KR20210122139A

KR20210122139A - 가열 장치

Info

Publication number: KR20210122139A
Application number: KR1020210039196A
Authority: KR
Inventors: 미하일 레오니도비치 스트루핀스키
Original assignee: 미하일 레오니도비치 스트루핀스키
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-10-08
Also published as: GB202103954D0; DE102021107610A1; GB2594791A; CN113453392A; US20210307114A1; RU2735946C1

Abstract

기술 솔루션은 셀프-조절식(self-regulating) 히팅 테이프를 기반으로 한 가열 장치에 관한 것으로 다양한 산업에서 사용할 수 있다. 가열 장치에는 셀프-조절식 가열 테이프와 외부 금속 유연한 아머(armor)를 포함하고, 스트립에는 세로 홈이 있고 스트립 가장자리는 구부러져 있다. 가열 테이프는 서로 절연되고 폴리머 절연 피복(polymer insulating sheath)으로 둘러싸인 전도성 폴리머 매트릭스에 배치된 두 개의 전도체를 포함한다. 높은 기계적 강도, 높은 유연성, 견고성, 외부 공격적인 매체에 대한 높은 내성 및 화재 안전을 갖춘 가열 장치가 개발되었다. 6 cl, 2 dwg.

Description

가열 장치{HEATING DEVICE}

청구된 기술 솔루션은 셀프-조절식 히팅 테이프(self-regulating heating tape)를 기반으로 한 가열 장치와 관련이 있으며 다양한 산업에서 사용할 수 있다.

셀프-조절식 테이프를 포함하는 가열 장치는 당업계에 널리 알려져 있다.

셀프-조절식 테이프는 전류 전도성 코어가 배치된 전도성 탄소(폴리머) 매트릭스 (베이스)를 나타내며 그 사이에 전류 전도성 부품이 분산된 방식으로 분포된다.

상기 매트릭스는 온도에 대한 전도도의 상당한 의존성을 특징으로 하며, 전도성 플라스틱의 음의 온도 저항 계수는 구리 또는 강철보다 훨씬 높다. 이를 통해 히팅 케이블의 열 전력을 자체적으로 조절할 수 있다. 셀프-조절식 가열 테이프는 과열 영역에서만 국부적으로 전력을 변경할 수 있다.

가열하는 동안 폴리머 베이스가 팽창하고, 베이스에 포함된 전류 전도 입자 사이의 거리가 증가하여 전류 전도 입자 사이의 매트릭스에서 전류 전도 연결(경로)의 양이 감소하여 매트릭스 저항이 증가하고 전기 전도도가 감소하며 과열된 테이프 섹션의 국부적 가열이 감소한다. 테이프 섹션이 식은 후 폴리머 베이스는 원래 치수에 가까운 치수를 취하고 가열이 계속된다.

저온 셀프-조절식 테이프는 열적 특성으로 인해 +10℃에서 +50℃까지 장치 가열을 보장할 수 있으며, 열적 특성으로 인해 가열 테이프를 사용하면 +50℃ 온도에서 전력 소비를 자동으로 50% 이상 줄일 수 있다.

셀프-조절식 가열 테이프는 종래 기술에 공지되어 있으며, 이는 폴리머 절연 피복에 통합된 전류 전도성 폴리머 매트릭스에 배열된 서로 절연된 두 개의 전류 전도 코어로 구성된다(CN 109379793

, 22.02.2019 참조).

알려진 솔루션의 단점은 히팅 테이프의 구조적 강도가 낮고 외부의 공격적인 매체로부터 충분히 보호되지 않으며 화재 안전도 고려 사항이다.

주장된 기술 솔루션의 과제는 높은 작동 성능을 가진 셀프-조절식 가열 테이프(self-regulating heating tape)를 기반으로 하는 가열 장치(heating device)를 개발하는 것이다.

기술적 결과는 높은 기계적 강도, 높은 유연성, 견고성(tightness), 외부 공격성 매체(aggressive media)(자외선 포함)에 대한 높은 내성 및 화재 안전성을 갖춘 가열 장치의 개발로 구성된다.

청구된 기술적 결과는 필수 특징의 집합체를 사용하여 달성된다: 상기 가열 장치는 폴리머 절연 피복(polymer insulating sheath)으로 둘러싸인 전류 전도 폴리머 매트릭스(current conducting polymer matrix)에 배열되고 서로 절연된 두 개의 전류 전도 코어(current conducting core)를 통합하는 셀프-조절식 가열 테이프를 포함하고; 상기 청구된 기술 솔루션에 따르면, 상기 장치는 외부 가요성 금속 외피(metal armoring)를 포함한다.

대안적으로, 상기 외피(armoring)는 최대 0.5의 중첩 피치(overlapping pitch)로 권선(winding)됨으로써 금속 스트립으로 제조될 수 있다.

대안적으로, 상기 외피 스트립(armoring strip)은 길이 방향 홈(longitudinal groove)을 포함할 수 있고 상기 스트립 가장자리(strip edge)는 권선(winding) 중에 상기 언급된 홈에 설치하기 위해 구부러질 수 있다.

대안적으로, 상기 테이프는 구리, 주석 또는 주석-구리 브레이딩(braiding)을 추가로 포함할 수 있다.

대안적으로, 상기 테이프는 추가로 폴리올레핀(polyolefin) 또는 플루오로플라스틱(fluoroplastic) 피복(sheath)을 포함할 수 있다.

대안적으로, 고체 방수층(solid water-blocking layer)이 적용될 수 있거나, 장치의 추가적인 방수 절연 권선(water-blocking insulating winding)이 외부 금속 외피(external metal armoring) 바로 아래에 제공될 수 있다.

대안적으로, 소수성 물질(hydrophobe)이 물-차단 층 또는 권선으로 사용될 수 있다.

대안적으로, 방수층이 적용될 수 있거나 장치의 추가적인 물 차단 절연 권선이 폴리머 절연 피복(polymer insulating sheath)에 직접 제공될 수 있다.

대안적으로, 소수성 물질(hydrophobe)이 물-차단 층 또는 권선으로 사용된다.

도 1은 청구된 기술 솔루션에 따른 가열 장치의 일반적인 모습을 나타낸다. 도 2는 외부 전도성 브레이딩(braiding)을 포함하는 실시 예의 가열 장치를 나타낸다. 상기 도면의 명칭은 동일하다.

도 1은 병렬 저항 셀프-조절식 테이프를 기반으로 한 가열 장치를 나타낸다. 상기 테이프는 두 개의 평행한 전류 전도 코어(current conducting cores)(2, 3) 주변에서 압출에 의해 압축된 전도성 폴리머 매트릭스(conductive polymer matrix)(1)를 포함한다. 상기 매트릭스는 발열체(heating element) 역할을 한다. 또한, 폴리올레핀 또는 플루오로플라스틱의 중합체 절연 피복(polymer insulating sheath)(4)은 압출에 의해 상기 매트릭스(1) 상에 압착된다. 일반적으로 추가적인 기계적 보호 및/또는 접지선으로 사용하기 위해 전도성 브레이딩(5)이 추가된다(예를 들어, 주석 또는 구리-주석 또는 구리 브레이딩). 이러한 브레이딩은 일반적으로 추가적인 기계적 및 부식 방지를 위해 외부 브레이딩(6)로 덮여 있다.

병렬 저항 셀프-조절식 테이프는 비셀프-조절식 가열 테이프에 비해 많은 장점이 있으며 그 결과 더 인기가 있다. 예를 들어, 셀프-조절식 가열 테이프는 온도 특성으로 인해 과열되지 않는다. 상기 테이프의 어느 지점에서 온도가 상승하면, 언급된 지점의 출력 전력을 줄이면서 이 지점의 발열체 저항은 더 높아져 히터가 효과적으로 꺼진다.

상기 가열 장치는 권선(winding)에 의해 금속 스트립(metal strip)으로 만들어진 외부 가요성 금속 외피(7)를 포함한다. 권선은 0.5를 넘지 않는 중첩 피치(overlapping pitch)로 이루어진다. 상기 피치가 0.5 이상이면, 장치 유연성이 상당히 낮아져 사용 및 설치가 더 어려워진다. 장치의 필요한 강도 또는 유연성에 따라 중첩 피치는 0.1에서 0.5 사이로 달라질 수 있다. 유연성이 증가함에 따라 상기 권선 피치는 0.1에 가까워지고 강도가 증가함에 따라 권선 피치는 0.5에 가까워진다. 외부 외피(external armoring)의 가용성은 상대적으로 높은 유연성을 유지하면서 일반적으로 가열 장치의 기계적 강도를 증가시킵니다.

상기 금속 스트립에는 세로 홈(longitudinal groove)이 있고 상기 스트립 가장자리는 장치에 다음 테이프를 감는 동안 언급된 홈에 설치하기 위해 구부러져 있다. 권선 피치에 따라 세로 홈 위치가 선택된다. 권선 피치가 0.5이면 세로 홈이 테이프 중앙에 만들어지고 세로 홈은 피치가 0.1로 감소함에 따라 테이프 가장자리로 이동한다.

테이프에 있는 홈의 가용성, 감는 동안이 홈에 바인딩된 테이프의 밀착, 홈에 구부러진 부분을 안정적으로 고정하면 장치의 비 투과성 외부 외장을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 가열 장치의 밀봉 견고성을 상당히 증가시킨다.

가열 장치의 밀봉 견고성과 외부 금속 피복의 가용성은 자외선을 포함한 공격적인 외부 매체에 대한 장치 저항을 증가시키고 화재 안전을 향상시킨다.

가열 테이프의 밀봉 특성 및 방수의 추가 개선을 위해, 고체 방수층(solid water-blocking layer)을 적용하거나 장치의 추가 방수 절연 권선(도면에 표시되지 않음)을 외부 금속 외피(7) 바로 아래에 제공할 수 있다. 소수성 물질은 방수층 또는 권선으로 사용할 수 있다. 방수층 또는 추가적인 방수 권선이 폴리머 절연 피복 위에 직접 추가로 적용되고 제공될 수도 있다.

또한, 주어진 난방 장치의 장점은 추가적인 구조적 복잡성 없이 필요한 길이에 따라 현장에서 필요한 길이로 장치를 절단할 수 있다는 것이다.

가열 장치의 예시적인 실시 예

반도체 자기 제어 매트릭스는 단면이 1.25mm²인 두 개의 평행 주석 도금 구리 코어(tin plated copper core) 주위에 압착된다. 주석 도금된 구리 와이어의 그물 브레이딩(meshed braiding)으로 덮인 열가소성 엘라스토머(폴리올레핀)의 절연 피복이 매트릭스에 압착된다. 상기 주석 브레이딩은 상단에 열가소성 브레이딩으로 덮여 있다.

얻어진 가열 테이프는 가열 테이프 주위에 강철 테이프를 감아 적용된 강철 피복에 놓인다. 권선 피치는 0.5이다. 상기 가열 장치의 전원 공급 장치는 220 - 240V이다. 상기 장치의 최대 온도는 65℃이다.

청구된 가열 장치는 GOST R IEC 60079-0-2011, GOST R IEC 60079-7-2012, GOST IEC 60079-30-1-2011에 따라 안전 및 폭발 위험 지역에서 사용하도록 승인되었다.

GOST 14254-96에 따른 장치의 진입 보호는 IP67이다.

Claims

폴리머 절연 피복(polymer insulating sheath)으로 둘러싸인 전류 전도 폴리머 매트릭스에 배열되고 서로 절연된 두 개의 전류 전도 코어를 포함하는 셀프-조절식 가열 테이프를 포함하는 가열 장치로, 상기 장치는 외부 가요성 금속 외피(metal armoring)를 포함하는 가열 장치.
제1항에 있어서, 상기 외피(armoring)는 최대 0.5의 중첩 피치(overlapping pitch)로 감김(winding)으로써 금속 스트립으로 제조되는 가열 장치.
제2항에 있어서, 외피 스트립은 세로 홈을 포함할 수 있으며 상기 스트립 가장자리는 권선(winding) 중에 상기 언급된 홈에 설치하기 위해 구부러질 수 있는 가열 장치.
제1항에 있어서,상기 테이프에는 구리 또는 주석 또는 주석-구리 브레이딩(braiding)이 추가로 포함되는 가열 장치.
제1항에 있어서,상기 테이프는 추가로 폴리올레핀(polyolefin) 또는 플루오로플라스틱(fluoroplastic) 피복을 포함하는 가열 장치.
제1항에 있어서,고체 물-차단 층(solid water-blocking layer)이 적용되거나 장치의 추가 물-차단 절연 권선(insulating winding)이 외부 금속 외피 바로 아래에 제공되는 가열 장치.
제6항에 있어서,소수성 물질(hydrophobe)이 물-차단 층 또는 권선으로 사용되는 가열 장치.
제1항에 있어서,물-차단 층이 적용되거나 추가 물-차단 절연 권선이 상기 폴리머 절연 피복에 직접 제공되는 가열 장치.
제8항에 있어서,소수성 물질(hydrophobe)이 물-차단 층 또는 권선으로 사용되는 가열 장치.