FI81941C - Elektrisk avkapbar vaermekabel. - Google Patents

Description

1 81941 Sähköinen katkaistava kuumennuskaapeli

Esillä olevan keksinnön kohteena on sähköinen katkaistava kuumennuskaapeli, jossa on kauttaaltaan tekoai-5 neella eristettyjä syöttöjohtoja ja yksi tai useampia kuu-mennusjohtoja, jotka suoraan koskettavat syöttöjohtojen johtimia pituussuunnassa välimatkojen päässä toistuvissa kohdissa näissä kohdissa suoritetun eristeen poistamisen seurauksena ja muodostavat toisiaan seuraavien kosketus-10 kohtien välissä vuorotellen yhdestä syöttöjohdosta toiseen kuumennusvyöhykkeitä, joilla on määriteltävissä oleva teho, jolloin syöttöjohdot eristeineen ovat ilman vä-likettä koko kaapelinpituudella välittömästi toisiaan vasten.

15 Tunnettuja ovat taipuisat kuumennuselementit esi merkiksi markkinointinimellä "Econotrace". Näissä saatto-kuumennusongelmiin tarkoitetuissa kuumennuskaapeleissa on syöttöjohdot, jotka käsittävät kuparijohtimen ja polytet-rafluorieteeni-perfluoripropeenia (FEP) olevan eristyksen. 20 Samaa raaka-ainetta on myös molempia syöttöjohtoja yhteisesti ympäröivä niin kutsuttu sisäeristys, jonka päälle varsinainen kromi-nikkeli-seosta oleva kuumennusjohdin on kääritty. Välien päähän sovitetuista kohdista ulkoreunoilta on sisäeristys ja johtojen eristys poistettu, niin että 25 niissä kohdissa kuumennusjohtimen kierre tai kierteet tulevat sähköisesti johtavaan kosketukseen syöttöjohtojen johtimien kanssa. Haitallista on, että kuumennuskaapelin vaaditun taipuisuuden vuoksi on olemassa vaara, että kuumennus johtimen kierteet siirtyvät, niin ettei enää aina 30 ole taattu moitteeton kosketuksen saanti syöttöjohtojen johtimien kanssa. Sama vaara on olemassa myös silloin, kun käytettyjen materiaalien kuumenemisen ja siihen liittyvän lämpölaajenemisen yhteydessä kierteiden löyhtymisen vuoksi kuumennusjohdin kohoaa syöttöjohtimesta yhdessä tai 35 2 81941 useammassa kohdassa.

Haitallista tässä yhteydessä sekä niin kutsuttujen itsesäätelevien kuumennusnauhojen yhteydessä (US-patentti-julkaisu 4 194 536) on edelleen, että esim. kuumennusjär-5 jestelmän valvontaa tai ohjausta varten täytyy asentaa ylimääräisiä kaapeleita tai johtoja. Mutta ratkaisevana epäkohtana on, että tunnettujen kuumennuselementtien teho myös itsesäätelevässä muodossa on rajoitettu. Tämä johtaa siihen, että esim. suurien putkenpituuksien kuumentaminen 10 ja vast, temperointi, joita käytetään väliaineiden kuljettamiseen - putkien saattokuumennukset - on toteutettavissa ainoastaan useiden liitäntä- ja yhdyskohtien avulla. Näin siitä huolimatta, että juuri tämän niin kutsutussa putki-nippukaapelitekniikassa tunnetun kuumennuksen tai tempe-15 roinnin muodon yhteydessä useasti on vaatimuksena tempe-roida esimerkiksi putkenhaarassa sekä edelleen johtava putkijohto että myös erkaneva. Kuumennusvirran tällöin välttämätön uudistettu syöttö törmää juuri näissä kohdissa esiintyvän tilan puutteen tai sähköliitäntämahdollisuuk-20 sien puutteen vuoksi useasti vaikeuksiin, ottamatta edes huomioon niitä tapauksia, joissa liitäntä- tai yhdyskohdat on erityisesti tiivistettävät kosteuden tunkeutumista vastaan tai joissa vaaditaan rähähdyksiltä suojattua haaroitus- tai liitoskohtaa.

25 Sama pätee oleellisilta osin toiseen tunnettuun kuumennuskaapeliin (W082/01112), jossa kuumennusjohdin on viety samansuuntaisesti vietyjen syöttöjohtojen välissä samoin yhdensuuntaisesti. Kulloistenkin syöttöjohtojen ja kuumennusjohtimen välinen sähköisesti johtava yhteys ta-30 pahtuu välien päässä toistuvissa kohdissa pinteiden muodossa olevien erityisten kosketuselementtien välityksellä. Yhdensuuntaisesti johdettu kuumennusjohdin voi muodostua myös kuumennuslankakierukasta, joka on käämitty eristävälle sydämelle.

35 Tästä tekniikan tasosta lähtien on keksinnön teh-

II

3 81 941 tävänä sen vuoksi saada aikaan taipuisa sähköinen kuumen-nuselementti, joka myös selitetyissä käyttötapauksissa huolehtii mahdollisimman hyvästä lämmön jakautumisesta suurella käyttövarmuudella. Sellaisen tai verrattavissa 5 olevan mekaanisen rakenteen yhteydessä ei niin paljon merkitse optimaalinen lämmönjako kuin optimaalinen lämmön ja vast, lämpötilan toteaminen - luonnollisesti hyvän käyttövarmuuden ohella -, kun taipuisaa sähköelementtiä ei käytetä kuumennustarkoituksiin vaan lämpötilan mittaustarkoi-10 tuksiin.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että kuumennuskaapelin kosketusosissa syöttöjohtojen eriste on poistettu joka puolelta, että kuumennusjohto on rinnakkaisrakenteen tapauksessa punottu tai kudottu sisään 15 syöttöjohtoihin ja ympäröi näin silmukkamaisesti syöttö- johtoja eristetyillä ja eristeestä vapailla (kosketuskohdat) alueilla tai tapauksessa, jossa eristetyt syöttöjoh-dot on kierretty, ympäröi niitä kaikkia kierukkamaisesti ja koskettaa näin syöttöjohtojen eristeestä vapaita aluei-20 ta (kosketusalueet), ja että kuumennuskaapeli sisältää ainakin yhden sähköisen lisäjohdon, jossa ei ole kosketuskohtia. Nämä toimenpiteet varmistavat esim. kuumennusjohtimen sijainnin ennalta määrätyssä asemassa, kierteiden pitkittäissiirtymät, myös syöttöjohtojen kosketusalueilta, 25 on estetty. Tämä pätee samalla tavalla käytettäessä kuu-mennuslankaa kuumennusjohtimena kuin myös kannattimelle käärittyyn kuumennuselementtiin. Keksinnön etuna on edelleen, että esim. sisäänpunonnan avulla ja muodostamalla silmukoita voidaan sovittaa suurempia sähkövastuksia pi-30 tuusyksikköä kohti, niin että kuumennuselementistä voidaan leikata suhteellisen lyhyet päät, joilla on kuitenkin riittävän suuret vastukset kuumennusvaikutusta varten.

Oleellisesti samat edut saavutetaan myös silloin, kun keksinnön mukaisen johdon yhteydessä on kysymyksessä 35 esim. sähkökaapelin putkien tai putkijärjestelmien lämpö- 4 81 941 tilan valvomiseksi lämpötilanmittausjohto, sisäänpunottu tai -kudottu lanka on vastaava vastuslanka ja syöttöjohtimien välityksellä todetaan ympäristössä tapahtuneen lämpötilan kohoamisen yhteydessä tämän langan muuttuneet vas-5 tusominaisuudet esimerkiksi siltakytkennällä. Sisäänkudot-tujen tai -punottujen mittausjohtimien yhteydessä voivat kuitenkin olla kysymyksessä myös lämpöelementit, jotka valvottavassa järjestelmässä tapahtuvan vastaavan lämpötilan muutoksen yhteydessä luovuttavat tällöin jännitteettö-10 mien syöttöjohtojen kautta sähkösignaaleja ulospäin. Jokaisessa tapauksessa on keksinnön mukaisesti valmistettuun nauhaan yhdistetty siten mielivaltainen lukumäärä kuumennusvyöhykkeitä tai myös mittausvyöhykkeitä ja vast, lämpöelementtejä, jolloin niiden lukumäärä on käyttötar-15 koituksen ja tuotteen pituuden määräämä. Jos esim. kuumennus johtimet on, kuten keksinnön mukaisesti myös on ehdotettu, asetettu kierrettyjen syöttöjohtojen ympärille kierukanmuotoisesti, silloin voidaan sellainen elementti, kuten myös tunnetut kuumennuslangat (US-patenttijulkaisu 20 3 355 572), käämiä suhteellisen pienellä nousulla esim.

putkijohdolle, niin että lämmönjako putken pinnalla paranee oleellisesti tunnettuihin kuumennuselementteihin verrattuna. Kiertämisen tai niputuksen vuoksi ei ole olemassa mitään vaaraa, että kuumennusjohtimen ja syöttöjohtojen 25 välinen kosketus heikkenee tai jopa täysin keskeytyy putkelle sovittamisen yhteydessä.

Oleellisesti samat edut - ainoastaan päinvastaisessa katseensuunnassa - ovat tuloksena myös silloin, kun keksinnön mukaisen taipuisan elementin yhteydessä on kysy-30 myksessä esim. sähkökaapelin, -putkien tai putkijärjestelmien lämpötilan valvomiseksi tarkoitettu lämpötilanmittaus johto.

Keksinnössä kuumennus- tai lämpötilanmittausele-mentti käsittää ainakin yhden lisäjohdon, jolloin tällais-35 ten elementtien käyttöalue laajenee oleellisesti. Tällöin 5 81 941 on täysin merkityksetöntä, ovatko kuumennuselementtien yhteydessä kyseessä litteän suoritusmuodon omaavat, esim. nauhajohdinmuodon tai punotun muodon tai pyöreän niputetun muodon omaavat elementit. Ratkaisevaa on sitä vastoin, 5 että tähän kuumennuselementtiin on sisällytettävissä samanaikaisesti ilmoitus-, ohjaus- ja valvontatoiminnat, mikä oleellisesti kohottaa käyttövarmuutta. Erilliset joh-toelementit, jotka voisivat ottaa nämä tehtävät, jäävät pois. Edelleen eräs oleellinen etu on nähtävissä siinä, 10 että kuumennuselementin samaa rakennetta käyttäen voidaan vielä asennuspaikalla ainoastaan päissä suoritettavin kyt-kentäteknisin toimenpitein huolehtia tehon kohottamisesta esim. kytkemällä rinnan yksi tai useampia lisäjohtoja.

Lisäjohto tai lisäjohdot voivat keksinnön toteutuk-15 sessa olla sovitetut myös ainoastaan kuumennuselementin yhteen pituuteen ja vasta liitettäessä toiseen pituuteen tai haaroituksen yhteydessä niitä käytetään syöttämään toista pituutta ja/tai lähtevää pituutta esim. ensimmäisen pituuden alussa sijaitsevasta jännitelähteestä kuumennus-20 lankoja varten tarvittavalla syöttövirralla. Vähentämällä kuumennuselementtien alueella muuten välttämättömiä syöt-tökohtia voidaan oleellisesti kohottaa koko järjestelmän käyttövarmuutta.

Kun on jo osoitettu, voivat lisäjohto tai lisäjoh-25 dot olla keksinnön toteutuksessa kytketyt rinnan kosketuskohdan tai kosketuskohtia omaavia syöttöjohtojen kanssa. Tämä merkitsee kuumennuselementin pituuden pysyessä samana johtimen poikkileikkauksen suurenemista ja siten kuumen-nustehon kohoamista. Erityisenä etuna on vielä se, että 30 tämä tehon kohoaminen voi tapahtua myös jälkeenpäin, nimittäin ainoastaan kytkennän tapahtuessa johdonpäässä, niin että jo asennetussa järjestelmässä ei tarvita myöhemmin suoritettavia asennustöitä. Mikäli tehon kohoaminen ei ole tarpeen, voidaan lisäjohtoa käyttää esim. valvontatar-35 koituksiin, esim. myös siten, että se on ilmoitusjohtona 6 81 941 kytketty tunnetulla tavalla erityisesti aina tehtävänsä mukaisesti.

Lisäjohtoa tai lisäjohtoja voidaan käyttää myös esimerkiksi tarkistusmittauksien suorittamiseen aikavälein 5 asennetussa järjestelmässä. Tätä tarkoitusta varten on mahdollista irrottaa pinteestä tehon kohottamiseksi kytketty lisäjohto, suorittaa tarkistusmittaus pienennetyllä teholla ja sen jälkeen jälleen kytkeä rinnakkaispiirit toivotulle täydelle teholle. Kaikki mainitut vaihtelumah-10 dollisuudet eivät ole saavutettavissa tunnetuilla kuumen-nuselementeillä myöskään niin kutsutussa itsesäätävässä muodossa.

Tämän lisäksi sovittamalla ainakin yksi lisäjohto voidaan kuumennuselementtiin sovittaa suurempi kuumennus-15 langan pituus. Tämä pätee esim. silloin, kun keksinnön erään ajatuksen mukaisesti syöttöjohdot ja lisäjohdot on sovitettu yhteen tasoon vierekkäin ja kuumennusjohdin ympäröi näitä johtoja yhteisesti kierukanmuotoisesti tai kun kuumennusjohdin on punottu tai kudottu sisään näihin joh-20 töihin ja kiertää näitä silmukkamaisesti. Siten voidaan katkaisun yhteydessä valmistaa myös suhteellisen lyhyitä päitä, joilla on kuitenkin riittävä kuumennusteho.

Mikäli yhdessä kuumennusjohtimen kanssa sijoitetaan eristäviä säikeitä tai lankoja, silloin nämä varmistavat 25 samanaikaisesti perusrakenne-elementtien mekaanisen yhdessä pysymisen, muodostavat kuumennusjohtimen suojan ulkoisia mekaanisia voimia vastaan ja huolehtivat ikään kuin läpäisevänä vaippaa siitä, että esim. kuumennusjohtimen lämpö johdetaan pois patoutumien muodostumatta.

30 Kuumennustehon kohottaminen tuottaa myös toisen edullisen rakenteen, jonka yhteydessä syöttöjohdot ja muut johdot on sovitettu nipuksi tai kierretyksi elementiksi ja kuumennus johdin kiertää kaikkia johtoja kierukanmuotoisesti ja muodostaa kosketuskohtien väliin peräkkäin sijaitse-35 via kuumennusvyöhykkeitä. Mutta tehon kohottaminen on mah- 11 7 81941 dollinen myös suoritusmuodon yhteydessä, jossa kuumennus-johdin tai kuumennusjohtimet on viety yhdensuuntaisesti.

Suoran suoritusmuodon ohella voi kuumennus joht imellä tai kuumennusjohtimilla olla myös kierukan tai nyörin 5 muoto, tämä kierukka tai nyöri voi myös olla sijoitettu suojaavalle eristävälle sydämelle. Eräänä tarkoituksenmukaisena mahdollisuutena suuremman kuumennuslangan pituuden sovittamiseksi on kuumennusjohtimen tai kuumennusjohtimien sovittaminen punontaristikon sisäpuolelle tai itsensä kuu-10 mennusjohtimien muodostaminen punonnaksi.

Saatavissa oleville katkaistaville tunnetuille kuumennus johtimilla ja syöttöjohdoilla varustetuille kuumen-nusnauhoille kuumennuskaapeleille ja sen tapaisille on yhteistä, että kuumennusjohtimen ja syöttöjohtimen välisen 15 kosketuksen saamiseksi on syöttöjohtimien eristys poistettu määrätyistä kohdista mekaanisesti, esim. jyrsimällä, kaapimalla, leikkaamalla tai sen tapaisesti. Koska tämä toimenpide suoritetaan ennen kuumennusjohtimen käärimistä jo valmiiksi eristetyillä ja mahdollisesti vaipoitetuilla 20 syöttöjohdoilla ovat ainoastaan eristyksen ulkoiset alueet käsiteltävissä. Nämä kosketuksen saamiseksi suhteellisesti ahdastilaiset alueet ovat tunnettujen kuumennusjohtojen muita heikkoja kohtia. Tämä syöttöjohtojen johtimien jälkeen päin suoritettava paljastaminen on ilmeisesti myös 25 lisäsyynä siihen, että tähän asti on tunnettu ainoastaan katkaistavien kuumennuselementtien nauhamaisia suoritusmuoto j a.

Yhdensuuntaisilla syöttöjohdoilla ja kuumennusjoh-timilla varustettujen tunnettujen kuumennuskaapeleiden yh-30 teydessä käytetyt kosketuspinne-elementit ovat samoin käytettävissä ainoastaan suoritusmuodoltaan litteiden kuumennuskaapeleiden yhteydessä, ottamatta huomioon yksittäis-elementtien virheellisten kiinnityspinteiden aiheuttamia mahdollisia häiriöitä.

35 Keksinnössä ratkaistaan selitetyt vaikeudet siten, β 81941 että syöttöjohdot vapautetaan kosketuskohdista ympäriinsä eristyksestä. Tämä eristyksen poistaminen tapahtuu johdon valmistuksen yhteydessä, niin että jälkeen päin suoritettava käsittely, johon liittyy kuumennuselementin vahin-5 goittumisvaara, jää pois. Tämän lisäksi ennen kaikkea kos-ketusmahdollisuus on nyt varma syöttöjohdon koko kehällä. Tämä pätee sekä niissä tapauksissa, joissa johdot on johdettu nauhan muodossa vierekkäin, että myös niissä tapauksissa, joissa syöttöjohdot ja muut johdot on kierretty tai 10 niputettu keskenään.

Kuten tunnettua, ovat ainakin kuumennuskaapeleiden tai -johtojen syöttöjohtojen eristystä varten parempia korkeampia lämpötiloja kestävät raaka-aineet. Sellaisia raaka-aineita ovat esim. sopivat elastomeerit, esim. sili-15 konikumipohjaiset. Toinen edullinen mahdollisuus on fluo-ripolymeerien käyttö mainittuihin tarkoituksiin, polytet-rafluorieteenin tai sen jonkin sulatteesta muokatun kopo-lymeerin käyttö, jollaisista käytetään esim. nimityksiä FEP, PFA tai ETFE. FEP on tetrafluorieteenin ja perfluori-20 propeenin kopolymeeri, jolle osoitetaan kestokäyttölämpö- tila 205°, kun taas PFA:n vastaava lämpötila, joka PFA on perfluorialkoksi, on jopa suuruusluokkaa 260°, siis vastaa jopa polytetrafluorieteenin (PTFE) lämpötila-aluetta. ETFE, joka tunnetaan myös kauppanimellä Tefzel, on eteenin 25 ja tetrafluorieteenin muunnettu kopolymeeri suhteessa 25 % : 75 %, sen kestokäyttölämpötiläksi ilmoitetaan noin 155°. Näitä materiaaleja voidaan käyttää yhdessä eristävien lanka- tai lasikuitusäikeiden tai vastaavien punontojen tai kudoksien kanssa, jotka on sovitettu etukäteen erillisiksi 30 kerroksiksi. Mutta näitä raaka-aineita voidaan edullisesti käyttää myös lanka-, lasikuiduilla tai sen tapaisilla vahvistetussa muodossa, täten saadaan hyvän lujuuden ohella aikaan myös hyvä käsiteltävyys. Mainitut materiaalit, mutta myös muut vastaavasti sopivat raaka-aineet, voivat suu-35 lakepuristetussa muodossa ympäröidä johtimet, johtojärjes-

II

9 81 941 telmän tai kuumennuselementin kokonaisuudessaan (kaapeli, nauha tai johto). Luonnollisesti on keksinnön puitteissa myös mahdollista sovittaa nämä raaka-aineet nauhan muodossa.

5 Sinänsä on myös jo tunnettua käyttää sulatteesta ei muokattavissa olevia fluoripolymeereja, esim. polytetra-fluorieteeniä, sähköjohtojen eristämiseen. Sellaisten polymeerimateriaalien tunnettujen käsittelyvaikeuksien vuoksi ovat valmistettavien tuotteiden pituudet kuitenkin ra-10 joitetut. Esimerkiksi suurehkon pituuden omaavia putki-johtoja tai putkijärjestelmiä ei voida siis ilman muuta kuumentaa sähköjohtojen avulla, jotka on eristetty tällä korkeaa lämpötilaa kestävällä raaka-aineella. Nämä tunnettujen kuumennusnauhojen tai kuumennuskaapeleiden käytön 15 yhteydessä esiintyvät vaikeudet voitetaan keksinnön edelleen erään ajatuksen mukaisesti siten, että syöttöjohtojen eristys, mahdollisesti edeltä päin sovitettu välikerros ja/tai itse ulkovaippa muodostuu ensiksi ei sintratussa tilassa päälle käämitystä ja päälle sovitetussa tilassa 20 sintratusta nauhamateriaalista. Tällainen eristys mahdollistaa syöttöjohtojen valmistamisen erittäin korkeita termisiä rasituksia kestäviksi, jolloin korkeita lämpötiloja kestävien tekoaineiden jauhepuristuksen ja sintrauksen avulla tapahtuvaan muovaukseen verrattuna saadaan aikaan 25 suuremmat valmistusnopeudet ennen kaikkea mielivaltaisten valmistuspituuksien yhteydessä.

Niin kutsutuilla itsesäätävillä kuumennusnauhoil-la, ennen kaikkea putkien saattokuumennuksia varten tarkoitetuilla, on käytettyjen tekoainemateriaalien vuoksi 30 ominaisuus toimia itsesäätävästi lämmön luovutuksen yhteydessä, niin että tavanomaisista lämpötilanrajoittimista voidaan tarpeettomina luopua. Vastaavanlainen vaikutus voidaan saavuttaa keksinnön eräällä suoritusmuodolla siten, että itse kuumennusjohtimeen käytetään suuret lämpö-35 tilakertoimet omaavia metalleja. Tähän tarkoitukseen sopi- 10 81 941 vaksi on osoittautunut esim. puhdas nikkeli.

Kun on jo mainittu, voivat kuumennuselementit olla keksinnön mukaisesti tehdyt nauhamaisiksi, mutta niillä voi olla myös nipun muoto. Näissä muodoissa kuumennusele-5 mentit ovat käytettävissä myös niin kutsuttuihin putkien saattokuumennuksiin, jolloin ne on asetettu kierukanmuo-toisesti kulloisenkin putken tai putkijärjestelmän ympäri tai johdettu yhdensuuntaisesti putken akselin kanssa.

Tässä yhteydessä eräs erityisen edullinen suoritus-10 muoto saadaan aikaan keksinnön suoritusmuodolla siten, että syöttöjohdot ja lisäjohto tai -johdot on kierretty sydämen ympärille tai niputettu ja sydän on nestemäisten tai kaasumaisten väliaineiden vastaanottamiseksi tarkoitettu putki tai putkijärjestelmä. Sellainen keksinnön mu-15 kaisten kuumennuselementtien käyttö saattokuumennuksiin varmistaa täysin tasaisen temperoinnin putken koko kehällä, ilman että lisävälineet olisivat tarpeellisia.

Lisäksi on tuloksena vielä se erityinen etu, että kuumennuselementtien valmistamisen vuoksi keksinnön mukai-20 sesti mielivaltaisiin pituuksiin on saatu aikaan mielivaltaisesti katkaistavia, temperoitavissa olevia putkijohtoja ja/tai johtojärjestelmiä. Kuumennettavassa muodossa voidaan esim. tekoainetta tai metallia, esim. kuparia tai jaloterästä, olevat putkijohdot valmistaa käytännöllisesti 25 ottaen päättömiin pituuksiin ja leikata vasta asennuspaikalla tarvittaviin pituuksiin. Katkaistavat kuumennusjoh-timet takaavat sen, että lyhyemmät tai pitemmät putkijoh-tomatkat ovat aina moitteettomasti temperoitavissa ja nimenomaan putken koko kehältä.

30 Jos kysymyksessä ei ole putkijohto vaan putkijär jestelmä, esim. useista kierretyistä yksittäisputkista muodostuvan putkinipun muodossa oleva, silloin voivat keksinnön suoritusmuodossa syöttöjohdot ja lisäjohdot sekä kuumennusjohdin ympäröidä putkinippua yhdessä tai useam-35 massa kerroksessa. Lisäämällä yksi tai useampia eristäviä

II

11 81941 välikerroksia on tällöin tuloksena mahdollisuus sovittaa myös useita kuumennuspiirejä siirrettävien väliaineiden temperoimiseksi. Useita kuumennuspiirejä voidaan liittää putkijärjestelmään :myös sillä tavalla, että putkinippu 5 ympäröidään kokonaan syöttöjohdoista, lisäjohdoista ja kuumennusjohtimesta muodostuvalla kerroksella ja putkin!-pun yhtä tai useampaa pientä yksittäisputkea kuumennetaan vielä kerran erillisesti. Koska joka tapauksessa putket, myös yksittäiset pikkuputket keksinnön mukaisesti tehty 10 kuumennusjohdin mukaan luettuna, ovat mielivaltaisesti katkaistavissa, ovat mitä erilaisimmat putkien tai putki-järjestelmien yhdistelmät mahdollisia.

Sama pätee myös siinä tapauksessa, että keksinnön mukaista putkijohtoa tai putkijohtojärjestelmää on valvot-15 tava kuljetettavien väliaineiden lämpötilan ohjauksen osalta. Tasaisesti putken kehälle jaettujen lämpötilanmit-tauselementtien, vastusjohtimien, lämpöelementtien tai sen tapaisten avulla on tarkka lämpötilan ohjaus mahdollinen, järjestelmässä esiintyvät vauriot voidaan nopeasti havai-20 ta ja paikallistaa.

Keksintö mahdollistaa myös kuumennuselementtien ja lämpötilanmittauselementtien sijoittamisen yhteisesti, erityisesti putkijärjestelmissä. Siten voi esim. useista kierretyistä tai niputetuista yksittäisputkista muodostu-25 vassa putkinippukaapelissa väliainetta johtava pikkuputki olla temperoitu keksinnön mukaisesti kuumennuselementillä, kun taas koko kaapelin lämpötilan valvomiseksi yksittäisistä pikkuputkista muodostettu sydän on ympäröity yhden kerroksen muodossa olevalla keksinnön mukaisella lämpöti-30 lanmittauselementillä.

Toisinaan on edullista myös, jos keksinnön toteutuksessa kuumennus- tai mittausjohtimet on kosketuskohtien alueella kiinnitetty kulloinkin vapaana olevaan sähköjoh-timeen lisävälineillä, esim. sulassa juoksevassa, hienoja-35 koisessa muodossa olevalla metallipäällysteellä. Sellainen 12 81 941 toimenpide on tekniikassa yleisesti tunnettu nimellä "liekkiruiskutus". Myös sopivat liima-aineet, esimerkiksi keramiikkapohjaiset, ovat sopivia keksinnön tarkoituksiin.

Keksintöä selitetään lähemmin kuvioissa 1-7 suo-5 ritusesimerkkeinä esitettyjen kuumennuselementtien yhtey dessä. Viitattakoon kuitenkin vielä kerran nimenomaan siihen, että samoja elementtejä voidaan käyttää myös mittaus-elementteinä .

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista taipuisaa, mie-10 livaltaisesti katkaistavaa kuumennusnauhaa tai -kaapelia, joka muodostuu jännitettä johtavat johtimet 3 ja 4 käsittävistä molemmista syöttöjohdoista 1 ja 2, joiden eristystä on merkitty numerolla 5. Eristysmateriaalina käytetään esimerkiksi silikonikumia, fluoripolymeeria suulakepuris-15 tetussa muodossa, siis FEP:tä, PFA:ta tai ETFE:tä, tai myös nauhamuodossa, esimerkiksi siis vasta päälle sovitetussa tilassa sintrattua PTFE-nauhaa.

Yksittäisjohtimien pitämiseksi yhdessä käytetään vaippaa 6, esim. suulakepuristettua FEP- tai silikonikumi-20 vaippaa tai myös PTFE-nauhakäämitystä tai lanka- tai lasi-kuitukudoksesta tai vast, -punonnasta muodostuvaa kerrosta. Itse kuumennusjohdin 7 on sovitettu tälle kerrokselle kierukanmuotoisesti, kosketus johtimiin 3 ja 4 tapahtuu esimerkiksi siten, että niiden eristys 5 on poistettu vä-25 lien päästä nauhanpituuden lyhyiltä matkoilta molempien johtojen aksiaalisessa suunnassa toisiinsa nähden siirrettyinä. Poistettaessa samanaikaisesti kerros 6 näistä kohdista koskettaa kuumennusjohdin 7 johtimia 3 ja 4 yhden tai useamman kierroksen pituudelta.

30 Kerroksen 6 poistaminen kosketuskohdista voidaan jättää suorittamatta, jos kuumennusjohdin 7 sydämellä varustettu tai sitä ilman oleva lanka, kierukka tai nyöri kääritään välittömästi johtojen päälle ja kerros 6 sovitetaan tämän jälkeen esimerkiksi kudosnauhana tai punokse-35 na. Lopuksi ulkovaippa 8, joka on esim. silikonikumia tai 11 13 81 941 muuta sopivaa tekoainetta suulakepurlstetussa tai nauhama-teriaallsta käärityssä muodossa, toimii ulkoisena mekaanisena suojana. Vaippa voi olla vahvistettu lanka-, kuitu tai säiesiseillä, myös liekinkestävä suoritusmuoto voi 5 olla edullinen.

Erityisestä suoritusmuodosta ja käytetyistä eristysmateriaaleista riippumatta on oleellista, että kuumen-nuselementissä on kolmas johto 9, joka on varustettu johtimella 10 ja eristyksellä 11. Tätä lisäjohtoa voidaan 10 käyttää alussa selitettyihin tehtäviin, jolloin ohjaus-, ilmoitus- tai valvontatehtävien ohella on korostettava ennen kaikkea myötäkäyttöä jännitettä johtavana johtona tehon kohottamiseksi, elementtiin liittyvien pituuksien syöttämiseksi, kolmivaiheiseksi syöttämiseksi jne.

15 Kuviossa 1 esitetystä nauhamuodossa olevasta kuu- mennuselementistä tai -kaapelista poiketen esittää kuvio 2 sovitelmaa, jossa syöttöjohdot 12 ja 13 on yhdistetty lisä johdon 14 kanssa yhdeksi kuumennuselementiksi. Kuumen-nusjohdin 15, joka on tehty venytetyksi langaksi vastus-20 seoksesta, on lankojen 16 avulla kanssa punottu tai kudottu johtoihin. Syöttöjohtojen ei esitetyistä kosketuskohdista on jälleen poistettu eristys 17, kuumennusjohdin 15 koskettaa syöttöjohtojen 12 ja 13 johtimia 18 ja 19 yhdessä tai useammassa kierroksessa. Langat tai säikeet 16 var-25 mistavat johtojen pysymisen yhdessä, mutta ne suojaavat myös kuumennuslankoja ja muodostavat samalla niiden välik-keet.

Jos tätä kuumennusnauhaa käytetään kolmivaiheisena, silloin voi johto 14 samoin olla tehty syöttöjohdoksi kos-30 ketuskohtineen. Tätä tarkoitusta varten on, kuten on mai nittu, poistettu eristys 20 toisien syöttöjohtojen kosketuskohtiin verrattuna siirretyistä kohdista, jotta kuumen-nusjohdin 15 koskettaa johdinta 21. Kuumennuselementin sydän peitetään lopuksi ulkovaipalla 22, jolla on kuviota 1 35 vastaava muoto.

14 81 941

Tekniikan tasosta tunnettua suoritusmuotoa vastaavasti, jossa syöttöjohdot ja kuumennusjohtimet kulkevat yhdensuuntaisesti, voidaan myös silloin lisäjohto edullisesti sovittaa elementtiin joko yhtenäisenä johtona tai 5 kolmivaiheista käyttöä varten, jolloin vastaavasti myös lisäjohdoista on kosketussillat kuumennusjohtimiin.

Kuvio 3 esittää keksinnön suoritusmuotoa, jossa samaan tasoon syöttöjohtojen 23 ja 24 viereen on sovitettu vielä johdot 25 ja 26, joista esimerkiksi johto voi olla 10 tehty myötäkulkevaksi syöttöjohdoksi elementtiin liittyvää kuumennuskaapelia varten ja johto 26 ilmoitus- tai valvon-tajohdoksi tai myös ainoastaan joutojohdoksi. Numerolla 27 on merkitty punottua kuumennusjohdinta, numerolla 28 mukana punottua, esimerkiksi lasikuitupohjäistä säiettä tai 15 lankaa.

Erityisesti kuumennuslangan sellainen punominen mahdollistaa syöttöjohtojen sovittamisen ei ainoastaan kuumennusnauhan ulkoreunoille vaan myös sidoksen sisään ja vastaavasti vaihdellen toisien johtojen kanssa sidokseen. 20 Aina käyttöalueen mukaisesti ovat siten hyvin erilaiset suoritusmuodot mahdollisia.

Kuviossa 4 on esitetty suoritusmuoto, jossa joustavan katkaistavan kuumennuselementin syöttöjohdot ja 30 on kierretty lisäjohdon 31 kanssa. Kuten edellä on jo mainit-25 tu, on eristys 32 ja 33 poistettu tällöin ympäriinsä johtimien 34 ja 35 kosketuskohdista, niin että joka tapauksessa punonnasta huolimatta kierukanmuotoisesti punossi-doksen ympäri asetettu kuumennusjohdin 36 koskettaa syöttö johto ja kyseisissä kohdissa yhden tai useampia kertoja. 30 Ulkovaippa 37 voi jälleen olla tehty kuten on jo selitetty. Lisäjohto 31 on esimerkiksi ilman kosketusmahdolli-suutta syöttöjohtojen johdon poikkileikkauksen suurentamiseksi kytkettävissä rinnakkaiseksi virtatieksi.

Sellainen mielivaltaisesti katkaistavan muodon ja 35 pyöreän poikkileikkauksen omaava kuumennuselementti voi-

II

is 81941 daan myös suhteellisen ahtaalla kierteellä kääriä esimerkiksi putkijohdolle, niin että lämmön jakautuminen putken pinnalla paranee huomattavasti tunnettuihin kuumennusele-mentteihin verrattuna.

5 Esimerkiksi kuvion 4 rakennetta vastaava keksinnön erityinen suoritusmuoto saadaan aikaan silloin, kun syöt-töjohtojen ja muiden johtojen eristys sekä vaippa muodostuu polytetrafluorieteeni(PTFE)-nauhäkäämityksestä, joka ensiksi vielä sintraamattomien nauhojen sovittamisen jäl-10 keen sintrataan. Nimitys polytetrafluorieteeni käsittää tällöin myös tetrafluorieteeni-polymeerit, jotka on varustettu modifioivilla lisäaineilla, kuitenkin sellaisessa määrässä, että polymeeri, kuten polytetrafluorieteeni itse, ei ole muokattavissa sulatteesta. Muita sopivia raaka-15 aineita ovat esimerkiksi polyimidipohjäiset.

Kuten on jo esitetty, ovat putkijohtojen saattokuu-mennuksiin tarkoitetut sähköiset kuumennusjohtimet lyöneet itsensä läpi markkinoilla. Ne ovat esimerkiksi kemian teollisuudessa temperoitavan väliaineen kuljetuksen yhtey-20 dessä, myös analyysijohtoina, saavuttaneet laajoja käyttöalueita. Tällöin on muun muassa pidettävä kuljetettavan väliaineen lämpötila vakiona vastaanottamisesta luovutukseen saakka. Tämä on useissa tapauksissa ehdoton edellytys, koska lämpötilan muutokset, esimerkiksi yhdessä put-25 ken osassa, johtavat kuljetettavan väliaineen olotilan muuttumiseen ja siten voivat tukkia koko putkijohdon.

Esimerkki sellaisesta putken saattokuumennuksesta on esitetty kuviossa 5. Väliainetta johtava putki 38, joka luonnollisesti voi olla myös putkinippukaapelin sydän ja 30 voi siis muodostua useista keskenään kierretyistä yksit-täisputkista, on kierukanmuotoisesti kuumennuselementin 39 ympäri kiertämä, joka itse voi olla rakennettu kuvioita 1, 2, 3 tai 4 vastaavasti. Numerolla 40 on merkitty lämpöä eristävää vaippaa, joka on esimerkiksi sopivaa vaahto- tai 35 kuituraaka-ainetta ja jossa lämmön säteilemiseksi sisään- ie 81941 päin vaipan 40 sisäpinta voi olla metalloitu. Mutta samaa tarkoitusta varten voi myös olla mahdollista sovittaa ennen vaipan sijoittamista paikalleen metallikalvokäämitys. Mekaanisesti vastustuskykyinen ulkovaippa 41 on esimerkik-5 si polyeteeniä, polyvinyylikloridia tai sen tapaista.

Kuvio 6 esittää lopuksi putken saattokuumennuksen toista parannusta. Väliainetta johtavan putken 42 päälle on sovitettu syöttöjohdot 43 ja 44 yhdessä muiden johtojen 45 kanssa esimerkiksi kiertämällä. Kuumennusjohdin 46 ym-10 päröi tätä kerrosta kierukanmuotoisesti, ennalta valmistetuissa, ei esitetyissä kosketuskohdissa tapahtuu sähköisesti johtava yhteys syöttöjohtojen 43 ja 44 jännitettä johtaviin johtimiin. Keksinnön tämän suoritusmuodon oleellisena etuna on täysin tasainen lämmön jakautuminen kehäl-15 lä. Järjestelmä on katkaistavissa jokaisesta kohdasta ja käyttövalmis. Tällainen tekoainetta tai metallia olevilla putkilla tai putkijohdoilla varustettu kuumennettava put-kijärjestelmä voidaan valmistaa käytännöllisesti ottaen päättömiin pituuksiin ja leikata vasta asennuspaikalla 20 tarvittaviin pituuksiin.

Tehon kohottamiseksi ja tällöin myös sen mahdollistamiseksi, että muita pituuksia tai lähtöjä voidaan syöttää keskuksesta käsin, voidaan yhtä tai useampia johtoja 45 käyttää myös jännitteen syöttämiseksi mutta myös oh-25 jaus-, ilmoitus- ja valvontatapahtumiin. Kuumennuslanka- kierteen päälle on sovitettu esimerkiksi lanka- tai lasi-kuitukudos tai -punos 47, tähän liittyy lämpöä eristävä vaippa 48, mahdollisesti sitä edeltää metallinauhakäämin sovittaminen. Kulutuksen kestävää tekoainetta olevaa ulko-30 vaippaa on merkitty numerolla 49.

Myös kuviossa 6 esitetyn suoritusmuodon yhteydessä on jälleen kolmivaihekäyttö mahdollinen, vastaavasti kosketuskohdilla, toisin sanoen syöttöjohtojen eristyksestä vapautetuilla kohdilla, varustetut kolme syöttöjohtoa on 35 silloin sovitettu tähdenmuotoisesti putken 42 kehälle.

I! 17 81 941

Yhden kerroksen asemesta on putken saattokuumennus-ta varten luonnollisesti mahdollista sovittaa myös kaksi tai useampia kerroksia syöttöjohtoja ja muita johtoja, jotka silloin on erotettu toisistaan eristävillä väliker-5 roksilla. Siten voidaan jopa saattaa useita kuumennuspii-rejä putkijärjestelmään. Tämä pätee myös niissä tapauksissa, joissa esimerkiksi yhtä putkea pitää kuumentaa putki-järjestelmässä erillisesti, mutta myös putkistokokonaisuus on temperoitava.

10 Väliainetta kuljettava putki 42, tässä tapauksessa yksittäisputki, voi luonnollisesti olla jälleen myös yksittäisistä pikku putkista koostuva putkijärjestelmä, esim. putkinippukaapelin sydän. Mutta se voi olla myös sähkökaapeli, letku tai putki tai vast, putkikappale, jol-15 laista käytetään esimerkiksi väriruiskupistooleja varten tai myös kuljetusjohto, jota käytetään elintarviketeollisuudessa. Käyttöalueet ovat käytännöllisesti ottaen ra-j oittamattomat.

Itse kuumennusjohdin, joka on asetettu johtojen 20 väliin sisäänpunotuksi, kierukanmuotoisesti näiden ympärille tai voi olla viety myös yhdensuuntaisesti johtojen kanssa, on valmistettu esimerkiksi Cr-Ni-seoksesta. Jos kuumennuselementtien itserajoitus tai -säätö on toivottava, silloin on osoittautunut erityisen edulliseksi valmis-25 taa kuumennusjohdin suuret lämpötilakertoimet omaavasta materiaalista, esimerkiksi puhtaasta nikkelistä.

Syöttöjohdot ja muut johdot sijaitsevat kuumennusta! lämpötilanmittausnauhassa yhdessä tasossa. Keksinnön toteutuksen yhteydessä on osoittautunut edulliseksi, että 30 yhdessä tasossa vierekkäin sijaitsevista johdoista syöttö-johdot muodostavat kulloinkin uloimmat nauhanreunat. Täten on taattu, että kuumennuslangalla on käytettävissä mahdollisimman suuret kosketuspinnat syöttöjohdoilla. Sama pätee myös silloin, kun kuumennuslangan asemesta tai yhdessä sen 35 kanssa sidokseen on sovitettu lämpötilanmittausjohtimia.

ie 81941

Kuvion 7 mukainen kuumennuselementti muodostuu yhdensuuntaisesti sovitetuista syöttöjohdoista 51 ja 52, joiden johtimet 53 on eristetty polytetrafluorieteeni-(PTFE)-nauhapunonnalla 54, joka paikalleen asettamisen 5 jälkeen sintrataan. Nimitys polytetrafluorieteeni käsittää tällöin tetrafluorieteeni-polymeerit, jotka on varustettu modifioivilla lisäaineilla, kuitenkin sellaisessa määrässä, että polymeeriä, kuten itseään polytetrafluorieteeniä, ei voida muokata sulatteesta. Muita sopivia materiaaleja 10 ovat esimerkiksi polyimidipohjäiset.

Kohdista 55, 55', 55" ja 56', 56" on eristys poistettu ympäriinsä, niin että näissä kohdissa sisäänpunottu tai sisäänkudottu kuumennuslanka 57 pääsee kosketukseen syöttöjohtojen johtimien 53 kanssa. Kohtien 55 ja 56, 55' 15 ja 56', 55" ja 56" väliin muodostuu tällä tavalla määriteltävissä olevan tehon omaavia kuumennusvyöhykkeitä.

Kuumennusjohtimen 57 mekaaniseksi suojaamiseksi ja syöttöjohtojen 51 ja 52 pitämiseksi yhdessä voidaan kuumennus johtimen päälle sovittaa kudottu tai punottu vaippa, 20 joka muodostuu eristävistä säikeistä tai langoista, tai myös suulakepuristettu vaippa, joka on esim. silikoniku-mia, tai uudistettua PTFE-nauhakäämitystä oleva vaippa.

Kuvion 7 mukainen keksinnön mukaisesti tehty nauha voi olla myös mittausjohtona esim. lämpötilan muutoksen 25 toteamiseksi ja siten suorittaa valvontatoimintoja. Tässä tapauksessa lanka 57 on lämpöelementti, lämmitykseen tarkoitetut syöttöjohdot 51 ja 52 muodostavat nauhasta pois johtavat liitäntäjohdot lämpöelementtejä varten.

Johdot 51 ja 52 voidaan myös kiertää keskenään, ku-30 ten kuviossa 4 on esitetty, ja kuumennuslanka 57 voidaan asettaa kierukanmuotolsesti kierrettyjen elementtien ympärille.

I!

Claims (6)

19 81 941

1. Sähköinen katkaistava kuumennuskaapeli, jossa on kauttaaltaan tekoaineella eristettyjä syöttöjohtoja (1, 2; 5 12, 13; 23, 24; 29, 30; 43, 44) ja yksi tai useampia kuu mennus johtoja (7; 15; 27; 36; 46), jotka suoraan koskettavat syöttöjohtojen johtimia (3, 4; 18, 19; 34, 35) pituussuunnassa välimatkojen päässä toistuvissa kohdissa näissä kohdissa suoritetun eristeen poistamisen seurauksena ja 10 muodostavat toisiaan seuraavien kosketuskohtien välissä vuorotellen yhdestä syöttöjohdosta toiseen kuumennusvyö-hykkeitä, joilla on määriteltävissä oleva teho, jolloin syöttöjohdot eristeineen ovat ilman välikettä koko kaape-linpituudella välittömästi toisiaan vasten, tunnet-15 t u siitä, että kuumennuskaapelin kosketusosissa syöttö-johtojen (1, 2; 12, 13; 23, 24; 29, 30; 43, 44) eriste on poistettu joka puolelta, että kuumennusjohto (7; 15; 27; 36; 46) on rinnakkaisrakenteen tapauksessa punottu tai kudottu sisään syöttöjohtoihin ja ympäröi näin silmukka-20 maisesti syöttöjohtoja eristetyillä ja eristeestä vapailla (kosketuskohdat) alueilla tai tapauksessa, jossa eristetyt syöttöjohdot on kierretty, ympäröi niitä kaikkia kierukka-maisesti ja koskettaa näin syöttöjohtojen eristeestä vapaita alueita (kosketusalueet), ja että kuumennuskaapeli 25 sisältää ainakin yhden sähköisen lisäjohdon (9; 14; 26; 31; 45), jossa ei ole kosketuskohtia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuumennuskaapeli, tunnettu siitä, että ainakin syöttöjohdot on eristetty suuren lämpötilan kestävyyden omaavalla fluoripoly- 30 meeripohjaisella tekoaineella.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kuumennuskaapeli, tunnettu siitä, että suuren lämpötilan kestävyyden omaavina tekoaineina on käytetty sulatteesta muokattavissa olevia tetrafluorieteenin kopolymeereja.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kuumennuskaapeli, 20 81 941 tunnettu siitä, että suuren lämpötilan kestävyyden omaavana tekoaineena on käytetty sulatteesta ei muokattavissa olevia fluoripolymeereja, edullisesti polytetrafluo-rieteeniä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuumennuskaapeli, jossa on eristyksenä nauhakäämitys, joka on sulatteesta ei muokattavissa olevaa fluoripolymeeria, tunnettu siitä, että eristys muodostuu ensiksi sintraamattomassa muodossa kääritystä ja paikalleen sovitetussa tilassa sin-10 tratusta nauhamateriaalista.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuumennuskaapeli, tunnettu siitä, että kuumennus-johtimet on kosketuskohtien alueella kiinnitetty kulloinkin vapaana olevaan sähköjohtimeen lisävälineillä, esimer-15 kiksi metallipäällysteellä sulassa juoksevassa, hienoja koisessa muodossa. Il 2i 81941