen oder auf andere Weise die Kontaktierung zu bewirken.A central conductor can be attached within the core. This ladder extends over the entire length of the cable and can be used for contacting purposes be used when it is questionable to arrange the cable in a loop or on other Way to effect the contact.
Der Heizdraht kann grundsätzlich aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material bestehen. Vorzugsweise wird aber ein Material mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten des spezifisch:.!! Widerstandes (0.002 oder gröL' : pro Grad C) verwendet, wie z.B. Nickel oder Kupf.T. Dadurch wird nämlich der auftretende Temperaturunterschied bei einer gegebenen Bauart vergrößert, und bei einem vorgeschriebenen Temperaturunterschied ist eine geringeie Materialmenge genügend als bei Anwendung von Materialien mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten. The heating wire can in principle consist of any electrically conductive material. Preferably but a material with a high positive temperature coefficient of the specific:. !! Resistance (0.002 or greater: per degree C) is used, such as nickel or copper T. This is because the temperature difference that occurs is at of a given type, and with a prescribed temperature difference, a small one Amount of material sufficient than when using materials with a low temperature coefficient.
Die Außenumhüllung kann in Abhängigkeit von den beim Betrieb auftretenden Temperaturen au*, für diesen Zweck bekannten organischen oder anorganischen Materialien bestehen. Grundsätzlich lassen sich die gleichen Materialien verwenden, die auch für den Kern angewandt werden.The outer covering can be depending on the temperatures occurring during operation, for organic or inorganic materials known for this purpose. Basically, you can use the same materials that are used for the core.
Das Kabel kann dadurch erhalten werden, daß der Kern, der im allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, kontinuierlich in einer Richtung durch eine Wickelvorrichtung geführt wird, wobei man diese Vorrichtung am Kern entlang eine hin- und hergehende Bewegung vollführen läßt, wenn einige Schichten aufeinander angebracht werden müssen. Nach einem anderen Verfahren wird ein fester Wickelpunkt verwendet, und der Kern wird wenn einige Schichten aufeinander aufgewickelt weiden müssen, hin und her bewegt. Der mit dem Widerstandsdraht bewickelte Kern wird anschließend mit einer Außenumhüllung vergehen, z. B. dadurch, daß Glas- oder Asbestfasern oder Rayon oder Baumwolle um den Kern herumgewickelt oder -geflochten werden oder daß der Kern durch eine Fließpreßvorrichtung geführt wird, mit deren Hilfe das Kabel mit ein m Kunststoffmantel versehen wird.The cable can be obtained by passing the core, which is generally circular in cross-section, continuously in one direction through a winding device, this device being allowed to reciprocate along the core when several layers are attached to one another Need to become. According to another method, a fixed winding point is used and de r core is if some layers must graze wound successively, reciprocated. The core wrapped with the resistance wire will then pass with an outer covering, e.g. B. in that glass or asbestos fibers or rayon or cotton are wrapped or braided around the core or that the core is passed through an extrusion device with the help of which the cable is provided with a plastic sheath.
Der Außenmantel kann erwünschtenfalls auch aus einer Anzahl mit einer zentralen Öffnrng versehener Körper aus keramischem Material bestehen.If desired, the outer jacket can also be selected from a number of those provided with a central opening Body made of ceramic material.
Da es günstig ist, die Sektoren verschiedener Temperatur auch erkennen zu können, wenn das Kabel außer Betrieb ist. z. B. bei der Montage in Apparaten oder bei der Anbringung von Anschlußgliedern, ist es empfehlenswert, auf der Außcnumhüllung Markierungen anzubringen. Bei dem umwickelten Kabel können die Sektoren mit verhältnismäßig niedriger Temperatur beim Betrieb durch das Vorhandensein einer großen Menge metallischen Materials auf magnetischem oder elektrischem Wege wiedergefunden werden.Because it is cheap, the sectors of different temperatures also e r know to when the cable is out of service. z. B. when mounting in apparatus or when attaching connecting links, it is recommended to make markings on the outer casing. In the case of the wrapped cable, the relatively low temperature sectors can be found magnetically or electrically in operation by the presence of a large amount of metallic material.
Mit einer für diesen Zweck geeigneten Vorrichtung kann eine Markiervorrichtung verbunden werden. A marking device can be connected to a device suitable for this purpose.
Kabel nach der Erfindung lassen sich in Apparaturen verwenden, in der örtlich Wärme erzeugt werden muß, während die zwischenlicgenden Teile der Ap-Cables according to the invention can be used in apparatus in which heat is generated locally must, while the intermediate parts of the ap-
paralur und die Anschlußpunktc keine oder nur eine etwas höhere Temperatur annehmen dürfen.paralur and the connection point c none or only one may assume a slightly higher temperature.
Kabel nach der Erfindung lassen sich z. B. in Lokkenwickelheizvorrichtungen anwenden, die grundsätzlich aus einer Anzahl zu erhitzender Hohlzylinder oder »Finger« bestehen, die aus einer Bodenplatte hervorragen und auf die die Lockenwickel aufgeschoben werden können. Die Sektoren des Kabels, die beim Betrieb eine hohe Temperatur erreichen, werden in den Fingern untergebracht, während die verhältnismäßig kalt bleibenden Teile sich in der Bodenplatte befinden.Cable according to the invention can be, for. B. in Lokkenwickelheizvorrichtungen apply that basically consist of a number of hollow cylinders to be heated or "fingers" that protrude from a base plate and onto which the curlers are pushed can be. The sectors of the cable that reach a high temperature during operation, are housed in the fingers, while the parts that remain relatively cold are in the base plate are located.
Kabel nach der Erfindung lassen sich auch in Auftauungsvorrichtungen für Kühlschränke verwenden.Cables according to the invention can also be used in thawing devices use for refrigerators.
Die Erfindung wird nachstehend für zwei Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die F i g. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab die Ausführungsbeispiele zeigen.The invention is explained in more detail below for two exemplary embodiments with reference to the drawing, in which the F i g. 1 and 2 show the exemplary embodiments on an enlarged scale.
Das Kabel enthält einen aus Glasfasern bestehenden Kern 1. Auf den Kern ist ein Heizdraht 2 aufgewickelt. In den Sektoren A, die teilweise dargestellt sind, ist der Heizdraht in einer einzigen Schicht gewickelt, wobei der Widerstand 30ß/m beträgt. Die Sektoren A erreichen bei Betrieb bei einer Belastung von 90 W/m eine Temperatur von etwa 400° C. In den Sektoren B, von denen in der Figur einer dargestellt ist, ist der Heizdraht in drei Schichten gewikkelt. In der ersten unmittelbar auf dem Kern liegenden Schicht ist der Heizdraht mit einer Steigung, die etwa 20mal größer als die Steigung in den Sektoren A (Drahtteile 3 und 4) ist, in der gleichen Richtung (in der Figur nach rechts) wie im vorhergehenden Sektor gewickelt. In der darauf angebrachten Schicht (Drahtteile 5 und 6) ist der Heizdraht gleichfalls mit dieser größeren Steigung, aber nun in entgegengesetztem Sinne, gewickelt. In der dritten Schicht (anfangend mit dem Drahtteil 7) ist der Heizdraht wieder mit der gleichen Steigung und in dem gleichen Sinne wie im vorhergehenden Sektor/( (in der Figur nach rechts) gewickelt. Die Temperatur im Sektor B ist beim Betrieb etwa 50 C. Die Lange der Sektoren B ist gleich der der Sektoren/). Die elektrisch isolierende Umhüllung 8 des Kabels besteht in diesem Falle aus hcrumgeflochtencn Glasfasern mit einer Gesamtdecke von 0,5 mm.The cable contains a core 1 made of glass fibers. A heating wire 2 is wound onto the core. In sectors A, which are partially shown, the heating wire is wound in a single layer, the resistance being 30 [beta] / m. Sectors A reach a temperature of about 400 ° C. during operation at a load of 90 W / m. In sectors B, one of which is shown in the figure, the heating wire is wound in three layers. In the first layer lying directly on the core, the heating wire has a pitch which is about 20 times greater than the pitch in sectors A (wire parts 3 and 4) in the same direction (to the right in the figure) as in the previous sector wrapped. In the layer attached to it (wire parts 5 and 6) the heating wire is also wound with this greater pitch, but now in the opposite direction. In the third layer (starting with the wire part 7) the heating wire is again wound with the same pitch and in the same sense as in the previous sector / ((to the right in the figure). The temperature in sector B is about 50 C during operation The length of sectors B is the same as that of sectors /). The electrically insulating sheath 8 of the cable in this case consists of hcrumwoven glass fibers with a total cover of 0.5 mm.
Nach F i g. 2 besteht der Kern des Kabels aus einem zentralen Leiter 10, der mit einei aus Glasfaser bestehenden Umhüllung 11 versehen ist. Auf diesen Kern ist ein Heizdraht 12 aufgewickelt. In dem dargestellten Teil/1 des Kabels ist der Heizdraht in einer einzigen Schicht gewickelt. In dem Sektor B ist der Heizdraht in drei Schichten gewickelt (s. Fig. 1).According to FIG. 2, the core of the cable consists of a central conductor 10 which is provided with a sheath 11 made of glass fiber. A heating wire 12 is wound onto this core. In the part / 1 of the cable shown, the heating wire is wound in a single layer. In sector B , the heating wire is wound in three layers (see FIG. 1).
Das Kabel ist weiter mit einem Außenmantel 13 und zwei Endgliedern 14 und 15 versehen. Das Endglied 14 dient zum Verbinden des Heizdrahtes 12 mit dem z. B. aus Kupfer bestehenden zentralen Leiter 10. Zu diesem Zweck besteht das Endglied 14 aus einer Außenumhüllung 16 aus einem elektrisch isolierenden Material und einer Metallbuchse 17, die um den mit dem Heizdraht 12 versehenen Kern paßt; die Metallbuchse ist mit einem Metallzylinder 18 versehen, der um den zentralen Leiter paßt. Das Endglied 15 dient zur Kontaktierung; es besteht aus einer Buchse aus einem elektrisch isolierenden Material, die riiii cinci inetälieneii Innenbüchse 20 versehen ist, die einen Kontaktstift 21 trägt. Das Endglied trägt außerdem einen aus Metall bestehenden Hohlstift 22, in dem sich der aus der Umhüllung hervorragende Teil des zentralen Leiters 10 befindet.The cable is further provided with an outer jacket 13 and two end links 14 and 15. The final link 14 is used to connect the heating wire 12 with the z. B. made of copper central conductor 10. To For this purpose, the end member 14 consists of an outer sheath 16 made of an electrically insulating one Material and a metal sleeve 17 which fits around the core provided with the heating wire 12; the Metal socket is provided with a metal cylinder 18 which fits around the central conductor. The final link 15 is used for contacting; it consists of a socket made of an electrically insulating material, the riiii cinci inetälieneii inner sleeve 20 is provided which carries a contact pin 21. The end link also carries a hollow pin made of metal 22, in which the part of the central conductor 10 protruding from the sheath is located.
Da im Sektor B der Heizdraht 12 in verschiedenen Schichten gewickelt ist, wird die Temperatur in diesem Sektor nicht besonders hoch. Der Mantel 19 des Endgliedes kann also z. B. aus Kunststoff bestehen.Since the heating wire 12 is wound in different layers in sector B , the temperature in this sector is not particularly high. The jacket 19 of the end link can therefore, for. B. made of plastic.
Diese Ausführungsform des Erhitzungskabels hat den Vorteil, daß die elektrische Kontaktierung des Kabels auf einer Seite stattfinden kann.This embodiment of the heating cable has the advantage that the electrical contacting of the Cable can take place on one side.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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1971
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