RS59829B1

RS59829B1 - Hibridni električni kabl za grejanje

Info

Publication number: RS59829B1
Application number: RS20191644A
Authority: RS
Inventors: Tom Verhaeghe; Filip Lanckmans; Steve Verstraeten
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2020-02-28
Also published as: EP3123818B1; PL3123818T3; WO2015144406A1; EP3123818A1; CN106105386A

Description

Opis

Tehničko polje

[0001] Pronalazak se odnosi na oblast električnih kablova za grejanje koji sadrže metalna vlakna koji imaju ulogu da stvaraju toplotu kada se kroz kabl pusti električna struja.

Pozadina stanja tehnike

[0002] Električni kablovi za grejanje koji sadrže metalna vlakna su poznati. Značajan parametar kod kablova za grejanje je njihov električni otpor u om/metru dužnog kabla, u zavisnosti od stvaranja toplote. U zavisnosti od primene, potrebne su specifične vrednosti za električni otpor u om/metru dužnom kabla.

[0003] Za određene primene, npr., za primene kod zagrevanja sedišta automobila, otpornost na zamor fleksibilnosti (ili radni vek fleksibilnosti) kabla za grejanje je značajna. Određeni patentni dokumenti se odnose na kablove za grejanje sa visokim zamorom fleksibilnosti, koji se ostvaruje, na primer, pomoću odgovarajućeg odabira metalnih vlakana koja se koriste u kablu za grejanje.

[0004] EP1337129 obelodanjuje električni element za grejanje za jedinice za grejanje sedišta i volana. Element za grejanje sadrži bar jedan provodnik koji ima bar jednu žicu sa obloženim jezgrom. Obloga je od čelika a jezgro je od bakra ili legure bakra, ili je obloga od bakra ili legure bakra a jezgro je od čelika.

[0005] Hibridni električni kablovi za grejanje koji sadrže više metalnih vlakana različitih tipova su takođe poznati.

[0006] EP1705957 obelodanjuje kabl za grejanje za primene kod sedišta automobila koji ima visoka svojstva zamora fleksibilnosti. Kabl za grejanje ima spoljašnje niti namotane oko unutrašnjih niti koje su električni provodnik. Specifična provodljivost unutrašnjih niti je manja od specifične provodljivosti spoljašnjih niti. Unutrašnje niti su napravljene od materijala koji ima visoku čvrstoću pri zatezanju i/ili visoku otpornost na naizmenično savijanje od materijala od kog su napravljene spoljašnje niti. Unutrašnje niti mogu biti napravljene, na primer, od vlakana od nerđajućeg čelika a spoljašnje niti od vlakana od bakra.

[0007] DE10137976A1 obelodanjuje kabl za grejanje za zagrevanje sedišta automobila. Kabl za grejanje se sastoji od kombinacije nekoliko tipova pojedinačnih žica koje su međusobno obmotane. Pojedinačni tipovi pojedinačnih žica imaju različita električna svojstva za podešavanje željenih električnih svojstava kabla za grejanje. Bar neki od tipova pojedinačnih žica se razlikuju u pogledu specifičnog električnog otpora. Kombinacija žica od bakra (ili legure bakra) i žica od aluminijuma (ili legure aluminijuma) je naročito poželjna.

[0008] WO2012/136418A1 (i njena odgovarajuća SAD objava US2014/0008351A1) obelodanjuje kabl za grejanje koji se sastoji od između sedam i dve stotine metalnih jednostrukih vlakana prvog tipa. Metalna jednostruka vlakna prvog tipa imaju prečnik u opsegu od 30 µm do 100 µm. Metalna jednostruka vlakna prvog tipa imaju suštinski kružni poprečni presek. Metalna jednostruka vlakana prvog tipa se sastoje od čeličnog sloja sa sadržajem hroma manjim od 10% po masi. Kabl za grejanje ima električni otpor u opsegu između 0,1 Om/m i 20 Om/m kada se merenje vrši na 20°C. Poželjni kabl za grejanje se sastoji od metalnih jednostrukih vlakana drugog tipa ili jedne ili više grupa metalnih jednostrukih vlakana drugog tipa; gde se drugi tip razlikuje po sastavu od prvog tipa.

[0009] DE19638372 obelodanjuje vodeću žicu za senzor koji ima provodničku jedinicu koja obuhvata bar žice od nerđajućeg čelika i žice od bakra. Podešavanjem procenta žica od nerđajućeg čelika u poprečnom preseku u opsegu od 30 do 70 procenata, moguće je dobiti vodeću žicu koja ima nizak električni otpor a visoku fleksibilnosti, čvrstoću pri zatezanju i elastičnost.

[0010] Upotreba žica od bakra ili vlakana od bakra kod žica za grejanje nije uvek preporučeno, kako bakar ima previše visoku provodljivost, što dovodi do visoke provodljivosti kabla za grejanje. Prema tome, kada su potrebni kabl za grejanje sa nižom provodljivošću, upotreba žica od bakra ili vlakana od bakra nije preporučena. Žice od bakra i vlakna od bakra imaju niska svojstva zamora fleksibilnosti.

[0011] Električni kablovi za grejanje se mogu povezati pomoću stopica. Takve stopice se mogu koristiti za povezivanje kabla za grejanje sa drugim kablom, npr., kablom koji dovodi električnu struju. Takvo povezivanje kabla za grejanje i dovodnog kabla stopicama je opisano, npr., u DE202004018709U1 i u US3324441.

[0012] Alternativno, kabl za grejanje se može povezati samostalno stopicama a električni kabl se može realizovati, npr., pomoću kućišta ili utikača stopice.

[0013] Problem je to što se kod opsega električnih kablova za grejanje koji imaju dugačak radni vek fleksibilnosti, mehaničke stopice - naročito kada su kablovi za grejanje povezani samostalno u stopici - ne mogu lepo ili pouzdano napraviti.

Obelodanjenje pronalaska

[0014] Primarni cilj pronalaska je da pruži kabl za grejanje koji ima odlična svojstva zamora fleksibilnosti i koji se može lako i pouzdano povezati pomoću mehaničkih stopica.

[0015] Specifični cilj je da se pruži kabl za grejanje koji ima električni otpor u opsegu od 0,1 -5 Om/metru.

[0016] Prema prvom aspektu pronalaska dat je električni kabl za grejanje. Električni kabl za grejanje se sastoji iz dve niti od metalnih vlakana koje su uvijene ili međusobno spojene u kabl. Bar jedna, poželjno bar dve, još poželjnije svaka od niti se sastoji od prvog kompleta metalnih vlakana i od drugog kompleta metalnih vlakana, gde su oba kompleta metalnih vlakana za sprovođenje električne struje i stvaranje toplote kada je kabl za grejanje u upotrebi. Metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana sadrže čelični sloj. Metalna vlakna drugog kompleta sadrže čelični sloj. Metalna vlakna drugog kompleta imaju užarenu mikrostrukturu, uz to da čelični sloj metalnih vlakana drugog kompleta ima užarenu mikrostrukturu. Metalna vlakna prvog kompleta imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Nit je definisana kao kombinacija vlakana koja su međusobno paralelna i/ili međusobno uvijena gde se odvijanjem niti dobijaju paralelna vlakna.

[0017] Prvi komplet metalnih vlakana i drugi komplet metalnih vlakana će sprovoditi elektricitet i doprinositi stvaranju toplote kada je kabl za grejanje u upotrebi.

[0018] Kabl za grejanje prema pronalasku ima odličnu otpornost na zamor fleksibilnosti. Može se lako i pouzdano povezati stopicama, tako da su sva metalna vlakna ispravno povezana stopicama. Ovo je posledica prisustva metalnih vlakana drugog kompleta koji ima užarenu mikrostrukturu. Metalna vlakna drugog kompleta su kompresovana za vreme povezivanja stopicama, što omogućava dobar električni kontakt između metalnih vlakana stopice. Kontrola kvaliteta stopice pokazuje da je napravljena pravilna veza preko stopice. Dodatna korist je u tome što je kontaktni otpor stopice manji, naročito u poređenju sa sličnim stopicama drugih kablova iz stanja tehnike sa visokim zamorom fleksibilnosti. Nizak kontaktni otpor je od koristi kako se izbegava pregrevanje stopice usled stvaranja toplote na stopici kada je električni kabl za grejanje u upotrebi.

[0019] Kombinacija metalnih vlakana dva različita tipa u jednoj niti postavlja dodatno opterećenje na proizvodnju niti. Kada se kombinuju niti (npr., kada se dovode različita vlakna dok se vlakna uvijaju ili pre uvijanja niti) metalna vlakna dva različita tipa moraju biti, npr., odmotana od svojih odgovarajućih kalema, i pod odgovarajućim naponom i obrađena. Takav postupak je težak - zbog svojih promenljivih mehaničkih svojstava - u poređenju sa postupkom sa samo jednim tipom metalnih vlakana.

[0020] Poželjno, specifični električni otpor metalnih vlakana drugog kompleta je veći od specifičnog električnog otpora metalnih vlakana prvog kompleta.

[0021] U poželjnom otelotvorenju, ekvivalentni prečnik metalnih vlakana prvog kompleta se razlikuje najviše za 20%, poželjno najviše 10% a najpoželjnije najviše 5% u odnosu na ekvivalentni prečnik metalnih vlakana drugog kompleta. Ekvivalentni prečnik je prečnik kruga koji ima istu površinu kao poprečni presek metalnog vlakna koje nije nužno okruglog oblika.

[0022] Poželjno, vlakna prvog kompleta metalnih vlakana i vlakna drugog kompleta metalnih vlakana se kombinuju u nit uvijanjem, namotavanjem ili spajanjem u kabl.

[0023] U poželjnom otelotvorenju, prvi komplet vlakana sadrži između 5 i 150 vlakana. Poželjnije više od 5, npr., više od 10, npr., više od 20, npr., više od 30, npr., više od 50, npr., više od 70, npr., više od 90, npr., više od 100. Poželjnije manje od 150, npr., manje od 125, npr., manje od 100, npr., manje od 80, npr., manje od 65, npr., manje od 50.

[0024] Poželjni hibridni električni kabl za grejanje ima električni otpor u opsegu od 0,1 - 5 Om/m, poželjnije u opsegu od 0,1 - 3 Om/m.

[0025] Poželjni su prečnici vlakana za vlakna prvog kompleta metalnih vlakana i/ili za vlakna drugog kompleta metalnih vlakana između 35 µm i 100 µm, još poželjnije između 50 µm i 80 µm.

[0026] Kabl za grejanje može imati omotač koji je otporan na koroziju. Omotač koji je otporan na koroziju može sadržati polimerni sloj. Poželjni polimerni slojevi sadrže fluor u polimeru, što za rezultat daje bolju otpornost na koroziju i veću otpornost na visoke temperature. Dalje je poželjno da omotač koji je otporan na koroziju kabla za grejanje sadrži perfluoroalkoksi (PFA), FEB (fluorisani etilen propilen), TPE-C, PPS (polifenilen sulfid) ili MFA (perfluorometilalkoksi). Kabl za grejanje takvih otelotvorenja - suprotno kablovima za grejanje koji su napravljeni samo od tvrdo izvučenih vlakana i koji imaju takav omotač otporan na koroziju - ne pokazuje plamsanje nakon skidanja izolacione obloge, što izaziva nabiranje kabla za grejanje.

[0027] U poželjnom otelotvorenju, metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana i metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana su ukrštena. Kako su metalna vlakna prvog kompleta i metalna vlakna drugog kompleta ukrštena to znači da su metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana raspoređena u niti između metalnih vlakana drugog kompleta metalnih vlakana a metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana su raspoređena u niti između metalnih vlakana prvog kompleta metalnih vlakana.

[0028] Metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Pokazalo se da to pruža odličnu vezu kada se vrši povezivanje preko stopice.

[0029] Poželjno, u poprečnom preseku kabla za grejanje, ukupni poprečni presek metalnih vlakana drugog kompleta je bar 25%, poželjnije bar 30% a čak još poželjnije 40% - a poželjno manji od 70% - kombinovanog ukupnog poprečnog preseka metalnih vlakana prvog i drugog kompleta.

[0030] Poželjno, specifični električni otpor, izražen u om*mm<2>/m, metalnih vlakana drugog kompleta je bar 2 puta, a poželjnije bar 3 puta, još poželjnije bar 3 puta i još poželjnije bar 10 puta veći od specifičnog električnog otpora metalnih vlakana prvog kompleta.

[0031] Primerno metalno vlakno od čelika sa visokim sadržajem ugljenika sa slojem od cinka ima specifični električni otpor od 0,202 om*mm<2>/m.

[0032] Primerno metalno vlakno od čelika sa niskim sadržajem ugljenika sa slojem od cinka ima specifični električni otpor od 0,110 om*mm<2>/m.

[0033] Primerno metalno vlakno od čelika sa niskim sadržajem ugljenika sa slojem od kalaja ima specifični električni otpor od 0,124 om*mm<2>/m.

[0034] Vlakno od nerđajućeg čelika ima specifični električni otpor od 0,682 om*mm<2>/m.

[0035] Primerno metalno vlakno koje se sastoji od čeličnog jezgra sa niskim sadržajem ugljenika sa omotačem od bakra ima specifični električni otpor od 0,043 om*mm<2>/m.

[0036] Primerno metalno vlakno koje se sastoji od bakarnog jezgra i obloge od nerđajućeg čelika ima specifični električni otpor od 0,046 om*mm<2>/m.

[0037] Poželjno, električna provodljivost kabla za grejanje je određene električnom provodljivosti metalnih vlakana prvog kompleta bar 75%, poželjnije više od 85%.

[0038] U primernim otelotvorenjima, čelični sloj metalnih vlakana prvog kompleta metalnih vlakana je čelični sloj sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika, koji poželjno sadrži sloj od materijala koji je otporan na koroziju (npr., cink ili nikl) oko čeličnog sloja sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika.

[0039] U primernim otelotvorenjima, metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana sadrže sloj od metala ili metalne legure koji ima specifičnu električnu provodljivost koja je veća od specifične električne provodljivosti čeličnog sloja metalnih vlakana prvog kompleta metalnih vlakana. U takvim otelotvorenjima, poželjno čelični sloj vlakana prvog kompleta metalnih vlakana je sloj od nerđajućeg čelika ili čelični sloj sa niskim sadržajem ugljenika.

[0040] Poželjno, sloj metala ili metalne legure koji ima električna provodljivost koja je veća od specifične električne provodljivosti čeličnog sloja je koncentričan sa čeličnim slojem.

[0041] Sloj od metala ili metalne legure koji ima električna provodljivost koja je veća od specifične električne provodljivosti čeličnog sloja može biti bakarni sloj ili sloj od legure bakra.

[0042] Na primer, metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana mogu sadržati jezgro od bakra ili legure bakra i - poželjno po obodu - sloj od nerđajućeg čelika oko njega. Poželjno, takva metalna vlakna imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju.

[0043] Drugi primer metalnih vlakana prvog kompleta metalnih vlakana koja sadrže metalno jezgro (npr., jezgro od čelika sa niskim sadržajem ugljenika) i - poželjno po obodu - sloj od bakra ili legure bakra oko njega. Takva vlakna su poznata kao čelična vlakna obložena bakrom. Poželjno, ova metalna vlakna imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju.

[0044] U poželjnom otelotvorenju, metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana su vlakna od nerđajućeg čelika, npr., sa poligonalnim poprečnim presekom, npr., izvučena u grupi ili npr., sa suštinski kružnim poprečnim presekom, npr., koji je pojedinačno izvučen na kraju.

[0045] U primernim otelotvorenjima, čelični sloj metalnih vlakana drugog kompleta metalnih vlakana je čelični sloj sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika, koji poželjno sadrži sloj od materijala koji je otporan na koroziju oko čeličnog sloja sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika.

[0046] Za pronalazak, pod čelikom sa visokim sadržajem ugljenika se podrazumeva čelik koji ima sadržaj ugljenika između 0,30 i 1,70% po masi i sadržaj hroma koji je manji od 10% po masi. Za pronalazak, poželjno se koristi čelik sa visokim sadržajem ugljenika koji ima sadržaj ugljenika između 0,40 i 0,95% po masi, čak još poželjnije se koristi čelik sa visokim sadržajem ugljenika koji ima sadržaj ugljenika između 0,55% i 0,85% po masi. Čelik sa visokim sadržajem ugljenika može sadržati elemente legure; ali za pronalazak, čelik sa visokim sadržajem ugljenika poželjno ima sadržaj hroma koji je manji od 2,5% po masi i sadržaj nikla koji je manji od 1% po masi, poželjno, sadržaj nikla je manji od 0,1% po masi, a čak još poželjnije sadržaj nikla je manji od 0,05% po masi. I poželjno, sadržaj hroma je manji od 1% po masi.

[0047] Upotreba čelika sa visokim sadržajem ugljenika ima brojne dodatne koristi. Čvrstoća metalnih vlakana koja sadrže sloj od čelika sa visokim sadržajem ugljenika je visoka, naročito ukoliko metalna vlakna imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. To za rezultat daje da kablovi za zagrevanje koji sadrže takva vlakna imaju visoku čvrstoću i dug radni vek fleksibilnosti.

[0048] Za pronalazak, pod niskim sadržajem ugljenika se podrazumeva legura čelika gde -moguće sa izuzetkom silikona i mangana - svi elementi imaju sadržaj manji od 0,50% po masi, npr., manji od 0,20% po masi, npr., manji od 0,10% po masi. Npr., silikon je prisutan u maksimalnim količinama od 1,0% po masi, npr., maksimalno 0,50% po masi, npr., 0,30% po masi ili 0,15% po masi. Npr., mangan je prisutan u maksimalnim količinama od 2,0 % po masi, npr., maksimalno 1,0% po masi, npr., 0,50% po masi ili 0,30% po masi. Poželjno za pronalazak, sadržaj ugljenika je u opsegu do 0,20% po masi, npr., u opsegu do 0,06% po masi. Minimalni sadržaj ugljenika može biti oko 0,02% po masi. U poželjnijem otelotvorenju, minimalni sadržaj ugljenika može biti oko 0,01 % po masi. Sastav čelika sa niskim sadržajem ugljenika većinski ima feritnu ili perlitnu matricu i uglavnom je iz jedne faze. U feritnoj ili perlitnoj matrici ne postoje faze martenzita, bainita ili cementita.

[0049] Za upotrebu u prvom kompletu ili drugom kompletu metalnih vlakana, vlakna sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika su poželjno data sa slojem koji je otporan na koroziju. Sloj koji je otporan na koroziju može npr., biti izabran iz grupe koju čine cink, kalaj, srebro, nikl, aluminijum ili njihove aloje. Poželjno, metalna obloga koja je otporna na koroziju je između 1 i 10% po masi metalnih vlakana. Poželjnije, između 2 i 6% po masi. Čak još poželjnije, između 3 i 5 % po masi. Kako metalni sloj ima mali maseni procenat u metalnim vlaknima, to ne pogađa električni otpor vlakna do značajnih granica. Korist metalne obloge otporne na koroziju na metalnom vlaknu je u tome što čelična vlakna bolje podnose rđanje i koroziju. Ovo je od značaja za proces proizvodnje kablova za grejanje pronalaska i za skladištenje polu proizvoda za vreme procesa proizvodnje, ali takođe i za vreme postavljanja i upotrebe kablova za grejanje.

[0050] Specifični primeri su upotreba obloge od nikla na čeličnim vlaknima; sloj za oblaganje je između 2 i 6% po masi čeličnog vlakna. Poželjnije, obloga od nikla je između 3 i 5% po masi čeličnog vlakna. Specifični primeri za sloj od nikla na čeličnom vlaknu koje sadrži čelik sa niskim sadržajem ugljenika ili sadrže čelik sa visokim sadržajem ugljenika.

[0051] Drugi specifični primer je upotreba obloge od cinka na čeličnim vlaknima; sloj za oblaganje je između 0,5 i 5% po masi čeličnog vlakna. Poželjnije, obloga od cinka je između 1,5 i 2,5% po masi čeličnog vlakna. Specifični primeri za sloj od cinka na čeličnom vlaknu koje sadrži čelik sa niskim sadržajem ugljenika ili sadrže čelik sa visokim sadržajem ugljenika.

[0052] Poželjno metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana su proizvedena jednim izvlačenjem na kraju.

[0053] Primeri poželjnih kombinacija prvog i drugog kompleta metalnih vlakana su prvi komplet metalnih vlakana od čelika sa visokim sadržajem ugljenika ili od čelika sa niskim sadržajem ugljenika; poželjno sa mikrostrukturom izvučenom na kraju; i poželjno sa slojem koji je otporan na koroziju, npr., od cinka ili nikla; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana od nerđajućeg čelika, sa užarenom mikrostrukturom. Poželjno vlakna od nerđajućeg čelika drugog kompleta metalnih vlakana su jednom izvučena na kraju.

1

prvi komplet metalnih vlakana sadrži čelično jezgro (poželjno čelično jezgro sa niskim sadržajem ugljenika) i omotač od bakra ili legure bakra, vlakna poželjno imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana od nerđajućeg čelika, sa užarenom mikrostrukturom. Poželjno vlakna od nerđajućeg čelika drugog kompleta metalnih vlakana su jednom izvučena na kraju.

prvi komplet metalnih vlakana koji sadrži jezgro od bakra ili legure bakra i omotač od nerđajućeg čelika ili sloj, vlakna poželjno imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana od nerđajućeg čelika, sa užarenom mikrostrukturom. Poželjno vlakna od nerđajućeg čelika drugog kompleta metalnih vlakana su jednom izvučena na kraju.

prvi komplet metalnih vlakana sadrži čelično jezgro (poželjno čelično jezgro sa niskim sadržajem ugljenika) i omotač od bakra ili legure bakra ili sloj, vlakna poželjno imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana čelika sa visokim ili niskim sadržajem ugljenika, sa užarenom mikrostrukturom; i poželjno sa slojem koji je otporan na koroziju, npr., od cinka ili nikla.

prvi komplet metalnih vlakana koji sadrži jezgro od bakra ili legure bakra i omotač od nerđajućeg čelika ili sloj, vlakna poželjno imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana od čelika sa visokim ili niskim sadržajem ugljenika; sa užarenom mikrostrukturom; i poželjno sa slojem koji je otporan na koroziju, npr., od cinka ili nikla.

prvi komplet metalnih vlakana od čelika sa niskim sadržajem ugljenika sa mikrostrukturom izvučenom na kraju; i poželjno sa slojem koji je otporan na koroziju, npr., od cinka ili nikla; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana čelika sa niskim sadržajem ugljenika sa užarenom mikrostrukturom; i poželjno sa slojem koji je otporan na koroziju, npr., od cinka ili nikla.

prvi komplet vlakana od nerđajućeg čelika sa mikrostrukturom izvučenom na kraju; u kombinaciji sa drugim kompletom metalnih vlakana sa užarenom mikrostrukturom. Vlakna od nerđajućeg čelika prvog kompleta mogu biti, npr., jednom izvučena na kraju; Vlakna od nerđajućeg čelika drugog kompleta mogu biti, npr., jednom izvučena na kraju;

[0054] Drugi aspekt pronalaska u sklopu hibridnog električnog kabla za grejanje prema prvom aspektu pronalaska i stopicu, gde je hibridni električni kabl za grejanje povezan preko stopice.

[0055] U poželjnom sklopu, stopica se može povezati za električno napajanje bez preklapanja završnog dela kabla za grejanje sa završnim delom električnog kabla za napajanje, poželjnije preko alternativne veze nego preko stopice, npr., preko utikača ili kućišta.

[0056] Poželjni sklop sadrži električno napajanje gde je stopica povezana za električno napajanje bez preklapanja završnog dela kabla za grejanje sa završnim delom električnog kabla za napajanje, poželjnije preko alternativne veze nego preko stopice, npr., preko utikača ili kućišta.

[0057] Poželjni sklop sadrži električno napajanje gde je veza preko stopice povezana za električno napajanje sa preklapanjem završnog dela kabla za grejanje sa završnim delom električnog kabla za napajanje preko stopice. Takav električni kabl za napajanje povoljno može sadržati bakarna vlakna.

[0058] Povezivanje preko stopice se može izvršiti na takav način da se iskoriste dve stopice istovremeno, stopica za kabl i (ukoliko je izolacija prisutna) stopica za izolaciju. Žičana stopica formira mehaničko-električnu vezu između kabla za grejanje i završetka (stopice). Kod mnogih primena, veza mora biti nepropusna za gas, što znači da ne bi trebalo da postoje praznine između vlakana kabla za grejanje i završetka (stopica) kako može doći do korozije kroz te praznine.

[0059] Moguće je skloniti izolacioni sloj u potpunosti ili delimično pre povezivanja stopicom.

[0060] Postoji nekoliko tipova stopica i mogu se koristiti u pronalasku. Primeri su B-stopica i O-stopica, gde je naziv stopice izveden iz oblika stopice.

[0061] Hibridni kabl za grejanje pronalaska se može koristiti npr., u sistemima za grejanje sedišta kod automobila i u industrijskim sistemima za grejanje.

Kratak opis slika

[0062] Slika 1 prikazuje primer kabla za grejanje prema pronalasku. Slike 2 i 3 prikazuju primere stopica koji sadrže kabl za grejanje pronalaska.

Režim(i) za izvršenje pronalaska

[0063] Slika 1 prikazuje primer kabla za grejanje 105 prema pronalasku. Nit 110 od 7 metalnih vlakana je uvijena u prvoj operaciji uvijanja. U drugoj operaciji uvijanja, 10 takvih uvijenih niti 110 je međusobno uvijeno u kabl sa spoljašnjim prečnikom od 1,60 mm. Kabl je ekstruziono obložen sa PFA slojem 120, npr., sa zidom debljine 0,22 mm. Nit 110 od 7 metalnih vlakana sadrži prvi komplet metalnih vlakana, gde se komplet sastoji od dva metalna vlakna 130 koja imaju bakarno jezgro (36% po masi metalnog vlakna) i sloja od nerđajućeg čelika (64% po masi metalnog sloja), npr., AlSl 316L. Poželjno sloj od nerđajućeg čelika ima suštinski konstantnu debljinu duž celog obima metalnog vlakna.

[0064] Nit 110 od 7 metalnih vlakana sadrži drugi komplet metalnih vlakana, gde se komplet sastoji od pet metalnih vlakana 140 koja su metalna vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju (npr., AlSl 316L).

[0065] I metalna vlakna prvog kompleta 130 i metalna vlakna drugog kompleta 140 imaju prečnik od 75 µm. Metalna vlakna prvog kompleta 130 i drugog kompleta 140 su nasumično raspoređena u niti 110, što za rezultat daje čvrstu mešavinu niti 110 (i u kablu za grejanje 105) od dva kompleta metalnih vlakana sa homogenim rasporedom u kablu za grejanje od dva kompleta metalnih vlakana. Vlakna od nerđajućeg čelika (vlakna drugog kompleta) imaju užarenu mikrostrukturu; a metalna vlakna prvog kompleta imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju.

[0066] Električni otpor kabla za grejanje je 0,46 Om/metru.

[0067] Nakon skidanja izolacione obloge, kabl za grejanje je povezan preko B-stopice i kućišta za napajanje. Kabl za grejanje se može pouzdano povezati preko stopice.

[0068] Kabl za grejanje je pokazao odličnu otpornost na zamor fleksibilnosti.

[0069] Poređenje kontaktnog otpora stopice takvog hibridnog električnog kabla za grejanje prema pronalasku u poređenju sa sličnim kablom samo bez drugog kompleta metalnih vlakana (prema tome bez metalnih vlakana koja su izvučena jednom na kraju, npr., AlSl 316L) je pokazalo da je kontaktni otpor stopice inventivnog kabla za grejanje bio mnogo

1

manji od kontaktnog otpora stopice kod kabla iz prethodnog stanja tehnike.3 mOm kod inventivnog kabla za grejanje u poređenju sa 30 mOm kod kabla za grejanje iz prethodnog stanja tehnike.

[0070] Drugi primer hibridnog električnog kabla prema pronalasku sadrži 9 niti koje su međusobno uvijene, gde se svaka od 9 niti sastoji od 7 metalnih vlakana koja su međusobno uvijena. Tri vlakna svake niti su čelična vlakna sa visokim sadržajem ugljenika sa oblogom za zaštitu od korozije od Zn i prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna prvog kompleta vlakana imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Četiri vlakna (vlakna drugog kompleta vlakana) svake niti su vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju sa prečnikom od 60 µm. Vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju imaju užarenu mikrostrukturu. Položaj sedam metalnih vlakana u niti je nasumičan. Hibridni kabl za grejanje ima otpor od 2 Om/metru. Kabl za grejanje je spojen preko B-stopice i kućišta za napajanje. Kabl za grejanje se može pouzdano povezati preko stopice.

[0071] Drugi primer hibridnog električnog kabla prema pronalasku sadrži 11 niti koje su međusobno uvijene, gde se svaka od 11 niti sastoji od sedam metalnih vlakana koja su međusobno uvijena. Pet vlakana svake niti su čelična vlakna sa visokim sadržajem ugljenika (prvi komplet metalnih vlakana) sa oblogom za zaštitu od korozije od Zn i prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna prvog kompleta vlakana imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Dva vlakna (vlakna drugog kompleta vlakana) svake niti su vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju sa prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana imaju užarenu mikrostrukturu. Položaj sedam metalnih vlakana u niti je nasumičan. Hibridni kabl za grejanje ima otpor od 1,2 Om/metru. Kabl za grejanje je spojen preko B-stopice i kućišta za napajanje. Kabl za grejanje se može pouzdano povezati preko stopice.

[0072] Drugi primer hibridnog električnog kabla prema pronalasku sadrži 6 niti koje su međusobno uvijene, gde se svaka od 6 niti sastoji od sedam metalnih vlakana koja su međusobno uvijena. Dva vlakna svake niti su čelična vlakna sa niskim sadržajem ugljenika sa oblogom za zaštitu od korozije od Zc i prečnikom od 60 µm; ova vlakna formiraju prvi komplet metalnih vlakana. Metalna vlakna ovog prvog kompleta vlakana imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Pet vlakana (vlakna drugog kompleta vlakana) svake niti su vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju sa prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna drugog kompleta vlakana imaju užarenu mikrostrukturu. Položaj sedam metalnih vlakana u niti je nasumičan. Hibridni kabl za grejanje ima otpor od 2,5 Om/metru. Kabl za grejanje je povezan za B-stopicu a stopica je povezana za napajanje preko kućišta stopice. Kabl za grejanje se može pouzdano povezati preko stopice.

[0073] Drugi primer hibridnog električnog kabla prema pronalasku sadrži dvanaest niti koje su međusobno uvijene, gde se svaka od dvanaest niti sastoji od sedam metalnih vlakana koja su međusobno uvijena. Dva vlakna svake niti su čelična vlakna sa visokim sadržajem ugljenika sa prečnikom od 60 µm (prvi komplet metalnih vlakana). Metalna vlakna prvog kompleta vlakana imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Pet vlakana (vlakna drugog kompleta metalnih vlakana) svake niti su vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju sa prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana imaju užarenu mikrostrukturu. Položaj sedam metalnih vlakana u niti je nasumičan. Hibridni kabl za grejanje ima otpor od 1,7 Om/metru. Ovo je kabl A radi poređenja. Kabl za grejanje je spojen preko B-stopice i kućišta za napajanje. Kabl za grejanje se može pouzdano povezati preko stopice.

[0074] Ovaj hibridni električni kabl za grejanje je upoređen sa drugim inventivnim hibridnim električnim kablom za grejanje (kabl B). Hibridni kabl za grejanje sadrži 8 međusobno uvijenih niti, gde se svaka od 8 niti sastoji od sedam međusobno uvijenih metalnih vlakana. Pet vlakana svake niti su čelična vlakna sa visokim sadržajem ugljenika sa prečnikom od 60 µm (metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana). Metalna vlakna prvog kompleta vlakana imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Dva vlakna (vlakna drugog kompleta vlakana) svake niti su vlakna od nerđajućeg čelika jednom izvučena na kraju sa prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana imaju užarenu mikrostrukturu. Položaj sedam metalnih vlakana u niti je nasumičan. Hibridni kabl za grejanje ima otpor od 1,6 Om/metru.

[0075] Performanse kabla A i kabla B su upoređene sa performansama kabla iz prethodnog stanja tehnike (kabl C) koji sadrži 6 međusobno uvijenih niti, gde se svaka od 6 niti sastoji od 7 međusobno uvijenih metalnih vlakana; metalna vlakna su čelična vlakna sa visokim sadržajem ugljenika sa prečnikom od 60 µm. Metalna vlakna imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju. Kabl C ima otpor od 1,6 Om/metru.

1

[0076] Komparativni eksperimenti sa kablovima A i B (inventivni kablovi) i kablom C su pokazali da se

kablovi A i B mogu povezati vrlo dobro preko stopice; dok kabl C nije pokazao dobro povezivanje preko stopice; i

test zamora fleksibilnosti je pokazao da je kabl A imao radni vek od 11781 ciklusa do loma, kabl B je imao radni vek od 7319 ciklusa do loma; gde je kabl C imao radni vek samo od 5411 ciklus do loma.

[0077] Slika 2 prikazuje primer završetka stopice (ili stopicu) 200. Kabl za grejanje 205 prema pronalasku je povezan preko završetka stopice 200. Završetak stopice 200 ima utikač 2016 koji se koristi za pravljenje kontakta sa napajanjem. Alternativno, završetak stopice može imati kućište umesto utikača.

[0078] Slika 3 prikazuje poprečni presek 303 kabla za grejanje 310 koji je povezan sa završetkom stopice tipa B 317. Kao alternativna završecima stopice tipa B, završeci stopice tipa O se takođe mogu koristiti.

1

Claims

Patentni zahtevi

1. Električni kabl za grejanje (105) koji se sastoji iz dve niti (110) od metalnih vlakana koje su uvijene ili međusobno spojene u kabl,

- gde bar jedna od niti (110) sadrži prvi komplet metalnih vlakana (130) i drugi komplet metalnih vlakana (140), gde su oba kompleta metalnih vlakana za sprovođenje električne struje i stvaranje toplote kada je kabl za grejanje (105) u upotrebi;

- gde metalna vlakna prvog kompleta metalnih vlakana (130) sadrže čelični sloj;

- gde metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana (140) sadrže čelični sloj;

gde metalna vlakna (140) drugog kompleta imaju užarenu mikrostrukturu; naznačen time da metalna vlakna (130) prvog kompleta imaju mikrostrukturu izvučenu na kraju.

2. Električni kabl za grejanje (105) prema prethodnom patentnom zahtevu, gde je specifični električni otpor metalnih vlakana (140) drugog kompleta veći od specifičnog električnog otpora metalnih vlakana (130) prvog kompleta.

3. Električni kabl za grejanje (105) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde niti (110) sadrže metalna vlakna (130) prvog kompleta i metalna vlakna (140) drugog kompleta, gde su metalna vlakna prvog kompleta i metalna vlakna drugog kompleta ukrštena.

4. Električni kabl za grejanje (105) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je u poprečnom preseku kabla za grejanje (105) ukupni poprečni presek metalnih vlakana drugog kompleta bar 25% ukupnih kombinovanih poprečnih preseka metalnih vlakana prvog i drugog kompleta.

5. Električni kabl za grejanje (105) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je specifični električni otpor izražen u (oh*mm<2>/m), metalnih vlakana drugog kompleta bar 2 puta veći od specifičnog električnog otpora metalnih vlakana prvog kompleta.

6. Električni kabl za grejanje (105) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je specifična električna provodljivost kabla za grejanje (105) određena više od 75% na osnovu električne provodljivosti metalnih vlakana prvog kompleta.

7. Električni kabl za grejanje (105) prema patentnim zahtevima 1 - 6, gde je čelični sloj metalnih vlakana prvog kompleta vlakana čelični sloj sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika.

8. Električni kabl za grejanje (105) prema patentnim zahtevima 1 - 7, gde metalna vlakna prvog kompleta vlakana sadrže sloj od metala ili metalne legure koji ima specifičnu provodljivost koja je veća od specifične električne provodljivosti čeličnog sloja.

9. Električnih kablova za grejanje (105) prema patentnom zahtevu 8, gde sloj metala ili metalne legure koji ima električna provodljivost koja je veća od specifične električne provodljivosti čeličnog sloja može biti bakarni sloj ili sloj od legure bakra.

10. Električni kabl za grejanje (105) prema patentnim zahtevima 1 - 9, gde su metalna vlakna drugog kompleta metalnih vlakana vlakna od nerđajućeg čelika.

11. Električni kabl za grejanje (105) prema patentnim zahtevima 1 - 9, gde je čelični sloj metalnih vlakana prvog kompleta čelični sloj sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika, koji poželjno sadrži metalni sloj koji je otporan na koroziju oko čeličnog sloja sa niskim ili visokim sadržajem ugljenika.

12. Sklop hibridnog električnog kabla za grejanje (205) prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva i stopicu (200), gde je hibridni električni kabl (205) povezan preko stopice (200).

13. Sklop prema patentnom zahtevu 12, koji sadrži električno napajanje i gde je stopica (200) povezana sa napajanjem bez preklapanja završnog dela kabla za grejanje (205) sa završnim delom električnog kabla za napajanje.

1