NO179660B

NO179660B - Tubular heating element with wrapped resistance band for electric fluid heating

Info

Publication number: NO179660B
Application number: NO910610A
Authority: NO
Inventors: Yves Girault
Original assignee: Chauffe Cie Gle
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1996-08-12
Also published as: NO179660C; CA2036416A1; CA2036416C; ES2057793T3; DE69102447T2; EP0442808A1; NO910610D0; DE69102447D1; DK0442808T3; ATE107461T1; NO910610L; EP0442808B1; FR2658692A1; FR2658692B1

Abstract

The electrothermal generator includes a tube (1) in its assembly, made from a glass-fibre reinforced cross-linked resin and composed of an inner thin skin (4) and an outer collar (5) which will confer upon the tube suitable resistance to pressure. The three heating-element segments (11, 12, 13) formed from graphite-based strips wound in spiral turns tightened over the skin (4) and provided, at each of their ends, with connection cables (11c, 11d; 12c, 12d; 13c, 13d) are wound over the skin (4) and under the collar (5). The winding segments occupying a length of about 1 metre of an 82/90 mm cube, and the skin (4) being about 1 mm thick, the generator possesses a nominal power of about 50 kW and the temperature drop between windings and heated liquid will be of the order of 40 DEG C. <IMAGE>

Description

Denne oppfinnelse angår en elektrotermisk generator iform av et rørformet varmeelement for elektrisk væskeoppvarming, omfattende et rør med sirkulerende væske og omviklet et motstandsbånd. This invention relates to an electrothermal generator in the form of a tubular heating element for electric liquid heating, comprising a tube with circulating liquid and wrapped around a resistance band.

Det er velkjent å varme opp væske som er fritt bevege-lig i et rør ved å anordne et eller flere elektriske motstandselementer tilført elektrisk energi utenpå røret. Motstandselementet er mest hensiktsmessig i form av en motstandstråd eller et motstandsbånd som vikles opp som en skruelinje ( i spiral) utenpå røret. It is well known to heat up liquid which is freely movable in a pipe by arranging one or more electrical resistance elements supplied with electrical energy on the outside of the pipe. The resistance element is most suitable in the form of a resistance wire or a resistance band which is wound up like a spiral line (in a spiral) on the outside of the tube.

Denne måte å varme opp væske på bør ses under to delvis motsatte synsvinkler, nemlig ved at overføringen av termisk energi til væsken krever en god varmeledningsevne i det materiale som omslutter den, dvs. rørets materiale, og videre kreves en god varmeledningsevne mellom varmeelementet i form av en tråd eller et bånd og rørets yttervegg, mens virkningen av et slikt elektrisk varmeelement krever elektrisk isolasjon i forhold til røret, og videre isolasjon mellom elementets enkelte vindinger. This way of heating liquid should be seen from two partially opposite points of view, namely that the transfer of thermal energy to the liquid requires a good thermal conductivity in the material that surrounds it, i.e. the material of the pipe, and furthermore a good thermal conductivity is required between the heating element in the form of a wire or band and the pipe's outer wall, while the effect of such an electric heating element requires electrical insulation in relation to the pipe, and further insulation between the individual windings of the element.

Videre er det slik at det for de fleste faste stoffer Furthermore, it is the case that for most solids

er en nær sammenheng mellom den elektriske ledningsevne og varmeledningsevnen, siden begge mekanismer bygger på mobili-teten av elektroner i materialstrukturen. is a close connection between the electrical conductivity and the thermal conductivity, since both mechanisms are based on the mobility of electrons in the material structure.

Følgelig er det slik at den energimengde som kan over-føres per lengdeenhet av et rør er relativt begrenset. Når det gjelder et båndformet varmeelement hvis form ligger bedre til-rette enn en rund leder for overføring av energi, er et aktuelt effektområde for energioverføringen 25 - 825 W/m rørlengde, og med et stigningsforhold på 20 for omviklingen vil effektom-rådet ligge fra 0,5 til 16,5 kw per meter rør. Consequently, the amount of energy that can be transferred per unit length of a pipe is relatively limited. In the case of a band-shaped heating element whose shape is better suited than a round conductor for the transfer of energy, an applicable power range for the energy transfer is 25 - 825 W/m pipe length, and with a pitch ratio of 20 for the winding, the power range will be from 0.5 to 16.5 kw per meter of pipe.

Endelig har rør en ganske stor varmevekslingsflate for et gitt væskevolum, slik at energitapet fra den oppvarmede væske til omgivelsene kan bli betydelig, og dette krever en omhyggelig varmeisolering av de rør som kommer til anvendelse. Finally, pipes have a fairly large heat exchange surface for a given liquid volume, so that the energy loss from the heated liquid to the surroundings can be significant, and this requires careful thermal insulation of the pipes that are used.

Av denne grunn har løsningene hittil vært forbeholdt de tilfeller hvor væsketransporten har vært å betrakte som det primære, For this reason, the solutions have so far been reserved for cases where the liquid transport has been considered as the primary,

mens oppvarmingen kommer i annen rekke, idet oppvarmingen i slike tilfeller kan utnytte tilstedeværelsen av en varmevekslingsflate som inngår i rørinstallasjonen. while the heating comes second, as the heating in such cases can utilize the presence of a heat exchange surface that is part of the pipe installation.

Når derimot oppvarmingen er det primære vil det først og fremst være gunstig å anordne de motstandselementer som skal sørge for oppvarmingen i et formvolum som nærmer seg kulens (dvs en slags ballong) for å redusere overflaten mest mulig med hensyn til avkjøling og videre benytte neddykkbare oppvarmingselementer for å øke energioverføringen til væsken og redusere mellomlig-gende hindringer for energioverførselen. When, on the other hand, the heating is the primary thing, it will primarily be beneficial to arrange the resistance elements that will ensure the heating in a mold volume that approaches the sphere (ie a kind of balloon) in order to reduce the surface area as much as possible with regard to cooling and further use submersible heating elements to increase the energy transfer to the liquid and reduce intermediate obstacles to the energy transfer.

Imidlertid har ballonger for væskeoppvarming med neddykkbare elementer ulempen med at væsken ikke er i bevegelse, og særlig ikke i noen aktiv sirkulasjon like inntil varmeelementene, hvorved energioverførselen begrenses ved isolasjonsvirk-ning, eventuelt vil det dannes et isolerende dampsjikt rundt varmeelementene, og dette hindrer naturligvis også varmeoverførselen til væsken i stor utstrekning (Leidenfrosts fenomen). However, balloons for liquid heating with submersible elements have the disadvantage that the liquid is not in motion, and especially not in any active circulation close to the heating elements, whereby the energy transfer is limited by the insulating effect, possibly an insulating vapor layer will form around the heating elements, and this naturally prevents also the heat transfer to the liquid to a large extent (Leidenfrost's phenomenon).

Patentlitteraturen, særlig DE 2 707 244 og US 4 581 521 viser og beskriver rørformede varmeelementer for elektrisk væskeoppvarming ved hjelp av spiralviklede motstandstråder i det indre av godset i et rør, mellom et indre og et ytre lag. The patent literature, especially DE 2 707 244 and US 4 581 521 show and describe tubular heating elements for electric liquid heating by means of spirally wound resistance wires in the interior of the goods in a tube, between an inner and an outer layer.

Videre viser DE 2 726 791 at både et ledende midtre lag og et ytre isolasjonslag i et varmeelement er armert med glassfibre. Furthermore, DE 2 726 791 shows that both a conductive middle layer and an outer insulating layer in a heating element are reinforced with glass fibres.

De patentskrifter som er nevnt ovenfor gjelder imidlertid ikke oppvarming av vann under høyt trykk i et rør, nærmest en "varmtvannskoker". Problemet som ligger til grunn for oppfinnelsen er således overføring av energi ved større tetthet enn det som har vært tilgjengelig tidligere, og i denne sammenheng er det flere problemer med hensyn til varmeoverf øring/trykkfasthet og elektrisk isolasjon som må løses. However, the patents mentioned above do not apply to heating water under high pressure in a pipe, almost like a "hot water boiler". The problem underlying the invention is thus the transmission of energy at a greater density than has been available previously, and in this context there are several problems with regard to heat transfer/pressure resistance and electrical insulation that must be solved.

Ifølge oppfinnelsen foreslås derfor et rørformet varmeelement for høyeffekts elektrisk væskeoppvarming, av den type som fremgår av innledningen av det patentkrav 1 som er satt opp etter den beskrivelse som nå følger. Varmeelementet er særlig kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken i samme krav. Ytterligere særegenheter ved oppfinnelsens varmeelement vil fremgå av de øvrige underordnede patentkrav. According to the invention, a tubular heating element is therefore proposed for high-power electric liquid heating, of the type that appears in the introduction of patent claim 1, which is set up according to the description that now follows. The heating element is particularly characterized by the features that appear from the characteristics in the same claim. Further peculiarities of the heating element of the invention will be apparent from the other subordinate patent claims.

Siden motstandselementet i form av et bånd på forøvrig kjent vis er innstøpt i selve rørveggen og skilt fra væsken som skal oppvarmes bare med et meget tynt indre lag får man både elektrisk isolasjon mellom væsken og motstandselementet og minimalt energitap gjennom isolasjonen. Hele rørets veggtykkelse kommer altså ikke mellom elementet og væsken, og isolasjonen rundt de enkelte vindinger i motstandselementet bidrar heller ikke særlig til varmetap. Since the resistance element in the form of a band is otherwise embedded in the pipe wall itself and separated from the liquid to be heated only by a very thin inner layer, you get both electrical insulation between the liquid and the resistance element and minimal energy loss through the insulation. The entire wall thickness of the tube does not come between the element and the liquid, and the insulation around the individual windings in the resistance element does not particularly contribute to heat loss either.

Plasseringen av motstandsbåndet såvidt nær den væske som skal oppvarmes, bare med et tynt lag mellom, muliggjør at det utenpå båndet kan anordnes en kraftigere ytterkappe. Lagets varmeledningsevne er sammenlignbar med den varmeledning et elektrisk isolasjonssjikt har, for minimum isolasjon for de spenningsnivåer det dreier seg om, og man risikerer i praksis ikke noen lokale uregelmessigheter i varmeoverføringen, hvilket tillater at energioverføringen kan holdes maksimal. Ved det faktum at væsken også sirkulerer og bevéges langsetter inne i røret vil varmeopphopning eller noen varmebarriere ikke komme på tale, selv med stor tilført varmeeffekt. The placement of the resistance band as close as possible to the liquid to be heated, with only a thin layer in between, enables a stronger outer jacket to be arranged on top of the band. The thermal conductivity of the layer is comparable to the thermal conductivity of an electrical insulation layer, for minimum insulation for the voltage levels involved, and in practice there is no risk of any local irregularities in the heat transfer, which allows the energy transfer to be kept to a maximum. Due to the fact that the liquid also circulates and moves along the inside of the pipe, heat build-up or any heat barrier will not come into question, even with a large added heat effect.

Fortrinnsvis er ytterkappen fiberarmert med glassfibre, helst med glassfibre som er trukket i strømper. Videre er det en fordel hvis motstandsbåndet er bygget opp noe elastisk og på en grafittbasis på i og for seg kjent måte, f.eks. finnes slike bånd i handelen under benevnelsen PAPYEX, fremstilt av SCL Lorraine, Frankrike. Dette materiale har meget markerte anisotropiske egenskaper og en egnet resistivitet. Preferably, the outer sheath is fibre-reinforced with glass fibres, preferably with glass fibers pulled into stockings. Furthermore, it is an advantage if the resistance band is built up somewhat elastically and on a graphite basis in a manner known per se, e.g. such tapes are commercially available under the designation PAPYEX, manufactured by SCL Lorraine, France. This material has very marked anisotropic properties and a suitable resistivity.

For å kunne overføre en maksimalt stor effekt uten risiko for kortslutning mellom de enkelte vindinger kan f.eks. motstandsbåndets viklingsstigning være mellom 1,05 og 1,15 ganger båndets bredde, dvs. at avstanden mellom de enkelte vindinger ligger mellom 5 og 15% av båndets bredde. In order to be able to transmit a maximum power without the risk of short-circuiting between the individual windings, e.g. the resistance band's winding pitch should be between 1.05 and 1.15 times the band's width, i.e. the distance between the individual windings is between 5 and 15% of the band's width.

Ifølge en foretrukket utførelsesform består oppfinnelsens varmeelement av et rør som er omviklet med tre motstandsbånd, galvanisk isolert fra hverandre og lagt etter hverandre i rørets lengderetning, og hver av båndenes ender er da utrustet med et forbindelsesstykke som har en tilkoblingsledning for forbindelse med et elektrisk kraftforsynings-nett. Det er her neppe nødvendig å komme inn på viktigheten av å tilkoble motstandsbåndene på forskjellig måte til nettet, f.eks. for å fordele belastningen på hver av nettets faser noenlunde likt, eller for å kunne variere den tilførte effekt, f.eks. ved omkobling mellom stjerne- og trekantkonfigurasjon, eller ved forskjellig omkobling til parallell- eller serie-kobling av elementer. According to a preferred embodiment, the heating element of the invention consists of a tube that is wrapped with three resistance bands, galvanically isolated from each other and laid one after the other in the longitudinal direction of the tube, and each of the band's ends is then equipped with a connecting piece that has a connecting cable for connection to an electrical power supply -net. It is hardly necessary here to get into the importance of connecting the resistance bands in different ways to the network, e.g. to distribute the load on each of the network's phases more or less equally, or to be able to vary the added power, e.g. by switching between star and delta configuration, or by different switching to parallel or series connection of elements.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det rør-formede varmeelement utført med skjøteflenser i endene av det omviklede rør, for å tilkoble varmeelementet til en rørinstal-lasjon, også her kan varmeelementet ha flere motstandsbånd fordelt langsetter røret og med mulighet for forskjellig art sammenkobling eller tilkobling til nettet. According to another aspect of the invention, the tubular heating element is made with joint flanges at the ends of the wrapped pipe, in order to connect the heating element to a pipe installation, here too the heating element can have several resistance bands distributed along the pipe and with the possibility of different types of connection or connection to the network.

øvrige fordeler og trekk vil fremgå av den beskrivelse som nå følger og som støtter seg til de tilhørende tegninger, hvor fig. 1 viser en typisk utførelse av oppfinnelsens varmeelement, sett fra siden og delvis gjennomskåret, fig. 2 viser en detalj av det utsnitt som er angitt med II på fig. 1, fig.3 viser et tverrsnitt av varmeelementet, angitt ved III-III på fig. 2, og fig. 4 viser et perspektivutsnitt av et forbindelsesstykke i form av en kappe i enden av ett av de omviklede motstandsbånd. other advantages and features will be apparent from the description that now follows and which is supported by the associated drawings, where fig. 1 shows a typical embodiment of the heating element of the invention, seen from the side and partially cut through, fig. 2 shows a detail of the section indicated by II in fig. 1, fig.3 shows a cross-section of the heating element, indicated by III-III in fig. 2, and fig. 4 shows a perspective section of a connecting piece in the form of a sheath at the end of one of the wrapped resistance bands.

Ifølge den utførelsesform som er vist her er varmeelementet for elektrisk væskeoppvarming bygget opp med et rør 1 hvis to ender har sin respektive skjøteflens 2, 3, og røret har i den viste utførelse tre innstøpte motstandsbånd 11, 12 og 13 som danner sylindriske spoler anordnet etter hverandre. Rørets 1 vegg-gods er bygget opp av et tynt indre lag 4 av harpiks og med et innlagt fiberarmeringsnett, fortrinnsvis av glassfibre som er ført i omhyllinger eller strømper, og utenpå dette indre lag er så motstandsbåndene viklet. De sylindriske spoler som båndene danner er relativt tett viklet slik at avstanden mellom h<y>er enkelt vinding blir relativt liten og slik at hver båndspole blir fleksibel. Særlig kan man bruke den alle-rede nevnte type bånd benevnt PAPYEX, idet dette bånd består av orientert grafitt. Avstanden mellom de enkelte vindinger er valgt slik at man ikke skal ha noen risiko for kortslutning mellom dem, men likevel ikke større enn at en maksimal energi-overføring kan finne sted til spolens indre. Energioverføringen kommer følgelig til å foregå uten særlige diskontinuiteter langs spolenes lengde. According to the embodiment shown here, the heating element for electric liquid heating is built up with a tube 1, two ends of which have their respective connecting flanges 2, 3, and the tube has, in the embodiment shown, three embedded resistance bands 11, 12 and 13 which form cylindrical coils arranged according to each other. The wall material of the pipe 1 is built up of a thin inner layer 4 of resin and with an embedded fiber reinforcement mesh, preferably of glass fibers which are carried in sheaths or stockings, and on top of this inner layer the resistance bands are wound. The cylindrical coils that the tapes form are relatively tightly wound so that the distance between single turns is relatively small and so that each tape coil is flexible. In particular, you can use the already mentioned type of tape called PAPYEX, as this tape consists of oriented graphite. The distance between the individual windings is chosen so that there is no risk of a short circuit between them, but still no greater than that a maximum energy transfer can take place to the inside of the coil. The energy transfer will therefore take place without particular discontinuities along the length of the coils.

Utenpå spolene av motstandsbånd 11, 12, 13 og det indre lag mellom hver enkelt spole er under fremstillingen av varmeelementet lagt en ytterkappe 5 som er relativt tykk og er bygget opp på samme måte som det indre lag med et nett av glassfibre i omhylling eller strømpe. Den harpiks som benyttes som hovedmateriale i både det indre lag 4 og ytterkappen er av kjent type og en harpiks som er vanlig ved fremstilling av rør-ledninger for oppvarmet fluid som står under trykk, f.eks. trykk fra noen få bar til noen få titalls. On the outside of the coils of resistance bands 11, 12, 13 and the inner layer between each individual coil, during the manufacture of the heating element, an outer sheath 5 is laid which is relatively thick and is constructed in the same way as the inner layer with a net of glass fibers in a sheath or stocking . The resin that is used as the main material in both the inner layer 4 and the outer jacket is of a known type and a resin that is common in the production of pipelines for heated fluid that is under pressure, e.g. pressure from a few bars to a few tens.

Det er naturlig at det indre lag under tilvirkningen legges på en innvendig dor ved at harpiksen smøres utenpå og hvor deretter armeringsnettet legges, hvoretter oppvarmingen og herdingen finner sted, idet man dimensjonerer laget til å få tilstrekkelig styrke til at motstandsbåndene 11, 12 og 13 kan vikles på uten å forskyve seg nevneverdig. fjerdingen ut-føres imidlertid ikke fullstendig, idet man ønsker at den til sist pålagte ytterkappe 5 smelter sammen delvis med det indre lag. It is natural that the inner layer during production is placed on an inner mandrel by smearing the resin on the outside and where the reinforcing mesh is then placed, after which the heating and hardening take place, dimensioning the layer to obtain sufficient strength so that the resistance bands 11, 12 and 13 can is wound on without shifting significantly. however, the quartering is not carried out completely, as it is desired that the last applied outer cover 5 merges partially with the inner layer.

Det er ytterkappen 5 som deretter utformes til rørets skjøteflenser 2 og 3, og en sluttmaskinering med avkutting og boring av hull for skjøting. It is the outer casing 5 that is then designed into the pipe's joint flanges 2 and 3, and a final machining with cutting and drilling of holes for joining.

Fig. 1 viser et utførelseseksempel hvor de tre spoler av motstandsbånd 11, 12 og 13 har samme lengde og er lagt etter hverandre fortløpende med relativt liten innbyrdes avstand, mens avstanden mellom flensen i hver ende av røret og de ytter-ste bånd 11 hhv. 13 er relativt stor. Avstanden mellom de enkelte spoler og ut til rørendene med flensen er avpasset behovet for isolasjon mellom elementene og ut til varmeelementets ender. Den relativt store avstand ut til flensene 2 og 3 hindrer også utillatelig oppvarming av disse og eventuelt det rør som er tilkoblet utenfor selve varmeelementet. Fig. 1 shows a design example where the three coils of resistance bands 11, 12 and 13 have the same length and are laid one after the other with a relatively small distance from each other, while the distance between the flange at each end of the pipe and the outermost bands 11 and 13 is relatively large. The distance between the individual coils and out to the pipe ends with the flange is adapted to the need for insulation between the elements and out to the ends of the heating element. The relatively large distance out to the flanges 2 and 3 also prevents impermissible heating of these and possibly the pipe which is connected outside the heating element itself.

En særlig vanskelighet som er knyttet til elektriske motstandsbånd bygget på grafittbasis ligger i at forbindelsen fra båndets ender og ut til tilkoblingsledninger ikke kan ut-føres ved at grafitten f. eks. sveises eller loddes, og heller ikke kan et motstandsbånd av denne type tåle mekaniske påkjen-ninger som overføres fra tilkoblingsledningene. Endelig gjelder det forhold at et for snevert kontaktområde kan gi årsak til overoppvarming, noe som igjen kan føre til ødeleggelse av kontakt-stedets metallisering eller den nærliggende harpiks. A particular difficulty associated with electrical resistance bands built on a graphite basis lies in the fact that the connection from the ends of the band and out to the connecting cables cannot be carried out because the graphite, e.g. are welded or soldered, nor can a resistance band of this type withstand mechanical stresses transmitted from the connection cables. Finally, there is the fact that a contact area that is too narrow can cause overheating, which in turn can lead to destruction of the metallization of the contact site or the nearby resin.

I den viste utførelse har de tre motstandsbånd 11, 12 og 13 endene tilkoblet tilkoblingsledninger lic, lid, 12c, 12d, 13c og 13d via overgangselementer i form av forbindelseskapper lia, 11b, 12a, 12b, 13a og 13b, idet kappene er presset inn på båndets ender ved hjelp av den utenforliggende ytterkappe 5. Ledningene er på sin side loddet eller slagloddet til den respektive forbindelseskappe av metall. Fig. 4 viser best hvordan en typisk forbindelseskappe 13b er utformet sylindrisk og med en bredde som tilsvarer bredden av motstandsbåndet 13. Forbindelseskappen strekker seg her over en bue på mellom 70 In the embodiment shown, the three resistance bands 11, 12 and 13 have their ends connected to connection lines lic, lid, 12c, 12d, 13c and 13d via transition elements in the form of connection caps lia, 11b, 12a, 12b, 13a and 13b, the caps being pressed in on the tape's ends by means of the external outer sheath 5. The wires are in turn soldered or soldered to the respective metal connection sheath. Fig. 4 best shows how a typical connection sheath 13b is designed cylindrically and with a width corresponding to the width of the resistance band 13. The connection sheath here extends over an arc of between 70

og 105° for å gi tilstrekkelig stor kontaktflate mot båndet. Tykkelsen av forbindelskappen må være tilstrekkelig til at and 105° to provide a sufficiently large contact surface against the tape. The thickness of the connecting jacket must be sufficient to

den hele tiden kan ligge an med elastisk press mot båndet selv om røret utvides eller trekkes sammen noe. I den viste ut-førelse oppnås nettopp en god elektrisk energioverføring mellom forbindelseskappen og enden av motstandsbåndet ved at overgangsflaten er så stor som antydet og ved at forbindelseskappen er elastisk og ligger under press av den utvendige ytterkappe. Strømtettheten i overføringsområdet blir derved ganske jevn og holdes innenfor tolererbare grenser. it can constantly rest with elastic pressure against the band even if the tube expands or contracts somewhat. In the embodiment shown, a good electrical energy transfer between the connecting sheath and the end of the resistance band is achieved precisely because the transition surface is as large as indicated and because the connecting sheath is elastic and is under pressure from the outer outer sheath. The current density in the transmission area thereby becomes fairly uniform and is kept within tolerable limits.

For å konkretisere nærmere skal nå gjennomgås en slik elektrotermisk generator i form av et varmeelement, med nominell effekt på 48 kw og strømforsynt fra et trefasenett med spenningsnivå 220/380 V. In order to make it more concrete, such an electrothermal generator in the form of a heating element, with a nominal output of 48 kw and supplied with power from a three-phase network with a voltage level of 220/380 V, will now be reviewed.

De tre spoler av motstandsbånd 11, 12 og 13 har da hver en effekt på 16 kW og er stjernekoblet, idet de tre nettfaser er tilkoblet via ledninger lic, 12c og 13c, mens ledningene lid, 12d og 13d er sammenkoblet for å danne stjernekoblingens midt-punkt. Det følger av dette at spenningen over hver av spolene er 220 V, for å oppnå 16 kW er følgelig strømmen 73 A, og mot-standen i hvert av motstandsbåndene 11, 12 og 13 følger av dette til å være 3 ohm. The three coils of resistance bands 11, 12 and 13 then each have a power of 16 kW and are star-connected, the three mains phases being connected via wires lic, 12c and 13c, while the wires lid, 12d and 13d are connected together to form the center of the star connection -point. It follows from this that the voltage across each of the coils is 220 V, to achieve 16 kW the current is therefore 73 A, and the resistance in each of the resistance bands 11, 12 and 13 follows from this to be 3 ohms.

Spolene er i dette varmeelement utført av det tidligere nevnte materiale PAPYEX og har en bredde på 25 mm, en tykkelse på 0,4 mm og en resistivitet i lengderetningen på omkring 0,01 milliohm.meter, hvilket gir en lineær motstand på 1 ohm/m. The coils in this heating element are made of the previously mentioned material PAPYEX and have a width of 25 mm, a thickness of 0.4 mm and a resistivity in the longitudinal direction of around 0.01 milliohm.meter, which gives a linear resistance of 1 ohm/ m.

Hver av spolene har altså en utstrukket lengde på 3 m. Each of the coils thus has an extended length of 3 m.

Røret 1 har en innerdiameter på 81,8 mm, og det tynne indre lag 4 har en tykkelse på ca. 1 mm, slik at man kan regne med en midlere viklediameter på 85 mm og en stigning på 26 7 mm, hvilket gir et teoretisk vindingsantall på 11,2. Når man så The tube 1 has an inner diameter of 81.8 mm, and the thin inner layer 4 has a thickness of approx. 1 mm, so that one can count on an average winding diameter of 85 mm and a pitch of 26 7 mm, which gives a theoretical number of turns of 11.2. When one saw

tar hensyn til forbindelsesområdene i hver ende får man totalt 12 vindinger. taking into account the connection areas at each end, you get a total of 12 turns.

Vindingsstigningen blir da 27,14 mm hvis man ønsker The winding pitch will then be 27.14 mm if desired

å ha 2 mm mellom hver enkelt vinding og man samtidig tar hensyn til vindingenes praktiske utførelse som tilsier at de i lengderetningen opptar noe større plass enn sin egentlige bredde. Forholdet mellom stigningen av hver vinding og båndbredden er 1,085. Forøvrig er lengden av hver spole, målt langs rørets lengdeakse, 325 mm. Den angitte spoleomvikling gir en varmeoverføring basert på 18,5 W/cm 2, og effekttettheten av selve båndet er omkring 21 W/cm 2. Totalt omviklet område langs det rørformede varmeelement opptar ca. lm, mens selve røret 1 har en lengde på 1,4 m mellom ytterplanene av skjøteflensene 2 og 3. Ytterdiameteren av røret 1 er ca. 9 0 mm. to have 2 mm between each individual winding and at the same time taking into account the practical design of the windings which means that they take up somewhat more space in the longitudinal direction than their actual width. The ratio of the pitch of each turn to the bandwidth is 1.085. Otherwise, the length of each coil, measured along the longitudinal axis of the pipe, is 325 mm. The specified coil winding gives a heat transfer based on 18.5 W/cm 2, and the power density of the tape itself is around 21 W/cm 2. The total wrapped area along the tubular heating element occupies approx. lm, while the pipe 1 itself has a length of 1.4 m between the outer planes of the joint flanges 2 and 3. The outer diameter of the pipe 1 is approx. 90 mm.

Man bemerker at ytterkappen 5, hvis tykkelse er omkring 3 mm, bevirker at røret får god motstandsdyktighet overfor indre overtrykk (nominellt 1,6 Mpa), mens varmeoverføringen fra motstandsbåndene til væsken inne i røret skjer gjennom det tynne indre lag 4. For den angitt tykkelse for dette lag og den varmeeffekt som overføres i det angitte eksempel, blir temperaturforskjellen mellom motstandselementene og væsken i kontakt med laget 4 omkring 40°C. På denne måte vil ikke bånd-temperaturen stige særlig over 120°C selv om væsketemperaturen blir 80°C. It is noted that the outer jacket 5, whose thickness is around 3 mm, causes the tube to have good resistance to internal overpressure (nominally 1.6 Mpa), while the heat transfer from the resistance bands to the liquid inside the tube takes place through the thin inner layer 4. For the indicated thickness for this layer and the heat effect that is transferred in the given example, the temperature difference between the resistance elements and the liquid in contact with layer 4 is about 40°C. In this way, the band temperature will not rise particularly above 120°C even if the liquid temperature becomes 80°C.

Den valgte båndtype (PAPYEX) kan i seg selv tåle temp-eraturer omkring 10 0 0°C, og eventuelle temperaturbegrensninger for oppfinnelsens varmeelement vil derfor skyldes harpiksen i rørveggen. Med harpikser som er istand til å tåle f.eks. 250°C driftstemperatur i stedet for de 150 - 160°C som gjelder for den harpiks som er anvendt i eksempelet, vil væsketemperaturer på minst 140 - 150°C kunne oppnås. Det er klart at det rør-formede varmeelement som her er beskrevet og som er ifølge oppfinnelsen med fordel kan varmeisoleres utvendig, ved f.eks. å inneslutte det i en termoplastisk omhylling, f.eks. av kompakt polyetylen, og mellomrommet inn til selve elementet kan da fylles med et polyuretanskum med lukkede porer, f.eks. dannet på stedet og med spesifikk vekt 80 kg/m 3. The chosen tape type (PAPYEX) can in itself withstand temperatures of around 10 0 0°C, and any temperature limitations for the heating element of the invention will therefore be due to the resin in the pipe wall. With resins that are able to withstand e.g. 250°C operating temperature instead of the 150 - 160°C that applies to the resin used in the example, liquid temperatures of at least 140 - 150°C can be achieved. It is clear that the tube-shaped heating element which is described here and which is according to the invention can advantageously be thermally insulated from the outside, by e.g. to enclose it in a thermoplastic casing, e.g. of compact polyethylene, and the space between the element itself can then be filled with a polyurethane foam with closed pores, e.g. formed on site and with a specific weight of 80 kg/m 3.

Det er videre klart at oppfinnelsen ikke er begrenset av de eksempler som er vist, men den dekker alle de utførelses-varianter som vil falle innenfor de etterfølgede patentkrav. It is also clear that the invention is not limited by the examples shown, but it covers all the design variants that will fall within the subsequent patent claims.

Claims

1. Tubular heating element for high-power electric liquid heating at high liquid pressure and high temperature, comprising an electric resistance element which is wrapped around a tube (1) in which the liquid circulates, where the electric resistance element is absorbed in the material in the wall of the tube (1), and where the resistance element is a resistance band (11, 12, 13) of flexible material and arranged between an inner layer (4) and an outer jacket (5) in the tube (1), CHARACTERIZED IN THAT the resistance band (11, 12, 13) is tightly wound with a winding pitch between 1.05 and 1.15 times its width and has low electrical resistance and power capacity of several tens of kilowatts per meters long, that the inner layer (4) has such a thickness that it ensures electrical insulation between the resistance band (11, 12, 13) and the liquid to be heated at the same time that the inner layer provides little thermal resistance for the heat transfer that goes from the resistance band and to the liquid, and that the outer cover (5) is arranged to be able to withstand the pressure of the heated liquid in the pipe (1), as both the inner layer (4) and the outer cover (5) are formed of fiber net-reinforced resin.

2. Heating element according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the reinforcement is made of glass fibres.

3. Heating element according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the reinforcing fibers are braided into a stocking.

4. Heating element according to one of claims 1 - 3, CHARACTERIZED IN THAT the resistance band (11, 12, 13) is a graphite-based soft material known per se.

5. Heating element according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the resistance band (11, 12, 13) has a thickness of the order of 0.4 mm and a width of the order of 25 mm.

6. Heating element according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the tube (1) has an inner diameter of about 82 mm and an outer diameter of about 90 mm, and that the inner layer (4) has a thickness of about 1 mm.

7. Heating element according to claim 1, CHARACTERIZED IN that it has three coils of resistance band (11, 12, 13) on one common tube (11, 12, 13), each electrically separated from each other and placed one after the other in the longitudinal direction of the heating element, and that each coil end has a connection jacket (lia, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b) connected with its respective connection cable (lic, lid, 12c, 12d, 13c, 13d) for connection to an electrical distribution network.

8. Heating element according to claim 7, CHARACTERIZED IN THAT each connection jacket is in the form of a metal plate, designed as a pipe sector and equipped with its respective connection line (lic, lid; 12c, 12d; 13c, 13d) for external connection, the plate being enclosed under the outer cover (5) and is in contact with the end of the resistance band.

9. Heating element according to claim 1, CHARACTERIZED BY comprising, on a linear pipeline element (1) for liquid and which is terminated in joint flanges (2, 3) to be able to be installed in a pipe installation by replacing a corresponding standardized element, several coils of resistance bands (11, 12, 13), each separated and laid one after the other along the heating element, and that each coil at the ends has its respective connecting wire (lic....13d).