RU2402182C2 - Материал и нагревательный кабель - Google Patents
Материал и нагревательный кабель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402182C2 RU2402182C2 RU2008149695/09A RU2008149695A RU2402182C2 RU 2402182 C2 RU2402182 C2 RU 2402182C2 RU 2008149695/09 A RU2008149695/09 A RU 2008149695/09A RU 2008149695 A RU2008149695 A RU 2008149695A RU 2402182 C2 RU2402182 C2 RU 2402182C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature coefficient
- resistance
- resistance characteristic
- positive temperature
- component
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 34
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 21
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 14
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 13
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical group CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005385 borate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
- H05B3/56—Heating cables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/021—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient formed as one or more layers or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
- H05B2214/04—Heating means manufactured by using nanotechnology
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Изобретение относится к материалу и к нагревательному кабелю. Материал содержит первый компонент, имеющий первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, и второй компонент, имеющий второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления, пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго положительных температурных коэффициентов характеристики сопротивления первого и второго компонентов. Материал содержит третий компонент, имеющий первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления. Способ изготовления материала включает подмешивание первого компонента, имеющего первый положительный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу и подмешивание второго компонента, имеющего второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления. Техническим результатом является обеспечение возможности саморегулирования нагревательного кабеля. 7 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к материалу и к нагревательному кабелю, который содержит материал.
Нагревательные кабели хорошо известны и используются, например, для нагрева труб в химических технологических установках. Как правило, нагревательный кабель присоединяется в продольном направлении снаружи трубы, которая экспонируется для компонентов. Часто нагревательный кабель присоединяется к термостату и активируется с помощью термостата, когда температура падает ниже заданного уровня. Нагревательный кабель действует, нагревая трубу, тем самым обеспечивая, чтобы температура трубы оставалась достаточно высокой, чтобы содержимое трубы не замерзло или не подверглось другим подобным нежелательным воздействиям температуры.
В последние годы производятся нагревательные кабели, которые содержат материал, имеющий положительный температурный коэффициент сопротивления. Это имеет то преимущество, что нагревательный кабель саморегулируется (когда вдоль нагревательного кабеля прикладывается постоянное напряжение). Ток, прикладываемый к нагревательному кабелю, будет уменьшаться, когда температура увеличивается, при этом предотвращается достижение нагревательным кабелем нежелательной слишком высокой температуры. Проблема, связанная с нагревательными кабелями этого типа, заключается в том, что они имеют очень низкое сопротивление при низких температурах. Это может вызвать нежелательный скачок тока, который проходит через нагревательный кабель, например, когда включается источник питания, соединенный с нагревательным кабелем. Различные механизмы предложены для решения этой проблемы.
Задачей настоящего изобретения является создание материала и нагревательного кабеля, который преодолевает или по существу сводит на нет указанный выше недостаток.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусматривается материал, который содержит первый компонент, имеющий первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления; и второй компонент, имеющий второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления, пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой некоторое сочетание первого и второго положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
Материал может содержать третий компонент, имеющий первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления. Материал может дополнительно содержать четвертый компонент, имеющий второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусматривается материал, который содержит первый компонент, имеющий первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления; и второй компонент, имеющий второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления, пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
Материал может содержать третий компонент, имеющий первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления. Материал может дополнительно содержать четвертый компонент, имеющий второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициент характеристики сопротивления.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предусматривается нагревательный кабель, содержащий один или более проводников, погруженных в материал, в соответствии с первым и/или вторым аспектом настоящего изобретения.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предусматривается способ изготовления материала, способ включает в себя подмешивание первого компонента, имеющего первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу; и подмешивание второго компонента, имеющего второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу, причем второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления, пропорции двух компонентов выбираются так, что материал имеет положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
Предпочтительно, матрица представляет собой полимер.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения предусматривается способ изготовления материала, способ включает в себя подмешивание первого компонента, имеющего первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу и подмешивание второго компонента, имеющего второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу, второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления, пропорции двух компонентов выбираются так, что материал имеет отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
Предпочтительно, матрица представляет собой полимер.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предусматривается нагревательный кабель, содержащий первый проводник, который окружен экструдированным материалом с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, и второй проводник, первый и второй проводники погружены в экструдированный материал с положительным температурным коэффициентом сопротивления.
Предпочтительно, компонент, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, содержит керамику. Предпочтительно, керамика содержит смесь Mn2O3 и NiO. Предпочтительно, керамика содержит 82% Mn2O3 и 18% NiO. Предпочтительно, смесь кальцинируют. Предпочтительно, кальцинирование имеет место при температуре, по меньшей мере, 900°C.
В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения предусматривается нагревательный кабель, содержащий первый проводник, который окружен экструдированным материалом с положительным температурным коэффициентом сопротивления, и второй проводник, первый и второй проводники погружены в экструдированный материал с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
Предпочтительно, компонент, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, включает в себя керамику. Предпочтительно, керамика содержит смесь Mn2CO3 и NiO. Предпочтительно, керамика содержит 82% Mn2O3 и 18% NiO. Предпочтительно, смесь кальцинируют. Предпочтительно, кальцинирование имеет место при температуре, по меньшей мере, 900°C.
Теперь варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться в качестве всего лишь примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фигура 1 представляет собой схематическое представление нагревательного кабеля, которое воплощает настоящее изобретение;
Фигура 2 представляет собой график, который схематически иллюстрирует работу варианта осуществления настоящего изобретения;
Фигура 3 представляет собой график, показывающий свойства конкретного нагревательного кабеля, который воплощает настоящее изобретение;
Фигура 4 представляет собой график, который схематически иллюстрирует эффект модификации композиции нагревательного кабеля;
Фигура 5 представляет собой схематическое представление альтернативного нагревательного кабеля, который воплощает настоящее изобретение;
Фигура 6 представляет собой график, показывающий сопротивление материала, который содержит один компонент с NTC (отрицательным температурным коэффициентом сопротивления) и два компонента с PTC (положительным температурным коэффициентом сопротивления);
Фигура 7 представляет собой график, показывающий сопротивление другого материала, который содержит один компонент с NTC и два компонента с PTC; и
Фигура 8 представляет собой схематическое представление другого нагревательного кабеля, который воплощает настоящее изобретение.
Фигура 1 показывает нагревательный кабель, содержащий пару проводников 1, 2, погруженных в материал 3. Материал 3 окружен изолирующим материалом 4.
Материал 3 содержит смесь компонентов и содержит один или более компонентов, которые обеспечивают положительный температурный коэффициент сопротивления, и один или более компонентов, которые обеспечивают отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Компоненты погружены в полимер, например полиэтилен. Относительные пропорции компонентов выбираются так, что нагревательный кабель имеет желаемое изменение сопротивления в зависимости от температуры, например, как показано на фигуре 2.
Обращаясь к фигуре 2, при низких температурах материал имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Это показано как область A. При высоких температурах материал 3 имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Эта область показана как область B. Между этими двумя областями находится центральная область, в которой температурный коэффициент сопротивления является относительно плоским. Она будет упоминаться как область компенсации температурных коэффициентов и указывается как область C.
Рабочие характеристики материала, иллюстрируемые на Фигуре 2, являются особенно пригодными для использования, поскольку они делают возможными получение полностью саморегулирующегося нагревательного кабеля. Как правило, нагревательный кабель будет находиться при низкой температуре, когда он включается. Источник питания с постоянным напряжением присоединяется к нагревательному кабелю, и является предпочтительным, чтобы кабель имел высокое сопротивление при низких температурах, так что не происходит скачка тока, когда нагревательный кабель включается. Отрицательный температурный коэффициент рабочей характеристики сопротивления материала при низких температурах (то есть работа в области A на фигуре 2) достигает этого, обеспечивая, чтобы сопротивление нагревательного кабеля являлось высоким при низких температурах.
Когда температура нагревательного кабеля увеличивается, его сопротивление уменьшается. Это вызывает протекание большего тока через нагревательный кабель, тем самым дополнительно увеличивая температуру нагревательного кабеля. Это продолжается до тех пор, пока отрицательный температурный коэффициент сопротивления материала не начнет компенсироваться положительным температурным коэффициентом сопротивления материала. Отрицательный температурный коэффициент сопротивления материала постепенно уменьшается (градиент кривой на фигуре 2 уменьшается) до тех пор, пока он не достигнет нуля. Другими словами, материал попадает в область компенсации температурных коэффициентов (то есть в область C на фигуре 2). В области компенсации температурных коэффициентов сопротивление нагревательного кабеля лишь слабо зависит от малых изменений температуры нагревательного кабеля.
Температура нагревательного кабеля будет постоянно находиться в области компенсации температурных коэффициентов C. В частности, температура нагревательного кабеля будет устанавливаться при такой температуре, при которой отрицательный температурный коэффициент сопротивления и положительный температурный коэффициент сопротивления материала компенсируют друг друга (то есть градиент кривой на фигуре 2 равен нулю). Если же ток, прикладываемый к нагревательному кабелю, увеличится значительно, тогда это должно увеличить температуру нагревательного кабеля. Тогда положительный температурный коэффициент сопротивления материала должен увеличиться и перевесить отрицательный температурный коэффициент сопротивления материала. По этой причине нагревательный кабель должен попасть в область положительного температурного коэффициента (то есть в область B на фигуре 2), сопротивление нагревательного кабеля должно увеличиваться, и ток, прикладываемый к нагревательному кабелю, должен по этой причине уменьшаться. Нагревательный кабель должен таким образом вернуться в область компенсации температурных коэффициентов. Подобным же образом, если ток, прикладываемый к нагревательному кабелю, уменьшается значительно, тогда нагревательный кабель должен попасть в область отрицательного температурного коэффициента (то есть в область A на фигуре 2). Сопротивление нагревательного кабеля должно увеличиваться, заставляя прикладываемый ток уменьшиться, когда температура уменьшается.
Размер области компенсации температурных коэффициентов определить трудно. Например, если обратиться к фигуре 2, кривая на краях области компенсации температурных коэффициентов C , как видно, имеет малый градиент (то есть не нулевой температурный коэффициент сопротивления). Кривая на фигуре 2 может рассматриваться как имеющая только одну температуру, при которой градиент кривой равен нулю. Она будет упоминаться далее как температура компенсации. Область, которая простирается по любую сторону от температуры компенсации, внутри которой сопротивление нагревательного кабеля лишь незначительно изменяется в зависимости от малых изменений температуры нагревательного кабеля, представляет собой область компенсации температурных коэффициентов. Будет понятно, что размер этой области будет зависеть от формы кривой температурного коэффициента. Она будет зависеть от количеств и типов компонентов с NTC и PTC, которые используются, как описано дополнительно ниже.
Материал 3, используемый в нагревательном кабеле, содержит (в процентном выражении массы) компоненты, показанные в таблице 1.
Таблица 1 | ||||||
Ингредиент | Смола (полиэтилен) |
Углеродная сажа | Окись цинка | Термостабилизатор | Керамика с NTC | Всего |
Содержание (% масс) |
13,36 | 4,94 | 1,54 | 0,15 | 80,00 | 100,00 |
Сорта полиэтилена представляют собой DFDA7540 и DGDK3364, доступные от Union Carbide Corporation (UCC), USA. Для получения материала полиэтилен смешивают с углеродной сажей, окисью цинка и термостабилизатором. Углеродная сажа обеспечивает положительный температурный коэффициент сопротивления. Окись цинка используется для поглощения кислоты, которая может высвобождаться при нагреве кабеля во время использования и которая может в ином случае повредить кабель. Термостабилизатор действует, предотвращая разложение нагревательного кабеля. Пример пригодного для использования термостабилизатора представляет собой Irganox 1010, доступный, например, от Ciba Specialty Chemicals, Basel, Switzerland.
Керамика с NTC, которая находится в форме порошка, приготавливается отдельно. Она содержит смесь 82% Mn2O3 и 18% NiO по массе. Смесь, которая представляет собой крупный порошок, смешивают с очищенной водой с использованием шаровой мельницы, а затем сушат. Затем смесь кальцинируют при температуре в пределах между 900 и 1200°C. Затем к смеси добавляют связующее вещество, затем ее смешивают с помощью шаровой мельницы, фильтруют и сушат. Затем смесь прессуют в форме диска и обжигают при температуре в пределах между 1200 и 1600°C. Затем диск измельчают в порошок, имеющий размер частиц в пределах между 20 и 40 мкм. Этот порошок представляет собой керамику с NTC, которая должна добавляться к полиэтиленовой смеси (то есть к полиэтилену, смешанному с углеродной сажей, окисью цинка и термостабилизатором).
Полиэтиленовую смесь, которая составляет 70 грамм, загружают в валковую мельницу, имеющую два 6-дюймовых валка. Валки валковой мельницы нагревают до температуры 160°C перед приемом полиэтиленовой смеси. Керамику с NTC добавляют к полиэтиленовой смеси порциями в пределах между 20 и 50 грамм, до тех пор, пока к смеси не будет добавлено 280 грамм. Полученный материал имеет свойства, показанные на фигуре 3.
Будет понятно, что керамика с NTC может добавляться к полиэтиленовой смеси с помощью любой из нескольких технологий обработки пластиков, которые будут известны специалисту в данной области, с использованием, например, одинарного или двойного экструдера, валковой мельницы или мощного смесителя.
Если обратиться к фигуре 3, можно увидеть, что образец имеет температурный коэффициент, который является отрицательным при низких температурах, то есть до температур примерно 30°C. Затем температурный коэффициент проходит область через компенсации, примерно при 40°C. Затем температурный коэффициент становится положительным, при более высоких температурах, то есть примерно при 50°C и выше. Таким образом, материал может использоваться для формирования нагревательного кабеля, который является саморегулирующимся при температуре примерно 40°C. Показаны два набора данных для одного и того же образца, первый показывает сопротивление образца, когда он нагревается, а второй показывает сопротивление образца, когда он охлаждается.
Пропорции керамики с NTC и углеродной сажи, используемых в материале, выбираются так, чтобы материал имел отрицательный температурный коэффициент сопротивления при низких температурах, положительный температурный коэффициент сопротивления при высоких температурах и скомпенсированный температурный коэффициент при такой температуре, при которой желательно, чтобы работал нагревательный кабель.
Углеродная сажа и полиэтилен обеспечивают положительный температурный коэффициент сопротивления. Это вызвано тем, что полиэтилен расширяется, когда его температура увеличивается, увеличивая расстояние между соседними частицами углеродной сажи и тем самым вызывая увеличение удельного сопротивления. Этот эффект сильнее, чем эффект отрицательного температурного коэффициента сопротивления, обеспечиваемого керамикой с NTC, и именно это является причиной того, что используется примерно в 16 раз больше керамики NTC, чем углеродной сажи.
Эффективность положительного температурного коэффициента сопротивления, обеспечиваемого углеродной сажей, как предполагается, должна уменьшаться посредством обработки материала с помощью валковой мельницы. Считается, что это связано с тем, что использование валковой мельницы переводит углеродную сажу из кристаллической формы в аморфный углерод. Кристаллическая углеродная сажа обеспечивает пути прохождения тока через материал (то есть ток проходит между кристаллами углеродной сажи и тем самым проходит через материал). Когда количество кристаллической углеродной сажи уменьшается (посредством преобразования в аморфный углерод), эффективность положительного температурного коэффициента сопротивления, обеспечиваемого углеродной сажей, уменьшается.
Уменьшение эффективности положительного температурного коэффициента сопротивления, таким образом, делает возможным его компенсацию с помощью отрицательного температурного коэффициента сопротивления, обеспечиваемого керамикой с NTC.
Нагревательный кабель, показанный на фигуре 1, получают посредством пропускания двух проводников 1, 2 через отверстия в фильере (не показана) и экструдирования материала 3 через фильеру, так что он формирует кабель, внутри которого погружены проводники. Такая конструкция нагревательного кабеля хорошо известна специалистам в данной области и по этой причине не описывается здесь дополнительно.
Свойства нагревательного кабеля могут выбираться посредством регулирования пропорций материала с отрицательным коэффициентом температурного сопротивления (например, керамики с NTC) и материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления (например, углеродной сажи), используемых в нагревательном кабеле. В дополнение к этому, может использоваться другая керамика с NTC.
Каждая керамика с NTC имеет свою температуру Кюри (далее упоминаемую как Tc), когда сопротивление керамики с NTC резко изменяется. Путем выбора другой керамики с NTC, имеющей другую Tc, может быть получен конкретный желаемый эффект отрицательного температурного коэффициента сопротивления. Может использоваться более одной керамики с NTC, керамик с NTC, имеющих различные Tc, при этом делается возможным формирование отрицательного температурного коэффициента кривой сопротивления.
Раздельные эффекты материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления показаны схематически на фигуре 4. Эффект материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления показан с помощью линии 10, а эффект материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления показан с помощью линии 11. Объединенные эффекты этих материалов показаны с помощью пунктирной линии 12. Пунктирная линия 12 содержит точку 13 компенсации (температуру компенсации), при которой эффект от материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления равен эффекту от материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления.
Увеличение пропорции материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления будет сдвигать линию 10 вверх, тем самым сдвигая точку 13 компенсации вверх и вправо. Другими словами, температура компенсации будет больше, и она будет происходить при более высоком сопротивлении. Уменьшение пропорции материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления будет сдвигать линию 10 вниз и сдвигать точку 13 компенсации вниз и влево. Другими словами, температура компенсации будет более низкой, и она будет происходить при более низком сопротивлении.
Подобным же образом, увеличение пропорции материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления будет сдвигать линию 11 вверх, тем самым сдвигая точку 13 компенсации вверх и влево. Другими словами, температура компенсации будет более низкой, и она будет осуществляться при более высоком сопротивлении. Уменьшение пропорции материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления будет сдвигать линию 11 вниз и сдвигать точку 13 компенсации вниз и вправо. Другими словами, температура компенсации будет более высокой, и она будет осуществляться при более низком сопротивлении.
Для регулирования градиента линии 10 отрицательного температурного коэффициента сопротивления может использоваться материал с другим отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Например, если выбирается керамика с NTC, которая имеет более низкую Tc, температура компенсации будет более низкой (считая, что линия 11 не изменяется). Подобным же образом, если выбирается керамика с NTC, которая имеет более высокую Tc, температура компенсации будет более высокой (считая, что линия 11 не изменяется). Форма линии 10 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления может модифицироваться посредством смешивания вместе двух или более керамик с NTC, имеющих различные Tc. Другими словами, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения два или более компонентов, имеющих различные отрицательные температурные коэффициенты характеристики сопротивления, могут смешиваться вместе с формированием материала (который может содержать один или несколько материалов с PTC). Тогда материал будет демонстрировать отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления (по меньшей мере, в конкретном диапазоне температур), который представляет собой сочетание первого и второго отрицательных температурных коэффициентов характеристик сопротивления первого и второго компонентов.
Градиент линии 11 положительного температурного коэффициента сопротивления может регулироваться посредством использования компонента с другим положительным температурным коэффициентом сопротивления. Например, любых других пригодных для использования проводящих частиц, таких как порошок металла, углеродные волокна, углеродные нанотрубки или керамика с PTC. Форма линии 11 с положительным температурным коэффициентом сопротивления может модифицироваться посредством смешивания вместе двух или более компонентов с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Другими словами, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, два или более компонентов, имеющих различные положительные температурные коэффициенты характеристики сопротивления, могут смешиваться вместе с формированием материала (который может содержать один или несколько материалов с NTC). Тогда материал будет демонстрировать положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления (по меньшей мере, в конкретном диапазоне температур), который представляет собой сочетание первого и второго положительных температурных коэффициентов характеристик сопротивления первого и второго компонентов.
В примере материала, описанном выше, материал с положительным температурным коэффициентом сопротивления представляет собой углеродную сажу. Линия 11 с положительным температурным коэффициентом сопротивления может сдвигаться вверх посредством горячего прессования материала (без увеличения пропорций углеродной сажи). Считается, что это происходит, поскольку горячее прессование увеличивает объем кристаллической доли углеродной сажи (аморфная доля уменьшается), так что эффективность положительного температурного коэффициента сопротивления увеличивается. Горячее прессование включает в себя помещение материала под нагреваемый поршень, который используется для приложения давления к материалу.
Приложенное давление и температура головки поршня регулируются. Количество тепла и давления, прикладываемые к материалу (вместе с периодом времени, в течение которого прикладывается давление), могут регулироваться для получения конкретного желательного температурного коэффициента или сопротивления, например, посредством экспериментов с образцами материала.
Будет понятно, что может использоваться материал для изготовления нагревательных кабелей, имеющих формы иные, чем проиллюстрированный на фигуре 1. Например, может конструироваться нагревательный кабель, который формируется из материала, окруженного защитным слоем, любой конец материала кабеля соединяется с источником питания. Эта форма нагревательного кабеля может упоминаться как нагревательный кабель последовательного сопротивления.
Описанный выше вариант осуществления относится к материалу, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления и отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Однако может предусматриваться нагревательный кабель, который формируется из первого материала, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, и второго материала, который имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления, как показано на фигуре 5. Если обратиться к фигуре 5, первый проводник 21 и второй проводник 22 погружены в материал 23, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Второй проводник 22 окружен материалом 24, который имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Изолирующий материал 25 окружает материал с положительным температурным коэффициентом 23.
Нагревательный кабель на фигуре 5 конструируется посредством экструдирования материала 24 с отрицательным температурным коэффициентом через фильеру (не показана), через которую пропускают второй проводник 22. Соответствующий материал с отрицательным температурным коэффициентом может формироваться посредством добавления керамики с NTC, упоминаемой выше, к полиэтиленовой смеси, которая содержит материал, упоминаемый выше, но не содержит углеродной сажи. После этого первого экструдирования материал 23 с положительным температурным коэффициентом 23 экструдируют через фильеру (не показана), через которую пропускают первый проводник 21 и второй проводник 22 (второй проводник уже окружен материалом 24 с отрицательным температурным коэффициентом. Соответствующий материал с PTC представляет собой полиэтиленовую смесь, упоминаемую выше (без порошка с NTC).
Еще в одной альтернативной компановке (не показана) может конструироваться нагревательный кабель, в котором первый проводник и второй проводник погружены в материал, который имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Второй проводник может быть окружен материалом, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Конструкция этого кабеля может также быть получена с помощью экструдирования, таким же способом, как описано выше.
В обеих рассмотренных выше компановках, может быть получена конечная кривая температурного коэффициента, которая имеет температурный коэффициент кривой сопротивления того типа, который показан на фигуре 2. Градиент, ширина и положение кривой могут регулироваться способом, описанным выше в связи с фигурой 4. Кроме того, общая форма кривой может модифицироваться, например, посредством добавления материала с другим PTC или материала с NTC к смеси.
Фигура 6 схематически показывает изменение сопротивления в зависимости от температуры материала, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Материал содержит компонент, который обеспечивает отрицательный температурный коэффициент сопротивления, и два компонента, которые обеспечивают различные положительные температурные коэффициенты сопротивления. При низких температурах материал имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления, что показано как область A. При промежуточных температурах температурный коэффициент сопротивления является относительно плоским, и это отмечается как область C. За областью C сопротивление постепенно увеличивается, а затем увеличивается быстрее, пока не наступает опять постепенное увеличение. Эта область с положительным температурным коэффициентом сопротивления отмечается как область B.
Отрицательный температурный коэффициент сопротивления, который видно в области A фигуры 6, может обеспечиваться, например, с помощью такого компонента, как керамика, которая водится в материал. Пример керамики, которая может использоваться для получения отрицательного температурного коэффициента сопротивления, дополнительно описывается выше.
Крутые и медленно изменяющиеся участки кривой в области B могут обеспечиваться с помощью двух различных компонентов в материале, каждый из которых имеет разный положительный температурный коэффициент сопротивления. Первый из этих компонентов может, например, содержать углеродную сажу (удерживаемую в полиэтилене, который образует матрицу, в которой удерживается углеродная сажа и другие компоненты). Этот компонент обеспечивает положительный температурный коэффициент сопротивления, который отмечается как пунктирная линия 30 на фигуре 6, то есть постепенно увеличивающиеся сопротивление. Второй компонент может содержать, например, композит керамика-металл, где электропроводящие частицы выбирают из висмута, галлия или их сплавов; и где материал с высоким электрическим сопротивлением выбирают из керамического оксида, такого как окись алюминия или окись кремния, окись магния и муллит. (Керамические нитриды, боратные стекла, силикатные стекла, фосфатные стекла и алюминатные стекла являются другими примерами пригодных для использования материалов с высоким электрическим сопротивлением.) Это обеспечивает больший положительный температурный коэффициент сопротивления, который отмечается как пунктирная линия 31 на фигуре 6, то есть сопротивление, увеличивающееся более круто.
Вместе, компонент с NTC и два компонента с PTC обеспечивают материал с температурным коэффициентом сопротивления (то есть с температурным коэффициентом характеристики сопротивления), который изменяется в соответствии с кривой 32 (то есть сплошной линией), показанной на фигуре 6. Будет понятно, что кривая 32 предназначена для того, чтобы она была всего лишь схематической иллюстрацией, схематически показывающей результат совместного добавления компонентов с различными PTC.
Нагревательный кабель, сконструированный с использованием материала, имеющего коэффициент характеристики сопротивления, показанный на фигуре 6, имеет полезные особенности. Он не будет страдать от высокого начального тока, когда он холодный, поскольку он имеет повышенное сопротивление при низких температурах. Когда нагревательный кабель находится при температуре, которая находится в области компенсации температурных коэффициентов C, сопротивление кабеля, а, следовательно, и ток, подаваемый на него, будут изменяться только немного. Когда кабель становится горячее и переходит в область B, он сначала будет постепенно увеличивать свое сопротивление. Однако когда кабель становится горячее, сопротивление кабеля будет увеличиваться очень быстро, тем самым драматически уменьшая величину тока, который проходит через кабель.
Кабель эффективно обеспечивает автоматическое отключение (то есть, так что не возникает заметного электрического тока (или мощности), проводимого кабелем), которое предотвращает его перегрев. Автоматическое отключение возникает из-за большего положительного температурного коэффициента (то есть, более круто повышающегося сопротивления). Когда температура кабеля увеличивается, сопротивление кабеля увеличивается быстрее, и величина тока, доставляемого к кабелю, быстро уменьшается. Другими словами, проводящие пути в компоненте кабеля с положительным температурным коэффициентом сокращаются, и сопротивление кабеля для протекающего тока возрастает экспоненциально. Быстрое уменьшение тока, попадающего в кабель, предотвращает его перегрев. Таким образом, быстро увеличивающееся сопротивление эффективно делает невозможным перегрев кабеля до той степени, что он, например, расплавится или загорится.
Положение быстро растущей кривой 31, то есть температуры, при которой эффект начинает наблюдаться, может выбираться посредством выбора второго компонента с PTC. Это будет влиять на температуру, при которой происходит автоматическое отключение.
Хотя фигура 6 иллюстрирует сопротивление материала, который содержит один компонент с NTC и два компонента с PTC, могут использоваться и другие сочетания компонентов с NTC и PTC. Например, два компонента с NTC могут использоваться для обеспечения отрицательного температурного коэффициента кривой сопротивления, которая содержит область с первым градиентом и область со вторым градиентом. В другом примере могут использоваться два компонента с NTC и два компонента с PTC. В целом, любое количество компонентов может использоваться для получения желаемого изменения сопротивления в зависимости от температуры.
Посредством использования соответствующих сочетаний компонентов с PTC и NTC в материале может быть получена конечная температурная характеристика, которая имеет любую желаемую форму. Фигура 7 представляет собой график зависимости сопротивления от температуры для материала, имеющего один компонент с NTC и два компонента с PTC. На всех точках вдоль характеристики поддерживается некоторый баланс в материале между отрицательным температурным коэффициентом сопротивления компонента с NTC и положительными температурными коэффициентами сопротивления двух компонентов с PTC. Можно увидеть, что в первой части 50 характеристики отрицательный температурный коэффициент сопротивления компонента с NTC доминирует, это означает, что первая часть 50 характеристики демонстрирует отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Во второй части 51 характеристики отрицательный температурный коэффициент сопротивления компонента с NTC компенсирует положительный температурный коэффициент сопротивления первого компонента с PTC, это означает, что вторая часть 51 характеристики демонстрирует нулевой температурный коэффициент сопротивления. В третьей части 52 характеристики положительный температурный коэффициент сопротивления первого компонента с PTC преобладает над отрицательным температурным коэффициентом сопротивления компонента с NTC, это означает, что третья часть 52 характеристики демонстрирует положительный температурный коэффициент сопротивления. В четвертой части 53 характеристики температура такая, что влияние первого компонента с PTC становится пренебрежимо малым, это означает, что четвертая часть 53 характеристики демонстрирует почти нулевой температурный коэффициент сопротивления. В пятой части 54 характеристики температура такая, что второй компонент с PTC становится преобладающим, это означает, что пятая часть 54 характеристики демонстрирует положительный температурный коэффициент сопротивления. Наконец, в шестой части 55 характеристики температура такая, что влияние второго компонента с PTC становится пренебрежимо малым, это означает, что шестая часть 55 характеристики демонстрирует почти нулевой температурный коэффициент сопротивления.
Нагревательный кабель может иметь форму, показанную на фигуре 1, то есть содержать пару проводников 1, 2, погруженных в материал 3, который содержит компоненты с NTC и PTC (материал может быть окружен изолятором 4). Альтернативно, нагревательный кабель может содержать так называемый нагревательный кабель последовательного сопротивления. Пример нагревательного кабеля последовательного сопротивления показан на фигуре 8, и он содержит материал 42 (содержащий компоненты с NTC и PTC), окруженный изоляционной оболочкой или покрытием 44. Проводящая наружная оплетка 46 (например, медная оплетка толщиной примерно 0,5 мм) может выборочно добавляться для дополнительной механической защиты и/или использования в качестве провода заземления. Оплетка может покрываться наружной оболочкой 48 из термопластика для дополнительной механической защиты. При использовании нагревательный кабель может соединяться на любом конце с источником питания (как правило, с источником постоянного напряжения). Присоединение осуществляется к материалу 42, так что ток протекает вдоль нагревательного кабеля через материал 42, тем самым вызывая нагрев нагревательного кабеля током.
Нагревательный кабель последовательного сопротивления не должен обязательно содержать два компонента с различными PTC, но может, например, содержать один компонент с PTC и один компонент с NTC. На самом деле, любое количество компонентов с NTC и компонентов с PTC может использоваться в нагревательном кабеле последовательного сопротивления (или, на самом деле, в нагревательном кабеле формы, показанной на Фигуре 1).
Нагревательный кабель с использованием любого из материалов, описанных выше, может использоваться в любой соответствующей окружающей среде, в которой требуется нагрев. Например, нагревательный кабель может применяться вдоль трубы, которая экспонируется для флуктуаций температуры, или в другом устройстве для переноса текучих сред. Альтернативно, нагревательный кабель может использоваться, например, для нагрева окружающей среды, для использования в быту, например, обеспечивая нагрев теплого пола. Нагревательный кабель может создаваться в автомобильном сиденье, для нагрева сиденья. Нагревательный кабель может быть типа, показанного на фигуре 1, или типа, показанного на фигуре 7.
Claims (17)
1. Материал, который содержит
первый компонент, имеющий первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления; и
второй компонент, имеющий второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления,
при этом пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
первый компонент, имеющий первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления; и
второй компонент, имеющий второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления,
при этом пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
2. Материал по п.1, дополнительно содержащий третий компонент, имеющий первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления.
3. Материал по п.2, дополнительно содержащий четвертый компонент, имеющий второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления.
4. Материал, который содержит
первый компонент, имеющий первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления; и
второй компонент, имеющий второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления,
при этом пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго отрицательных температурных коэффициентов характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
первый компонент, имеющий первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления; и
второй компонент, имеющий второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления,
при этом пропорции двух компонентов являются такими, что материал имеет отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго отрицательных температурных коэффициентов характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
5. Материал по п.4, дополнительно содержащий третий компонент, имеющий первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления.
6. Материал по п.5, дополнительно содержащий четвертый компонент, имеющий второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, причем второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления.
7. Нагревательный кабель, содержащий один или несколько проводников, погруженных в материал по любому из предыдущих пунктов.
8. Способ изготовления материала, причем способ включает в себя подмешивание первого компонента, имеющего первый положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу; подмешивание второго компонента, имеющего второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу, причем второй положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого положительного температурного коэффициента характеристики сопротивления, причем пропорции двух компонентов выбираются так, что материал имеет положительный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго положительных температурных коэффициентов характеристики сопротивления первого и второго компонентов.
9. Способ изготовления материала, причем способ включает в себя
подмешивание первого компонента, имеющего первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу; подмешивание второго компонента, имеющего второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу, причем второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления, причем пропорции двух компонентов выбираются так, что материал имеет отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго отрицательных температурных коэффициентов характеристики сопротивления для первого и второго компонентов.
подмешивание первого компонента, имеющего первый отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу; подмешивание второго компонента, имеющего второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, в матрицу, причем второй отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления отличается от первого отрицательного температурного коэффициента характеристики сопротивления, причем пропорции двух компонентов выбираются так, что материал имеет отрицательный температурный коэффициент характеристики сопротивления, который представляет собой сочетание первого и второго отрицательных температурных коэффициентов характеристики сопротивления для первого и второго компонентов.
10. Способ по п.8 или 9, где матрица представляет собой полимер.
11. Нагревательный кабель, содержащий первый проводник, который окружен экструдированным материалом с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, и второй проводник, причем первый и второй проводники погружены в экструдированный материал с положительным температурным коэффициентом сопротивления.
12. Нагревательный кабель, содержащий первый проводник, который окружен экструдированным материалом с положительным температурным коэффициентом сопротивления, и второй проводник, причем первый и второй проводники погружены в экструдированный материал с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
13. Нагревательный кабель по п.12, в котором компонент, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, включает в себя керамику.
14. Нагревательный кабель по п.13, в котором керамика содержит смесь Мn2О3 и NiO.
15. Нагревательный кабель по п.14, в котором керамика содержит 82% Мn2O3 и 18% NiO.
16. Нагревательный кабель по п.14 или 15, в котором смесь кальцинируется.
17. Нагревательный кабель по п.16, в котором кальцинирование имеет место при температуре, по меньшей мере, 900°С.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0609729.9 | 2006-05-17 | ||
GBGB0609729.9A GB0609729D0 (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Material and heating cable |
GB0705334.1 | 2007-03-21 | ||
GBGB0705334.1A GB0705334D0 (en) | 2006-05-17 | 2007-03-21 | Material and heating cable |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008149695A RU2008149695A (ru) | 2010-06-27 |
RU2402182C2 true RU2402182C2 (ru) | 2010-10-20 |
Family
ID=36660282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008149695/09A RU2402182C2 (ru) | 2006-05-17 | 2007-05-17 | Материал и нагревательный кабель |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8466392B2 (ru) |
EP (1) | EP2018791B1 (ru) |
CN (1) | CN101485230B (ru) |
AT (1) | ATE462287T1 (ru) |
CA (1) | CA2652012A1 (ru) |
DE (1) | DE602007005470D1 (ru) |
GB (2) | GB0609729D0 (ru) |
RU (1) | RU2402182C2 (ru) |
WO (1) | WO2007132256A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8466392B2 (en) | 2006-05-17 | 2013-06-18 | Heat Trace Limited | Material and heating cable |
RU2781478C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-12 | Алексей Александрович Малтабар | Фигурный нагревательный кабель |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0817082D0 (en) | 2008-09-18 | 2008-10-29 | Heat Trace Ltd | Heating cable |
US20120248092A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Palo Alto Research Center Incorporated | Low temperature thermistor process |
US9481152B2 (en) | 2011-12-07 | 2016-11-01 | Trlby Innovative Llc | Variable temperature seal element |
GB2507268A (en) * | 2012-10-23 | 2014-04-30 | Ford Global Tech Llc | Fast heat steering wheel |
CN103093867B (zh) * | 2012-12-26 | 2015-06-17 | 四川九洲线缆有限责任公司 | 稳阻电缆 |
NZ714626A (en) * | 2013-06-26 | 2023-03-31 | Intelli Particle Pty Ltd | Electrothermic compositions |
US11578213B2 (en) | 2013-06-26 | 2023-02-14 | Intelli Particle Pty Ltd | Electrothermic compositions |
CN105448411A (zh) * | 2014-09-18 | 2016-03-30 | 瑞侃电子(上海)有限公司 | 线缆及其制造方法、线缆束及其制造方法、负载电路 |
US10231288B2 (en) | 2014-10-09 | 2019-03-12 | Nvent Services Gmbh | Voltage-leveling heater cable |
GB2531522B (en) * | 2014-10-20 | 2018-05-09 | Bae Systems Plc | Strain sensing in composite materials |
EP3257326B1 (en) * | 2015-02-09 | 2020-06-03 | nVent Services GmbH | Heater cable having a tapered profile |
GB2551789B (en) * | 2016-06-30 | 2021-10-20 | Lmk Thermosafe Ltd | Heating element |
GB201621282D0 (en) * | 2016-12-14 | 2017-01-25 | Tguk Holdings Ltd | Towel rail |
CN108627080A (zh) * | 2017-03-20 | 2018-10-09 | 上海敏传智能科技有限公司 | 一种自带温度补偿功能的应变传感器及应变传感器复合材料 |
US11118810B2 (en) | 2017-10-19 | 2021-09-14 | Tom Richards, Inc. | Heat transfer assembly |
DE102017128760B3 (de) * | 2017-12-04 | 2019-01-03 | AGT-PSG GmbH & Co. KG | Vorrichtung zum Transport eines Mediums und Konfektionierungsverfahren |
US11166343B2 (en) | 2018-07-11 | 2021-11-02 | Goodrich Corporation | Multi polymer positive temperature coefficient heater |
US10952284B2 (en) | 2018-07-19 | 2021-03-16 | Schluter Systems L.P. | Heating cable |
US11425797B2 (en) | 2019-10-29 | 2022-08-23 | Rosemount Aerospace Inc. | Air data probe including self-regulating thin film heater |
US11903101B2 (en) | 2019-12-13 | 2024-02-13 | Goodrich Corporation | Internal heating trace assembly |
US11745879B2 (en) | 2020-03-20 | 2023-09-05 | Rosemount Aerospace Inc. | Thin film heater configuration for air data probe |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4330703A (en) | 1975-08-04 | 1982-05-18 | Raychem Corporation | Layered self-regulating heating article |
US4314145A (en) | 1978-01-30 | 1982-02-02 | Raychem Corporation | Electrical devices containing PTC elements |
DE3176112D1 (en) | 1980-05-19 | 1987-05-21 | Raychem Corp | Ptc conductive polymer compositions and devices comprising them and a method of making them |
US4659913A (en) * | 1982-04-16 | 1987-04-21 | Raychem Corporation | Elongate electrical assemblies |
NO880529L (no) | 1988-02-08 | 1989-08-09 | Ramu Int | Selvbegrensede elektrisk varmeelement. |
JPH08306508A (ja) | 1995-05-08 | 1996-11-22 | Nippondenso Co Ltd | 薄膜型サーミスタ素子およびその製造方法 |
GB2307385B (en) | 1995-11-17 | 2000-05-24 | Ceramaspeed Ltd | Radiant electric heater |
WO1999030334A1 (fr) | 1997-12-08 | 1999-06-17 | Acome Societe Cooperative De Travailleurs | Cables auto-regulants extrudes et leur procede de fabrication |
JP3317895B2 (ja) | 1998-03-26 | 2002-08-26 | 憲親 武部 | 温度自己制御機能ヒータ |
GB9816645D0 (en) | 1998-07-30 | 1998-09-30 | Otter Controls Ltd | Improvements relating to electrically heated water boiling vessels |
RU2216882C2 (ru) | 2001-08-09 | 2003-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Нагревательный кабель |
DE10159451A1 (de) | 2001-12-04 | 2003-06-26 | Epcos Ag | Elektrisches Bauelement mit einem negativen Temperaturkoeffizienten |
GB0216932D0 (en) | 2002-07-20 | 2002-08-28 | Heat Trace Ltd | Electrical heating cable |
JP2004079558A (ja) | 2002-08-09 | 2004-03-11 | National Institute For Materials Science | V型およびu型電気抵抗温度特性材料 |
CN2630692Y (zh) | 2003-05-09 | 2004-08-04 | 王天林 | 自适应中温辐射器 |
GB0428297D0 (en) | 2004-12-24 | 2005-01-26 | Heat Trace Ltd | Control of heating cable |
GB0609729D0 (en) | 2006-05-17 | 2006-06-28 | Heat Trace Ltd | Material and heating cable |
-
2006
- 2006-05-17 GB GBGB0609729.9A patent/GB0609729D0/en not_active Ceased
-
2007
- 2007-03-21 GB GBGB0705334.1A patent/GB0705334D0/en not_active Ceased
- 2007-05-17 CN CN2007800179607A patent/CN101485230B/zh active Active
- 2007-05-17 DE DE602007005470T patent/DE602007005470D1/de active Active
- 2007-05-17 AT AT07732872T patent/ATE462287T1/de not_active IP Right Cessation
- 2007-05-17 US US12/301,014 patent/US8466392B2/en active Active
- 2007-05-17 WO PCT/GB2007/001850 patent/WO2007132256A1/en active Application Filing
- 2007-05-17 CA CA002652012A patent/CA2652012A1/en not_active Abandoned
- 2007-05-17 RU RU2008149695/09A patent/RU2402182C2/ru active
- 2007-05-17 EP EP07732872A patent/EP2018791B1/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8466392B2 (en) | 2006-05-17 | 2013-06-18 | Heat Trace Limited | Material and heating cable |
RU2781478C1 (ru) * | 2021-12-30 | 2022-10-12 | Алексей Александрович Малтабар | Фигурный нагревательный кабель |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8466392B2 (en) | 2013-06-18 |
RU2008149695A (ru) | 2010-06-27 |
CN101485230A (zh) | 2009-07-15 |
GB0609729D0 (en) | 2006-06-28 |
ATE462287T1 (de) | 2010-04-15 |
US20090184108A1 (en) | 2009-07-23 |
EP2018791B1 (en) | 2010-03-24 |
CN101485230B (zh) | 2012-02-29 |
GB0705334D0 (en) | 2007-04-25 |
EP2018791A1 (en) | 2009-01-28 |
WO2007132256A1 (en) | 2007-11-22 |
DE602007005470D1 (de) | 2010-05-06 |
CA2652012A1 (en) | 2007-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2402182C2 (ru) | Материал и нагревательный кабель | |
US5902518A (en) | Self-regulating polymer composite heater | |
US5057674A (en) | Self limiting electric heating element and method for making such an element | |
CN101523975B (zh) | 加热元件 | |
AU2015293679B2 (en) | Conductive polymer composite | |
EP2324682B1 (en) | Heating cable | |
JP3558771B2 (ja) | 正の温度係数組成物 | |
JP3701113B2 (ja) | 有機質正特性サーミスタ | |
EP0123540A2 (en) | Conductive polymers and devices containing them | |
JP3506628B2 (ja) | 有機質正特性サーミスタの製造方法 | |
JPH01127318A (ja) | 熱回復性物品 | |
US10858506B2 (en) | Conductive heating composition and flexible conductive heating device using the same | |
GB2551789A (en) | Heating element | |
Yu et al. | Fabrication and performance evaluation of the flexible positive temperature coefficient material for self‐regulating thermal control | |
WO1995004443A1 (de) | Keramisches heizelement sowie verfahren zur herstellung eines solchen heizelements | |
CN110364319B (zh) | Ptc热敏电阻元件 | |
JP3317895B2 (ja) | 温度自己制御機能ヒータ | |
JP3575624B2 (ja) | 発熱体 | |
CN114149630B (zh) | 一种居里温度可调的聚合物基ptc复合材料及其制备 | |
JP3957580B2 (ja) | 自己温度制御型面状ヒータ | |
JPH07235370A (ja) | ヒータ | |
US10995036B2 (en) | Heating element | |
JPS59226493A (ja) | 自己温度制御性ヒ−タ | |
TWI842778B (zh) | Pptc組成物及具有低熱降額及低製程跳躍的裝置 | |
TW202024212A (zh) | Pptc組成物及具有低熱降額及低製程跳躍的裝置 |