EP0432192A1 - Parallel-heizband. - Google Patents

Parallel-heizband.

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EP0432192A1
EP0432192A1 EP89909703A EP89909703A EP0432192A1 EP 0432192 A1 EP0432192 A1 EP 0432192A1 EP 89909703 A EP89909703 A EP 89909703A EP 89909703 A EP89909703 A EP 89909703A EP 0432192 A1 EP0432192 A1 EP 0432192A1
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EP
European Patent Office
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compensating element
heating tape
parallel heating
parallel
elastic
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EP89909703A
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Lothar Lamshoeft
Claus Bodenbender
Bernd Winkler
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MONETTE KABEL- und ELEKTROWERK GmbH
Monette Kabel & Elektro
Original Assignee
MONETTE KABEL- und ELEKTROWERK GmbH
Monette Kabel & Elektro
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56—Heating cables

Definitions

  • the invention relates to a parallel heating tape according to the preamble of claim 1.
  • Such a parallel heating tape is basically already known from US Pat. No. 3,757,086.
  • the individual insulation of the connection conductors is bridged at predetermined locations by driving an electrically conductive contact bridge through the insulation to the connection conductor.
  • a conductive tape is placed over the contact bridge and wound in a ring around the connecting conductors.
  • the heating conductor then has electrical contact with the associated connecting conductor on this conductive band. Otherwise, the heating conductor lies on the insulation of the connecting conductors.
  • a heating tape is known from GB-OS 2 110 910, in which the heating conductor is first laid helically around a glass fiber core and the glass fiber core with heating conductor is then helically placed around the common insulation of two parallel connecting conductors. At predetermined intervals, the insulation lying over one or the other connecting conductor is alternately removed, so that the heating conductor is alternately contacted with one and the other connecting conductor. The section of the heating conductor lying between two contact points is therefore due to the full voltage of the connecting conductors.
  • parallel heating cables consist of two separately insulated copper conductors or insulated in the form of twin wires.
  • the copper conductors serving as connecting lines are generally individually insulated and are usually surrounded in parallel with a common sheathing (brochure ke creme etall electro "Flexwell parallel heating line").
  • the insulation of the connecting line is removed laterally in a suitable manner to approximately 10 to 20 millimeters in such a way that the copper conductors are exposed. This takes place alternately on the one and the other opposite narrow side of the parallel wire.
  • a resistance wire made of a suitable material with a predetermined diameter and a certain pitch is then wound over the parallel line prepared in this way.
  • Insulating and sheathing materials can be: thermoplastics, elastomers or combinations of such materials, and also in cross-linked form for use as a heating line for pipe heating for process control systems in industrial and chemical companies.
  • insulation and Sheath materials made of fluoroplastics, eg FEP prevail for operating temperatures up to 200 degrees Celsius.
  • This material is mainly applied in the extrusion process with temperatures up to 400 degrees Celsius.
  • the different thermal expansion coefficient of the materials present in the line has been found to be disadvantageous for the long-term functionality for lines constructed in this way.
  • the substantially higher expansion of the fluoroplastic to form the resistance coil wound over it has proven to be disadvantageous.
  • the relatively thin helix wire is stretched during the application of the insulation at high temperatures due to the heating and expansion of the substructure, which does not return to the starting position when the fluoroplastic is shrunk or cooled.
  • the resistance conductor receives mechanical stresses which lead to warping and warping, so-called clinching.
  • the invention is based on the object of developing the previously known parallel heating lines in such a way that the patient Formations, short circuits and breaks in the resistance conductor can be avoided.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • FIG 3 shows a cross section through a parallel heating band with compensating element outside the heating coil.
  • the parallel heating band 10 shown in perspective in FIG. 1 consists of two connecting lines 11 and 12, which are normally designed as copper strands or copper wires and are surrounded by individual insulation 13 or 14 or also a common insulation such that the two Connection lines 11 and 12 run parallel.
  • the insulation 13, 14 is laterally removed in a suitable manner over a length of about 1 to 2 centimeters in such a way that the connecting lines 11 and 12 are exposed. This alternately on one or the other narrow side of the parallel wires.
  • the resistance line 18 lies directly on one of the two connecting lines 11 and 12, respectively.
  • the fact that one or the other of the connecting lines 11 and 12 is stripped alternately means that the full supply voltage is present between the sections of the idle line 18 (heating line) thus defined.
  • the result for each section is a very specific heating output per unit length of the heating tape 10, which can be varied by selecting the resistance value.
  • a compensating element 15 in the form of an elastic layer is applied to the parallel line formed from the connecting lines 11 and 12 with insulations 13 and 14, as is shown in FIG. 1.
  • an elastic band or an elastic cord can also be provided as a compensating element 16 in the incision 17 between the insulations 13 and 14 of the connecting lines 11 and 12.
  • the cord-shaped compensating element 16 can - as shown in FIG. 2 - first be inserted into the incision 17 and then the arrangement constructed in this way can be entirely surrounded by the helical resistor line 18. However, as shown in FIG. 3, the compensating element 16 can also be placed on the resistance line 18 from the outside, - € -
  • the two insulated connecting lines 11, 12 with their insulations 13, 14 can also be surrounded by an intermediate jacket.
  • a cladding can also be provided instead or additionally at another location, for example as a sheathing also for the resistance line 18 or - as indicated in FIG. 1 - between a shielding cladding made of wire mesh and the outer cladding 20.
  • the compensating element 15 or 16 leads, on the one hand, to mediation between the two different temperature-related expansions and, on the other hand, to a good embedding of the heating line 18 by the elastic compensating element and thus warpage and in particular the so-called clanking be avoided.
  • the compensating elements can consist of suitable, highly heat-resistant threads, molded parts or strips made of elastomers with certain proportions of mineral fibers or other textile materials as an insert.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Description

Parallel-Heizband
Beschreibungseinleitung:
Die Erfindung bezieht sich auf ein Parallel-Heizband ge¬ mäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Parallel-Heizband ist grundsätzlich bereits aus der US-PS 3 757 086 bekannt. Dort wird die Einzeliso¬ lierung der Anschlußleiter an vorgegebenen Stellen da¬ durch überbrückt , daß eine elektrisch leitende Kontakt¬ brücke durch die Isolierung hindurch bis zum Anschlußlei¬ ter getrieben wird. Über die Kontaktbrücke wird ein lei¬ tendes Band gelegt und ringförmig um die Anschlußleiter gewickelt. Auf diesem leitenden Band hat der Heizleiter dann elektrischen Kontakt mit dem zugeordneten Anschlu߬ leiter. Im übrigen liegt der Heizleiter jedoch auf der Isolierung der Anschlußleiter auf.
Ferner ist aus der GB-OS 2 110 910 ein Heizband bekannt, bei dem der Heizleiter zunächst wendeiförmig um eine Glas-Fiber-Seele und die Glas-Fiber-Seele mit Heizleiter dann wendeiförmig um die gemeinsame Isolierung zweier parallelverlaufender Anschlußleiter gelegt ist. In vorge¬ gebenen Abständen ist die über dem .einen oder anderen An¬ schlußleiter liegende Isolierung abwechselnd entfernt, so daß der Heizleiter abwechselnd mit dem einen und dem anderen Anschlußleiter Kontakt erhält. Der zwischen zwei Kontaktstellen liegende Abschnitt des Heizleiters liegt damit an der vollen Spannung der Anschlußleiter. Parallel-Heizleitungen bestehen fast ausnahmslos aus zwei getrennt isolierten oder in Form von Zwillingslit¬ zen isolierten Kupferleitern. Die als Aπschlußleitungen dienenden Kupferleiter sind im allgemeinen einzeln iso¬ liert und werden üblicherweise parallelliegend mit ge¬ meinsamer Ummantelung umgeben (Prospekt ke kabel etall electro "Flexwell-Parallelheizleitung" ) .
In unterschiedlichen Abständen, üblicherweise in Abstän¬ den von etwa einem Meter, wird die Isolierung der An¬ schlußleitung seitlich in geeigneter Weise auf etwa 10 bis 20 Millimeter derart entfernt, daß die Kupferleiter freigelegt sind. Dieses geschieht abwechselnd auf der ei¬ nen und der gegenüberliegenden anderen Schmalseite der Paralleladerπ . Über die so vorbereitete Parallelleitung wird dann ein Widerstandsdrah aus geeignetem Material mit vorbestimmtem Durchmesser und bestimmter Steigung ge- wendelt.
Damit ergeben sich an den Stellen, an denen die Isolie¬ rung der Anschlußleiter entfernt worden ist Kontaktstel¬ len zwischen Anschlußleitung und Widerstandsdraht, die normalerweise durch Verlötung fixiert werden.
Anschließend wird dann über diese Anordnung eine extru- dierte gemeinsame Außenisolierung und von Fall zu Fall noch ein Schutzgeflecht und/oder ein besonderer Außenman¬ tel angebracht.
Isolier- und Mantelwerkstoffe können sein: Thermoplaste, Elastomere oder auch Kombinationen von derartigen Werk¬ stoffen, und zwar auch in vernetzter Form für Verwendung als Heizleitung zur Rohrbegleitheizung für Prozeßregelan¬ lagen in Industrie- und Chemiebetrieben. Dort haben sich insbesondere für derartige Heizleitungen Isolier- und Mantelwerkstoffe aus Fluorkunststoffen, z.B. FEP, durch¬ gesetzt für Einsatztemperaturen bis 200 Grad Celsius.
Dieser Werkstoff wird vorwiegend im Extrusionsverfahren aufgebracht mit Temperaturen bis 400 Grad Celsius.
Als nachteilig für die Dauerfunktionsfähigkei für derar¬ tig aufgebaute Leitungen hat sich der unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizient der in der Leitung vorhandenen Materialien herausgestell . Insbesondere die wesentlich höhere Ausdehnung des Fluorkunststoffes zu dsr darüber gewickelten Widerstandswendel hat sich als nachteilig er¬ wiesen. Der relativ dünne Wendeldraht erfährt während der Aufbringung der Isolierung bei hohen Temperaturen durch die Erwärmung und Dehnung des Unterbaues eine Reckung, die bei Schrumpfung, bei Abkühlung des Fluor¬ kunststoffes nicht wieder in die Ausgangslage zurück kehrt .
Der Widerstandsleiter erhält dadurch mechanische Span¬ nungen die zu Verwerfungenen und Verwolbungen, sog. Klan¬ kenbildungen, führen.
Dieser Vorgang wiederholt sich insbesondere bei höheren Prozeßtemperaturen in der Anwendung und intermittieren¬ dem Betrieb immer wieder.
Als Folge daraus ergibt sich eine Herabsetzung der Le¬ bensdauer der Heizleitung in Folge von Kurzschlüssen zwi¬ schen den einzelnen Windungen der Widerstandleiter und letztlich ein Bruch des Widerstandsleiters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher be¬ kannten Parallel-Heizleitungen derart weiterzubilden, daß die aus den erwähnten Gründen auftretenden Klanken- bildungen, Kurzschlüsse und Brüche des Widerstandslei¬ ters vermieden werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter¬ ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zt ichnunysfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Parallel-Heizbandes in perspek ivischer Dar¬ stellung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Parallel-Heiz¬ band mit Ausgleichselement unterhalb der Heizwendel und
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Parallel-Heiz¬ band mit Ausgleichselement außerhalb der Heizwendel.
Das in Figur 1 perspektivisch dargestellte Parallel-Heiz¬ band 10 besteht aus zwei Anschlußleitungen 11 und 12, die normalerweise als Kupferlitzen oder Kupferdrähte aus¬ gebildet sind und mit einer Einzelisolierung 13 bzw. 14 oder auch einer gemeinsamen Isolierung derart umgeben sind, daß die beiden Anschlußleitungen 11 und 12 paral¬ lel verlaufen.
In unterschiedlichen Abständen, üblicherweise in Abstän¬ den von etwa einem Meter, wird die Isolierung 13, 14 seitlich in geeigneter Weise auf einer Länge von etwa 1 bis 2 Zentimetern seitlich derart entfernt, daß die An¬ schlußleitungen 11 bzw. 12 freigelegt werden. Dieses ge- schieht abwechselnd auf der einen oder der anderen Schmalseite der Paralleladern.
An den freigelegten Stellen liegt die Widerstandsleitung 18 direkt auf einer der beiden Anschlußleitungen 11 bzw. 12 auf. Es entsteht dort ein elektrischer Kontakt zwi¬ schen der jeweiligen Anschlußleitung 11 bzw. 12 und der Widerstandsleitung 18 (Heizleitung), der durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise Verlötung, optimiert werden kann. Dadurch daß echselweise die eine oder dip andere Anschlußleitung 11 bzw. 12 abisoliert wird, liegt zwi¬ schen dem so definierten Abschnitten der id rstands- leitung 18 (Heizleitung) jeweils d_e volle Versorgungs¬ spannung an. Es ergibt sich somit für jeden Abschnitt ei¬ ne ganz bestimmte Heizleistung pro Längeneinheit des Heizbandes 10, die durch Wahl des Widerstandswertes vari¬ iert werden kann.
Auf die aus den Anschlußleitungen 11 und 12 mit Isolie¬ rungen 13 und 14 gebildete Parallelleitung wird ein Aus¬ gleichselement 15 in Form einer elastischen Schicht auf¬ gebracht, wie dies in Fig. 1 dargestellt wird. Es kann aber auch - wie in den Fig. 2 und 3 prinzipiell angedeu¬ tet - ein elastisches Band oder eine elastische Schnur als Ausgleichselement 16 in den Einschnitt 17 zwischen den Isolierungen 13 bzw. 14 der Anschlußleitungen 11 und 12 vorgesehen werden.
Das schnurförmige Ausgleichselement 16 kann dabei - wie in Fig. 2 dargestellt - zunächst in den Einschnitt 17 eingelegt werden und dann die so aufgebaute Anordnung insgesamt von der wendeiförmig aufgebrachten Widerstands¬ leitung 18 umgeben werden. Es kann aber auch - wie in Fig. 3 dargestellt - das Ausgleichselement 16 derart von außen auf die Widerstandsleitung 18 aufgelegt werden, - € -
daß es die Widerstandsleitung 18 in den Einschnitt 17 zwischen den Isolierungen 13 und 14 der Anschlußleitun¬ gen 11 und 12 drückt.
In beiden Fällen ergibt sich eine sehr wirkungsvolle Fi¬ xierung der Widerstandsleitung 18.
In an sich bekannter Weise können die beiden isolierten Anschlußleitungen 11, 12 mit ihren Isolierungen 13, 14 auch von einem Zwischenmantel umgeben werden. Ein sol¬ cher Z ischenmantel kann auch stattdessen oder zusätz¬ lich an anderer Stelle vorgesehen werden, b ispielsweise als Umhüllung auch der Widerstandsleitung 18 oder - ie in Fig. 1 angedeutet - zwischen einer abschirmenden Um- mantelung aus Drahtgeflecht und dem Außenmantel 20.
Das Ausgleichselement 15 bzw. 16 führt einmal dazu, daß zwischen den beiden unterschiedlichen temperaturbeding¬ ten Ausdehnungen vermittelt wird, und zum anderen dazu, daß eine gute Einbettung der Heizleitung 18 durch das elastische Ausgleichselement stattfindet und somit Ver¬ werfungen und insbesondere die sog. Klankenbildungen ver¬ mieden werden.
Die Ausgleichselemente können bestehen aus geeigneten hochwärmebeständigen Fäden, Formteilen oder Bändern aus Elastomeren mit bestimmten Anteilen aus Mineralfasern oder anderen Textilwerkstoffen als Einlage.
Es hat sich gezeigt, daß die bisher bekannten Nachteile der Parallel-Heizbänder damit wirkungsvoll beseitigt wer¬ den.

Claims

Patentansprüche:
1. Parallel-Heizband, bestehend aus zwei parallelen iso¬ lierten Anschlußleitern, deren I olierung in bes immten Abständen und Abschnitten entfernt ist und die insgesamt on einer wendeiförmig aufgebrachten Widerstandleitung umgeben sind, wobei diese Anordnung insgesamt von einer Außenisolierung umhüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den längsverlaufenden Einschnitten (17) zwischen den beiden Anschlußleitern (11, 12) ein zumindest den dort vorhandenen Hohlraum im wesentlichen ausfüllendes mechanisches Ausgleichselement (15, 16) vorhanden ist.
2. Parallel-Heizband gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es sich bei dem Ausgleichselement um eine elastische 5chicht (15) handelt.
3. Parallel-Heizband gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es sich bei dem Ausgleichselement um ein elastisches Band handelt.
4. Parallel-Heizband gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es sich bei dem Ausgleichselement um einen elastischen Faden (16) geeigneten Durchmessers handelt.
5. Parallel-Heizband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15, 16) zwischen der Isolierung (13, 14) der Anschlußleitun¬ gen (11 bzw. 12) und der Widerstandsleitung (18) angeord- net ist .
6. Parallel-Heizleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15, 16) zwischen der Widerstandleitung (18) und der ge¬ meinsamen Außenisolierung (20) angeordnet ist.
7. Parallel-Heizband nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15, 16) aus elastischem, r ebest ndigem Ela omer oder Thermoplast besteht.
8. Parallel-Heizband nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ausgleichselement (15, 16} aus elasti¬ schem, wärmebeständigem Elastomer oder Thermoplast in Form gemeinsamer Umhüllung der vorwiegend mit Fluorkunst¬ stoffen isolierten Leitungen besteht.
9. Parallel-Heizband, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (15, 16) zusätzlich aus Anteilen wärmebeständiger Mineralfa¬ sern und/oder Textilfäden in Form von Rundschnüren, Bän¬ dern oder Profilen besteht.
10. Parallel-Heizband nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Mineralfasern und/oder Textilfäden mit elastischem, wärmebeständigem Elastomer oder Thermoplast umgeben sind.
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