DE2527443C2 - Mineralisoliertes elektrisches Heizkabel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Mineralisoliertes elektrisches Heizkabel und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf mineralisolierte elektrische Heizkabel mit den Merkmalen gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf deren Herstellung.
Ein solches Heizkabel ist aus der GB-PS 8 32 503 bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, das Widerstands-Heizelement aus einem Gemisch von leitenden
Partikeln, wie Graphit, mit isolierenden Partikeln, wie Magnesiumoxid, zu formen. Es ist schwierig, ein solches
Gemisch mit ausreichend gleichmäßiger Dispersion zu erzeugen und die Gleichmäßigkeit während der Kabelherstellung beizubehalten, was der Grund dafür sein
mag, daß das Heizkabel nach der GB-PS 8 32 503 keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat Stattdessen werden immer noch elektrische Heizkabel verwendet, bei
denen Strom durch sich in Längsrichtung erstreckende metallische Widerstandsdrähte fließt. Das bedeutet
aber, daß bei einer festgelegten Speisespannung und thermischen Belastung ein gegebenes Kabel nur in einer
bestimmten Länge verwendet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung eines Heizkabels der eingangs genannten
Gattung die geschilderten Probleme der Gleichmäßigkeit zu umgehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Widerstands-Heizelement eine vollständig aus
Widerstandsmaterial hergestellte Schicht ist
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines mineralisolierten elektrischen Heizkabels der vorgenannten Gattung geht aus von der bekannten Tech
nik des Sehens eines Vorformlings aus einem die Hülle bildenden Metallrohr, mindestens einem einen Leiter
bildenden Metallstab und einer Anzahl vorgeformter Blöcke aus gepreßtem Isolierpulver und ist gekennzeichnet durch die Verwendung von vorgeformten
Blöcken von solcher Gestalt, daß sie im Vorformling in Längsrichtung verlaufende Oberflächen bilden, auf oder
zwischen denen das Widerstandsmaterial gehalten wird.
Das Widerstandsmaterial kann auf die Oberfläche ίο von mindestens einigen der Blöcke als Schicht aufgebracht werden.
Vorzugsweise werden die Blöcke durch Eintauchen in wäßriges kolloidales Graphit beschichtet
Wenn die Hülle einen der Leiter bildet, wird vorzugsweise eine äußere Isolierung aufgebracht, die auch in
jedem Falle aufgebracht werden kann.
Der Reduktionsprozeß .(Drücken, Walzen und/oder
Ziehen) kann der herkömmlichen Praxis bei mineralisolierten Heizkabeln folgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnunger, näher erläutert Es zeigen
F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines überzogenen Isolierblocks, der bei einigen Ausführungsformen
verwendet wird, während die
Fig.6 und 7 schematische Darstellungen wiedergeben, welche die Herstellung des Heizkabels nach F i g. 1
durch zwei alternative Verfahren veranschaulichen.
Fig. 1 zeigt eine einfache Form eines Heizkabels mit
einem zentralen Leiter 1, einer Mineralisolierung 2 und einem äußeren Rohr 3, welches sowohl als stromführender Leiter als auch als Schutzhülle dient In die Mineralisolierung 3 ist eine Schicht aus Graphit 4 eingebettet,
welche in kontinuierlichem Kontakt mit beiden Leitern 1,3 über die gesamte Länge des Heizkabels steht
F i g. 2 zeigt das gleiche Kabel innerhalb eines zusätzlichen Isolier- und Schutzmantels 5 aus Kunststoff.
Fig.3 zeigt eine Alternativ-Ausführungsform, bei
welcher das Graphit-Widerstands&hiient 6 zwei sepa·
rate Leiter 7,8 verbindet, die beide in die Isolierung 2 so
eingebettet sind, daß die Metallhülle 3 keinen Strom führt Ein schützender Kunststoffmantel kann, falls erwünscht, aufgebracht werden.
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines
Heizkabels 9, das mit dem Kabel nach F i g. 1 identisch ist und in eine weitere Schicht aus Mineralisolierung 10
und eine äußere Metallhülle 11 eingeschlossen ist Diese
Ausführungsform kann als eine Hochtemperaturversion des Heizkabels nach F i g. 2 betrachtet werden,
so Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren werden feuchte Magnesiumoxidblöcke gepreßt, wie bei ein«:m herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines
mineralisolierten Kabels, außer daß sie halbrund statt rund gemacht werden, und sie werden getrocknet Die
Blöcke werden mindestens auf der flachen Längsfläche
12 (F i g. 5) und einem Teil der inneren konkaven Fläche
13 durch Eintauchen in eine kolloidale Graphitsuspension überzogen. Es hat sich in der Praxis als zweckmäßig
erwiesen, die Blöcke vollständig einzutauchen, um so
alle Oberflächen zu überziehen, und den Überzug von den Endflächen 14 nach dem Trocknen abzukratzen und
die äußere konvexe Oberfläche 15 überzogen zu lassen. Die Blöcke werden dann mit einem Kupferstab 16
(Fig.6) und einem Kupferrohr 17 zusammengesetzt
Das Ganze wird durch eine herkömmliche Technik zur
Herstellung mineralisolierter Kabel reduziert, um das Heizkabel nach F i g. 1 zu bilden.
F i g. 7 zeigt ein alternatives Herstellungsverfahren,
bei welchem unbeschichtete halbrunde Blöcke 18 um den Leiter 16 zusammengebaut werden, wobei ein Streifen
19 aus kohlenstoffimprägniertem Papier oder Gewebe zwischen ihnen eingesetzt wird. Der Streifen aus
Papier oder Gewebe 19 ist breit genug, um beide Kanten des Blocks zu überlappen, so daß er nach dem Zusammenbau
mit dem Metallrohr 17 in Kontakt steht Das Ganze wird wie vorher reduziert, wobei das Papier
oder Gewebe verkohlt, wenn das gezogene Heizkabel geglüht wird.
Ein Oberzugsbad wird dadurch hergestellt, daß 1 Teil
einer wäßrigen kolloidalen Graphitdispersion mit 34—38% Feststoffen mit 10 Teilen einer wäßrigen kolloidalen
Molybdändisulfid-Dispereion mit 35% Feststoffen und 100 Teilen zusätzlichen Wassers (Volumenteile)
gemischt wird und fünf Minuten lang in einem genormten Waring-Mischer gerührt wird.
jg Unter Verwendung des in F i g. 6 dargestellten Ver-
E fahrens werden halbrunde Magnesiumoxidblöcke mit H Außen- und Innenradien von 53 mm bzw. 23 mm und _
|i: einer Länge von 51 mm durch Erwärmen be; 200° C 15
p Minuten lang getrocknet, gekühlt, 1 Minute lang in das
Oberzugsbad eingetaucht und in Luft getrocknet |f Nach Säuberung ihrer Enden werden die Blöcke mit
einem Kupferstab von 2^4 mm Durchmesser in einem
H Kupferrohr mit einem Außendurchmesser von 15,9 mm g und einer Wanddicke von 1,6 mm zusammengebaut
P Das Ganze wird auf einen Durchmesser von 5,7 mm g; reduziert und 4 Stunden lang bei 400° C geglüht
ff Dadurch wird ein Heizkabel mit einer Energiebela-
% Mtung von 16 Watt/m bei 115 Volt für jede Länge von
|S wenigen Zentimetern bis einige hundert Meter hergej|
stellt Die Belastbarkeit kann erhöht (oder vermindert f'j werden) durch Erhöhung (oder Verminderung) des An-Γ«
teils von Graphit im Oberzugsbad oder, wenn Durcheil messeränderungen annehmbar sind, durch Änderung
der Reduzierung.
Ein Band, hergestellt aus Zellulosepapier, wird mit Graphit überzogen und imprägniert indem es in ein
kolloidales Graphitbad eingetaucht wird. Nach dem Trocknen wird das Band, wie in F1 g. 7 dargestellt mit
einem zentralen Kupferleiter, mit vorgeformten halbrunden Magnesiumoxidblöcken und mit einer ilupferhülle
mit einem Außendurchmesser von 15,9 mm zu-
is sammengebaut
'■■'■"■ Das Ganze wird zunächst durch eine einzelne Matrize
auf einen Durchmesser von 12,1 mm gezogen, um die Blöcke aus Isoliermaterial zu brechen und jegliche
Hohlräume zu füJlen, und wird dann auf 5000C erhitzt
um die Kupferkomponenten zu glühen und das Papier zu karbonisieren. Das Heizkabel wird dann weiter durch
eine bei mineralisolierten Heizkabeln übliche Herstellungstechnik reduziert bis auf einen endgültigen Außendurchmesser
von 3,2 mm; eine Kunststoffisolierung kann rundum aufgebracht werden. Das fertige Heizkabel
entwickelt eine gleichmäßige Leistung für jede Kabellänge von wenigen Zentimetern bis zu mehreren
hundert Metern.
65
Hier;u 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Mhieralisiertes elektrisches Heizkabel mit einer
im wesentlichen konstanten Heizleistung pro Längeneinheit des Kabels, bestehend aus mindestens
zwei metallischen Leitern, einer metallischen Schutzhülle, die ggf. einen der beiden Leiter bildet,
einem Körper aus gepreßtem Mineral-Isoliermaterial, welches die Hülle füllt und die beiden Leiter auf
Abstand voneinander hält, und einem Widerstands-Heizelement aus gepreßtem Pulver, das im Mineral-Isoliermaterial eingebettet ist und mit den beiden
Leitern über deren Länge hinweg in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstands-Heizelement (4, 6) eine-voUständig aus Widerstandsmaterial hergestellte Schicht ist
2. Verfahren zur Herstellung des Heizkabel nach Anspruch 1 durch Ziehen eines Vorformlings aus einem die hVnle bildenden Metallrohr, mindestens einem einen Leiter bildenden MctsKstsb und einer
Anzahl von vorgeformten Blöcken aus gepreßtem Isolierpulver, gekennzeichnet durch die Verwendung von vorgeformten Blöcken von solcher Gewalt, daß sie im Vorformling in Längsrichtung verlaufende Oberflächen (12) bilden, auf oder zwischen
denen das Widerstandsmaterial gehalten wird
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial auf die Oberfläche von mindestens einigen der Blöcke als Beschichtung ζ cfgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke durch Eintauchen in wäßriges kolloidales Graphit beschichtet werden.
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