DE19851920A1 - Elektrisches Heizkabel - Google Patents

Abstract

Ein Heizkabel besteht aus einer Vielzahl in Reihe angeordneter Heizelemente, deren jeweilige Länge durch die Abstände der zusätzlichen Leiter (3) im Kabel voneinander bestimmt ist. Die Anschluß- oder Kaltleiter der Heizelemente sind durch die nach Ablängung vom Kabel an den Enden der Heizelemente verbleibenden Längenabschnitte der zusätzlichen Leiter (3) gebildet (Fig.).

Description

Die vorliegende Beschreibung betrifft ein elektrisches Heizkabel mit längs des Kabels sich erstreckenden, jeweils abwechselnden Bereichen unterschiedlicher Widerstandscharakteristik, bei dem auf einen zentralen Kernstrang ein Heizleiter aufgewickelt ist, dessen Widerstandswert in definierten Abständen durch einen zusätzlichen Leiter höherer elektrischer Leitfähigkeit herabgesetzt ist. Heizleiter und zusätzlicher Leiter werden dabei von einer gemeinsamen Hülle umschlossen.

Ein elektrisches Heizkabel der gattungsgemäßen Art ist aus der US-PS 3,646,322 bekannt; hierbei geht es darum, über die Länge eines einzigen Kabels unterschiedliche Heizleistungen zur Verfügung zu stellen. Der sog. Kaltleiter, d. h. der Anschluß- oder Verbindungsleiter von einer geeigneten Spannungsquelle zum Heizleiter, wird bei dem bekannten Heizkabel im zentralen Kernstrang geführt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch einfache, kostengünstige Lösung zur Herstellung von Widerstandsheizelementen anzugeben, die als flexible Elemente problemlos weiterzuverarbeiten, d. h. insbesondere zu montieren sind. Gesonderte, auftragende Verbindungsmuffen zwischen Heiz- und Kaltleiter sind zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Heizkabel aus einer Vielzahl in Reihe angeordneter Heizelemente besteht, deren jeweilige Länge durch die Abstände der zusätzlichen Leiter im Kabel voneinander bestimmt ist. Dabei werden deren Anschluß- oder Kaltleiter durch die nach Ablängung der Heizelemente vom Kabel an den Enden des jeweiligen Heizelementes verbleibenden Längenabschnitte der zusätzlichen Leiter gebildet. Hiermit entfallen jegliche Art von Verbindungsmuffen zwischen Heiz- und Kalt- bzw. Anschlußleiter als auftragende Teile, die Angriffspunkte für mechanische Kräfte darstellen und daher oft Ursache für Schäden an der Muffe und/oder dem Kabel selbst sind.

Durch den Fortfall von Muffen entfallen auch entsprechende Verbindungselemente, die zu erhöhten Übergangswiderständen und bei mangelhafter Montage sogar zu Überhitzungen und Leitungsabbrand führen. In der Verbindungstechnik zwischen Heiz- und Kalt- oder Anschlußleiter sind aber auch deren unterschiedliche Werkstoffe, Kupfer-Nickel- oder Chrom-Nickellegierungen auf der einen und solchen aus Kupfer, auch verzinnt, auf der anderen Seite zu berücksichtigen. Die hierdurch bedingte besondere Sorgfaltspflicht bei der Montage und die Montage der Verbindungen selbst entfallen.

Besondere Vorteile ergeben sich in Weiterführung der Erfindung dadurch, daß der zusätzliche Leiter ein längsverlaufender Kupfer- oder Aluminiumleiter ist. Dieser in das Kabel integrierte und über seine gesamte Länge von dem durchgehenden Heizleiter kontaktierte Leiter trägt nach außen nicht auf, der Durchmesser des Kabels insgesamt kann daher klein gehalten werden, was zur weiteren Erhöhung der Flexibilität beiträgt. Denn Heizleiter und Kaltleiter gehen praktisch ohne Verbindungsmuffen nahtlos ineinander über. Vorteilhaft ist dabei, wenn der zusätzliche Leiter (Kaltleiter) erfindungsgemäß unterhalb der Heizleiterwendel geführt ist, Heizleiter und Kaltleiter werden dann von einer beiden gemeinsamen Umhüllung aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, vorteilhaft auf Fluorpolymerbasis, in ihrer Lage zueinander fixiert.

Der zentrale Kernstrang selbst besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Werkstoff, beispielsweise kann der Heizleiter auf einer etwa 1-1,5 mm starken Glasseidenseele aufgewickelt sein.

Wenn, wie oft gefordert, das Heizkabel mit einem Schutzleiter versehen werden muß, wird man diesen in Form einer Drahtaufseilung, eines Drahtgeflechtes oder eines entsprechenden Bandes auf die für Heiz- und Kaltleiter gemeinsame Umhüllung aufbringen. Mit oder ohne Schutzleiter wird die Kabelseele von einem Außenmantel umschlossen, der an den Sollstellen der Ablängung einzelner Heizelemente eine Markierung aufweist. Diese Markierung kann beliebiger Art sein, sie kann an der Oberfläche des Kabels sichtbar angebracht sein, aber auch im Schutzmantel integriert sein, beispielsweise durch detektierbare Zusatzmaterialien, die beim Durchlaufen des Kabels durch eine Sensoreinrichtung erfaßt und aufgrund eines entsprechenden Signals eine Ablängung des Kabelendes, das einem Heizelement entspricht, veranlassen.

Für die Erfindung kommt es nicht, wie ausgeführt, darauf an, an den Enden der Heizelemente, die durch Ablängung aus dem Heizkabel entstehen, Kontaktmöglichkeiten für den späteren Kaltleiter zu schaffen. Wesentlich für die Erfindung ist vielmehr, Anschlußleiter und Heizleiter im Heizkabel bereits integriert zu haben, so daß nach der Ablängung die freien Enden der Kaltleiter lediglich mit einer geeigneten Strom-/Spannungsquelle in üblicher Weise zu verbinden sind.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es auch, die jeweilige Länge der im Heizkabel integrierten Heizelemente unterschiedlich zu wählen, nämlich entsprechend der geforderten Heizleistung. So kann die Länge der durch die Wirkung der Heizelemente bestimmten Heizzonen beispielsweise 6, 10 oder 18 m und die Länge der ebenfalls im Heizkabel bereits vorliegenden, zugehörigen Kaltleiter z. B. 0,5 bis 6 m je nach Anschlußmöglichkeiten betragen.

Das Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Heizkabel mit integrierten, ablängbaren Heizelementen beliebiger Länge kann kontinuierlich durchgeführt werden. So wird beim Umwickeln eines dünnen, isolierenden Kernstranges, z. B. auf Glasseidebasis, mit dem Heizleiter (ein- oder mehrdrähtig), etwa auf Chrom- Nickelbasis, an den vorbestimmten Stellen längs des Kernstranges der zusätzliche Leiter (Kaltleiter) über die ebenfalls vorbestimmte Länge mitgeführt. Kernstrang, Heizleiter und Kaltleiter bilden in diesem Bereich eine Einheit, die Windungen des Heizleiters sind durch den Anschlußleiter praktisch kurzgeschlossen. Die anschließende Umhüllung, z. B. aus einem Fluorpolymeren, etwa in extrudierter Form, wenn es aus der Schmelze verarbeitbar ist, oder z. B. in Bandform, wenn es sich, wie Polytetrafluorethylen um aus der Schmelze nicht verarbeitbares Polymer handelt, fixiert Heizleiter und Kaltleiter längs der vorgegebenen Strecke.

Die Erfindung sei anhand nachstehender Figur näher erläutert.

Auf den zentralen Kernstrang 1 des Heizkabels ist fortlaufend der Heizleiter/Heizdraht 2, ein- oder mehrdrähtig, aufgewickelt. Der Kernstrang 1, z. B. mit geringen Abmessungen von 1-1,5 mm, kann aus einem Glasseidematerial hergestellt sein, zur Gewährleistung hoher Flexibilität in ungetränktem Zustand. Der Heizleiter 2 wird in der Regel ein Widerstandsdraht aus einer Kupfer-Nickellegierung oder aus einer Chrom-Nickellegierung sein. Eingelegt in das praktisch endlos produzierte Heizkabel ist der zusätzliche Leiter 3, z. B. ein Kupferdraht definierter Länge, auch verzinnt oder vernickelt, der sich unterhalb des Heizleiters 2 befindet und die mit ihm in Kontakt stehenden Windungen über seine Länge praktisch kurzschließt. Der in einer solchen nunmehr niederohmigen Teilstrecke des Heizkabels befindliche Leiter 3 kann daher nach Ablängung einzelner Heizelemente aus dem Kabel als Anschluß- oder Kaltleiter verwendet werden. Er kann beispielsweise eine Länge von 1 bis 4 m aufweisen, die Länge ist durch den späteren Verwendungszweck des abgelängten Heizelementes bestimmt.

Die äußeren Abmessungen der "Heizleitung" und der "Kaltleitung" sind nahezu gleich, eine muffenartige Verdickung im Anschlußbereich entfällt somit. Vorteilhaft ist ferner die uneingeschränkte Flexibilität erfindungsgemäßer aus dem Heizkabel abgelängter Heizelemente.

Durch eine Umhüllung 4, z. B. aus einem Fluorpolymer, werden Heizleiter 2 und Leiter 3 fixiert. Darüber befindet sich in der Regel der Schutzleiter 5, z. B. in Form eines Geflechtes, der schließlich vom Außenmantel 6 überdeckt ist. Für besondere Anwendungsfälle kann der Schutzleiter auch entfallen. Der Außenmantel 6 weist an den Stellen eingelegter zusätzlicher Leiter 3 Markierungen 7 auf, die eine gezielte Durchtrennung des Heizkabels zum Zwecke der Ablängung einzelner Heizelemente gewährleisten. Die Länge dieser Heizelemente ist entsprechend dem gewählten Abstand der Markierungen 7 auf dem Heizkabel vorgegeben.

Die abgelängten Heizelemente mit integriertem Anschlußleiter 3 können je nach vorgegebener Länge unterschiedlich weiterverarbeitet werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit ist die, solche Heizelemente mäanderförmig auf einer Unterlage zu befestigen und solche Heizmatten zur Flächenheizung einzusetzen. Wird als Unterlage z. B. eine Matte verwendet, dient diese gleichzeitig als stabilisierende Unterlage für das nach der Erfindung hochflexible Heizelement und gleichzeitig als Schutz beim Transport, der Lagerung sowie der Verarbeitung.

Besondere Vorteile ergeben sich für die Automatenverarbeitung bei der Herstellung von Dünnbettheizmatten. Hierbei erfolgt ein Ablängen bei der Heizmattenproduktion. Die maximale Dicke solcher Dünnbettheizmatten beträgt 3 mm.

Claims (12)

1. Elektrisches Heizkabel mit längs des Kabels sich erstreckenden, jeweils abwechselnden Bereichen unterschiedlicher Widerstandscharakteristik, bei dem auf einen zentralen Kernstrang ein Heizleiter aufgewickelt ist, dessen Widerstandswert in definierten Abständen durch einen zusätzlichen Leiter höherer elektrischer Leitfähigkeit herabgesetzt ist, wobei Heizleiter und zusätzlicher Leiter von einer gemeinsamen Hülle umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizkabel aus einer Vielzahl in Reihe angeordneter Heizelemente besteht, deren jeweilige Länge durch die Abstände der zusätzlichen Leiter im Kabel voneinander bestimmt ist, und deren Anschluß- oder Kaltleiter durch die nach Ablängung der Heizelemente vom Kabel an den Enden des jeweiligen Heizelementes verbleibenden Längenabschnitten der zusätzlichen Leiter gebildet sind.

2. Heizkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Leiter unterhalb der Heizleiterwendel diese kontaktierend angeordnet ist.

3. Heizkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Leiter ein längsverlaufender Kupfer- oder Aluminiumleiter ist, auch in verzinnter oder vernickelter Form.

4. Heizkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kernstrang aus einem hochtemperaturbeständigen Werkstoff besteht.

5. Heizkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Heizleiter und zusätzlicher Leiter von einer beiden gemeinsamen Umhüllung aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff umgeben sind.

6. Heizkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hochtemperaturbeständige Kunststoff ein Fluorpolymer ist.

7. Heizkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Umhüllung von einem Schutzleiter umgeben ist.

8. Heizkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzleiter von einem Außenmantel umgeben ist, der an den Sollstellen der Ablängung der einzelnen Heizelemente eine Markierung aufweist.

9. Heizkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der zusätzlichen Leiter in Kabellängsrichtung 0,5 bis 6 m beträgt.

10. Heizkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Länge der Heizelemente im Kabel der geforderten Heizleistung entsprechend unterschiedlich ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Heizkabels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an vorbestimmten Stellen längs des zentralen Kernstranges der zusätzliche Leiter mitgeführt und beim Umwickeln des Kernstranges mit dem Heizleiter von diesem mit umwickelt wird, daß Heizleiter und zusätzlicher Leiter gemeinsam mit einem isolierenden Werkstoff umhüllt werden und ggf. nach Aufbringen eines Schutzleiters über der gemeinsamen Umhüllung der Außenmantel aufgebracht und im Bereich des im Kabelinneren befindlichen zusätzlichen Leiters mit einer Markierung versehen wird.

12. Verwendung der aus dem Heizkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11 abgelängten Heizelemente zur Herstellung von Heizmatten, insbesondere zur Herstellung von muffenlosen, maximal 3 mm dicken Dünnbettheizmatten.