NO129321B

NO129321B -

Info

Publication number: NO129321B
Application number: NO02673/70A
Authority: NO
Inventors: L Geominy; H Gommans; L Mans; S Ruytenbeek
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1969-07-10
Filing date: 1970-07-07
Publication date: 1974-03-25
Also published as: CA932373A; DE2032235B2; SE367905B; US3784784A; DE2032235C3; DE2032235A1; CH522345A; JPS5025662B1; ES381562A1; AT303216B; DK126290B; BE753185A; GB1284385A; FR2054412A5

Description

Elektrisk varmekabel. Electric heating cable.

Oppfinnelsen.angår en elektrisk varmekabel bestående av en boyelig kjerne av elektrisk isolasjonsmateriale, en varmetråd som er skruelinjeformet viklet på kjernen i hele kabelens lengde, og en kappe av elektrisk isolasjonsmateriale, hvilken kabel er oppdelt i minst to grupper av seksjoner i kabelens lengderetning med innbyrdes forskjellig temperatur under drift. The invention relates to an electric heating cable consisting of a bendable core of electric insulation material, a heating wire which is helically wound on the core along the entire length of the cable, and a sheath of electric insulation material, which cable is divided into at least two groups of sections in the lengthwise direction of the cable with mutual different temperature during operation.

En kabel av denne art er kjent fra tysk patentskrift nr. 820943- I denne kabel er varmetråden i seksjonene med forholdsvis lav temperatur viklet med storre stigning enn i de seksjoner som har forholdsvis hby temperatur. A cable of this type is known from German patent document no. 820943- In this cable, the heating wire in the sections with a relatively low temperature is wound with a greater pitch than in the sections with a relatively high temperature.

Det har i praksis vist seg at en slik konstruksjon It has been shown in practice that such a construction

ikke gir mulighet for fremstilling,av en kabel hvor seksjonene, har meget stor temperaturforskjell (flere hundre grader C), fordi temperaturen av selve varmetråden ikke har noen innbyrdes forskjell' i de forskjellige seksjoner. does not allow for the production of a cable where the sections have a very large temperature difference (several hundred degrees C), because the temperature of the heating wire itself has no mutual difference in the different sections.

En annen konstruksjon av en slik kabel er beskrevet i U. S.-patentskrift Re 26.522. Another construction of such a cable is described in U.S. Patent Re 26,522.

Ved denne konstruksjon er de seksjoner hvis 'temperatur bare skal øke forholdsvis lite under drift, oppnådd ved kortslutning av et antall vindinger av varmetråden i forskjellig avstand langs kabelen ved hjelp av en materialstrimmel som er elektrisk ledende. With this construction, the sections whose temperature should only increase relatively little during operation are obtained by short-circuiting a number of turns of the heating wire at different distances along the cable by means of a strip of material which is electrically conductive.

I en kabel av denne art er kortslutningsstrimmelen anordnet mellom kjernen og vindingene av varmetråden. In a cable of this nature, the shorting strip is arranged between the core and the windings of the heating wire.

Hvis en slik kabel bøyes gjentatte ganger er det fare for at endene av kortslutningsstrimlene glir ut fra vindingene av varmetråden og bøyes slik at den ytre isolasjon av kabelen ødelegges slik at det kan bevirkes kortslutning mellom kabelen og andre metall-deler som befinner seg i nærheten av kabelen. I tillegg hertil kan det også oppstå variasjon av motstanden i kabelen.' If such a cable is repeatedly bent, there is a danger that the ends of the shorting strips will slip out of the windings of the heating wire and be bent so that the outer insulation of the cable is destroyed so that a short circuit can be caused between the cable and other metal parts located in the vicinity of the cable. In addition to this, variation in the resistance in the cable can also occur.'

Det er heller ikke klart hvorledes seksjonene med forholdsvis lav temperatur og små dimensjoner kan oppnås. It is also not clear how the sections with relatively low temperature and small dimensions can be achieved.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en konstruksjon av en elektrisk varmekabel som ikke har de ovenfor nevnte ulemper ved de kjente konstruksjoner. The purpose of the invention is to provide a construction of an electric heating cable which does not have the above-mentioned disadvantages of the known constructions.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at seksjonene This is achieved according to the invention by the sections

med forholdsvis lav temperatur under drift har et ulike antall vindingslag av varmetråd som er i elektrisk kontakt med hverandre og av-vekslende er viklet i samme retning som varmetrådvindingene i de seksjoner som har forholdsvis høy temperatur'under drift og i motsatt retning, slik at dé krysser hverandre, og antallet vindingslag som krysser - hverandre overskrider antallet vindingslag i seksjonene med forholdsvis høy temperatur med minst to. with a relatively low temperature during operation has a different number of winding layers of heating wire which are in electrical contact with each other and are alternately wound in the same direction as the heating wire windings in the sections which have a relatively high temperature during operation and in the opposite direction, so that the cross each other, and the number of winding layers that cross each other exceeds the number of winding layers in the sections with a relatively high temperature by at least two.

Med varmetråd skal her forstås tråd av vilkårlig form og eventuelt sammensatt struktur. Here, heating wire is understood to mean wire of arbitrary shape and possibly a complex structure.

Ved anvendelse av konstruksjonen ifølge oppfinnelsen kan seksjoner som strekker seg i kabelens lengderetning oppnås på enkel måte uten anvendelse av andre materialer énn selve varmetråden, og disse seksjoner har innbyrdes forskjellig motstand pr. lengdeenhet og følgelig innbyrdes forskjellig varmeavgivelse under drift. When using the construction according to the invention, sections that extend in the cable's longitudinal direction can be achieved in a simple way without the use of other materials than the heating wire itself, and these sections have mutually different resistance per length unit and consequently mutually different heat release during operation.

Temperaturforskjellen er bare et resultat av den spe-sielle konstruksjon av kabelen ifolge oppfinnelsen. The temperature difference is only a result of the special construction of the cable according to the invention.

Ved en egnet utforelse av oppfinnelsen består varmetråden i seksjonene med forholdsvis lav temperatur av tre vindingslag anordnet over hverandre og i seksjonene med forholdsvis hoy temperatur er varmetråden viklet i ett enkelt vindingslag. In a suitable embodiment of the invention, the heating wire in the sections with a relatively low temperature consists of three winding layers arranged one above the other and in the sections with a relatively high temperature the heating wire is wound in a single winding layer.

Elektrisk kan en kabel av flere seksjoner med forholdsvis stor motstand og flere seksjoner med forholdsvis liten motstand og de sistnevnte seksjoner oppnås ved at varmetråden vikles på en sådan måte at et antall motstander bare forer en del av strom-men som går gjennom varmetråden i de andre seksjoner. Antallet del-motstander i en gitt seksjon bestemmer på denne måte den temperatur som nås under drift i denne seksjon som funksjon av belastningen. Electrically, a cable of several sections with relatively high resistance and several sections with relatively low resistance and the latter sections can be obtained by winding the heating wire in such a way that a number of resistors only conduct part of the current that passes through the heating wire in the others sections. The number of sub-resistors in a given section thus determines the temperature reached during operation in this section as a function of the load.

Varmetråden kan vikles med samme eller forskjellig stigning i de forskjellige seksjoner og i lagene som er viklet over hverandre. The heating wire can be wound with the same or different pitch in the different sections and in the layers which are wound one above the other.

Det er også mulig å variere stigningen innenfor en seksjon under viklingen slik at en spesiell temperaturprofil oppnås innenfor en seksjon. It is also possible to vary the pitch within a section during winding so that a particular temperature profile is achieved within a section.

Ved en egnet utforelse hvor tre vindingslag av varmetråd er anbrakt over hverandre i seksjoner med forholdsvis lav temperatur under drift, er det forste og andre vindingslag viklet med storre stigning enn det tredje vindingslag. Når en slik konstruksjon anvendes oppnås en storre temperaturforskjell mellom de forskjellige seksjoner enn ved en konstruksjon hvor det forste og andre vindingslag vikles med samme stigning som det tredje vindingslag. Vindingene i det tredje vindingslag med liten stigning gir en tilfreds-stillende elektrisk kontakt mellom de forskjellige vindingslag og sikrer pålitelige kontakter under drift. Den onskede temperaturforskjell kan naturligvis eventuelt oppnås ved vikling av et storre antall vindingslag enn tre,det ene over det andre med samme stigning. Den foretrukkede utforelse gir imidlertid en betydelig bedre' okonomi med hensyn til materialforbruk sammenliknet med den sistnevnte konstruksjon. In a suitable embodiment where three winding layers of heating wire are placed one above the other in sections with a relatively low temperature during operation, the first and second winding layers are wound with a greater pitch than the third winding layer. When such a construction is used, a greater temperature difference is achieved between the different sections than with a construction where the first and second winding layers are wound with the same pitch as the third winding layer. The windings in the third winding layer with a small pitch provide a satisfactory electrical contact between the different winding layers and ensure reliable contacts during operation. The desired temperature difference can of course possibly be achieved by winding a greater number of winding layers than three, one above the other with the same pitch. However, the preferred embodiment provides a significantly better economy in terms of material consumption compared to the latter construction.

Kabelens kjerne kan bestå av et hvilket som helst elektrisk isolasjonsmateriale organisk eller anorganisk, som er varmebe-standig under kabelens drift. Kjernen kan ha en enkel eller sammensatt struktur og kan f.eks. bestå av polyvinylklorid, silisiumgummi, nylon, glassfibre, asbestfibre, polytetrafluoretylen og polyfluorety-lenpropylen. The cable's core can consist of any electrical insulating material, organic or inorganic, which is heat-resistant during the cable's operation. The core can have a simple or complex structure and can e.g. consist of polyvinyl chloride, silicon rubber, nylon, glass fibres, asbestos fibres, polytetrafluoroethylene and polyfluoroethylene propylene.

Kjernen kan bestå av en sentral elektrisk, med en elektrisk isolasjonskappe forsynt leder som strekker seg i hele kabelens lengde. Denne leder kan anvendes for kontaktformål når det er vanskelig å legge kabelen i en slynge eller å oppnå kontakt på annen måte. The core may consist of a central electrical conductor with an electrical insulating sheath extending the entire length of the cable. This conductor can be used for contact purposes when it is difficult to lay the cable in a loop or to achieve contact in another way.

Varmetråden kan prinsipielt bestå av et hvilket som helst elektrisk ledende materiale. Et materiale med stor positiv temperaturkoeffisient av den spesifikke motstand er imidlertid å foretrekke (0,002 eller mer pr. °C) f.eks., nikkel eller kopper. The heating wire can in principle consist of any electrically conductive material. However, a material with a large positive temperature coefficient of specific resistance is preferable (0.002 or more per °C) eg nickel or copper.

Som folge herav vil den opptredende temperaturforskjell i en gitt konstruksjon oke og i tilfelle av en foreskrevet temperaturforskjell er mindre materiale nodvendig enn når det anvendes materiale med liten temperaturkoeffisient. As a result, the resulting temperature difference in a given construction will increase and in the case of a prescribed temperature difference, less material is required than when material with a small temperature coefficient is used.

Avhengig av temperaturen som opptrer under drift kan Depending on the temperature that occurs during operation can

den ytre kappe bestå av organisk eller anorganisk materiale alt etter formålet. Prinsipielt kan det anvendes samme materiale som i kjernen. the outer sheath consists of organic or inorganic material depending on the purpose. In principle, the same material as in the core can be used.

Kabelen kan fremstilles ved at en kjerne med hoved-sakelig sirkulært tverrsnitt kontinuerlig fores i en retning gjennom en vikleinnretning og vikleinnretningen kan beveges i motsatte ret-ninger langs kjernen når de enkelte vindingslag skal vikles på hverandre. I et annet tilfelle kan det anvendes et faststående vikle-punkt og kjernen kan beveges frem og tilbake når de enkelte viklings-lag skal vikles på hverandre. Kjernen med den påviklede varmetråd kan etterpå forsynes med en isolasjonskappe f.eks. ved vikling eller belegning med glass eller asbestfibre eller rayon eller bomull, eller kappen kan ekstruderes i form av kunstharpiks. The cable can be produced by a core with a mainly circular cross-section being continuously fed in one direction through a winding device and the winding device can be moved in opposite directions along the core when the individual winding layers are to be wound on each other. In another case, a fixed winding point can be used and the core can be moved back and forth when the individual winding layers are to be wound on each other. The core with the coiled heating wire can then be provided with an insulating jacket, e.g. by winding or coating with glass or asbestos fibers or rayon or cotton, or the sheath may be extruded in the form of synthetic resin.

Den ytre kappe kan eventuelt bestå av en antall med åpninger forsynte legemer av keramisk materiale. The outer sheath may optionally consist of a number of bodies of ceramic material provided with openings.

Foråt de enkelte seksjoner med forskjellig temperatur skal kunne markeres når kabelen ikke er i bruk f.eks. ved montering i et apparat eller når forbindelsesorganer skal anbringes er det hensiktsmessig å forsyne den ytre kappe med markeringer for de enkelte seksjoner. I en tildekket kabel kan seksjonene med forholdsvis lav temperatur under drift lokaliseres ved magnetiske eller elektriske hjelpemidler på grunn av den forholdsvis store andel metallmateriale. Before the individual sections with different temperatures must be able to be marked when the cable is not in use, e.g. when mounting in an appliance or when connecting elements are to be placed, it is appropriate to provide the outer casing with markings for the individual sections. In a covered cable, the sections with a relatively low temperature during operation can be located by magnetic or electrical aids due to the relatively large proportion of metal material.

Kabelen ifolge oppfinnelsen kan anvendes i apparater hvor varme skal frembringes lokalt mens temperaturen av de mellom-liggende deler av apparatet og forbindelsespoinktene ikke må okes eller bare i liten grad. The cable according to the invention can be used in devices where heat is to be produced locally, while the temperature of the intermediate parts of the device and the connection points must not be increased or only to a small extent.

Kabelen ifolge oppfinnelsen kan anvendes f.eks. i hårkrollere som består av et antall hule sylindre eller fingre som opphetes og som rager ut fra en bunnplate og som hårkrbllerne kan skyves ned over. Seksjonene i kabelen med forholdsvis hoy temperatur under drift anbringes da i fingrene mens de forholdsvis kalde seksjoner er anordnet i bunnplaten. The cable according to the invention can be used e.g. in hair curlers which consist of a number of hollow cylinders or fingers which are heated and which project from a base plate and over which the hair curlers can be pushed down. The sections in the cable with a relatively high temperature during operation are then placed in the fingers, while the relatively cold sections are arranged in the bottom plate.

Kabler ifolge oppfinnelsen kan også anvendes til av-riming av kjole- og fryseinnretninger. Cables according to the invention can also be used for defrosting clothes and freezer devices.

To utforelseseksempler på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser i grunnriss og delvis i snitt en forste utforelsesform av en varmekabel ifolge oppfinnelsen. Fig. 2 viser i lengdesnitt en annen uforelse av en varmekabel ifolge oppfinnelsen. Two embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Fig. 1 shows in plan view and partly in section a first embodiment of a heating cable according to the invention. Fig. 2 shows in longitudinal section another embodiment of a heating cable according to the invention.

Varmekabelen på fig. 1 har en kjerne 1 av glassfiber. En varmetråd 2 er viklet på kjernen. I seksjonene A som bare er vist delvis, er varmetråden 2 viklet i et enkelt lag og tråden har en motstand på 30 Ohm pr. m. Seksjonene A får en temperatur på ca. 400°C under drift med en belastning på 9° watt pr. m. I seksjonene B av hvilke en er vist på figuren, er varmetråden 2 viklet i tre lag. I det forste lag som er viklet direkte på kjernen 1, er varmetråden 2 viklet med storre stigning, nemlig ca. 20 ganger storre stigning enn i seksjonene A, og disse deler av tråden er betegnet 3 og 4 og er viklet i samme retning, altså mot hoyre som i seksjonene A. I det andre vindingslag hvor tråden er betegnet 5 og 6 er tråden likeledes viklet med storre stigning, men nå i motsatt retning. I det tredje lag hvor den 'forste vinding er betegnet med 7 er tråden igjen viklet med samme stigning og i samme retning som i den foregå-ende seksjon A, altså mot hoyre på figuren. Temperaturen i seksjonen B er ca. 5°°c under drift. Lengden av seksjonene B er lik lengden av seksjonene A. En elektrisk isolasjonskappe 8 omgir kabelen og består i dette tilfelle av glassfiberomvikling med en tykkelse på 0,5 mm. The heating cable in fig. 1 has a core 1 of fiberglass. A heating wire 2 is wound on the core. In the sections A which are only partially shown, the heating wire 2 is wound in a single layer and the wire has a resistance of 30 Ohm per m. Sections A get a temperature of approx. 400°C during operation with a load of 9° watts per m. In the sections B, one of which is shown in the figure, the heating wire 2 is wound in three layers. In the first layer, which is wound directly on the core 1, the heating wire 2 is wound with a greater pitch, namely approx. 20 times greater pitch than in sections A, and these parts of the thread are designated 3 and 4 and are wound in the same direction, i.e. to the right as in sections A. In the second winding layer where the thread is designated 5 and 6, the thread is likewise wound with greater rise, but now in the opposite direction. In the third layer, where the 'first winding' is denoted by 7, the thread is again wound with the same pitch and in the same direction as in the preceding section A, i.e. to the right of the figure. The temperature in section B is approx. 5°°c during operation. The length of sections B is equal to the length of sections A. An electrical insulation sheath 8 surrounds the cable and in this case consists of glass fiber wrapping with a thickness of 0.5 mm.

Kabelen på fig. 2 har en sentral leder 10 som er forsynt med en glassfiberkappe 11 og danner kjernen. Varmetråden 12 er viklet på denne kjerne. Varmetråden er viklet i ett enkelt lag 12 The cable in fig. 2 has a central conductor 10 which is provided with a glass fiber sheath 11 and forms the core. The heating wire 12 is wound on this core. The heating wire is wound in a single layer 12

i seksjonen A. I seksjonen B er varmetråden viklet i tre sjikt som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 1. Videre er kabelen forsynt med en ytre kappe 13 og to endestykker 14 og 15. Endestykket 14 tjener til kontakt mellom varmetråden 12 og den sentrale leder 10 in section A. In section B, the heating wire is wound in three layers as described above with reference to fig. 1. Furthermore, the cable is provided with an outer sheath 13 and two end pieces 14 and 15. The end piece 14 serves for contact between the heating wire 12 and the central conductor 10

som f.eks. er en koppertråd med liten motsta.nd. Endestykket l1! består av en ytre kappe 16 av elektrisk isolasjonsmateriale og en metallhylse 17 som slutter om kjernen og har kontakt med varmetråden 12. Metallhylsen 17 har en sentral metallsylinder 18 som slutter rundt den sentrale leder. Endestykket 15 tjener til kontaktgivning og består av en hylse av elektrisk isolasjonsmateriale 19 som har like for example. is a copper wire with low resistance. The end piece l1! consists of an outer jacket 16 of electrical insulating material and a metal sleeve 17 which ends around the core and is in contact with the heating wire 12. The metal sleeve 17 has a central metal cylinder 18 which ends around the central conductor. The end piece 15 serves to provide contact and consists of a sleeve of electrical insulating material 19 which has

en indre metallhylse 20 som slutter om kjernen og varmetråden og har en kontaktstift 21. Enden av den sentrale leder 10 rager ug gjennom kappen 19 og er forsynt med en hul kontaktpinne 22 som omgir den del av den sentrale leder 10 som rager ut av kappen 19. an inner metal sleeve 20 which wraps around the core and the heating wire and has a contact pin 21. The end of the central conductor 10 projects through the sheath 19 and is provided with a hollow contact pin 22 which surrounds the part of the central conductor 10 which protrudes from the sheath 19 .

Da varmetråden 12 er viklet i flere lag i seksjonen As the heating wire 12 is wound in several layers in the section

B vil temperaturen i denne seksjon ikke være svært høy. Kappen 19 B the temperature in this section will not be very high. Cape 19

i endestykket 15 kan derfor bestå av kunstharpiks. in the end piece 15 can therefore consist of synthetic resin.

Fordelen ved denne utførelse er at varmekabelen kan tilsluttes elektrisk i den ene ende. The advantage of this design is that the heating cable can be connected electrically at one end.

Claims

1. Electric heating cable consisting of a flexible core of electrical insulating material, a heating wire which is helically wound on the core along the entire length of the cable, and a sheath of electrical insulating material, which cable is divided into at least two groups of sections in the lengthwise direction of the cable with mutually different temperatures during operation, characterized in that the sections with a relatively low temperature during operation have a different number of winding layers of heating wire which are in electrical contact with each other and are alternately wound in the same direction as the heating wire windings in the sections which have a relatively high temperature during operation and in opposite direction, so that they cross each other, and the number of winding layers crossing each other exceeds the number of winding layers in the relatively high temperature sections by at least two.

2. Heating cable according to claim 1, characterized in that in the sections with a relatively low temperature three winding layers are arranged one above the other and in the sections with a relatively high temperature the heating wire is wound in a single winding layer.

3. Heating cable according to claim 2, characterized in that in the sections with a relatively low temperature, the first and second winding layers are wound with a greater pitch than the third winding layer.