DE3883807T2

DE3883807T2 - Elektrische Anordnung.

Info

Publication number: DE3883807T2
Application number: DE88301501T
Authority: DE
Inventors: Michael Lind Jensen; Jean-Marie Etienne Nolf; Jan Lodewijk M F G Vansant
Original assignee: Raychem NV SA
Current assignee: Commscope Connectivity Belgium BVBA
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-02-24
Also published as: EP0280498A2; BR8800749A; EP0280498B1; DE3883807D1; GB8704232D0; ATE94310T1; KR880010528A; CA1276670C; AU1208888A; US4880962A; EP0280498A3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, die für den Schutz von Substraten, wie Kabelspleißstellen, insbesondere Telekommunikationskabel-Spleißstellen, gegenüber der Umgebung nützlich ist. Die elektrische Einrichtung ist zwar auch anderweitig brauchbar, aber sie wird primär unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Anwendung beschrieben, und zwar als Heizeinrichtung für eine Kabelspleißmuffe. Solche Einrichtungen sind sowohl in der EP-A-0 128 664 als auch in der EP-A-0 236 056 beschrieben, wobei letztere eine im Prioritätsintervall veröffentlichte Druckschrift nach Art. 54(3) EPÜ ist.
Eine Kabelspleißstelle wird im allgemeinen gebildet unter Entfernen der Isolierung von den Enden der zu verbindenden Kabel, Spleißen der darin befindlichen Leiter und Bilden einer Abdeckung, die als Spleißmuffe bezeichnet wird, um das resultierende Spleißbündel herum, um die sonst freiliegenden gespleißten Leiter zu schützen.
Eine der erfolgreichsten und meistverwendeten Konstruktionen ist die von Raychem unter den Warenzeichen XAGA und VASM vertriebene Kabelspleißmuffe. Dabei wird eine wärmeschrumpfbare polymere Hülse um die zu schützende Spleißstelle herum angebracht, und Wärme wird aufgebracht, um sie zu veranlassen, in Eingriff mit den Kabeln zu beiden Seiten der Hülse aufzuschrumpfen. Üblicherweise wird ein Propanbrenner verwendet, um die Wärme aufzubringen. Um zusätzliche mechanische Festigkeit und, falls gewünscht, zusätzliche Beständigkeit gegen das Eindringen von Wasserdampf vorzusehen, kann um das Spleißbündel herum eine innere Abdichtung vorgesehen und die Hülse um die Abdichtung herum angebracht sein.
Die Hülse kann innen mit einem Schmelzklebstoff beschichtet sein, um eine Verbindung zwischen der Hülse und den Kabeln und gegebenenfalls der Abdichtung vorzusehen. Der Schritt des Erwärmens bewirkt nicht nur ein Wärmeschrumpfen der Hülse, sondern auch eine Aktivierung des Schmelzklebstoffs.
Diese Art von Spleißmuffe ist zwar einfach anzubringen und hat ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten, sie weist jedoch den Nachteil auf, daß zum Anbringen ein Brenner verwendet werden muß. Wenn ein zu spleißendes Kabel beispielsweise in einem Kanal oder einem Mannloch verläuft, in dem sich auch Gasleitungen befinden, oder wenn das gegenüber der Umgebung zu schützende Objekt selber eine Gasleitung ist, ist die Verwendung eines Brenners nachteilig und kann sogar untersagt sein.
Wir haben nunmehr eine einfache elektrische Heizeinrichtung konstruiert, die besonders nützlich zum Anbringen einer Spleißmuffe ist, die für einen weiten Bereich von Kabeldurchmessern und Abzweigkonfigurationen verwendbar ist.
Durch die Erfindung wird daher eine elektrische Heizeinrichtung in Bandform angegeben, die folgendes aufweist:
(a) ein leitfähiges Bandheizelement, das eine leitfähige Polyinerzusammensetzung aufweist;
(b) eine erste Elektrode in Bandform, die auf einer ersten Oberfläche des Bands liegt und entlang dem Band verläuft;
(c) eine zweite Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Bands liegt und entlang dem Band verläuft, wobei die zweite Elektrode von der ersten Elektrode beabstandet ist;
(d) eine dritte Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Bands liegt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und entlang dem Band verläuft;
(e) eine Einrichtung, durch die die erste und die zweite Elektrode miteinander verbunden werden können;
(f) eine Einrichtung, durch die die erste und/oder die zweite Elektrode mit einem ersten Pol einer elektrischen Stromquelle verbunden werden können; und
(g) eine Einrichtung, durch die die dritte Elektrode mit einem zweiten Pol der elektrischen Stromquelle verbunden werden kann;
wobei die elektrische Breite der ersten Elektrode 30 bis 50% der elektrischen Breite der dritten Elektrode beträgt. Elektrische Breite bedeutet hier die Breite einer Elektrode (die 100% ihrer Gesamtbreite sein kann), die zum Durchgang von Strom zwischen der dritten Elektrode und der ersten und/oder zweiten Elektrode durch das leitfähige Polyiner verfügbar ist. Die Elektroden können breiter sein (wobei Teile gegenüber der Zusammensetzung isoliert sind), damit sie als Sammelschienen usw. wirken.
Durch die Erfindung wird außerdem eine elektrische Heizeinrichtung in Bandform angegeben, die folgendes aufweist:
(a) ein leitfähiges Bandheizelement, das eine leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist;
(b) eine erste Elektrode in Bandform, die auf einer ersten Oberfläche des Bands liegt und entlang dem Band verläuft;
(c) eine zweite Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Bands liegt und entlang dem Band verläuft, wobei die zweite Elektrode von der ersten Elektrode beabstandet ist;
(d) eine dritte Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Bands liegt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und entlang dem Band verläuft, wobei die dritte Elektrode mit der ersten und zweiten Elektrode sowie dem Abstand dazwischen im wesentlichen umfangsgleich ist;
(e) eine Einrichtung, durch die die erste und die zweite Elektrode miteinander verbunden werden können;
(f) eine Einrichtung, durch die die erste und/oder die zweite Elektrode mit einem ersten Pol einer elektrischen Stromquelle verbunden werden können; und
(g) eine Einrichtung, durch die die dritte Elektrode mit einem zweiten Pol der elektrischen Stromquelle verbunden werden kann.
Durch die Erfindung wird außerdem eine elektrische Heizeinrichtung angegeben, die folgendes aufweist:
(a) ein erstes Teil, das folgendes aufweist:
(i) eine erste Elektrode,
(ii) eine zweite Elektrode,
(iii) ein Heizelement, das eine erste leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die ein PTC-Verhalten zeigt, und mit der ersten und der zweiten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden ist, ein Strom I&sub1; durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht, wobei der maximal fließende Strom I1MAX kleiner als 75 A ist;
(b) ein zweites Teil in thermischem Kontakt mit dem ersten Teil, wobei das zweite Teil folgendes aufweist:
(i) eine dritte Elektrode,
(ii) eine vierte Elektrode,
(iii) ein Heizelement, das eine zweite leitfähige Polyinerzusammensetzung aufweist, die ein PTC-Verhalten zeigt, und mit der dritten und der vierten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der dritten und vierten Elektrode verbunden ist, ein Strom durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht; und
(c) eine Einrichtung, durch die das erste und das zweite Teil parallelgeschaltet werden können;
wobei das erste und zweite Heizelement derart ausgebildet sind, daß dann, wenn das erste und das zweite Teil parallelgeschaltet sind, nach t Sekunden ein Strom I&sub2; durch die Kombination aus dem ersten und dem zweiten Teil fließt, dessen Maximum I2MAX kleiner als 75 A ist, wobei es einen Wert von t gibt, bei dem das Verhältnis zwischen I1MAX und I2MAX zwischen 1,5 : 1 und 1 : 0,67 liegt.
Durch die Erfindung wird ferner eine elektrische Heizeinrichtung in Form eines Flächenkörpers angegeben, die folgendes aufweist:
(a) ein leitfähiges Flächenkörper-Heizelement, das eine leitfähige Polyerzusammensetzung aufweist;
(b) eine erste Elektrode in Bandform, die auf einer ersten Oberfläche des Flächenkörpers liegt;
(c) eine zweite Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Flächenkörpers liegt und die beabstandet von und im wesentlichen parallel zu der ersten Elektrode liegt;
(d) eine dritte Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Flächenkörpers liegt und die beabstandet von und im wesentlichen parallel zu der zweiten Elektrode liegt;
(e) eine vierte Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Flächenkörpers liegt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die vierte Elektrode mit der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode sowie den Abständen dazwischen im wesentlichen umfangsgleich ist;
wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrode zwischen den folgenden Zuständen änderbar sind:
(i) dem Zustand, in dem jede von der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode jeweils im wesentlichen elektrisch voneinander isoliert sind, und zwar anders als durch den Flächenkörper;
(ii) dem Zustand, in dem von der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode zwei Elektroden miteinander verbunden sind und diese beiden Elektroden anders als durch den Flächenkörper von der dritten Elektrode im wesentlichen elektrisch isoliert sind; und
(iii) dem Zustand, in dem die erste, die zweite und die dritte Elektrode miteinander verbunden sind.
Durch die Erfindung wird ferner eine elektrische Heizeinrichtung angegeben, die ein Laminat der folgenden Schichten in der folgenden Reihenfolge aufweist:
(a) erste und zweite Elektroden in Bandform, die im wesentlichen koplanar sind;
(b) eine leitfähige Polymerzusammensetzung, die ein PTC- Verhalten zeigt;
(c) eine ZTC-Zusammensetzung, die ein leitfähiges Polymer und einen wärmeleitfähigen Füllstoff darin aufweist; und
(d) eine dritte Elektrode.
Durch die Erfindung wird ferner eine elektrische Heizeinrichtung angegeben, die ein Laminat der folgenden Schichten in der folgenden Reihenfolge aufweist:
(a) eine erste Elektrode;
(b) eine ZTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 10 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand bei 20 ºC von 1 bis 100 Ω·cm hat;
(c) eine PTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 50 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand unterhalb ihrer Schalttemperatur von 1 bis 100 Ω·cm hat;
(d) eine ZTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 100 bis 500 um
und einen spezifischen Widerstand bei 20 ºC von 75 bis 10 000 Ω·cm hat;
(e) eine ZTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 10 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand bei 20 ºC von 1 bis 100 Ω·cm hat; und
(f) eine zweite Elektrode.
Durch die Erfindung wird außerdem eine elektrische Heizvorrichtung angegeben, die folgendes aufweist:
(a) eine elektrische Heizeinrichtung, die folgendes aufweist:
(i) ein erstes Teil, das eine erste und eine zweite Elektrode und eine erste leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die ein PTC-Verhalten zeigt, wobei die Zusammensetzung mit der ersten und der zweiten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der ersten und der zweiten Elektrode verbunden ist,
ein Strom durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht, und
(ii) ein zweites Teil, das eine dritte und eine vierte Elektrode und eine zweite leitfähige Polyinerzusammensetzung aufweist, die ein PTC-Verhalten zeigt, wobei die Zusammensetzung mit der dritten und der vierten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der dritten und vierten Elektrode verbunden ist, ein Strom durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht;
(b) eine Einrichtung, um eine thermische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Teil herzustellen, so daß ein Stromfluß durch die erste Zusammensetzung eine Erhöhung des spezifischen Widerstands der zweiten Zusammensetzung bewirkt; und
(c) eine Einrichtung, um das erste und das zweite Teil in bezug auf eine gemeinsame elektrische Stromquelle parallel zueinander zu schalten.
Die elektrische Heizeinrichtung bildet bevorzugt einen Teil eines Gegenstands, insbesondere einer Kabelspleißmuffe (die in Form eines Teilesatzes geliefert werden kann, aber bevorzugt einstückig ist) zum Schutz eines langgestreckten Substrats, insbesondere einer Kabelspleißstelle, gegenüber der Umgebung, wobei die Kabelspleißmuffe folgendes aufweist: einen ersten Flächenkörper mit einem ersten Randbereich, wobei der erste Flächenkörper fakultativ dimensionsmäßig rückstellbar ist;
einen zweiten flexiblen und im wesentlichen ebenen Flächenkörper mit einem zweiten Randbereich, wobei der zweite Flächenkörper fakultativ dimensionsmäßig rückstellbar ist; ein durch Wärme aktivierbares Abdichtmaterial, das zwischen dem ersten und dem zweiten Randbereich positionierbar ist; eine Einrichtung, um den ersten und den zweiten Randbereich zusammen und um das Substrat herum zu halten;
eine Einrichtung zum Verlagern des Abdichtmaterials, um eine Abdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Randbereich und dem Substrat zu bilden;
und wobei die elektrische Heizeinrichtung so positioniert ist, daß sie fähig ist, das Abdichtmaterial zu aktivieren und/oder eine dimensionsmäßige Rückstellung des ersten und/oder des zweiten Flächenkörpers zu veranlassen.
Flexibel bedeutet hier, daß der Flächenkörper durch Wickeln, Falten oder Biegen von Hand verformt werden kann, und hochflexibel bedeutet, daß er leicht von Hand verformt werden kann. Im wesentlichen eben bedeutet hier, daß der Flächenkörper nicht vorgeformt ist, so daß er einen zentralen Körperbereich und unveränderliche geformte Auslässe hat, die nur eine einzige Größe und Konfiguration von Kabeln aufnehmen können. Der Fachmann ist in der Praxis in der Lage, diese Unterscheidung ohne weiteres zu treffen.
Wir bevorzugen, daß die elektrische Heizeinrichtung vorgesehen ist, um das Abdichtmaterial zu aktivieren, bevorzugt zu erweichen. Es wird besonders bevorzugt, daß die Heizeinrichtung flexibel ist, stärker bevorzugt, daß sie hochflexibel ist, damit sie sich an eine Oberfläche des Substrats anpassen kann. Der Betrieb der Heizeinrichtung kann von der Stromquelle oder von dem Bediener gesteuert werden, beispielsweise durch irgendeinen Schaltvorgang, der nach einer bestimmten Zeitdauer oder nach irgendeiner Änderung in der Heizeinrichtung eintritt. Die Stromquelle kann fähig sein, je nach der Größe der Spleißmuffe, die die Heizeinrichtung heizen soll, oder nach irgendetwas anderem, wie etwa der Umgebungstemperatur eingestellt zu werden. So kann die Gesamtheizdauer von dem Bediener vorgegeben werden, und die Stromquelle kann einen solchen Schaltvorgang automatisch zu einem Zeitpunkt durchführen, der eine unveränderliche Funktion (wie etwa ein unveränderlicher Bruchteil) dieser Gesamtdauer ist.
In jedem Fall wird bevorzugt, daß eine Regelung bei einer Temperatur zwischen 100 und 140 ºC, bevorzugt ca. 125 ºC, stattfindet. Ferner wird bevorzugt, daß die Heizeinrichtung in Form eines Bands vorliegt, das zumindest zwischen dem ersten und dem zweiten Randbereich verläuft. Das Band kann als Teil der Flächenkörper entlang den beiden Randbereichen oder entlang nur von einem vorgesehen sein, oder es kann ein einziger Abschnitt von Heizband zwischen den Randbereichen während der Anbringung des Flächenkörpers positioniert werden. Das Band oder die sonstige Heizeinrichtung ist bevorzugt hochflexibel und daher bevorzugt dünn, damit die Flächenkörper fähig sind, sich an das Substrat anzupassen, das sie gegenüber der Umgebung schützen sollen.
Der erste und der zweite Flächenkörper können vor dem Gebrauch miteinander verbunden werden oder integrale Teile eines größeren Flächenkörpers sein oder vor dem Anbringen separat sein. Wir bevorzugen, daß sie integrale Teile eines größeren Flächenkörpers sind, wobei der größere Flächenkörper um das Substrat herumgewickelt sein kann, indem er beispielsweise im allgemeinen hälftig um das Substrat herum auf eine Weise gefaltet wird, wie man eine Zeitung zusammenlegt. Der Teil des größeren Flächenkörpers auf der einen Seite des Substrats kann als der genannte erste Flächenkörper und der Teil auf der entgegengesetzten Seite als der genannte zweite Flächenkörper angesehen werden. Der Vorteil der integralen Ausbildung des ersten und des zweiten Flächenkörpers ist, daß der Rand, der durch die Faltlinie gebildet wird, nicht abgedichtet zu werden braucht. Wir bevorzugen, daß der erste Flächenkörper sowie der zweite Flächenkörper flexibel und im wesentlichen eben sind.
Eine Klemme, eine Klammer oder eine sonstige Verschlußeinrichtung kann angebracht sein, fakultativ als Teil der Einrichtung zum Verlagern, um entsprechende Randbereiche des ersten und zweiten Flächenkörpers zusammenzuhalten. Im allgemeinen sind der erste und der zweite Flächenkörper im wesentlichen rechteckig, und das Substrat springt aus entgegengesetzten Rändern, bevorzugt den kurzen Rändern, vor. Einer der langen Ränder wird von der Faltlinie gebildet, und der andere lange Rand muß abgedichtet werden. Die Einrichtung zum Halten und die Einrichtung zum Verlagern, die oben erwähnt ist, wirken auf die Ränder (oder den Rand), aus denen das Substrat vorspringt, in diesem Fall auf die kurzen Ränder. Die langen Ränder können, wenn sie eine Abdichtung benötigen, auf die gleiche oder eine andere Weise abgedichtet werden.
Die Spleißmuffe kann außerdem ein Gehäuse aufweisen, das die Spleißstelle und den ersten und zweiten Flächenkörper umgeben kann. Ein solches Gehäuse kann einen zusätzlichen mechanischen Schutz bieten, beispielsweise gegen Stoß- und Vibrationsbeschädigung, und/oder es kann mindestens ein Teil einer Einrichtung zum Halten und/oder einer Einrichtung zum Verschieben in bezug auf irgendeinen Randbereich der abzudichtenden Flächenkörper bilden. Bevorzugt bietet ein solches Gehäuse Schutz vor Stoßbeschädigung und hält Randbereiche des ersten und des zweiten Flächenkörpers zusammen, von denen das Substrat nicht vorspringt (im allgemeinen Randbereiche entgegengesetzt zu einer Faltlinie und senkrecht zu den Randbereichen, aus denen das Substrat tatsächlich vorspringt). Alternativ oder zusätzlich kann eine mechanische Verstärkung um die Spleißstelle zwischen den Flächenkörpern vorgesehen sein. Ferner kann ein Eingriff zwischen den Flächenkörpern und dem Gehäuse zulassen, daß axiale Beanspruchungen der Substrate über die Flächenkörper (mit denen sie dicht verbunden sind) auf das Gehäuse übertragen werden, so daß im Fall einer Kabelspleißstelle eine Zugentlastung über die Spleißstelle erreicht wird.
Die Flächenkörper weisen bevorzugt ein polymeres Material auf, fakultativ gemeinsam mit einer Metallschicht wie etwa Aluminiumfolie, um die Wasserdampfdurchlässigkeit herabzusetzen. Eine Rückstellung kann in der Richtung vorgesehen sein, die zu den langen Substraten quer verläuft, da ein Schrumpfen in dieser Richtung dazu beitragen kann, etwaige Hohlräume angrenzend an das Substrat zu verringern. Eine Rückstellung ist jedoch im allgemeinen nicht erforderlich, um eine Abdichtung zu bilden. Das ist von erheblichem Vorteil, weil die zum Einbau erforderliche Energiemenge dadurch verringert wird. Außerdem kann die dimensionsmäßige Stabilität die Konstruktion des Produkts vereinfachen, und zwar besonders dann, wenn eine elektrische Heizeinrichtung als Teil des Produkts vorgesehen ist, da eine dimensionsmäßige Änderung der Heizeinrichtung nicht vorgesehen zu werden braucht.
Die Abdichtung erfolgt mittels des Abdichtmaterials, wie etwa eines Klebstoffs, eines Gels oder eines Dichtmittels (etwa eines Mastix) und speziell mittels eines Schmelzklebstoffs. Das Abdichtmaterial ist bevorzugt nur um Randbereiche des Flächenkörpers herum vorgesehen, wo eine Abdichtung zwischen Randbereichen und/oder eine Abdichtung zwischen einem Randbereich und dem vorspringenden Substrat zur Abdichtung gegenüber der Umgebung erforderlich ist, d. h. um das Volumen im Inneren der Doppellage von Flächenkörpern gegenüber der Außenseite zu trennen. Wenn daher die beiden Flächenkörper integral sind, weil sie Teil eines größeren rechteckigen Flächenkörpers sind, der im wesentlichen hälftig um die Spleißstelle herumgefaltet ist, sind die drei abzudichtenden Randbereiche (der vierte ist die Faltung) mit dem Abdichtmaterial versehen.
Das Abdichtmaterial kann auf den drei Randbereichen jedes Flächenkörpers, auf den drei Randbereichen nur eines Flächenkörpers, teilweise auf dem einen Flächenkörper und teilweise auf dem anderen vorgesehen sein oder als gesonderte Komponente (beispielsweise als Klebstoffband) zugeführt werden, das in irgendeiner Phase während des Einbauvorgangs zwischen die Flächenkörper eingebracht wird. Die Heizeinrichtung kann ein oder mehrere Teile aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie nur an das Abdichtmaterial an den genannten Bereichen angrenzen. Das Abdichtmaterial ist bevorzugt ein anderes Material als das der Flächenkörper, aber es kann zumindest teilweise mit den Flächenkörpern integral sein, und in diesem Fall kann eine Schweißverbindung gebildet werden.
Ein Vorteil der Lokalisierung des Abdichtmaterials an den Randbereichen oder anderen Flächen, an denen eine Abdichtung erforderlich ist, besteht darin, daß die zum Erweichen, beispielsweise Schmelzen, des Materials benötigte Energie aufgrund der kleineren verwendeten Menge herabgesetzt wird. Die Temperatur, die notwendig ist zum Schmelzen bevorzugter Klebstoffe, wie etwa von Klebstoffen auf Polyamidbasis, ist im allgemeinen niedriger als die auf diesem Gebiet normalerweise verwendete Temperatur, um ein Wärmeschrumpfen des Materials zu bewirken, etwa 70 bis 120 ºC anstatt 130 bis 150 ºC. So kann ein Gegenstand gemäß der Erfindung eine ausgezeichnete Abdichtung gegenüber der Umgebung bieten, wobei eine viel geringere Energiemenge, beispielsweise 20 bis 150 W/h, über die Größenbereiche verbraucht wird, die auf dem Gebiet der Telekommunikationskabel im allgemeinen angetroffen werden, im Vergleich mit 30 bis 300 W/h für eine vollständig wärmeschrumpfbare und mit Klebstoff beschichtete Hülse bekannter Konstruktion. Der Stromverbrauch beträgt bevorzugt 1000 bis 2000 W, stärker bevorzugt 1000 bis 1700 W, und der maximale Einschalt-Stromstoß in die Heizeinrichtung wird bevorzugt unter 75 A, bevorzugt unter 50 A, gehalten.
Wenn die Spleißmuffe eine Abzweigspleißstelle (beispielsweise eine Spleißstelle, an der ein Kabel mit zwei Abzweigkabeln verbunden ist, die das Spleißbündel im wesentlichen nebeneinander verlassen) abdichten soll, können Mittel vorgesehen sein, um zwischen den Abzweigkabeln Randbereiche des ersten und des zweiten Flächenkörpers zusammen zubringen. Auf diese Weise können Hohlräume zwischen den Abzweigkabeln und dem ersten und zweiten Flächenkörper verringert werden. Ein Abzweig-Clip, wie er in der GB 1 604 986 (N.V. Raychem S.A.) offenbart und beansprucht wird, kann zu diesem Zweck verwendet werden. Ein Abzweig-Clip, wiederum fakultativ gemäß der Offenbarung in der GB 1 504 986, kann auch auf beiden Seiten der Abzweigkabel verwendet werden, um den ersten und zweiten Flächenkörper zusammenzuhalten. Zur Anpassung der Flächenkörper an die Kabel oder anderweitig, falls gewünscht, wird ein hohes Maß an Flexibilität der Randbereiche bevorzugt, und dadurch kann die Klebstoffmenge eingeschränkt werden. Eine Möglichkeit, die Flexibilität mit viel Klebstoff beizubehalten, besteht darin, den Klebstoff in gewellter oder gerippter Form vorzusehen, wobei die Wellen oder Rippen senkrecht zu der Richtung verlaufen, in der ein Biegen erforderlich ist.
Die Einrichtung zum Verlagern des Abdichtmaterials ist bevorzugt federnd bzw. elastisch vorgespannt oder fähig, federnd bzw. elastisch zu einer Form vorgespannt zu werden, aus der heraus sie entspannen und beim Entspannen eine Verlagerung des Abdichtmaterials bewirken kann. Das Abdichtmaterial fließt unter der Krafteinwirkung der Einrichtung zum Verlagern in etwaige Hohlräume, die einen Leckpfad in das aufzubauende Spleißgehäuse bilden würden. Bevorzugt wird die Einrichtung zum Verlagern federnd vorgespannt, nachdem der erste und zweite Flächenkörper auf beiden Seiten des Substrats positioniert worden sind. Verschiedene Clips oder Klammern oder andere Einrichtungen, die verwendet werden können, um die beiden Flächenkörper in bezug zueinander und/oder in bezug auf das Substrat festzulegen, können dazu dienen, diese Einrichtung unter federnde Vorspannung zu bringen. Wenn die Flächenkörper ordnungsgemäß festgelegt sind, kann die Spleißmuffe erwärmt werden. Wärme kann zum Erweichen des Abdichtmaterials und zum Fließen aufgrund der Entspannung der Einrichtung zum Verlagern führen.
Bei einer Ausführungsform weist die Einrichtung zum Verlagern einen Schaumstoff, bevorzugt in Bandform, auf, der entlang mindestens einem Teil des ersten und/oder zweiten Randbereichs verläuft. In irgendeinem Stadium, bevorzugt während des Einbaus des Gegenstands der Erfindung, insbesondere beim Einführen von Clips und Klammern, die den ersten und zweiten Flächenkörper relativ zueinander halten, wird der Schaumstoff zusammengedrückt. Beim Erwärmen der Randbereiche, an denen das Abdichtmaterial liegen kann, kann sich der Schaumstoff entspannen und bewirkt eine Verlagerung des erweichten Abdichtmaterials. Wir bevorzugen Schaumstoff einer Dicke von 0,5 bis 5 cm, insbesondere 1,0 bis 3,0 cm, und Polyurethanschaum hat sich als geeignet erwiesen.
Der Gegenstand der Erfindung kann mit einer Einrichtung versehen sein, um das Halten von Druck in seinem Inneren zu unterstützen, und eine solche Einrichtung kann besonders nützlich sein, wenn der Gegenstand eine Verbindung zwischen überdruckgekapselten Kabeln schützen soll. Die Einrichtung kann dazu dienen, das Ausmaß zu verringern, bis zu dem eine dichte Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Flächenkörper oder zwischen einem der Flächenkörper und dem Substrat durch Druck im Inneren der resultierenden Spleißmuffe Ablösekräften ausgesetzt wird, oder um zu verhindern, daß eine solche dichte Verbindung Ablösekräften ausgesetzt wird. Das kann erfolgen, indem ein oder beide Flächenkörper mit Randbereichen versehen werden, die einen allgemein V-förmigen Querschnitt (was U- und sonstige ähnlich geformte Querschnitte einschließt) haben. Die Spitze des V weist von der Innenseite der Spleißmuffe weg, und die beiden Schenkel des V sind fähig, sich aufgrund von Druck in der Spleißmuffe aufzuspreizen. Ein Schenkel des V kann den eigentlichen ersten oder zweiten Flächenkörper aufweisen, und der andere Schenkel kann mit dem Substrat oder mit dem zweiten bzw. ersten Flächenkörper dicht verbunden sein. Somit ist der Flächenkörper mit etwas versehen, das in anderem Zusammenhang als eine V-Abdichtung bekannt ist. Die elektrische Heizeinrichtung, speziell wenn sie in Bandform vorliegt, kann zwischen den Schenkeln des V vorgesehen sein.
Es ist vorteilhaft, daß die Heizeinrichtung mit irgendeiner Form von Regelung versehen ist, und eine Selbstregelung in bezug auf die Temperatur wird bevorzugt. Die Heizeinrichtung kann eine leitfähige Polymer- oder andere Zusammensetzung aufweisen, die einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands (PTC) hat, so daß dann, wenn sie eine bestimmte Temperatur erreicht, oder über einen bestimmten Temperaturbereich (die autotherme oder Schalttemperatur) ihr Widerstand erheblich ansteigt, so daß ihre Ausgangsleistung herabgesetzt wird. Wir bevorzugen, daß die Heizeinrichtung von einer einfachen Stromquelle, beispielsweise von einer Batterie mit weniger als 50 V, beispielsweise 24 oder 12 V, oder von einer einfachen Wechselstromquelle gespeist wird. Ein Problem, das bei einigen bekannten PTC-Heizeinrichtungen auftritt, ist, daß ihr Widerstand bei Erstverbindung mit einer Stromquelle zu niedrig ist und somit ein großer Einschaltstrom fließt. Dadurch kann die Heizeinrichtung oder die Stromquelle beschädigt werden. Es ist schwierig, dieses Problem insbesondere in Verbindung mit dünnen Bandheizeinrichtungen, wie sie hier bevorzugt werden, durch die chemische Zusammensetzung des PTC-Materials der Heizeinrichtung zu überwinden. Wir haben gefunden, daß dieses Problem überwunden werden kann durch das Vorsehen von mindestens zwei Heizeinrichtungsteilen, bevorzugt in thermischem Kontakt und stärker bevorzugt integral, die elektrisch bevorzugt parallel miteinander verbunden werden können, nachdem ein erstes Teil davon heiß geworden ist und somit, nachdem sein spezifischer Widerstand höher geworden ist. Bei Erstverbindung mit einer elektrischen Stromquelle ist die Heizeinrichtung (d. h. das aktive Teil davon) klein, und daher wird kein zu großer Strom gezogen. Wenn dieses Teil heiß geworden ist, und im allgemeinen, wenn es seine autotherme Temperatur erreicht hat, wird das zweite Teil angeschlossen. Dieses Teil ist ebenfalls klein, und das erste Teil zieht keinen hohen Strom mehr, so daß beim Herstellen der zweiten Verbindung der gezogene Strom erneut nicht zu hoch ist. Es wird bevorzugt, daß die Einschaltströme beim ersten und beim zweiten Verbinden im wesentlichen gleich sind, und in den meisten Anwendungsfällen sollte der größere nicht höher als das 1,5fache des kleineren sein.
Die Heizeinrichtung hat bevorzugt Bandform und bevorzugt eine Dicke von weniger als 2,5 mm, stärker bevorzugt weniger als 1,5 mm und insbesondere weniger als 1 mm, um die Flexibilität sicherzustellen. Die Einrichtung hat bevorzugt eine Heizkapazität im stabilen Zustand von 0,2 bis 2,0, stärker bevorzugt 0,5 bis 1,4 W/cm² und weniger als 5,0, bevorzugt weniger als 2,5 W/cm² beim Einschalten. Diese Einrichtungen sind bevorzugt selbstregelnd bei einer Temperatur zwischen 100 und 140 ºC, stärker bevorzugt zwischen 115 und 130 ºC und insbesondere bei ca. 125 ºC. Die Breite der Heizeinrichtung hängt von der Aufgabe ab, die sie erfüllen soll, und in den meisten Fällen bevorzugen wir eine Breite von 1 bis 15 cm, stärker bevorzugt von 2 bis 12 cm. Die Heizeinrichtung kann jede gewünschte Länge haben; wenn sie jedoch sehr lang ist, kann es erwünscht sein, Strom an mehr als einem Paar von Stellen entlang ihrer Länge aufzubringen, dicke Elektroden zu verwenden oder irgendeine zusätzliche Form von Stromverteilung zu verwenden. Bei einer Spleißmuffe sind typische Längen 20 bis 400 cm, insbesondere 50 bis 300 cm.
Wir bevorzugen, daß die Spleißmuffe derart ist, daß die täglich vom Monteur benötigte Gesamtenergiemenge weniger als 50%, insbesondere weniger als 20% und bevorzugt ca. 10% einer Fahrzeugbatterie von 70 Ah beträgt. Ein Kraftfahrzeugladesystem sollte in der Lage sein, diese zusätzliche Belastung auszuhalten. Das ermöglicht es bevorzugt, bis zu sechs Gegenstände der Erfindung zu montieren. Wenn der Gegenstand der Erfindung eine Telekommunikationskabel-Spleißstelle abdichten soll, wird bevorzugt, daß etwa vier der häufig verwendeten kleineren A-Größen oder drei der B-Größen oder zwei der C-Größen oder jeweils eine der D- oder E-Größen mit dieser Gesamtenergiemenge montierbar sind. Die Umgebungstemperatur wirkt sich natürlich aus, und die obigen Zahlen gelten bevorzugt bis ca. 20 ºC.
Irgendeine Einrichtung, wie etwa eine Diode, ist bevorzugt vorgesehen, um zu verhindern, daß bei niedriger Fahrzeugbatteriespannung Strom von der Batterieanlage zum Fahrzeug fließt, beispielsweise beim Anlassen.
Bei einer alternativen Konstruktion hat die Heizeinrichtung die Form eines koaxialen Laminatbands. Eine solche Heizeinrichtung kann beispielsweise einen zentralen Innenleiter (die dritte Elektrode) aufweisen, die von einem Mantel aus leitfähiger polymerer Zusammensetzung und schließlich von zwei weiteren Leitern (der ersten und der zweiten Elektrode) umgeben ist. Somit liegen die erste und die zweite Elektrode auf einer ersten Oberfläche (der äußeren Oberfläche) des leitfähigen Polymerbands, und die dritte Elektrode liegt auf einer zweiten Oberfläche (der inneren Oberfläche) des leitfähigen Polymerbands entgegengesetzt zu der ersten (äußeren) Oberfläche. Der leitfähige polymere Mantel kann eine PTC- und/oder ZTC-Schicht aufweisen.
Die erste und die zweite Elektrode können jede geeignete Form haben, in der sie voneinander getrennt sind. Beispielsweise können die erste und zweite Elektrode zwei lange Bänder aufweisen, die wendelförmig und alternierend um die leitfähige polymere Schicht so herumgewickelt sind, daß ein Abstand zwischen den jeweiligen Elektroden vorhanden ist. Als weiteres Beispiel können die erste und zweite Elektrode ein einziges Band aufweisen, das so um das leitfähige polymere Material gewickelt ist, daß zwischen in Längsrichtung entgegengesetzten Enden davon ein Zwischenraum vorhanden ist, wobei das Band entlang der Länge des Bands eine Längsaussparung hat, um zwei getrennt zu speisende Elektroden zu schaffen. Die Stromzufuhr zu der ersten, zweiten und dritten Elektrode dieser Ausbildung kann auf die gleiche Weise wie für die vorher beschriebenen Ausbildungen erfolgen.
Eine koaxiale bandartige Konstruktion ist typischerweise für Heizzwecke, wie etwa als Begleitheizung von Rohren erwünscht. Wenn bei solchen Anwendungsfällen keine speziellen Maßnahmen ergriffen werden, können hohe Einschaltströme resultieren, und zwar besonders dann, wenn große Längen verwendet werden. Die Erfindung eignet sich daher besonders für solche Anwendungsfälle.
Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; die Zeichnungen zeigen in: Fig. 1 eine bekannte Kabelspleißmuffe;
Fig. 2 bis 5 elektrische Heizeinrichtungen der Erfindung;
Fig. 6 die Änderung des entnommenen Stroms über die Zeit für eine Heizeinrichtung nach der Erfindung;
Fig. 7 eine weitere Konstruktion der Heizeinrichtung;
Fig. 8 bis 10 eine bevorzugte Konstruktion einer Spleißmuffe zur Verwendung mit der Heizeinrichtung nach der Erfindung;
Fig. 11 die Positionierung einer Heizeinrichtung in einem Randbereich einer Spleißmuffe;
Fig. 12 die Verlagerung von Klebstoff, der von einer Heizeinrichtung erwärmt ist;
Fig. 13 ein Gehäuse, das Teil einer Spleißmuffe ist und mit dem die Heizeinrichtung verwendet werden kann;
Fig. 14 eine Anordnung von drei Heizeinrichtungsteilen an einer Spleißmuffe;
Fig. 15 und 16 eine Sicherheitseinrichtung; und
Fig. 17 eine weitere Konstruktion der Heizeinrichtung.
Die Fig. 1A und 1B zeigen eine der am häufigsten benutzten bekannten Telekommunikationskabel-Spleißmuffen. Sie wird von Raychem unter den Warenzeichen XAGA und VASM vertrieben. Eine Kabelspleißstelle 1, die durch das Vorhandensein einer großen Zahl von Leiterverbindern ziemlich voluminös sein kann, verbindet zwei Kabel 2 miteinander. Eine Abdichtung 3 ist um die Spleißstelle herumgewickelt, um mechanischen Schutz und fakultativ eine Wasserdampfsperre zu bilden. Die Spleißmuffe ist durch eine wärmeschrumpfbare polymere Hülse 4 vervollständigt, die um die Abdichtung 3 herumgeschlagen und in ihrer Umwickelkonfiguration durch das Zusammenführen von Schienen 5 befestigt ist. Die Hülse 4 wird dann durch das Aufbringen von Wärme, im allgemeinen unter Verwendung eines Propangasbrenners, aufgeschrumpft, und eine Klebstoffbeschichtung wird zum Schmelzen gebracht, um-die Kabel 2 und die Abdichtung 3 dicht miteinander zu verbinden.
Die eingebaute Konfiguration ist in Fig. 1B gezeigt, die außerdem einen Kanal 6 zeigt, der über die Schienen 6 geschoben wurde, um sie zusammenzuhalten.
Eine bevorzugte Konstruktion von Heizeinrichtung ist in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine Heizeinrichtung 7 in Bandform, die ein Widerstandsheizelement 8, das bevorzugt selbstregelnd ist und bevorzugt eine leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die PTC-Verhalten zeigt, und Elektroden 9a, 9b und 9c aufweist, durch die sie gespeist wird. Die Elektroden 9a und 9b sind voneinander durch eine Aussparung oder einen anderen Abstand 10 getrennt, sie können aber durch Schließen eines Schalters 11 elektrisch miteinander verbunden werden. (Der Ausdruck Aussparung bedeutet einfach einen Abstand, der durch Entfernen eines Teils einer vorher einzigen oberen Elektrode gebildet ist.)
Eine Spleißmuffe oder ein anderer Gegenstand kann montiert werden unter Anwendung einer solchen Heizeinrichtung 7, um einen Klebstoff wie folgt zu aktivieren. Zuerst ist der Schalter 11 geöffnet, und infolgedessen ist nur ein Teil der Heizeinrichtung unter Strom, und zwar die linke Seite in der Figur. Da die Größe der Heizeinrichtung somit geringer ist, wird der Einschaltstrom verringert. Die linke Seite der Heizeinrichtung wird heiß, und die rechte Seite kann durch die Wärmeleitung und eventuell durch einen gewissen diagonalen Stromfluß etwas heißer werden. Wenn eine leitfähige Polymerzusammensetzung oder ein anderes PTC-Material wenigstens als Teil des Materials 8 verwendet wird, erhöht sich sein Widerstand mit der Zeit, und der entnommene Strom wird geringer.
Nach einer bestimmten Zeit (bevorzugt 0,5 bis 5, insbesondere ca. 1 bis 3 min) oder nach Erkennung des Erreichens eines bestimmten Widerstands oder Stroms kann der Schalter 11 geschlossen werden. Da somit ein größerer Teil der Heizeinrichtung in Betrieb genommen wird, steigt der Strom erneut an, und es tritt ein neuer Spitzenstrom auf, der wiederum mit der Zeit abnimmt. Es ist zu beachten, daß dann, wenn der Schalter 11 geschlossen wird, die gesamte Heizeinrichtung zur Wirkung gebracht werden kann.
Es wird bevorzugt, daß der Schaltzeitpunkt und die Position des Elektrodenabstands 10 (die die relative Größe der beiden Bereiche der Heizeinrichtung bestimmt) so gewählt sind, daß die beiden Spitzenströme im wesentlichen gleich sind, so daß beispielsweise der eine nicht mehr als das 1,5fache des anderen beträgt. Der Abstand unterteilt die Heizeinrichtung bevorzugt in zwei Teile, von denen der eine bevorzugt 30 bis 50%, stärker bevorzugt 35 bis 45% und insbesondere 40 bis 45% der Gesamteinrichtung beträgt. Der größere Teil der Heizeinrichtung ist bevorzugt derjenige, der zuerst mit Strom gespeist wird. Der Abstand 10 hat bevorzugt eine Breite von 0,5 bis 2 mm und eine Tiefe (je nach der Elektrodendicke) von 50 bis 200 um. Falls gewünscht, kann die Heizeinrichtung mehr als zwei Bereiche aufweisen, indem beispielsweise mehr als ein Abstand 10 vorgesehen wird.
Der Schalter 11 kann in der Heizeinrichtung, in irgendeinem anderen Teil des Gegenstands der Erfindung oder entfernt, etwa in einer Stromquelle, automatisch gesteuert werden. Anstatt eines automatischen Betriebs kann er von dem Monteur des Gegenstands auch manuell geschaltet werden.
Bevorzugt ist die Heizeinrichtung selbstregelnd bei einer Temperatur zwischen 100 und 140 ºC, bevorzugt zwischen 115 und 130 ºC, insbesondere bei ca. 125 ºC. Ihre Wärmeleistung ist bevorzugt 0,2 bis 2,0 W/cm², stärker bevorzugt 0,5 bis 1,4, insbesondere 0,75 bis 1,3 W/cm². Die niedrigere Leistung betrifft im allgemeinen die größeren Größen von Spleißmuffen oder sonstigen Gegenständen, und die höhere Leistung betrifft die kleineren Größen. Diese Zahlen entsprechen ca. 1100 W Strombedarf pro Spleißmuffe.
Die Stromquelle für diese Art von Heizeinrichtung ist bevorzugt eine Gleichstrombatterie von 24 V, aber eine Wechselstromquelle, beispielsweise Netzstrom, kann über einen geeigneten Transformator verwendet werden. Ein Generator mit einer Ausgangsleistung von 1500 W sollte geeignet sein.
Es ist erwünscht, daß die Bandheizeinrichtung flexibel ist, damit sich sich an die Substrate usw. anpassen kann, die sie heizen soll. Die Heizeinrichtung ist somit bevorzugt dünn.
Eine bevorzugte Dicke beträgt 400 bis 1600, stärker bevorzugt 600 bis 1000 um.
Die Elektroden 9 weisen bevorzugt Aluminium oder ein anderes leitfähiges Metall auf, bevorzugt mit einer Dicke von 10 bis 150, insbesondere ca. 25 oder 100 um in Abhängigkeit von der Größe und davon, ob Flexibilität verlangt wird. Die Elektroden haben bevorzugt die Form einer kontinuierlichen Folie im Gegensatz etwa zu Netzmaterial.
Die Heizschicht 8 weist bevorzugt ein PTC-Material auf, das bevorzugt einen spezifischen Widerstand vor dem Erwärmen von bevorzugt weniger als 100 Ω·cm, stärker bevorzugt von weniger als 50 Ω·cm, insbesondere von 5 bis 30 Ω·cm hat. Ihre Dicke beträgt bevorzugt 50 bis 700, stärker bevorzugt 50 bis 350 um. Bevorzugt enthält sie im wesentlichen kein thermisch leitfähiges, elektrisch schlecht leitendes Füllmaterial (beispielsweise Aluminiumoxid); zum Vergleich siehe weiter unten Schicht 12.
Fig. 3 zeigt eine komplexere Konstruktion einer Heizeinrichtung, die zusätzlich eine ZTC-Schicht 12 hat. (ZTC bedeutet wörtlich einen Temperaturkoeffizienten Null des Widerstands, was hier bedeutet, daß über den 30 ºC-Temperaturbereich der größten Änderung des spezifischen Widerstands innerhalb des Betriebstemperaturbereichs der spezifische Widerstand sich um weniger als einen Faktor 6 ändert.) Eine solche ZTC-Schicht 12 kann einen wärmeleitfähigen Füllstoff wie etwa Aluminiumoxid enthalten, und zwar bevorzugt in einer Menge von 0 bis 75%, stärker bevorzugt 30 bis 60%, so daß nicht nur die Wärmeleitfähigkeit verbessert, sondern auch das Erreichen eines gewünschten spezifischen Widerstands erleichtert werden kann. Ein spezifischer Widerstand von 75 bis 10 000 Ω·cm, insbesondere 1000 bis 7000 Ω·cm, wird bevorzugt. Die Schicht 12 hat bevorzugt eine Dicke von 50 bis 500, insbesondere 200 bis 300 um.
Die Heizeinrichtung von Fig. 3 hat außerdem zwei ZTC-Verbindungsschichten 13 zwischen den Elektroden 9a, 9b und 9c und den Hauptheiz- und Steuerschichten 12, 8. Die Verbindungsschichten haben die Funktion, die Verbindung zu unterstützen, und sie weisen bevorzugt ein polymeres Material mit einem spezifischen Widerstand von 1 bis 100, stärker bevorzugt 5 bis 20, insbesondere ca. 10 Ω·cm auf und haben bevorzugt eine Dicke von 10 bis 500, insbesondere 50 bis 200 um.
In Fig. 3 hat der Abstand (oder die Aussparung) 10 eine Tiefe, die im wesentlichen gleich dem Elektrodenmaterial ist. In Fig. 4 dagegen verläuft der Abstand 10 auch durch mindestens die Verbindungsschicht 13. Er kann noch weiter verlaufen, und es ist möglich, daß die Bereiche der Heizeinrichtung vollständig getrennt sind und erst während der Installation elektrisch miteinander verbunden werden, obwohl eine Wärmeverbindung bevorzugt wird.
Fig. 5 zeigt eine Heizeinrichtung 7 mit einer Vielzahl von Aussparungen oder Abständen 10, wie sie für große Heizeinrichtungen bevorzugt sein können. Beispiele von so großen Heizeinrichtungen umfassen breite Heizeinrichtungen wie etwa diejenigen, die als Querheizeinrichtungen für die unten beschriebene Spleißmuffe bevorzugt sind. Die Heizeinrichtung weist daher mehr als eine zweiteilige Heizzone auf, wovon eine durch Strichlinien begrenzt gezeigt ist. Jede Zone ist mit drei Elektroden 9a, 9b und 9c versehen, wobei die Elektrode 9c bevorzugt sämtlichen Zonen gemeinsam ist.
In Fig. 6 ist der von einer der Heizeinrichtungen gemäß den Fig. 2 bis 4 oder von einer Zone der Heizeinrichtung von Fig. 5 entnommene Strom als Funktion der Zeit T aufgetragen. Beim Einschalten der Heizeinrichtung tritt ein hoher Einschalt-Stromstoß auf, wonach der entnommene Strom dadurch abnimmt, daß eine PTC-Zusammensetzung 8 der Heizeinrichtung heiß wird (was im allgemeinen zum geringeren Teil auf darin selber erzeugte Wärme und zum größeren Teil auf Wärmeleitung von einer benachbarten ZTC-Zusammensetzung 12 mit höherem spezifischem Widerstand zurückgeht) und ihr spezifischer Widerstand somit ansteigt. Nach einer bestimmten Zeitdauer T&sub1;, bevorzugt zwischen 0,5 und 5, insbesondere ca. 1 bis 3 min, wird der Schalter 11 geschlossen. Ein zweiter Einschalt- Stromstoß ist gezeigt, und infolgedessen wird ein zweiter Teil der Heizeinrichtung in Betrieb genommen. Es wird bevorzugt, daß jeder Einschaltstrom kleiner als 75 A, insbesondere kleiner als 50 A ist, und daß, wie vorstehend gesagt wurde, der jeweils größere von I&sub1; und I&sub2; nicht höher als das 1,5fache des jeweils kleineren ist. Das kann im allgemeinen durch richtige Positionierung des Abstands 10 gewährleistet werden, wie oben erläutert wurde.
Fig. 7 zeigt, wie eine vielteilige Heizeinrichtung gespeist werden kann. Eine erste Gruppe von alternierend betriebenen Elektroden 9a wird zuerst an eine Stromquelle angeschlossen, und beim Schließen des Schalters 11 wird eine zweite Gruppe von Elektroden 9b in Betrieb genommen.
Die Einrichtung nach der Erfindung wird bevorzugt mit einer Spleißmuffe verwendet, wie sie in den Fig. 8 bis 10 gezeigt ist. Das gegenüber der Umgebung zu schützende Substrat weist, wie gezeigt, eine Kabelspleißstelle 1 auf, die drei Kabel 2 miteinander verbindet.
Die Kabelspleißstelle 1 ist zwischen einem ersten Flächenkörper 14 und einem zweiten, flexiblen und im wesentlichen ebenen Flächenkörper 15 positioniert. In diesem Fall sind die beiden Flächenkörper 14 und 15 integrale Teile eines einzigen größeren Flächenkörpers, der wie beim Zusammenfalten einer Zeitung um die Spleißstelle 1 herum gefaltet wird. Außerdem sind in diesem Fall beide Flächenkörper flexibel und im wesentlichen eben.
Der Flächenkörper 14 hat einen ersten Randbereich 16, und der Flächenkörper 15 hat einen zweiten Randbereich 17, zwischen denen das Substrat (hier ein Kabel 2) verläuft. Die Flächenkörper haben solche Randbereiche um drei Seiten herum, und die vierte Seite ist eine Faltlinie des größeren Flächenkörpers, von dem sie ein Teil sind.
Ein durch Wärme erweichbares Material 18 ist an den Randbereichen gezeigt, so daß es eine Abdichtung zwischen ihnen bilden kann, wenn die Flächenkörper 14 und 15 zusammengebracht sind. Eine elektrische Heizeinrichtung 7 nach der Erfindung in Bandform verläuft entlang den Randbereichen und wird durch Leiter 19 gespeist. Die Heizeinrichtung dient dazu, den Klebstoff 18 zu aktivieren, um dadurch die gewünschte dichte Verbindung zu bilden. Die Heizeinrichtung 7 ist gestrichelt gezeigt, weil sie unsichtbar sein kann, beispielsweise unter Klebstoff 18 oder in einer Schichtkonstruktion der Flächenkörper 14 und 15.
In Fig. 8B sind die beiden Flächenkörper 14 und 15 mit dem Substrat zwischen sich zusammengebracht worden. Der (in bezug auf das Substrat) Längsrandbereich der beiden Flächenkörper kann mit einer Klammer 20 zusammengehalten werden.
Die quer verlaufenden Randbereiche, d. h. der erste und der zweite Randbereich 16, 17 und diejenigen an den entgegengesetzten Randbereichen, können durch eine Klammer wie etwa die Klammer 20 zusammengehalten werden, wir bevorzugen aber schmalere Klammern oder Clips 21. Ein solcher Clip 21 kann als ein Abzweig-Clip zwischen den Abzweigkabeln und auch an anderen Bereichen, wie gezeigt, verwendet werden.
Wenn die beiden Flächenkörper zusammengebracht sind, wird Wärme aufgebracht, um eine Aktivierung des Abdichtmaterials zu bewirken, und das Abdichtmaterial wird verlagert, um eine dichte Verbindung zwischen den ersten und zweiten Randbereichen und bevorzugt auch zwischen den übrigen gezeigten Randbereichen zu bilden. Somit wird das Abdichtmaterial verlagert, um etwaige Hohlräume auszufüllen, die sonst in einem Leckpfad in die zu bildende Spleißmuffe resultieren würden. Insbesondere zeltförmige Hohlräume angrenzend an die Kabel können zur Abdichtung eine Verlagerung von Abdichtmaterial benötigen. Ein solcher zeltförmiger Hohlraum ist in Fig. 8B mit Abdichtmaterial 18 ausgefüllt gezeigt.
Das Abdichtmaterial kann von der Klammer 20 und den Clips 21 verlagert werden, und in diesem Fall sind die Klammer und die Clips federnd vorgespannt oder können federnd vorgespannt werden zu einer Konfiguration, in der sie die Flächenkörper 14 und 15 zusammendrücken. Wir bevorzugen jedoch, daß die Klammer und die Clips im wesentlichen formsteif sind und daß irgendeine Einrichtung, beispielsweise ein Schaumstoffstreifen zum Verlagern des Abdichtmaterials entlang den Randbereichen vorgesehen ist.
Die Flächenkörper können aus irgendeinem geeigneten Material geformt sein, aber bevorzugt weist es ein Laminat aus einer oder mehreren Schichten eines polymeren Materials, fakultativ mit einer oder mehreren Schichten einer Metallfolie, wie Aluminium, als Feuchtigkeitsdampfsperre, auf. Ein mögliches Material ist Polyethylen, fakultativ mit bis zu 10%, bevorzugt bis zu 5% Ethylen-Vinylacetat, um die Thermoschweißbarkeit zu verbessern. Da wir bevorzugen, daß die Flächenkörper hochflexibel sind, wird es bevorzugt, daß weitere Schichten zur zusätzlichen Festigkeit vorgesehen sind, da ein ausreichend fester Polyethylen-Flächenkörper relativ dick wäre. Weitere Schichten können Mylar oder Nylon usw. einschließen.
Schutz gegenüber der Umgebung kann durch zusätzliches Vorsehen eines Gehäuses verbessert werden, das die Flächenkörper 14 und 15 umgeben kann. Ein solches Gehäuse kann als Steinschlagschutz usw. dienen und/oder eine Wärmeisolation während der Montage bilden und kann aus zwei Teilen geformt sein, von denen eines in Fig. 9 bei 22 in Strichlinien angedeutet ist. Ein ähnliches Teil kann über dem Flächenkörper 8 vorgesehen und mit dem Teil 22 durch eine Schnappverbindung oder Rasten oder ein Scharnier usw. verbunden werden. Die Clips können an dem Gehäuse so befestigt sein, daß sie in ihre Position über den Flächenkörpern 14 und 15 geschoben werden können.
Die Fig. 10A und 10B zeigen eine Einrichtung, um die Rückhaltung von Druck in der Spleißmuffe zu unterstützen. Dabei kann die Einrichtung zur Unterstützung der Druckrückhaltung das Ausmaß verringern, in dem eine Abdichtung zwischen Flächenkörpern 14 und 15 und zwischen den Flächenkörpern und den Kabeln Ablösekräften durch Innendruck ausgesetzt wird. Die Einrichtung weist eine V-Abdichtung 23 entlang einem oder mehreren Randbereichen der Flächenkörper auf. Ein Schenkel der V-Abdichtung 23 wird mit dem Kabel und mit dem entsprechenden anderen Schenkel der V-Abdichtung verbunden. Die V-Abdichtung ist fähig, sich aufgrund von Innendruck aufzuweiten. Die Flächenkörper 14 und 15 werden natürlich durch Herumschlagen um eine Spleißstelle mittels Faltung montiert, wie die Pfeile andeuten.
Fig. 10B zeigt einen Querschnitt durch eine V-Abdichtung entlang der Linie b-b1 von Fig. 10A. Eine elektrische Heizeinrichtung 7 ist in der V-Abdichtung positioniert gezeigt.
Ein Klebstoff oder sonstiges Abdichtmaterial 18 ist in thermischer Verbindung mit der Heizeinrichtung gezeigt und liegt zwischen einer Einrichtung 24 zum Steuern der Richtung, in der der Klebstoff während der Montage des Gegenstands verlagert wird. Die Absicht dabei ist, daß Klebstoff im wesentlichen entlang den Randbereichen und nicht in die oder aus der Spleißmuffe verlagert werden soll. Die Einrichtung 24 kann Schaumstoff oder ein Abdichtmaterial höherer Viskosität als der funktionelle Klebstoff 18 aufweisen, beispielsweise kann sie einen Mastix aufweisen. Der Klebstoff 18 und die Einrichtung 24 sind nur entlang drei Rändern der vereinigten Flächenkörper 14 und 15 gezeigt, da nur ein Längsrand der zusammengefalteten Flächenkörper einen Klebstoff benötigt.
Verschiedene alternative Randbereiche für die Flächenkörper 14 und 15 sind in den Fig. 11A, 11B und 11C gezeigt, wobei wiederum die Position der Heizeinrichtung 7 gezeigt ist.
Fig. 11A zeigt einen Randbereich 16, der mit einer Einrichtung 25 zum Verlagern von Abdichtmaterial 18 versehen ist. Wenn der Gegenstand der Erfindung montiert wird, kann die Einrichtung 25 elastisch verformt werden, so daß sie beim Entspannen das Abdichtmaterial verlagert. Die Heizeinrichtung 7 ist ebenfalls gezeigt und weist eine leitfähige Polymerzusammensetzung 8 und Elektroden 9 auf, mit deren Hilfe ein Strom zum Fließen durch die Zusammensetzung 8 gebracht wird. Die Einrichtung 25 kann beispielsweise einen Schaumstoff aufweisen.
In Fig. 11B ist das Abdichtmaterial 18 durch Streifen eines Schaumstoffs oder eines anderen Materials 24 festgelegt gezeigt, und die Heizeinrichtung 7 ist in einer V-Abdichtung 23 positioniert.
In Fig. 11C weist die Einrichtung 25 zum Verlagern einen Balg auf, der mit Druck beaufschlagbar ist, um eine Verlagerung des Abdichtmaterials 18 zu bewirken. Der Balg kann in Bandform sein und verläuft bevorzugt entlang den Randbereichen 16 und 17 der Flächenkörper, oder er kann größere Ausdehnung haben.
Der Grad der Flexibilität in der Heizeinrichtung und die Auswirkung der Einrichtung zum Verlagern des Abdichtmaterials sind aus den Fig. 12A und 12B ersichtlich. Dabei weist die Einrichtung zum Verlagern einen Schaumstoff 25 auf. Die Randbereiche 16, 17 der Flächenkörper werden veranlaßt, sich mittels der Clips 21 annähernd an die Substrate 2 anzupassen. Trotzdem können zeltförmige Hohlräume 26 übrigbleiben. Fig. 12A zeigt die Situation, bevor ein Klebstoff 18 durch Wärme erweicht worden ist. Nach dem Erwärmen wird der erweichte Klebstoff mit der Entspannung der Einrichtung 25 verlagert, um die zeltförmigen Hohlräume 26 den Kabeln benachbart auszufüllen und dicht zu verschließen. Der erweichte Klebstoff kann als Schmiermittel wirken, um eine gleichmäßige Wirkung des radialen Druckeffekts des Schaumstoffs zuzulassen.
Fig. 13 zeigt eine bevorzugte Konstruktion des Gehäuses 22. Das Gehäuse weist zwei Teile 27, 28 auf, die entlang einem Längsrand entgegengesetzt dem Rand 29 gelenkig miteinander verbunden sein können, wobei entgegengesetzte Ränder auf irgendeine geeignete Weise aneinander befestigt sind. Platten 30 können vorgesehen sein, um die Funktion der Clips 21 von Fig. 8B zu übernehmen. Diese Platten 30 können in dem Gehäuse vormontiert sein, und zwar an einer Stange oder einer anderen Einrichtung 31, die es ihnen ermöglicht, sich durch Schwenken oder anderweitig in Schlitze 32 und aus diesen zu bewegen. Bevorzugt (wie gezeigt) kann im Feld eine Platte 30 nicht nur in einen gegebenen Schlitz 32 und aus diesem bewegt werden, sondern auch der Schlitz 32, in den sie einzuführen ist, kann im Feld gewählt werden. Das kann bei der gezeigten Ausführungsform erreicht werden, indem die Platte 30 längs der Stange 31 (die der Klarheit halber über ihrer richtigen Position liegend gezeigt ist) verschoben und, wenn sie mit dem gewählten Schlitz 32 ausgefluchtet ist, nach unten geschwenkt wird. Wenn sie in ihrer Endposition ist, wird eine zweite Stange oder sonstige Einrichtung 33 positioniert, um sie festzulegen. Ein Werkzeug kann vorgesehen sein, um erwünschtenfalls den richtigen Einbau der Platten zu unterstützen. Es ist zu beachten, daß die Platten 30 die Flächenkörper veranlassen, verformt zu werden, wie beispielsweise in den Fig. 12A und 12B gezeigt ist, so daß die Heizeinrichtung 7 umgebogen wird.
Fig. 14 zeigt eine Möglichkeit, wie die Heizeinrichtungen 7 auf Flächenkörpern 14 und 15 angeordnet werden können. Wie vorher können die Heizeinrichtungen ein leitfähiges Polymer 8 und eine Elektrode 9 aufweisen, wobei zwei Elektroden auf einer Seite des Polymers durch einen Abstand 10 voneinander getrennt sind. Es ist ersichtlich, daß eine Längsrand-Heizeinrichtung und zwei Quer- oder Seitenrand-Heizeinrichtungen vorhanden sind. Sie können durch irgendwelche geeigneten Mittel elektrisch miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind die Querheizeinrichtungen breiter als die Längsheizeinrichtungen, da dort eine breitere Klebstoffschicht vorgesehen sein kann wegen der erhöhten Schwierigkeit, eine Abdichtung um die Kabel herum zu bilden. Außerdem braucht die Längsheizeinrichtung nicht flexibel zu sein und kann daher dicker sein. Insbesondere kann sie dickere Elektroden haben (beispielsweise ca. 100 um gegenüber 45 um für die Querheizeinrichtungen) und als Verteilerschiene für die Querheizeinrichtungen dienen. Die Querheizeinrichtungen haben bevorzugt eine Breite von 4 bis 12, insbesondere 5 bis 10 cm in Abhängigkeit von der Größe des Endgegenstands. Die Längsheizeinrichtung hat bevorzugt eine Breite von 1 bis 5, insbesondere 2 bis 3 cm. Diese Breiten entsprechen im allgemeinen Längen von 20 bis 100, insbesondere 25 bis 75 cm für die Querheizeinrichtung und 50 bis 150, insbesondere 60 bis 130 cm für die Längsheizeinrichtung.
Die im allgemeinen breiteren Querheizeinrichtungen haben bevorzugt Abstände 10 an einer Position von 35 bis 45% ihrer Breite. Die im allgemeinen schmaleren Längsheizeinrichtungen haben zweckmäßiger einen Abstand (wenn überhaupt) bei ca. 50%.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Querheizeinrichtungen, wenn sie in einer kleinen Spleißmuffe verwendet werden (Heizeinrichtungsgröße beispielsweise ca. 30 cm · 6 cm), eine ZTC-Heizschicht (siehe die Schicht 12 der Fig. 3 und 4) aufweisen, die einen spezifischen Widerstand von 1500 bis 2000 Ω·cm hat. Eine Querheizeinrichtung für eine große Spleißmuffe und Längsheizeinrichtungen sowohl für größere als auch kleine Spleißmuffen verwenden bevorzugt eine ZTC- Schicht 12 mit einem spezifischen Widerstand von 4500 bis 6000, insbesondere ca. 5500 Ω·cm.
Die Fig. 15A und 15B zeigen eine neue Sicherheitseinrichtung, die vorgesehen sein kann. Fig. 15A zeigt einen Flächenkörper 14 mit einer V-Abdichtung 23 an seinem Rand. Eine Heizeinrichtung 7, die eine PTC-Heizzusammensetzung 8 und Elektroden 9 aufweist, ist in (oder anderweitig benachbart) der V-Abdichtung vorgesehen. Der Flächenkörper 14 weist ein Laminat von verschiedenen Schichten auf, die beispielsweise ein polymeres Isoliermaterial 34, 35 aufweisen, das leitfähige Flächenkörper 36 umgibt, wie Fig. 15 zeigt. Das polymere Isoliermaterial 34 sollte einen Schmelzpunkt haben, der als Maximaltemperatur gewählt ist, die als in dem Produkt sicher gewählt wird. Wenn also diese Temperatur überschritten wird, wird angenommen, daß in der Heizeinrichtung eine Störung aufgetreten ist, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses oder durch das Aufbringen von zu viel Energie.
Ein bevorzugtes Material für die Isolierschicht schmilzt bei einer Temperatur von 150 bis 275 ºC, insbesondere 175 bis 250 ºC. Das Material kann einen Polyester wie etwa Mylar (Wz) oder Nylon aufweisen. Oberhalb der gewählten Temperatur schmilzt das Material 34, und eine oder beide Elektroden gelangen in elektrischen Kontakt mit einer Schicht 36. Die Elektroden 9 können so gespeist werden, daß sie beispielsweise auf 0 V (V&sub1;) und 24 V (V&sub2;) liegen und die Schichten 36 auf beispielsweise 12 V (V&sub3;) gehalten werden. Der Gegenstand der Erfindung kann daher mit einer Stromquelle über ein Dreileiterkabel durch einen Stecker (durch Doppelpfeile dargestellt, von denen einer mit 37 bezeichnet ist) verbunden werden, wobei einer der Drähte (oder ein anderer Leiter) 38 mit Schichten 36 verbunden ist. Diese Schichten sind bevorzugt anderweitig gegenüber der Umgebung im wesentlichen vollständig elektrisch isoliert.
Wenn eine Störung auftritt, wird die Schicht 36 auf 0 oder 24 V, d. h. auf eine von V&sub3; verschiedene Spannung, gelegt und somit von einer Detektiereinrichtung 39 detektiert, die dann ein Signal an eine Verbindungseinrichtung 40 liefert, die den Strom in der Stromquelle kurzschließen kann, was zum Durchbrennen einer Sicherung 41 führt oder eine anderweitige Abschaltung von Strom auslöst. Die Sicherung hat daher bevorzugt eine solche Größe, daß sie eine Stromkreisunterbrechung verursacht, wenn sie einer Spannung ausgesetzt wird, die im wesentlichen gleich der normalen Betriebsspannung der Heizeinrichtung ist. Die Detektiereinrichtung 39 kann einen Operationsverstärker aufweisen, der auf ein Ungleichgewicht anspricht, das durch die Störung verursacht ist, und dann einen Stromimpuls an die Einrichtung 40 liefert. Die Einrichtung 40 kann ein Thyristor-Gate sein, das bei Empfang dieses Stromimpulses leitend wird. Fig. 15B ist nur schematisch, und es können andere elektrische Schaltkreise verwendet werden.
Die Sicherheitseinrichtung kann so modifiziert sein, daß die Sicherung 41 sich innerhalb des Flächenkörpers 14 oder 15 und nicht in der Stromquelle befindet. Wenn dann eine Störung eintritt, kann bewirkt werden, daß der Flächenkörper nicht mehr versorgt werden kann, so daß eine weitere Gefahr bei dem Versuch der erneuten Verwendung verhindert wird. Das kann erfolgen, indem ein zusätzlicher Leiter zu der Stromquelle vorgesehen wird.
In Fig. 16 enthält eine Stromquelle 42 eine Stromversorgung, die als Batterie dargestellt ist, wobei ein grünes Licht 43 anzeigt, wenn der Strom eingeschaltet ist, und ein rotes Licht 44 eine Störung anzeigt. Wenn der Strom erstmals eingeschaltet wird, werden die Elektroden 9b und 9c versorgt und bewirken ein Aufheizen der rechten Seite der Heizeinrichtung 7. Beispielsweise nach einer Minute kann der Schalter 11 von Hand oder automatisch geschlossen werden, um zu bewirken, daß auch die Elektrode 9a gespeist wird.
Wenn eine Störung auftritt, gelangt eine Elektrode 9a, 9b, 9c in Kontakt mit der leitfähigen Schicht 36 und verursacht ein Ungleichgewicht im operationsverstärker 45, der dann an das Thyristor-Gate 46 einen positiven Stromimpuls liefert. Dadurch brennt die Sicherung 41 durch, so daß der Strom zu dem die Heizeinrichtung aufweisenden Gegenstand unterbrochen wird. Es ist ersichtlich, daß die Sicherung in dem Gegenstand selber vorgesehen ist. Wenn die Sicherung 41 durchbrennt, wird das rote Licht 44 aktiviert.
Fig. 17 zeigt perspektivisch eine Heizeinrichtung 50 in koaxialer Bandform, die ein Widerstandsheizelement 51, das bevorzugt selbstregelnd ist und bevorzugt eine leitfähige Polymerzusammensetzung mit PTC-Verhalten aufweist, und Elektroden 52a, 52b und 52c aufweist, über die es versorgt wird. Die Elektroden 52a und 52b sind wendelförmig gewickelte Bänder, die so gewickelt sind, daß zwischen benachbarten Windungen des Bands ein Abstand vorhanden ist. Die Elektroden 52a und 52b können durch Schließen des Schalters 53 elektrisch miteinander verbunden werden.
Die Stromversorgung der Heizeinrichtung 50 ist die gleiche wie die Stromversorgung der Heizeinrichtung 7, die unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde. Zuerst ist der Schalter 53 geöffnet, und nur ein Teil der Heizeinrichtung wird mit Strom versorgt. Dann wird der Schalter geschlossen, und die gesamte Heizeinrichtung wird versorgt. Die Wirkung ist, daß der Einschaltstrom verringert wird. Das ist besonders vorteilhaft, wenn koaxiale Bandheizeinrichtungen großer Länge verwendet werden.

Claims

1. Elektrische Heizeinrichtung in Bandform, die folgendes aufweist:

(a) ein leitfähiges Bandheizelement, das eine leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist;

(b) eine erste Elektrode in Bandform, die auf einer ersten Oberfläche des Bandes liegt und entlang dem Band verläuft;

(c) eine zweite Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Bandes liegt und entlang dem Band verläuft, wobei die zweite Elektrode von der ersten Elektrode beabstandet ist;

(d) eine dritte Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Bandes liegt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und entlang dem Band verläuft;

(e) eine Einrichtung, durch die die erste und die zweite Elektrode miteinander verbunden werden können;

(f) eine Einrichtung, durch die die erste und/oder die zweite Elektrode mit einem ersten Pol einer elektrischen Stromquelle verbunden werden können; und

(g) eine Einrichtung, durch die die dritte Elektrode mit einem zweiten Pol der elektrischen Stromquelle verbunden werden kann;

wobei die elektrische Breite der ersten Elektrode 30 bis 50% der elektrischen Breite der dritten Elektrode beträgt.

2. Elektrische Heizeinrichtung in Bandform, die folgendes aufweist:

(d) eine dritte Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Bandes liegt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und entlang dem Band verläuft, wobei die dritte Elektrode mit der ersten und zweiten Elektroden sowie dem Abstand dazwischen im wesentlichen umfangsgleich ist;

(g) eine Einrichtung, durch die die dritte Elektrode mit einem zweiten Pol der elektrischen Stromquelle verbunden werden kann.

3. Elektrische Heizeinrichtung, die folgendes aufweist:

(a) ein erstes Teil, das folgendes aufweist:

(i) eine erste Elektrode,

(ii) eine zweite Elektrode,

(iii) ein Heizelement, das eine erste leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die ein PTC- Verhalten zeigt, und mit der ersten und der zweiten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden ist, ein Strom I&sub1; durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht, wobei der maximal fließende Strom I1MAX kleiner als 75 A ist;

(b) ein zweites Teil in thermischem Kontakt mit dem ersten Teile wobei das zweite Teil folgendes aufweist:

(i) eine dritte Elektrode,

(ii) eine vierte Elektrode,

(iii) ein Heizelement, das eine zweite leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die ein PTC- Verhalten zeigt, und mit der dritten und der vierten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der dritten und vierten Elektrode verbunden ist, ein Strom durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht; und

(c) eine Einrichtung, durch die das erste und das zweite Teil parallel geschaltet werden können;

wobei das erste und zweite Heizelement derart ausgebildet sind, daß dann, wenn das erste und das zweite Teil parallel geschaltet sind, nach t Sekunden ein Strom I&sub2; durch die Kombination aus dem ersten und dem zweiten Teil fließt, dessen Maximum I2MAX kleiner als 75 A ist, wobei es einen Wert von t gibt, bei dem das Verhältnis zwischen I1MAX und I2MAX zwischen 1,5 : 1 und 1 : 0,67 liegt.

4. Elektrische Heizeinrichtung in Form eines Flächenkörpers, die folgendes aufweist:

(a) ein leitfähiges Flächenkörper-Heizelement, das eine leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist;

(b) eine erste Elektrode in Bandform, die auf einer ersten Oberfläche des Flächenkörpers liegt;

(c) eine zweite Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Flächenkörpers liegt und die beabstandet von und im wesentlichen parallel zu der ersten Elektrode liegt;

(d) eine dritte Elektrode in Bandform, die auf der ersten Oberfläche des Flächenkörpers liegt und die beabstandet von und im wesentlichen parallel zu der zweiten Elektrode liegt;

(e) eine vierte Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche des Flächenkörpers liegt, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die vierte Elektrode mit der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode sowie den Abständen dazwischen im wesentlichen umfangsgleich ist;

wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrode zwischen den folgenden Zuständen änderbar sind:

(i) dem Zustand, in dem jede von der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode jeweils im wesentlichen elektrisch voneinander isoliert sind, und zwar anders als durch den Flächenkörper;

(ii) dem Zustand, in dem von der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode zwei Elektroden miteinander verbunden sind und diese beiden Elektroden anders als durch den Flächenkörper von der dritten Elektrode im wesentlichen elektrisch isoliert sind; und

(iii) dem Zustand, in dem die erste, die zweite und die dritte Elektrode miteinander verbunden sind.

5. Elektrische Heizeinrichtung, die ein Laminat der folgenden Schichten in der folgenden Reihenfolge aufweist:

(a) erste und zweite Elektroden in Bandform, die im wesentlichen koplanar sind;

(b) eine leitfähige Polymerzusammensetzung, die ein PTC-Verhalten zeigt;

(c) eine ZTC-Zusammensetzung, die ein leitfähiges Polymer und einen wärmeleitfähigen Füllstoff darin aufweist; und

(d) eine dritte Elektrode.

6. Elektrische Heizeinrichtung, die ein Laminat der folgenden Schichten in der folgenden Reihenfolge aufweist:

(a) eine erste Elektrode;

(b) eine ZTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 10 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand bei 20 ºC von 1 bis 100 Ohm·cm hat;

(c) eine PTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 50 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand unterhalb ihrer Schalttemperatur von 1 bis 100 Ohm·cm hat;

(d) eine ZTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 100 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand bei 20 ºC von 75 bis 10000 Ohm·cm hat;

(e) eine ZTC-Zusammensetzung, die eine Dicke von 10 bis 500 um und einen spezifischen Widerstand bei 20 ºC von 1 bis 100 Ohm·cm hat; und

(f) eine zweite Elektrode.

7. Elektrische Heizvorrichtung, die folgendes aufweist:

(a) eine elektrische Heizeinrichtung, die folgendes aufweist:

(i) ein erstes Teil, das eine erste und eine zweite Elektrode und eine erste leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die ein PTC- Verhalten zeigt, wobei die Zusammensetzung mit der ersten und der zweiten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der ersten und der zweiten Elektrode verbunden ist, ein Strom durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht, und

(ii) ein zweites Teil, das eine dritte und eine vierte Elektrode und eine zweite leitfähige Polymerzusammensetzung aufweist, die ein PTC- Verhalten zeigt, wobei die Zusammensetzung mit der dritten und der vierten Elektrode derart elektrisch verbunden ist, daß dann, wenn eine elektrische Stromquelle mit der dritten und vierten Elektrode verbunden ist, ein Strom durch die Zusammensetzung fließt und bewirkt, daß sie heißer wird und sich ihr spezifischer Widerstand dadurch erhöht;

(b) eine Einrichtung, um eine thermische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Teil herzustellen, so daß ein Stromfluß durch die erste Zusammensetzung eine Erhöhung des spezifischen Widerstands der zweiten Zusammensetzung bewirkt; und

(c) eine Einrichtung, um das erste und das zweite Teil in bezug auf eine gemeinsame elektrische Stromquelle parallel zueinander zu schalten.