NL8303131A - Flexibele elektrische, op lengte af te snijden verwarmings- of temperatuurmeetelement. - Google Patents

Description

1 * N.0. 32038

Flexibele elektrische, op lengte af te snijden verwarmings- of temperatuurmeetelement.

De onderhavige uitvinding betreft een flexibele elektrische, op 5 lengte af te snijden verwarmings- of temperatuurmeetelement van geïsoleerde voedingsaders en een of meer verwarmings- of meetgeleiders, die met de geleiders van de voedingsaders op plaatsen, die in de lengte gezien na bepaalde afstanden terugkeren direkt of via kontaktbruggen in verbinding staan en tussen op elkaar volgende kontaktplaatsen afwisse-10 lend van de ene voedingsader naar de andere verwarmingszones met te definiëren vermogen of meetzones vormen.

Bekend zijn flexibele verwarmingselementen bijvoorbeeld onder de handelsnaam "Econotrace". Deze voor begeleidingsverwarmingsproblemen aangeboden verwarmingskabels bezitten voedingsaders met een koperen ge-15 leider en een isolatie van polytetrafluoretheen-perfluorpropeen (FEP). Uit hetzelfde materiaal bestaat ook de zogenaamde binnenisolatie, die de beide voedingsaders gemeenschappelijk omgeeft, waarover de eigenlijke verwarmingsgeleider van een chroomnikkellegering is gewikkeld. Op met onderlinge afstanden gelegen plaatsen aan de buitenkanten zijn binnen-20 isolatie en aderisolatie verwijderd, zodat daar de betreffende winding of windingen van de verwarmingsgeleider in elektrisch geleidend kontakt - met de geleiders van de voedingsaders kunnen komen. Van nadeel is, dat vanwege de vereiste flexibiliteit van de verwarmingskabel het gevaar bestaat dat de windingen van de verwarmingsgeleider verschuiven, zodat de 25 probleemloze kontaktering met de geleiders van de voedingsaders niet meer wordt gewaarborgd. Hetzelfde gevaar bestaat ook als bij verwarming of de daarmee verbonden warmte-uitzetting van de gebruikte materialen door het loslaten van de windingen de verwarmingsgeleider op de ene of de andere plaats van de voedingsgeleider loslaat.

30 Een nadeel hierbij als wel bij de zogenaamde zelfregelende verwar- mingsbanden (ÜS-PS 4.194.536) is verder dat bijvoorbeeld voor de bewaking of sturing van verwarmingsstelsels extra kabels of leidingen moeten worden gelegd. Het beslissende nadeel is echter, dat het vermogen van de bekende verwarmingselementen - ook in zelfregelende vorm - begrensd is. 35 Dat leidt ertoe, dat de verwarming respektievelijk temperatuurregeling van bijvoorbeeld grote pijplengten, die voor transport van media dienen - pijpbegeleidingsverwarming - alleen met behulp van meerdere aansluiten verbindingsplaatsen is te verwezenlijken. Afgezien daarvan, dat juist bij deze in de zogenaamde pijpbundelkabeltechniek bekende vorm van ver-40 warming of temperatuurregeling dikwijls de voorwaarde aanwezig is, bij * ·.' » 2 i voorbeeld bij een pijpaftakking, waarbij zowel de verder voerende pijpleiding als ook de afgaande pijpleiding in temperatuur moet worden geregeld1 De hier noodzakelijke hernieuwde toevoer van de verwarmings-stroom stoot vanwege plaatsgebrek of gebrek aan elektrische aansluitmo-5 gelijkheden juist op deze plaatsen dikwijls op moeilijkheden, afgezien van de gevallen, waarbij de aansluit- of verbindlngsplaatsen tegen het binnendringen van vocht speciaal moeten worden afgedicht of als de eis wordt gesteld van een explosieveilige aftakking- of verbindingsplaats.

In hoofdzaak hetzelfde geldt voor een andere bekende verwarmings-10 kabel (W082/01112), waarbij de verwarmingsgeleider tussen de parallel gevoerde voedingsaders eveneens parallel wordt gevoerd. De elektrisch geleidende verbinding tussen de betreffende voedingsaders en de verwar-mingsgeleiders op na bepaalde afstanden telkens terugkerende plaatsen geschiedt via speciale kontaktelementen in de vorm van klemmen. De pa-15 rallel gevoerde verwarmingsgeleider kan ook uit een verwarmingsschroef-draadwikkeling bestaat, die op een isolerende kern is gewikkeld.

Af gezien van deze stand van de techniek beoogt de onderhavige uitvinding een flexibel elektrisch verwarmingselement te verschaffen, dat ook in de beschreven afzonderlijke gevallen voor een optimale warmte-20 verdeling bij hoge bedrijfszekerheid zorgt. Niet op een optimale warmte-verdeling, maar meer op een optimale warmte- respektievelijk tempera-- tuurregistratie komt het bij dezelfde of vergelijkbare mechanische opbouw - vanzelfsprekend bij hoge bedrijfszekerheid - aan, als het flexibele elektrische element niet voor verwarmingsdoeleinden, maar voor tem-25 peratuurmeetdoeleinden wordt toegepast.

Het bovenstaande wordt volgens de uitvinding aldus bereikt, dat de verwarmings- of meetgeleider in de voedingsaders zijn ingevlochten/ingeweven, en deze telkens afzonderlijk lusvormig omgeven of schroeflijnvormig over en om, om elkaar heen geslagen voedingsaders worden gevoerd. 30 Deze maatregelen beveiligen de ligging van bijvoorbeeld de verwarmings-geleiders in de eenmaal gekozen positie, waarbij langsverschuivingen van de windingen ook uit de kontaktgebieden van de voedingsaders worden vermeden. Dit geldt op dezelfde wijze voor de toepassing van een verwar-mingsdraad als verwarmingsgeleider als ook voor een op een drager gewik-35 keld verwarmingselement. Als verder voordeel van de uitvinding moet nog worden genoemd, dat bijvoorbeeld door het invlechten en de lusvorming hoge elektrische weerstanden per lengte-eenheid kunnen worden ondergebracht, zodat van het verwarmingselement naar verhouding korte einden kunnen worden afgesneden, die desondanks voldoende hoge weerstanden voor 40 de verwarmingswerking opleveren.

' 1"· ’ ”1 4 • \ 5

' i - .· I

I ί 3 \

In hoofdzaak dezelfde voordelen ontstaan echter ook dan, als het bij de leiding volgens de uitvinding gaat om een temperatuurmeetleiding, bijvoorbeeld voor de temperatuurbewaking van elektrische kabels, pijpen of buisstelsels, waarbij de ingevlochten of ingeweven draad een overeen-5 komstige weerstandsdraad is en via de voedingsaders, de bij tempera-tuursverhoging in de omgeving veranderde weerstandskarakteristiek van deze draad bijvoorbeeld via een brugschakeling wordt vastgesteld. Bij de ingeweven of ingevlochten meetgeleider kan het echter ook gaan om ther-mo-elementen, die zelf bij overeenkomstige temperatuursverandering in 10 het te bewaken stelsel via de hier spanningsvrije voedingsaders nu elektrische signalen uitzenden. In elk geval zijn dienovereenkomstig in de volgens de uitvinding uitgevoerde band willekeurig veel verwarmingszones of ook meetzones, bijvoorbeeld thermo-elementen samengevat, waarbij hun % aantal door de gewenste toepassing en de produktlengte wordt bepaald.

15 Zijn, zoals door de uitvinding ook wordt verschaft, bijvoorbeeld de ver-warmingsgeleiders schroeflijnvormig om de om elkaar gelegen voedingsaders gelegen, dan kan een dergelijk element, zoals bekende verwarmings-draden (US-PS 3.355.375) ook met naar verhouding kleine slag op een buisleiding worden gewikkeld, zodat de warmteverdeling op het buisopper-20 vlak ten opzichte van de bekende verwarmingselementen aanzienlijk is verbeterd. Door het om elkaar slaan of bundelen bestaat ook geen gevaar ·' dat het kontakt tussen de verwarmingsgeleider en de voedingsaders bij het aanbrengen op een buis achteruit gaat of totaal wordt onderbroken.

In hoofdzaak dezelfde voordelen - slechts met omgekeerde zichtrich-25 ting - worden verschaft, als het bij het flexibele element volgens de uitvinding gaat om een temperatuurmeetleiding, bijvoorbeeld voor temperatuurbewaking van elektrische kabels, buizen of buisstelsels.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevat het verwarmings- of temperatuurmeetelement tenminste een verdere 30 ader. Hierdoor wordt het toepassingsgebied van dergelijke elementen aanzienlijk verbreed. Daarbij is het volkomen onbelangrijk of het bij de verwarmingselementen om elementen met vlakke uitvoeringsvorm, bijvoorbeeld in strookgeleidersvorm, of litzenvorm, of om verwarmingselementen in ronde gebundelde vorm gaat. Belangrijk is meer, dat in dit verwar-35 mingselement tegelijkertijd meld-, stuur- of bewakingsfunkties kunnen worden geïntegreerd, wat tot een aanzienlijke verhoging van de bedrijfszekerheid bijdraagt. Afzonderlijke verwarmingselementen, die deze funk-ties overnemen, kunnen dan achterwege blijven. Een verder belangrijk voordeel moet daarin worden gezien, dat bij dezelfde opbouw van het ver- 40 warmings element nog op de montageplaats, en hier slechts door schakel- ' — 1 ” .< V ./ _j * .,, 4 technische maatregelen bij de uiteinden, gezorgd kan worden voor een vermogensverhoging, bijvoorbeeld door parallel schakelen van een of meer extra aders.

De verdere ader of de verdere aders kan resp. kunnen volgens de 5 uitvinding echter ook in de ene lengte van het verwarmingselement worden meegevoerd en pas bij aansluiting op een tweede lengte of ook bij een aftakking worden gebruikt om de tweede 'lengte en/of de afgaande lengte van de bijvoorbeeld bij de aanvang van de eerste lengte aanwezige spanningsbron met de noodzakelijke voedingsstroom voor de verwarmingsdraden 10 te voeden. Door de vermindering van de in het gebied van de verwarmingselementen normaal noodzakelijke voedingsplaatsen kan de bedrijfszekerheid van het totale stelsel aanzienlijk worden verhoogd.

Zoals reeds ia aangegeven kan de verdere ader respektievelijk kunnen de verdere aders volgens de onderhavige uitvinding parallel zijn ge-15 schakeld met de van een kontaktplaats of kontaktplaatsen voorziene voe-dingsaders. Dit betekent bij gelijkblijvende lengte van het verwarmingselement een verhoging van de verwarmingsdoorsnede en daarmede een verhoging van het verwarmingsvermogen. Het speciale voordeel ligt nog daarin, dat deze vermogensverhoging ook naderhand kan geschieden, namelijk 20 slechts door aansluiting op de vermogenseinden, zodat bij het reeds geïnstalleerde stelsel latere montagewerkzaamheden niet noodzakelijk zijn.

- Als een vermogenstoename niet noodzakelijk is, kan de verdere ader bijvoorbeeld voor bewakingsdoeleinden dienen, bijvoorbeeld door deze ader als meldader op bekende wijze al naar gelang zijn toepassing speciaal 25 uit te voeren.

De verdere ader respektievelijk de verdere aders kan resp. kunnen echter ook worden gebruikt om bijvoorbeeld met tussenpozen bij een gelegd stelsel kontrolemetingen uit te voeren. Hiertoe kunnen de voor een verhoging van het vermogen bijgeschakelde verdere aders worden losgekop-30 peld, waarbij de kontrolemeting met verminderd vermogen kan worden uitgevoerd om vervolgens weer door het aansluiten van de paralleltak op het gewenste volle vermogen te komen. Alle genoemde variatiemogelijkheden zijn met de bekende verwarmingselementen ook in de zogenaamde zelfrege-lende vorm niet te bereiken.

35 Hierbij komt nog, dat door de toepassing van tenminste een verdere ader een grotere verwarmingsdraadlengte in het verwarmingselement kan worden ondergebracht. Dat geldt bijvoorbeeld als volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, de voedingsaders en de verdere aders in een vlak naast elkaar zijn aangebracht en de verwar-40 mingsgeleiders deze aders schroefvormig omgeeft of als de verwarmingsge- -V ~ T-* 1 r-i j] 5 leider in deze aders is ingevlochten of ingeweven en deze lusvormig ontsluit. Zo kunnen bij het op lengte afsnijden ook naar verhouding korte einden worden vervaardigd, die desondanks een voldoende verwarmingsver-mogen opleveren.

5 Als samen met de verwarmingsgeleider isolerende draden of garens worden ingebracht, waarborgen deze tegelijkertijd de mechanische samenhang van de basisopbouwelementen. Zij vormen de beveiliging van de verwarmingsgeleider tegen mechanische uitwendige krachten en zorgen als quasi doorlatende omhulling ervoor, dat bijvoorbeeld de warmte van de 10 verwarmingsgeleider zonder stofvorming wordt afgevoerd·

Een verhoging van het verwarmingsvermogen levert ook een andere gunstige konstruktie op, waarbij de voedingsaders en de verdere aders in een bundel of om elkaar heen geslagen zijn aangebracht en de verwar-mingsgeleider alle aders schroeflijnvormig omsluit en tussen de kontakt-15 plaatsen achter elkaar gelegen verwarmingszones vormt. Een vermogensver-boging is echter ook mogelijk bij een uitvoering met parallel meegevoerde verwarmingsgeleider of verwarmingsgeleiders.

Naast een gestrekte uitvoering kan de verwarmingsgeleider of kunnen de verwarmingsgeleiders ook de vorm van een schroeflijn of koord bezit-20 ten, ook kan de schroeflijn of het koord op een ondersteunende isolerende kern worden aangebracht. Een verdere gunstige mogelijkheid voor het onderbrengen van een grotere verwarmingsdraadlengte is het binnen een vlechtwerkverdeling onderbrengen van de verwarmingsgeleider of verwarmingsgeleiders, of de verwarmingsgeleider zelf als vlechtwerk uit te 25 voeren.

De in de handel verkrijgbare, op lengte af te snijden verwarmings-banden, verwarmingskabels en dergelijke met verwarmingsgeleiders en voedingsaders hebben gemeenschappelijk, dat voor het kontakt tussen verwarmingsgeleider en voedingsgeleider de isolatie van de voedingsaders op de 30 betreffende plaatsen mechanisch, bijvoorbeeld door frezen, schaven, snijden of dergelijke moet worden verwijderd. Omdat deze maatregelen voor het opwikkelen van de verwarmingsgeleider op de reeds geïsoleerde respektievelijk ommantelde voedingsaders wordt uitgevoerd, zijn alleen de aan de buitenzijde gelegen gebieden van de isolatie te bereiken. Deze 35 voor het kontakt naar verhouding wat ruimte betreft beperkte gebieden zijn verdere zwakke plaatsen van de bekende verwarmingsleidingen. Het naderhand vrijleggen van de geleider van de voedingsaders is kennelijk ook een oorzaak dat tot nu toe slechts bandvormige uitvoeringen van op lengte af te snijden verwarmingselementen bekend zijn geworden.

40 De bij de bekende verwarmingskabels met parallelle voedingsaders en Ü*> '7 " 'r *7 » -· — ---d ' 6 verwarmingsgeleiders toegepaste kontaktklemelementen zijn eveneens slechts inzetbaar bij verwarmingskabels in vlakke uitvoering, afgezien van mogelijke storingen door het foutief vastklemmen van de afzonderlijke elementen.

5 Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding worden de beschreven moeilijkheden aldus overwonnen, dat de voedings-aders op de kontaktplaatsen rondom van isolatie worden ontdaan. Deze verwijdering van de isolatie geschiedt bij de vervaardiging van de aders, zodat het naderhand bewerken met het gevaar van beschadiging van 10 het verwarmingselement komt te vervallen. Hierbij komt vooral de nu gewaarborgde kontaktmogelijkheid over de totale omtrek van de voedings-ader. Dit geldt zowel voor de gevallen, waarin de aders in de vorm van een band naast elkaar liggen, als ook voor die gevallen, waarbij de voe-dingsaders en verdere aders om elkaar zijn geslagen of zijn gebundeld.

15 Zoals bekend wordt althans voor het isoleren van de voedingsaders van verwarmingskabels of -leidingen de voorkeur gegeven aan materialen die voldoende temperatuurbestendig zijn. Dergelijke materialen zijn bijvoorbeeld passende elastomeren bijvoorbeeld op silicon-rubberbasis. Een andere gunstige mogelijkheid is de toepassing van fluorpolymeren voor de 20 genoemde doeleinden, bijvoorbeeld polytetrafluoretheen of een van zijn uit de smelt te verwerken copolymeren, die bijvoorbeeld onder de aanduiding FEP, PFA of ETFE bekend zijn. Zo is het FEP een copolymeer van te-trafluoretheen en perfluorpropeen, waarvoor een kontinue werktemperatuur van 205° C wordt aangegeven, terwijl deze temperatuur van PFA, uit een 25 perfluoralkoxyde zelfs ligt in de grootte-orde van 260° C, dus overeenkomt met het temperatuurgebied van polytetrafluoretheen (PTFE). Het materiaal ETFE, ook bekend onder de handelsnaam Tefzel, is een gemodificeerd copolymeer van etheen en tetrafluoretheen met een verhouding van 25 % : 75 %, waarvan de kontinue werktemperatuur is aangegeven als 30 155°C. Deze materialen kunnen in kombinatie met isolerende garenvezels of glaszijdevezels of overeenkomstige vlechtwerken of weefsels worden toegepast, die als speciale lagen vooraf zijn aangebracht.

Deze materialen kunnen echter met voordeel ook worden toegepast in door garen- of glasvezels, en dergelijke versterkte vorm, waardoor een 35 hoge sterkte, maar ook een goede verwerkbaarheid kan worden bereikt. De genoemde materialen, maar ook andere overeenkomstige passende materialen, kunnen in geëxtrudeerde vorm de geleider, het geleiderstelsel of het verwarmingselement in total (kabel, band of leiding) omgeven. Vanzelfsprekend is het in het kader van de uitvinding ook mogelijk om deze 40 materialen in handvorm aan te brengen.

^ τ: λ - ··' \) -V ·- 1 w i 7

Op zichzelf is het ook reeds bekend om uit de smelt niet-verwerkba-re fluorpolymeren, bijvoorbeeld het polytetrafluoretheen zelf voor de i-solatie van elektrische leidingen toe te passen. Op grond van de bekende verwerkingsmoeilijkheden van dergelijke polymere materialen zijn de te 5 vervaardigen produktlengten echter begrensd. Pijpleidingen of pijpstel-sels, bijvoorbeeld met grote lengte, kunnen zonder meer dus niet met be·* hulp van elektrische leidingen, die met deze tegen hoge temperaturen be·* stendige materialen zijn geïsoleerd, worden verhit. Deze moeilijkheden bij de toepassing van bekende verwarmingsbanden of verwarmingskabels 10 worden volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding aldus overwonnen, dat de isolatie van de voedingsaders een eventueel toegepaste tussenlaag en/of de buitenmantel zelf, bestaat uit een eerst in niet gesinterde vorm opgewikkeld en in opgebrachte toestand gesinterd bandmateriaal. Deze vorm van isolatie maakt het mogelijk voedingsaders 15 te vervaardigen voor zeer hoge thermische belastingen, waarbij ten opzichte van de door poederpersen en sinteren van zeer temperatuurbesten-dige kunststoffen hogere vervaardigingssnelheden voor alle willekeurige vervaardigingslengten worden bereikt.

De zogenaamd zelfregelende verwarmingsbanden, vooral voor pijpbege-20 leidingsverwarming aangeboden, hebben op grond van de toegepaste kunst-stofmaterialen de eigenschap wat betreft de temperatuurlevering zelfbegrenzend te werken, zodat gebruikelijke temperatuurbegrenzers achterwege kunnen worden gelaten. Een soortgelijk effekt kan volgens een verdere uitvoering van de onderhavige uitvinding aldus worden bereikt, dat voor 25 de verwarmingsgeleider zelf metalen met hoge temperatuurkoëfficiënt worden toegepast. Hiervoor geschikt is bijvoorbeeld zuiver nikkel.

Zoals reeds is vermeld kunnen de verwarmingselementen volgens de uitvinding bandvormig zijn uitgevoerd, maar ook de vorm van een bundel bezitten. In deze vorm zijn de verwarmingselementen onder andere ook 30 voor zogenaamde pijpbegeleidingsverwarmingen toepasbaar, waarbij zij schroeflijnvormig om de betreffende pijp of het pijpstelsel zijn aangebracht of parallel met de as van de pijp lopen.

Een in deze samenhang bijzonder gunstige uitvoering ontstaat volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding aldus, dat de voe-35 dingsaders en de verdere ader respektievelijk aders om een kern heen zijn geslagen of gebundeld en de kern een pijp of pijpstelsel is voor het opnemen van een vloeibaar of gasvormig medium. Een dergelijke toepassing van een verwarmingselement volgens de uitvinding voor begelei-dingsverwarming waarborgt een volledig gelijkmatige temperatuurregeling 40 over de gehele buisomtrek, zonder dat extra middelen noodzakelijk zijn.

8

Bovendien ontstaat nog het speciale voordeel, dat vanwege de ver·* vaardiging van verwarmingselementen volgens de uitvinding met willekeurige lengte nu willekeurig op lengte af te snijden, temperatuurregelbare pijpleidingen en/of pijpstelsels worden verschaft. In de verwarmbare 5 vorm kunnen bijvoorbeeld pijpleidingen van kunststof of metaal, bijvoorbeeld koper of edelstaal, in praktisch eindeloze lengten worden vervaardigd en pas op de montageplaats op de vereiste lengte worden gesneden. De op lengte af te snijden verwarmingsgeleiders waarborgen, dat kortere of langere pijpleidingstrajekten steeds storingsvrij en wel over de to-10 tale pijpomtrek op temperatuur worden gebracht.

Als het geen pijpgeleiding betreft, maar een pijpstelsel, bijvoorbeeld in de vorm van een pijpbundel bestaande uit meerdere om elkaar geslagen afzonderlijke pijpjes, kunnen volgens de uitvinding de voedlngs-aders en verdere aders alsmede de verwarmingsgeleider de pijpbundel in 15 een of meer lagen omgeven. Door tussenvoeging van een of meer isolerende tussenlagen ontstaat hier de mogelijkheid om ook meerdere verwarmingske-tens voor het regelen van de temperatuur van het over te dragen medium te gebruiken. Meerdere verwarmingsketens kunnen in een pijpstelsel ook aldus worden tussengevoegd, dat de pijpbundel in totaal door een uit 20 voedingsaders, verdere aders of verwarmingsgeleiders gevormde laag wordt omsloten en ëén of meer afzonderlijke pijpjes van de pijpbundel op zichzelf nog eenmaal worden verhit. Omdat in elk geval de pijpen, ook de afzonderlijke pijpjes en de volgens de uitvinding uitgevoerde verwarmingsgeleider willekeurig op lengte zijn af te snijden, zijn de meest uiteen-25 lopende kombinaties van pijpen of pijpstelsels mogelijk.

Hetzelfde geldt in geval de pijpleiding of het pijpleidingstelsel overeenkomstig de uitvinding wat betreft de temperatuursturing van het te transporteren medium moet worden bewaakt. Door het gelijkmatig om de pijpomtrek verdeelde temperatuurmeetelement, weerstandsgeleider, thermo-30 element of dergelijke, is een nauwkeurige temperatuursturing mogelijk en kunnen beschadigingen in het stelsel zeer snel worden vastgesteld en hun plaats worden bepaald.

De uitvinding biedt ook de mogelijkheid, in het bijzonder in een pijpstelsel, verwarmingselementen en temperatuurmeetelementen gemeen-35 schappelijk onder te brengen. Zo kan bijvoorbeeld in een uit meerdere om elkaar geslagen of gebundelde afzonderlijke pijpen bestaande pijpbundel-kabel een mediumvoerend pijpje met een verwarmingselement volgens de uitvinding op temperatuur worden gehouden, terwijl voor de temperatuur-bewaking van de totale kabel de uit de afzonderlijke pijpjes gevormde 40 ziel door een temper stuurelement volgens de uitvinding in de vorm van * " · - -· - ·

Kr W .-s · ' - ï 9 een laag wordt omgeven.

Van voordeel is het bovendien als volgens de uitvinding de verwar** mings- of meetgeleider in het gebied van de kontaktplaatsen op de tel·* kens vrijliggende elektrische geleider door extra middelen, bijvoorbeeld 5 door het opbrengen van metaal in smeltvloeibare, fijnverdeelde vorm worden gefixeerd. Een dergelijke maatregel is onder aanduiding "vlamspuiten" in de techniek algemeen bekend. Ook passende kleefmiddelen, bijvoorbeeld op keramiekbaeis zijn voor het doel van de uitvinding geschikt.

10 De uitvinding zal aan de hand van de in de figuren 1-7 als uitvoe- ringsvoorbeelden weergegeven verwarmingselementen nader worden toegelicht. Er wordt echter nog eenmaal uitdrukkelijk op gewezen, dat dezelfde elementen ook als meetelementen kunnen worden toegepast.

Fig. 1 toont een flexibele, willekeurig op lengte af te snijden e-15 lektrische verwarmingsband of -kabel volgens de uitvinding, bestaande uit de beide voedingsaders 1 en 2 en de spanningvoerende geleiders 3 en 4, waarvan de isolatie met 5 is aangegeven. Als isolatiemateriaal dient bijvoorbeeld een siliconrubber, een fluorpolymeer in geëxtrudeerde vorm, dus FEP, PFA of ETFE, of ook in handvorm, bijvoorbeeld als pas in opge-20 brachte toestand gesinterde PTFE-band.

Voor het bij elkaar houden van de afzonderlijke aders dient de omhulling 6, bijvoorbeeld een geëxtrudeerde FEP- of siliconrubberomhulling of ook een PTFE-bandwikkeling of een laag van een gevlochten garen- of glaszijdeweefsel. De verwaraingsgeleider 7 zelf is schroeflijnvormig o-25 ver deze laag aangebracht, waarbij het kontakt met de geleiders 3 en 4 bijvoorbeeld tot stand komt door een isoaltie 5 over de bandlengte en bepaalde afstanden over korte stukken te verwijderen en wel op beide a-ders in de asrichting ten opzichte van elkaar verschoven. Bij gelijktijdige verwijdering van de laag 6 op deze plaatsen komt de verwarmingsge-30 leider 7 met de geleiders 3 en 4 over een of meer windingen in kontakt.

De verwijdering van de laag 6 op de kontaktplaatsen kan achterwege blijven, als de verwarmingsgeleider 7 - draad, schroeflijn of koord met of zonder kern - direkt op de aders wordt gewikkeld en de laag 6, bijvoorbeeld als weefselband of vlechtwerk, daarop aansluitend wordt aange-35 bracht. De buitenmantel 8 tenslotte bestaande uit een siliconrubber of een andere passende kunststof in geëxtrudeerde of in een bandmateriaal gewikkelde vorm, dient voor de uitwendige mechanische bescherming. Door garen-, vezel- of draadlagen kan de mantel worden versterkt, terwijl ook een vlamvaste uitvoering soms van voordeel kan zijn.

40 Onafhankelijk van de speciale uitvoering en de toepaste isolatiema- "* "* r 10 terialen is het van belang, dat een derde ader 9 met een geleider 10 en een isolatie 11 in het verwarmingselement aanwezig is· Deze extra ader kan voor de in de aanhef beschreven doeleinden worden gebruikt, waarbij naast stuur-, meld- of kontrolefunkties vooral het medegebruik als span-5 ningvoerende ader ter verhoging van het vermogen, voor de voeding van aansluitende lengten, voor driefasevoeding enz. wordt toegepast.

In afwijking van het in fig. 1 weergegeven verwarmingselement of de verwarmingskabel in handvorm toont fig. 2 een inrichting waarbij de voe-dingsaders 12 en 13 met de verdere ader 14 tot een verwarmingselement 10 zijn samengevat. De verwarmingsgeleider 15, bijvoorbeeld gevormd als gestrekte draad uit een weerstandslegering, is met garen 15 in de ader ingevlochten of ingeweven. Op de niet weergegeven kontaktplaatsen van de voedingsaders is weer de isolatie 17 verwijderd. De verwarmingsgeleider 15 komt weer met de geleiders 18 en 19 van de voedingsaders 12 en 13 in 15 een of meer windingen in kontakt. De garens of vezels 16 waarborgen het bij elkaar houden van de aders, zij beschermen bovendien ook de verwar-mingsdraad en vormen tegelijkertijd hun afstandhouders.

Als deze verwarmingsband driefasig moet worden bedreven, kan de ader 14 evenals de voedingsader met kontaktplaatsen worden uitgevoerd. 20 Tot dit doel wordt, zoals vermeld, de isolatie 20 ten opzichte van de kontaktplaatsen van de andere voedingsaders verschoven plaatsen, verwijderd opdat de verwarmingsgeleider 15 met de geleider 21 in kontakt komt. De ziel van het verwarmingselement wordt tenslotte bedekt met de buitenmantel 22 op de manier die in fig. 1 is weergegeven.

25 Overeenkomstig een uit de stand van de techniek bekende uitvoe ringsvorm met parallel verlopende voedingsaders en verwarmingsgeleiders kan ook daar met voordeel een verdere ader in het samenstel worden ingébracht, als doorlopende leiding of voor driefasebedrijf, waarbij de kon-taktbruggen naar de verwarmingsgeleider dienovereenkomstig ook voor de 30 extra ader worden toegepast.

Fig. 3 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarbij in een vlak naast de voedingsaders 23 en 24 verdere aders 25 en 26 aanwezig zijn, waarvan bijvoorbeeld de ader 25 in de zin van een meelopende voedingsader voor een aansluitende verwarmingskabellengte en de ader 26 als 35 meld- of bewakingsader of ook als blinde ader kan zijn uitgevoerd. Het 27 is de ingevlochten verwarmingsgeleider aangegeven, terwijl 28 een meegevlochten draad of garen is, bijvoorbeeld op glaszijdebasis. ·

In het bijzonder een dergelijke invlechting van de verwarmingsdraad biedt de mogelijkheid de voedingsader niet alleen aan de buitenkanten 40 van de verwarmingsband, maar ook in het inwendige van het samenstel, ·; ~ - -3 ” a \-j «» "J 2 * i 11 respektievelijk afwisselend met de andere aders in het samenstel aan te brengen. Alnaargelang het toepassingsgebied zijn aldus de meest uiteenlopende uitvoeringsvormen mogelijk·

In fig. 4 is een uitvoeringsvoorbeeld weergegeven, waarbij de voe-5 dingsaders 29 en 30 van het flexibele, op lengte af te snijden verwarmingselement met een verdere ader 31 in elkaar zijn geslagen. Zoals hierboven reeds is vermeld, is hier de isolatie 32 resp. 33 rondom op de kontaktplaatsen van de geleiders 34 en 35 verwijderd, zodat in elk geval ondanks het in elkaar slaan van de schroeflijnvormig om het samenstel 10 aangebrachte verwarmingsgeleider 36 ëën of meer maal op de betreffende plaatsen een kontakt met de voedingsaders tot stand komt. De buitenmantel 37 kan weer, zoals reeds beschreven, worden opgebouwd. De verdere a-der 31 is bijvoorbeeld zonder kontakteringsmogelijkheid ter verhoging van de dwarsdoorsnede van de geleider van de voedingsaders als parallel-15 le stroombaan te schakelen.

Een dergelijke verwarmingselement in willekeurig op lengte af te snijden vorm en met ronde dwarsdoorsnede kan ook met naar verhouding nauwe slag bijvoorbeeld op een buisleiding worden gewikkeld, zodat de warmteverdeling op het buisoppervlak ten opzichte van de bekende verwar-20 mingselementen aanzienlijk wordt verbeterd.

Een speciale uitvoeringsvorm van de uitvinding, bijvoorbeeld over-· eenkomstig de uitvoeringsvorm van fig. 4 wordt verkregen als de isolatie van de voedingsaders en de verdere aders evenals de mantel bestaat uit een polytetrafluoretheen(PTFE)-bandwikkeling, die na het aanbrengen van 25 de eerst nog niet gesinterde banden wordt gesinterd. De aanduiding poly-tetrafluoretheen sluit hierbij tetrafluoretheen-polymeer in, die van gemodificeerde toevoegingen zijn voorzien, maar in een zodanige hoeveelheid, dat het polymeer, evenals het polytetrafluoretheen zelf, niet uit de smelt verwerkbaar is. Andere passende materialen zijn bijvoorbeeld 30 die op basis van polyimiden.

Zoals reeds vermeld hebben elektrische verwarmingsgeleiders voor zogenaamde begeleidingsverwarmingen voor pijpleidingen veel ingang gevonden. Ze vinden hun toepassingsgebieden bijvoorbeeld in de chemische industrie, bij mediatransport met temperatuurregeling, maar ook als ana-35 lyse-leidingen. Hierbij komt het er o.a. op aan de temperatuur van het te transporteren medium van de opname tot de afgifte konstant te houden. Dit is in vele gevallen een absolute noodzaak, omdat temperatuursveranderingen bijvoorbeeld in een pijpsektie die tot verandering van de ag-gregaattoestand van het te transporteren medium kan leiden en daarmee de 40 totale pijpleiding kan blokkeren.

Λ M ·* » « * i - > - 12

Een voorbeeld van een dergelijke pijpbegeleidingsverwarming is in fig. 5 weergegeven. De, het medium transporterende pijp, die vanzelfsprekend ook de ziel van een pijpbundelkabel kan zijn, dus uit meerdere met elkaar vervlochten afzonderlijke pijpen kan bestaan, wordt schroef-5 lijnvormig door het verwarmingselement 39 omgeven, dat zelf overeenkomstig de fig. 1, 2, 3 of 4 kan zijn uitgevoerd. Met 40 is een warmtelso-lerende omhulling aangegeven, bijvoorbeeld bestaande uit een passend schuim- of vliesmateriaal. Voor de warmteuitstraling naar binnen kan het inwendige oppervlak van de omhulling 40 zijn gemetalliseerd. Voor het-10 zelfde doel kan echter ook voor het aanbrengen van de omhulling een omwikkeling met een metaalfolie worden uitgevoerd. De mechanische weer-standsbestendige buitenmantel 41 bestaat bijvoorbeeld uit een poly-etheen, een polyvinylchloride of dergeli'jke.

Fig. 6 toont tenslotte een verdere verbetering van een pijpbegelei-15 dingsverwarming. Over de, het medium transporterende pijp 42 zijn voe-dingsaders 43 en 44 samen met een verdere ader 45 volgens een laag, bijvoorbeeld door het omheenslaan aangebracht. De verwarmingsgeleider 46 omgeeft deze laag schroeflijnvormig, waarbij op de voorbereide, niet-weergegeven kontaktplaatsen de elektrische verbinding naar de spanning-20 voerende geleiders van de voedingsaders 43 en 44 tot stand komt. Het belangrijke voordeel van deze uitvoeringsvorm van de uitvinding is de geheel gelijkmatige warmteverdeling aan de omtrek. Op elke plaats, ook van de pijp, is het stelsel op lengte afsnijbaar en voor bedrijf gereed. Een dergelijk verwarmbaar pijpstelsel met pijpen of pijpleidingen van kunst-25 stof of metaal kan in de praktijk een eindeloze lengte bezitten en pas op de montageplaats tot de benodigde lengte worden afgesneden.

Voor een vermogenstoename en om ook hier de mogelijkheid van voeding van verdere lengten of aftakkingen vanuit een centrale te bereiken, kunnen êën of meer van de aders 45 ook voor spanningstoevoer, maar ook 30 voor stuur-, meld- of kontroledoeleinden worden gebruikt. Over de ver-warmingsdraadwikkeling is bijvoorbeeld een garen- of glaszijdeweefsel of -vlechtwerk 47 aangebracht. Hierop sluit een warmtelsolerende omhulling 48 aan, eventueel na het voorafgaand aanbrengen van een metaalbandwikke- * ling. De buitenmantel die uit een scheurvaste kunststof.bestaat is met 35 49 aangegeven.

Ook bij de in fig. 6 weergegeven uitvoeringsvorm is weer een drie- i fasebedrijf mogelijk. De overeenkomstig van kontaktplaatsen, d.w.z. van plaatsen met verwijderde isolatie van de voedingsgeleiders voorziene drie voedingsaders zijn dan over de omtrek van de buis 42 stervormig 40 aangebracht.

··.· „« i ·* ' .1 - ' - < ν' 3 13 4

Inplaats van ëin laag zijn vanzelfsprekend voor de pijpbegelei-dingsverwarming ook twee of meer lagen van voedingsaders en verdere aders mogelijk, die dan door isolerende tussenlagen van elkaar zijn ge** scheiden. Daarmee kunnen zelfs meerdere verwarmingsketens in het pijp** 5 stelsel worden ondergebracht. Dit geldt ook voor die gevallen, waarin bijvoorbeeld een pijp in een pijpstelsel afzonderlijk moet worden verhit, maar ook het totale samenstel van de pijpen een temperatuurregeling vereist.

De, het medium transporterende pijp 42, hier een enkele pijp, kan 10 vanzelfsprekend ook weer een uit afzonderlijke pijpjes bestaand pijpstelsel zijn, bijvoorbeeld de ziel van een pijpbundelkabel. let kan echter ook een elektrische kabel, een slang of pijp bijvoorbeeld pijpstuk zijn, zoals dit bijvoorbeeld bij kleurspuitpistolen wordt toegepast of ook een transportleiding, die in de levensmiddelenindustrie wordt toege-15 past. De toepassingsgebieden zijn praktisch onbegrensd.

De verwarmingsgeleider zelf, die tussen de aders ingevlochten, hier schroeflijnvormig omheen is gelegd maar ook parallel aan de aders kan worden gevoerd, is bijvoorbeeld vervaardigd uit een chroomnikkellege-ring. Als een automatische begrenzing of -regeling van de verwarmings-20 elementen gewenst is, is het bijzonder gunstig gebleken de verwarmingsgeleider te vervaardigen uit een materiaal met hoge temperatuurkoëffi-ciënt, bijvoorbeeld uit zuiver nikkel.

Voedingsaders en dergelijke aders liggen bij een verwarmings- of temperatuurmeetband in een vlak. Van voordeel is het bij de uitvoering 25 van de uitvinding gebleken als van de, in een vlak naast elkaar gelegen aders de voedingsaders telkens de buitenste bandranden vormen. Daarmee wordt gewaarborgd, dat aan de verwarmingsdraad zo groot mogelijke kon-taktoppervlakken op de voedingsaders ter beschikking staan. Hetzelfde geldt als inplaats van of samen met de verwarmingsdraad temperatuurmeet-30 geleiders in het samenstel moeten worden opgenomen.

Het verwarmingselement volgens fig. 7 bestaat uit de parallel geleide voedingsaders 51 en 52, waarvan de geleiders 53 zijn geïsoleerd met een polytetrafluoretheen(PTFE)-bandwikkeling 54, die na het aanbrengen werd gesinterd. De aanduiding polytetrafluoretheen sluit hierbij te-35 trafluoretheen-polymeren in, die van modificerende toevoegingen zijn voorzien, maar in een zodanige hoeveelheid, dat het polymeer, evenals het polytetrafluoretheen zelf, niet uit de smelt verwerkbaar is. Andere passende materialen zijn bijvoorbeeld materialen op basis van polyimi-den.

40 Op de plaatsen 55, 55’, 55” en 56, 56’, 56" is de isolatie rondom -, 14 verwijderd, zodat op deze plaatsen de ingevlochten of ingeweven verwar-mingsdraad 57 kontakt krijgt met de geleiders 53 van de voedlngsaders. Tussen de plaatsen 55 en 56, 55' en 56', 55" en 56" worden op deze wijze verwarmingszones met voorafbepaald vermogen gevormd.

5 Voor het mechanisch ondersteunen van de verwarmingsgeleider 57 en voor het samenhouden van de voedlngsaders 51 en 52 kan boven de verwarmingsgeleider een geweven of gevlochten omhulling van isolerende vezels of garens, maar ook een geëxtrudeerde omhulling, bijvoorbeeld een sili-conrubber of een omhulling van een vernieuwde PTFE-bandwikkeling worden 10 aangebracht.

De in fig. 7 weergegeven, volgens de uitvinding uitgevoerde band, kan ook een meetleiding zijn, bijvoorbeeld voor het vaststellen van een temperatuursverandering en daarmee bewakingsfunkties uitvoeren. In dit geval is de draad 57 een thermoëlement. De voor de verwarming toegepaste 15 voedlngsaders 51 en 52 vormen de uit de band naar buiten gevoerde aan-sluitleidingen voor de thermoëlementen.

De aders 51 en 52 kunnen ook, zoals in fig. 4 is weergegeven, om elkaar zijn geslagen, terwijl de verwarmingsdraad 57 schroeflijnvormig om de om elkaar geslagen elementen kan worden gevoerd.

- conclusies - * * i a «» ,*·. · " " " - .1

Claims (20)

1. Flexibel, elektrisch, op lengte af te snijden verwarmings- of temperatuurmeetelement, bestaande uit geïsoleerde voedingsaders en één of meer verwarmings- of meetgeleiders, die met de geleiders van de voe- 5 dingsaders op over de lengte en volgens bepaalde afstanden terugkerende plaatsen dlrekt of via kontaktbruggen in kontakt staan en tussen op elkaar volgende kontaktplaatsen afwisselend van de ene voedingsader naar de andere verwarmingszones met definieerbaar vermogen of meetzones vormen, met het kenmerk, dat de verwarmings- of meetgeleiders in de voe- 10 dingsaders zijn ingevlochten/ingeweven en deze telkens afzonderlijk lus-vormig omgeven of schroeflijnvormig zijn gevoerd om, om elkaar heen geslagen voedingsaders.

2. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verwarmings- of temperatuurmeetelement ten minste 15 een verdere ader bevat.

3. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verdere ader respektievelijk de verdere aders meld-, stuur-, bewakingsaders of dergelijke zijn.

4. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 2 of 3, 20 met het kenmerk, dat de verdere ader resp. de verdere aders dient resp. dienen voor de toevoer van de verwarmingsstroom.

5. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de verdere ader resp. de verdere aders parallel kan resp. kunnen worden geschakeld met de kontaktplaatsen bezittende voe- 25 dingsaders.

6. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de verdere ader resp. de verdere aders eerst zonder elektrische verbinding naar de voedingsaders meegevoerd dienen voor toevoer van de verwarmingsstroom naar een met de eerste lengte te verbinden 30 tweede of verdere lengte van een verwarmingselement.

7. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 2 of één van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat de voedingsaders en de verdere ader resp. aders in een vlak naast elkaar zijn aangebracht en de verwarmingsgeleider deze aders schroeflijnvormig omgeeft.

8. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 2 of één van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat de voedingsaders en de verdere ader resp. aders evenals de verwarmingsgeleider- of geleiders in een vlak naast elkaar zijn aangebracht en de elektrische verbinding tussen de voedingsaders en de verwarmingsgeleiders via afzonderlijke 40 kontaktbruggen tot stand komt. «=\ ·· - ________é « - > · 16

9. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat ten minste een verdere ader als voedingsader met kon-taktplaatsen voor de verwarmingsgeleider is uitgevoerd.

10* Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 1 of 5 een van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat op de kontaktplaat-sen de geleiders van de twee of meer voedingsaders rondom van isolatie zijn ontdaan.

11. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 1 of een van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat ten minste de voe- 10 dingsaders zijn geïsoleerd met een in hoge mate temperatuur bestendige kunststof op basis van fluorpolymeren.

12* Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat als in hoge mate temperatuur bestendige kunststoffen uit de smelt te verwerken copolymeren van tetrafluoretheen worden 15 toegepast.

13. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat als in hoge mate temperatuur bestendige kunststof uit de smelt niet te verwerken fluorpolymeren, bij voorkeur een polyte-trafluoretheen, worden toegepast.

14. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 1 of een van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat de isolatie van ten - minste de voedingsaders bestaat uit een opgewikkeld bandmateriaal.

15. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 14 met een bandwikkeling als isolatie van een uit de smelt niet te verwerken 25 fluorpolymeer, met het kenmerk, dat de isolatie bestaat uit een eerst in niet gesinterde vorm opgewikkeld en in opgebrachte toestand gesinterd bandmateriaal.

16. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 1 of een van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat de verwarmings- of 30 meetgeleider in het gebied van de kontaktplaatsen op de telkens van isolatie ontdane elektrische geleiders door extra middelen, bijvoorbeeld door een metaalbekleding in smelt-vloeibare, fijnverdeelde vorm zijn gefixeerd.

* 17. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 2 of 35 een van de volgende conclusies, met het kenmerk, dat de voedingsaders en de verdere ader resp. aders om een kern zijn geslagen of gebundeld.

18. Verwarmings- of temperatuurmeetelement volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de kern een pijp of een pijpstelsel is voor het opnemen van vloeibare of gasvormige media.

19. Toepassing van een elektrisch verwarmingselement volgens con- Λ -A ·' ! — .1 O O i , 17 clusie 1 of een van de volgende conclusies als zogenaamde begeleidings-verwarming bij pijpen en/of pijpstelsels.

20. Op lengte af te snijden pijpstelsel volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de, het verwarmingselement vormende voedingsaders en de 5 verdere ader resp. aders volgens een of meer lagen is resp. zijn om de pijp of om het pijpstelsel geslagen of parallel met de pijp of het pijp** stelsel in de asrichting zijn gelegen, terwijl de verwarmingsgeleiders elke laag schroeflijnvormig omgeven. ******* j-\ '7 λ * V -- - - * 4