DE69837080T2

DE69837080T2 - heating cables

Info

Publication number: DE69837080T2
Application number: DE69837080T
Authority: DE
Inventors: Kristin Fagerhaug Sommerfelt; Ivar Granheim; Kare Asper; Tom Harald Birkeland
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: EP0930804B1; NO307020B1; DE69837080D1; EP0930804A2; DK0930804T3; NO980202D0; NO980202L; EP0930804A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kabel und insbesondere Heizkabel mit mindestens einem isolierten Drahtleiter – wie beispielsweise einem Widerstandsdraht mit "kalten" Drahtenden – und mindestens einem Erdungsleiter, welcher innerhalb mindestens einer gemeinsamen äußeren Schicht angeordnet ist.The The present invention relates to electrical cables, and more particularly Heating cable with at least one insulated wire conductor - such as a resistance wire with "cold" wire ends - and at least a grounding conductor disposed within at least one common outer layer is arranged.

In EP 0 098 253 wird ein Heizkabel mit mindestens zwei Leitern beschrieben, welche sich voneinander beabstandet in Längsrichtung erstrecken. Jeder der Leiter hat eine isolierende Beschichtung, welche den jeweiligen Leiter komplett bedeckt mit Ausnahme von Öffnungen in den Leitern, welche in ihrer Längsrichtung beabstandet sind. Die Öffnungen sind abwechselnd in den Leitern angeordnet, welche von einer durchgehenden Schicht mit verhältnismäßig niedrigem und im Wesentlichen temperaturunabhängigem spezifischen Widerstand umgeben sind. Die Kunststoffschicht ist durch die Öffnungen in Kontakt mit den Leitern, und eine elektrisch isolierende äußere Schicht bedeckt die Kunststoffschicht vollständig.In EP 0 098 253 a heating cable is described with at least two conductors which extend spaced apart in the longitudinal direction. Each of the conductors has an insulating coating which completely covers the respective conductor with the exception of openings in the conductors, which are spaced apart in their longitudinal direction. The openings are alternately disposed in the conductors which are surrounded by a continuous layer of relatively low and substantially temperature independent resistivity. The plastic layer is in contact with the conductors through the openings, and an electrically insulating outer layer completely covers the plastic layer.

In EP 0 609 771 wird ein elektrisches Heizkabel beschrieben, bei welchem ein Widerstandsdraht mit einer wärmebeständigen Polymerisolierung und äußeren Schichten mit mechanischem Widerstand bedeckt ist.In EP 0 609 771 An electric heating cable is described in which a resistance wire is covered with a heat-resistant polymer insulation and outer layers with mechanical resistance.

EP 0 312 204 betrifft einen Heizkanal mit einem hohlen Rohr, welches ein leitfähiges polymeres Material mit PTC-Verhalten und zwei Elektroden, die in elektrischem Kontakt mit dem Rohr, vorzugsweise in einer schraubenförmigen Konfiguration, positioniert sind, aufweist. Vorzugsweise befindet sich im Inneren ein elektrisch isolierender Kern, und ein äußerer Mantel umgibt das leitfähige Polymerrohr. Der Kanal kann erwärmt werden, indem elektrischer Strom durchfließt, und vorzugsweise wird er dazu benutzt, ein durch das Rohr strömendes Medium zu erwärmen. EP 0 312 204 relates to a heating channel having a hollow tube comprising a conductive polymeric material having PTC behavior and two electrodes positioned in electrical contact with the tube, preferably in a helical configuration. Preferably, an electrically insulating core is located inside, and an outer jacket surrounds the conductive polymer tube. The channel may be heated by passing electrical current, and preferably it is used to heat a medium flowing through the tube.

US 4,309,597 betrifft ein Heizelement zur Verwendung in einer elektrischen Heizdecke oder ähnlichem, welche voneinander beabstandete Leiter in einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Material, positive temperature coefficient material) enthält, welches als selbstbegrenzendes Heizgerät dient. Die Leiter sind durch einen Abstandhalter voneinander getrennt, wodurch verhindert wird, dass die Leiter einander berühren, wenn das PTC-Material während des Glühens weich wird oder schmilzt. Eine Beschichtung aus einem Material mit einem höheren Schmelzpunkt als das PTC-Material wird über dem PTC-Material aufgebracht, um es während des Glühens in seiner Form zu halten. US 4,309,597 relates to a heating element for use in an electric blanket or the like which contains spaced conductors in a positive temperature coefficient material (PTC) material which serves as a self-limiting heater. The conductors are separated by a spacer, which prevents the conductors from touching each other when the PTC material softens or melts during annealing. A coating of a material having a higher melting point than the PTC material is applied over the PTC material to hold it in shape during annealing.

Im Stand der Technik sind eine Reihe von Lösungen für bestimmte Anwendungen unter Verwendung verschiedener Arten von Metallhüllen/-schirmen und verschiedener äußerer Hüllmaterialien beschrieben. Die meisten Lösungen sind zeit- und kostenintensiv.in the State of the art are a number of solutions for specific applications below Use of various types of metal sheaths and sheaths and various outer sheath materials described. Most solutions are time consuming and costly.

Bei Heizkabeln ist es immer ein Ziel, die Herstellungskosten zu verringern und das Produktdesign zu verbessern. Die Hauptmerkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert. Die grundlegende Idee besteht darin, die Metallhülle/den Metallschirm und die äußere Hülle in einer Halbleiterschicht zu kombinieren.at Heating cables, it is always a goal to reduce manufacturing costs and to improve the product design. The main features of the invention are in the claims Are defined. The basic idea is to make the metal shell / die Metal shade and the outer shell in one Semiconductor layer to combine.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Anspruch 1 beschrieben.The inventive solution described in claim 1.

Vorteilhafterweise sollte das Halbleitermaterial eine Leitfähigkeit/einen spezifischen Widerstand entsprechend herkömmlicher Schilde haben, d.h. einen spezifischen Volumenwiderstand <100 Ohmcm bei 20°C und <1000 Ohmcm bei 90°C gemessen zusammen mit einem Erdungsleiter mit einer Leitfähigkeit, welche mindestens 1 mm² Cu entspricht. Das Material muss keine besonderen PTC- oder NTC-Eigenschaften aufweisen. Vorteile sind Kostenverringerung, Verfahrensvereinfachung, Designverbesserung (dünner) und Handhabungsverbesserung (leichter).Advantageously, the semiconductor material should have a conductivity / resistivity according to conventional shields, ie a volume resistivity <100 ohmcm at 20 ° C and <1000 ohmcm at 90 ° C measured together with a ground conductor with a conductivity equal to at least 1 mm ² Cu , The material does not need to have any special PTC or NTC properties. Advantages are cost reduction, procedural simplification, design improvement (thinner) and handling improvement (lighter).

Die oben genannten und andere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende genaue Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit 1 bis 13, in welchen eine Reihe erfindungsgemäßer Prinzipien dargestellt ist, deutlich. Alle Ausführungsformen haben mindestens einen herkömmlichen Drahtleiter, wie beispielsweise einen Widerstandsdraht, welcher in "kalten" Leitungen, d.h. Kupferdrahtinstallationsenden, endet. Jeder Leiter ist von einer Schicht Isoliermaterial bedeckt.The above and other features and objects of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments of the invention together with 1 to 13 in which a number of inventive principles is shown clearly. All embodiments have at least one conventional wire conductor, such as a resistance wire, which terminates in "cold" wires, ie, copper wire installation ends. Each conductor is covered by a layer of insulating material.

In 1–7 werden Querschnitte von Kabeln mit einem Leiter dargestellt – während in 8 bis 13 Querschnitte von Kabeln mit zwei Leitern dargestellt sind.In 1 - 7 cross sections of cables are shown with a conductor - while in 8th to 13 Cross sections of cables with two conductors are shown.

In 1 ist der Querschnitt eines Heizkabels dargestellt, welches einen (Widerstands-/Kupfer-)Drahtleiter 1 mit einer extrudierten Schicht aus polymerem Isoliermaterial 2, einen Erdungsleiter 3 – wie beispielsweise einen Kupferleiter – parallel zu oder gewunden um die Isolierschicht 2 und eine äußere extrudierte Halbleiterschicht 4, welche den Erdungsleiter 3 einbettet, enthält. Der Leiter 3 bildet zusammen mit der Schicht 4 einen kombinierten äußeren Schirm/eine kombinierte äußere Schicht mit einem Mindestleitwert gemäß den Anforderungen, welche äquivalent zu mindestens einem Quadratmillimeter Kupfer sein könnten.In 1 shows the cross section of a heating cable, which is a (resistance / copper) wire conductor 1 with an extruded layer of polymeric insulating material 2 , a grounding conductor 3 - For example, a copper conductor - parallel to or wound around the insulating layer 2 and an outer extruded semiconductor layer 4 , which the grounding conductor 3 embeds, contains. The leader 3 forms together with the layer 4 a combined outer screen / combined outer layer having a minimum conductance according to requirements equivalent to at least one square millimeter could be copper.

In 2 sind ein Heizkabel mit einem isolierten Leiter 1, 2 mit einer (vollen) Schicht von Erdungsleitern 5 – wie beispielsweise Kupferleitern – gewunden um die Isolierschicht 2 und eine externe extrudierte Halbleiterschicht 4, welche die Erdungsleiter 5 einbettet, dargestellt.In 2 are a heating cable with an insulated conductor 1 . 2 with a (full) layer of earthing conductors 5 - Such as copper conductors - wound around the insulating layer 2 and an external extruded semiconductor layer 4 , which are the earthing conductors 5 embeds.

3 und 4 zeigen jeweils die Kabel aus 1 und 2 und beinhalten eine äußere schützende Isolierschicht 6. 3 and 4 each show the cables 1 and 2 and include an outer protective insulating layer 6 ,

In 5 ist ein Heizkabel mit einem isolierten Leiter 1, 2, einer Halbleiterschicht 4 und einer äußeren Isolierschicht 6, in welche ein Erdungsleiter 3 – wie beispielsweise ein Kupferleiter – gewunden um und in Kontakt mit der Halbleiterschicht 4 eingebettet ist, dargestellt.In 5 is a heating cable with an insulated conductor 1 . 2 , a semiconductor layer 4 and an outer insulating layer 6 into which a grounding conductor 3 - such as a copper conductor - wound around and in contact with the semiconductor layer 4 is embedded.

Im Vergleich zu 5 ist in 6 der einzige Erdungsleiter 3 durch eine Reihe von Leitern 5 ersetzt.Compared to 5 is in 6 the only grounding conductor 3 through a series of ladders 5 replaced.

In 7 ist ein Heizkabel mit einem isolierten Leiter 1, 2 und einem Erdungsleiter 10 – wie beispielsweise einem Kupferleiter – mit einer extrudierten Halbleiterschicht 11 parallel zu oder gewunden um den isolierten Leiter 1, 2 dargestellt. Ein geschlossener oder offener Metallschirm 12 ist um den isolierten Leiter 1, 2 und die Erdungsschicht 11 in elektrischem Kontakt mit dem Erdungsleiter angeordnet. Der Raum innerhalb des Schirms 12 kann mit Isoliermaterial gefüllt sein oder auch nicht. Es ist eine äußere schützende Isolierschicht 13 vorgesehen.In 7 is a heating cable with an insulated conductor 1 . 2 and a grounding conductor 10 - Such as a copper conductor - with an extruded semiconductor layer 11 parallel to or wound around the insulated conductor 1 . 2 shown. A closed or open metal screen 12 is around the insulated conductor 1 . 2 and the grounding layer 11 arranged in electrical contact with the grounding conductor. The space inside the screen 12 may or may not be filled with insulating material. It is an outer protective insulating layer 13 intended.

In 8 bis 13 sind Querschnitte von Heizkabeln mit zwei parallelen oder verseilten isolierten Leitern 20 und 21 dargestellt. 8 und 9 sind ähnlich wie die Ausführungsformen aus 1 und 2 mit einem Erdungsleiter 22 (oder einer Erdungsleiterschicht 23) und einer Halbleiterschicht 24. In 10 und 11 ist zusätzlich eine äußere Isolierschicht 25 wie bei den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen zu sehen. Und in 12 und 13 sind die Erdungsleiter 22 und 23 parallel zur oder verseilt um die Halbleiterschicht 24 und eingebettet in die äußere Schicht 25.In 8th to 13 are cross sections of heating cables with two parallel or stranded insulated conductors 20 and 21 shown. 8th and 9 are similar to the embodiments out 1 and 2 with a grounding conductor 22 (or a ground conductor layer 23 ) and a semiconductor layer 24 , In 10 and 11 is additionally an outer insulating layer 25 as with the in 3 and 4 to see embodiments shown. And in 12 and 13 are the grounding conductors 22 and 23 parallel to or stranded around the semiconductor layer 24 and embedded in the outer layer 25 ,

Die obige genaue Beschreibung von Ausführungsformen dieser Erfindung darf nur als Beispiel angesehen werden und sollte nicht als Einschränkung des Schutzumfangs betrachtet werden.The above detailed description of embodiments of this invention may only be considered as an example and should not be construed as limiting the Scope of protection.

Das halbleitende, polymere Material (Compound) kann als Basispolymer bestehen aus:

• Polyethylen/PE und seinen Copolymeren hergestellt mit unterschiedlicher Reaktor- und Katalysator-Technologie, als Thermoplast oder vernetzt.
• Polypropylen/PP hergestellt mit unterschiedlicher Reaktor- und Katalysator-Technologie, als Thermoplast oder vernetzt.
• weichmacherhaltigem PVC-Compound, als Thermoplast oder vernetzt.
• thermoplastischem Elastomer/TPE.

The semiconducting polymeric material (compound) may be composed of:

• Polyethylene / PE and its copolymers made with different reactor and catalyst technology, as thermoplastic or cross-linked.
• Polypropylene / PP made with different reactor and catalyst technology, as thermoplastic or cross-linked.
• plasticized PVC compound, thermoplastic or cross-linked.
• thermoplastic elastomer / TPE.

Das Isolier-Polymer-Material (Compound) kann als Basispolymer bestehen aus:

• Polyethylen/PE und seinen Copolymeren hergestellt mit unterschiedlicher Reaktor- und Katalysator-Technologie, als Thermoplast oder vernetzt.
• Polypropylen/PP hergestellt mit unterschiedlicher Reaktor- und Katalysator-Technologie, als Thermoplast oder vernetzt.
• Fluorpolymeren wie: PFA, FEP, ETFE, ECTFE oder PVDF.
• thermoplastischen Polyestern wie: PET, PBT oder Äquivalente.
• Polyamiden wie: PA11 und PA12.

The insulating polymer material (compound) may be composed of:

• Polyethylene / PE and its copolymers made with different reactor and catalyst technology, as thermoplastic or cross-linked.
• Polypropylene / PP made with different reactor and catalyst technology, as thermoplastic or cross-linked.
• Fluoropolymers such as: PFA, FEP, ETFE, ECTFE or PVDF.
• thermoplastic polyesters such as: PET, PBT or equivalents.
• polyamides such as: PA11 and PA12.

Die äußere, schützende Schicht aus polymerem Material (Compound) kann als Basispolymer bestehen aus:

• Polyethylen/PE und seinen Copolymeren hergestellt mit unterschiedlicher Reaktor- und Katalysator-Technologie, als Thermoplast oder vernetzt.
• Polypropylen/PP hergestellt mit unterschiedlicher Reaktor- und Katalysator-Technologie, als Thermoplast oder vernetzt.
• Fluorpolymeren wie: PFA, FEP, ETFE, ECTFE oder PVDF.
• thermoplastischen Polyestern wie: PET, PBT oder Äquivalente.
• Polyamiden wie: PA11 und PA12.
• Weichmacherhaltigem PVC-Compound.
• Thermoplastischem Elastomer/TPE.

The outer, protective layer of polymeric material (compound) may be composed of:

• Polyethylene / PE and its copolymers made with different reactor and catalyst technology, as thermoplastic or cross-linked.
• Polypropylene / PP made with different reactor and catalyst technology, as thermoplastic or cross-linked.
• Fluoropolymers such as: PFA, FEP, ETFE, ECTFE or PVDF.
• thermoplastic polyesters such as: PET, PBT or equivalents.
• polyamides such as: PA11 and PA12.
• Plasticiser-containing PVC compound.
• Thermoplastic Elastomer / TPE.

Die Schichten können aus einer einzigen Schicht oder zwei oder mehr Schichten auf Basis desselben Polymers oder einer Kombination der verschiedenen Polymere bestehen.The Layers can from a single layer or two or more layers based on it Polymers or a combination of different polymers.

Wenn zwei oder mehr Schichten verwendet werden, können beide in einem "Extrudertandemverfahren" oder mit einem üblichen Querkopf angewendet werden.If two or more layers can be used, both in an "extruder tandem" or with a conventional Crosshead can be applied.

Die nicht flammhemmenden Compounds können entweder durch halogenhaltige oder durch so genannte halogenfreie Zusatzstoffe/Systeme flammhemmend gemacht werden.The non-flame retardant compounds can either by halogen-containing or by so-called halogen-free Additives / systems made flame-retardant.

Verschiedene Farben können erzielt werden durch Zugabe der nötigen Mengen von Farbkonzentraten zum Compound während des Extrudierens. Eine Farbe oder verschiedene Farben sind möglich, als zwei oder mehr Längsstreifen.Various Colors can can be achieved by adding the necessary amounts of color concentrates to the compound during of extruding. One color or different colors are possible as two or more vertical stripes.

Claims

Electric heating cable with at least one insulated wire conductor ( 1 ), a semiconductor layer ( 4 ), at least one earthing conductor ( 3 ) disposed within or in contact with the semiconductor layer ( 4 ), characterized in that the wire conductor ( 1 ) with an extruded layer of polymeric insulating material extending under the semiconductor layer ( 4 is covered.

Cable according to claim 1, characterized in that the conductivity / resistivity of the semiconductor layer is usually <100 ohmcm at 20 ° C and <1000 ohmcm at 90 ° C, measured together with a ground conductor with a conductivity of at least 1 mm ² Cu equivalent.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the earthing conductor ( 3 ) - such as a copper conductor - wound around the insulating layer or parallel to it and in the semiconductor layer ( 4 ), which is extruded, is embedded.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a full layer of earthing conductors ( 5 ) - such as copper conductors - which are wound around the insulating layer or parallel to it and in the semiconductor layer ( 4 ) which is extruded are embedded.

Cable according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises an outer protective insulating layer ( 6 ) contains.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the earthing conductor ( 3 ) - such as a copper conductor - around the extruded semiconductor layer ( 4 ) is wound or parallel to and in contact with it and in an outer protective insulating layer ( 6 ) is embedded.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a full layer of earthing conductors ( 5 ) - such as copper conductors - which surround the extruded semiconductor layer ( 4 ) wound or parallel to and in contact with it and embedded in an outer protective insulating layer ( 6 ).

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises two wire conductors ( 20 ) each with its own extruded layer of polymeric insulating material ( 21 ), wherein the earthing conductor ( 22 ) - such as a copper conductor - parallel to the insulated wire conductors ( 20 . 21 ) and the extruded semiconductor layer ( 24 ) covers all three conductors.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises two wire conductors ( 20 ) each having an extruded layer of polymeric insulating material ( 21 ), a full layer of grounding conductors ( 23 ) - such as copper conductors - arranged around the insulating layers ( 21 ) or parallel to them, the extruded semiconductor layer ( 24 ) the insulated conductors ( 20 . 21 ) and the ground layer ( 23 ) covered.

Cable according to claim 8 or 9, characterized in that the conductor and grounding arrangement - a stranded / parallel Have configuration.

Cable according to claim 8, 9 or 10, characterized in that it comprises an outer protective insulating layer ( 25 ) having.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises two wire conductors ( 20 ) each with an extruded layer ( 21 ) of polymeric insulating material, the extruded layer ( 24 ) of semiconductor material over the two insulated conductors ( 20 . 21 ), the earthing conductor ( 22 ) - such as a copper conductor - wound around the semiconductor layer ( 24 ) or parallel to and in contact with it, and an outer protective insulating layer ( 25 ) the earthing conductor ( 22 ) embeds.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises two wire conductors ( 20 ) each with an extruded layer ( 21 ) of polymeric insulating material, the extruded layer ( 24 ) of semiconductor material over the insulating layer ( 21 ), a full layer of grounding conductors ( 23 ) - such as copper conductors - wound around the semiconductor layer ( 24 ) or parallel to and in contact with it, and an outer protective insulating layer ( 25 ) the earth conductor layer ( 23 ) embeds.

Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the earthing conductor ( 10 ) - such as a copper conductor - with an extruded semiconductor layer ( 11 ) and parallel to or around the insulated conductor ( 1 . 2 ), wherein a metal screen ( 12 ) the insulated conductor ( 1 . 2 ) and the ground layer ( 11 ) in electrical contact with the ground layer and an outer protective insulating layer ( 13 ).