高效节能电缆和电缆循环冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效节能电缆和一种电缆循环冷却系统。其中，该高效节能电缆包括绝缘套和设置在绝缘套内的导线。在绝缘套的内壁与外壁之间设有沿着轴向延伸的液冷式环形腔。本发明的高效节能电缆易于在高温环境(即30～60℃)下高效节能地传输电能，而本发明的电缆循环冷却系统能够辅助该高效节能电缆在高温环境中高效节能地传输电能。
【专利说明】
高效节能电缆和电缆循环冷却系统
技术领域
[0001]本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种高效节能电缆和一种电缆循环冷却系统。
【背景技术】
[0002]电缆主要由几根导线和套设在这些导线外的绝缘套组成，每根导线之间相互绝缘，使得电缆具有内通电和外绝缘的特征。
[0003]然而，由于导线的材料为金属材料，并且金属材料的电阻随着温度增加而增加或，因此电缆的电阻也将随着温度增加而增加。目前，电缆在高温环境下所要消耗的电能要比其在低温环境(30°C以下)下所消耗的电能大很大，因此人们迫切希望有一种易于在高温环境(S卩30?60 °C)下高效节能地传输电能的电缆。
【发明内容】
[0004]基于上述问题，本发明提供了一种高效节能电缆，其易于在高温环境(S卩30?60°C)下高效节能地传输电能。同时，本发明还提供了一种电缆循环冷却系统，以便该高效节能电缆能在高温环境中高效节能地传输电能。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种高效节能电缆，其包括绝缘套和设置在所述绝缘套内的导线，在所述绝缘套的内壁与外壁之间设有沿着轴向延伸的液冷式环形腔。
[0006]进一步地，在所述液冷式环形腔内设有用于引导液体进行螺旋流动的螺旋导流片。
[0007]进一步地，所述螺旋导流片的螺距为所述绝缘套的外径的I?3倍，所述螺旋导流片的厚度为所述绝缘套的外径的1/20?1/10倍。
[0008]进一步地，所述螺旋导流片的数量为两个，两个所述螺旋导流片在所述液冷式环形腔内形成两个冷却流道。
[0009]根据本发明的第二方面，提供了一种电缆循环冷却系统，其包括:用于容纳冷却液的液体箱，所述液体箱的进口与根据本发明第一方面所述的高效节能电缆的一端的液冷式环形腔相连;循环栗，所述循环栗的进口与所述液体箱的出口相连，而其输出口与所述高效节能电缆的另一端的液冷式环形腔相连；以及与所述循环栗相连的控制器，用于所述循环栗的转速、启动和关闭。
[0010]进一步地，所述控制器包括具有散热孔的壳体和设置在壳体内的PCB电路板。
[0011]进一步地，所述控制器还包括灰尘清理系统，该灰尘清理系统包括第一积灰检测装置、第二积灰检测装置、排风口和灰尘吹扫装置，所述灰尘吹扫装置包括清扫进气装置，所述清扫进气装置的进气口处设置过滤装置，所述清扫进气装置与设置于PCB电路板的电路元件安装面一侧的清扫管路连通，所述清扫管路位于所述电路元件上方，并在对应发热元件的位置处设有自适应出气口，每个所述自适应出气口处设置多片扇形双金属片，在形变温度以下时，所述多片扇形双金属片相互邻近构成圆盘状，从而将所述自适应出气口封闭，高于形变温度时所述双金属片向所述自适应出气口外侧方向弯曲，将所述自适应出气口打开，且当所述双金属片的温度越高时，所述自适应出气口被打开的幅度越大；
[0012]所述第一积灰检测装置包括用于测量元件散热片电容值的第一电容测量器和比较器，所述元件散热片由多个散热片单体构成，多个散热片单体之间电绝缘，所述第一电容测量器对散热片单体之间的电容进行检测，当比较器判断出测量电容值小于阈值电容时，启动清扫进气装置，经过过滤的空气经由所述清扫管路上的自适应出气口吹出，对所述电路兀件进行清扫；
[0013]所述第二积灰检测装置包括光束发生器和至少一个设置在PCB电路板上的反射镜面，该光束发生器设置在所述壳体内部侧壁上，光束发生器以固定的角度将直线光束发射到所述反射镜面，经所述反射镜面反射后，光束被投射到位于壳体内部侧壁上的光敏开关，光敏开关接收到光束后保持打开状态；当反射镜面上的积灰达到预定厚度时，光敏开关感应不到反射光线，则光敏开关闭合，自动启动清扫进气装置；
[0014]该第一积灰检测装置和第二积灰检测装置中的任何一者启动清扫进气装置时，该清扫进气装置启动，预定时间后，该清扫进气装置自动关闭。
[0015]本发明的高效节能电缆能够在绝缘套的内壁与外壁之间设有沿着轴向延伸的液冷式环形腔，当冷却液在该液冷式环形腔内流动时，即便高效节能电缆能吸收高温环境(即30?60°C)的热量，但该冷却液能更快速地吸收该高效节能电缆的热量，降低电缆内导线的电阻，从而降低导线对电能的消耗，因此该高效节能电缆易于在高温环境中高效节能地传输电能。
[0016]根据本发明的高效节能电缆的结构简单，制造方便，使用安全可靠，便于实施推广应用。
【附图说明】
[0017]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0018]图1为根据本发明的实施例一的高效节能电缆的径向截面图；
[0019]图2为根据本发明的实施例二的高效节能电缆的径向截面图；
[0020]图3为根据本发明的实施例二的高效节能电缆的轴向截面图；
[0021]图4为根据本发明的实施例三的电缆循环冷却系统的结构示意图；
[0022]图5为根据本发明的实施例四的用于图4所示的电缆循环冷却系统的控制器内的灰尘清理系统；
[0023]图6为实施例四中的对自适应出气口的局部视图。
[0024]在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并不一定按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的实施例进行说明。
[0026]实施例一
[0027]图1为根据本发明的实施例一的高效节能电缆300(简称电缆300)的径向截面图。如图1所示，该高效节能电缆300包括绝缘套302和设置在绝缘套302内的导线301。其中，在绝缘套302的内壁302b与外壁302a之间设有沿着轴向延伸的液冷式环形腔304。
[0028]根据本发明实施例一的高效节能电缆300，当冷却液(例如水)在该液冷式环形腔304内流动时，即便高效节能电缆300吸收高温环境(S卩30?60°C )的热量，但该冷却液也可吸收该高效节能电缆300的热量，降低电缆300内导线301的电阻，从而降低导线301对电能的消耗，因此该高效节能电缆300易于在高温环境中高效节能地传输电能。
[0029]实施例二
[0030]图2为根据本发明的实施例二的高效节能电缆300的径向截面图，图3为根据本发明的实施例二的高效节能电缆300的轴向截面图。如图2和图3所示，该高效节能电缆300包括绝缘套302和设置在绝缘套302内的导线301。其中，在绝缘套302的内壁302b与外壁302a之间设有沿着轴向延伸的液冷式环形腔304，并且在液冷式环形腔304内设有用于引导液体进行螺旋流动的螺旋导流片303。实施例二的高效节能电缆300不仅易于在高温环境中高效节能地传输电能，而且还可以通过螺旋导流片303的引流作用使冷却液在液冷式环形腔304内进行更平稳的流动，从而易于冷却液对高效节能电缆300进行更均匀的降温。
[0031]在一个优选的实施例中，螺旋导流片303的螺距为绝缘套的外径的I?3倍，螺旋导流片303的厚度为绝缘套302的外径的1/20?1/10倍。通过大量实验验证，当螺旋导流片303的螺距为绝缘套302的外径的I?3倍，且螺旋导流片303的厚度为绝缘套302的外径的1/20?I /10倍时，冷却液可对高效节能电缆300更均匀更快速的降温。
[0032]在一个优选的实施例中，螺旋导流片303的数量为两个，两个螺旋导流片303在液冷式环形腔304内形成两个冷却流道。两个冷却流道可分别与两个循环栗相连，以便两个冷却流道内的冷却液的流动方向相反，由于冷却液的温度随着远离进口的方向逐渐递增，因此当两个冷却流道内的冷却液的流动方向相反，该高效节能电缆300的两端区域的降温效果最佳，这种方式对于长度较短的电缆300具有更高的降温效果。
[0033]实施例三
[0034]图4显示了根据本发明的实施例三的电缆循环冷却系统200。如图4所示，电缆循环冷却系统200包括用于容纳冷却液的液体箱204、循环栗202和控制器201。其中，液体箱204用于容纳冷却液，液体箱204的进口与高效节能电缆300的一端的液冷式环形腔304相连，而循环栗202的进口与液体箱204的出口相连，而其输出端与高效节能电缆300的另一端的液冷式环形腔304相连;该高效节能电缆300可为上述任一个实施例中的高效节能电缆300。控制器201与循环栗202相连，用于循环栗的转速、启动和关闭。该电缆循环冷却系统200能够循环栗202把液体箱204内的冷却液注入到高效节能电缆300的液冷式环形腔304中，以便高效节能电缆300能在高温环境中高效节能地传输电能。
[0035]在图5所示实施例中，控制器201包括具有散热孔的壳体和设置在壳体I内的PCB电路板。PCB电路板包括电路板和设置在该电路板上的电子元件，电子元件包括CPU、电阻和电容等部件。控制器201通过散热孔进行散热，以提高控制器201的稳定性。
[0036]实施例四
[0037]为了保证实施例中电缆循环冷却系统200的稳定运行，降低人工维护成本，本实施例以改善控制器201的散热效果和硬件的清洁方式为切入点，通过在控制器201内设置自动化的灰尘清理系统，即时清理灰尘和污垢，保证控制器201的稳定运行。
[0038]如图5所示，控制器201还包括灰尘清理系统，灰尘清理系统包括第一积灰检测装置、第二积灰检测装置和灰尘吹扫装置，灰尘吹扫装置包括清扫进气装置11，本实施例中，清扫进气装置可以为进气风扇或进气空气压缩机，清扫进气装置11的进气口处设置过滤装置12，清扫进气装置11与设置于PCB电路板2的电路元件19安装面一侧的清扫管路13连通，清扫管路13上还在多个电路元件19的上方设有多个自适应出气口 14，每个自适应出气口 14处设置多片双金属片15(见图5和图6)，每个自适应出气口 14处的双金属片15在双金属片15处于较冷状态时将自适应出气口 14封闭，在双金属片15处于较热状态时向自适应出气口 14外侧方向弯曲，将自适应出气口 14打开，且当双金属片15的温度越高的时候，自适应出气口14被打开的幅度越大。
[0039]第一积灰检测装置包括用于测量元件散热片的第一电容测量器，元件散热片由多个散热片单体16构成，多个散热片单体16之间电绝缘，第一电容测量器与比较器连接并向比较器反馈实测电容值，比较器还与存储器连接，存储器中存储基准电容值，基准电容值为在元件散热片未累积灰尘时多个散热片单体16之间的电容值，当实测电容值超出以基准电容值为准而设定的阈值时，清扫进气装置11启动，经过过滤的空气经由清扫管路13上的自适应出气口 14吹出，对电路元件19进行清扫，污浊的空气经过排风口 20从壳体I内排出。
[0040]第二积灰检测装置光束发生器和至少一个设置在PCB电路板2上的电路元件19之间位置的反射镜面17，光束发生器设置在壳体I内部，光束发生器以固定的角度将直线光束发射到反射镜面17，经反射镜面17反射后，光束被投射到设置有壳体I内部的光敏开关18上，当光敏开关18感应不到反射光线时，自动启动清扫进气装置11。
[0041]由于在双金属片15处于较冷状态时将自适应出气口14封闭，在双金属片15处于较热状态时向自适应出气口 14外侧方向弯曲，将自适应出气口 14打开，且当双金属片15的温度越高的时候，自适应出气口 14被打开的幅度越大;所以可以使得各个自适应出气口 14的面积随着自适应出气口 14下方的元件的温度不同而不同。因为对于温度越高的元件，其散热面积会设计得越大，或散热部分的表面就越有利于热量的交换，但是恰恰越有利于热量交换的结构也是会导致空气流动变化较为剧烈或使得空气通过较细的缝隙，这种结构就更有利于积灰的产生和增加，相同时间之后所积累的灰尘越多，在清扫的时候就用更多的空气流量来清理。
[0042]当散热片积累灰尘较多的时候，散热片之间的缝隙会减小，散热片作为一个整体的电容会变小，所以当电容变小到一定值的时候，可以意味着灰尘积累到了一定地步了，所以需要清理灰尘了。
[0043]当PCB电路板2和电路元件19积灰较多的时候，反射镜面17上的积灰也较多，当积灰较多的时候，灰尘会产生明显的漫反射效应，极大的削弱了反射镜面17的镜面反射效应，会导致光敏开关18无法接收到足够强度的光强以被触发。通过另外一种方式也实现了对于元件表面积灰程度的自动监控，从而显著的改善了元件表面积灰较多而造成的电路短路或散热不畅而造成的元件烧毁问题。
[0044]通过设置电容检测和光检测两种方式，可以互为备份，以确保当灰尘积累到一定地步的时候灰尘清理系统能够及时系统，清除元件表面覆盖的灰尘。
[0045]激光发生器24定向性好，经过镜面反射之后的光线不会发生明显的发散，但是当某些表面附着了灰尘之后，特别是灰尘积累较多之后，将会发生明显的漫反射。从而提高了有灰尘和无灰尘时或灰尘多和灰尘少的时候，光敏开关18所能够接收到的光强的区分度，提高了对于光强检测的可靠性，降低了误启动的可能性。
[0046]具体说来，散热片单体16均设置在一绝缘导热体23上，各个散热片单体16之间沿散射片的延伸方向分割。
[0047]绝缘导热体23可以是金属材料上附着绝缘层，在不明显降低导热性能的情况下，使得各个散热片单体16相互绝缘，以使得散热片的各个单体之间构成电容。通过使得各个散热片沿延伸方向分割，各个散热片单体16之间可以独立构成电容，便于接线。
[0048]具体说来，在每个自适应出气口14处的双金属片15的数量为6片。双金属片15包括主动层和被动层，主动层为锰镍铜合金，被动层的材料主要是镍铁合金。
[0049]当双金属片15的数量为6个的时候，每个双金属片15内的侧向制约张力已经较少，可以使得双金属片15形成较大的弯曲变形，金属片的数量已经足够多，无需再增加金属片的数量以降低系统的可靠性。
[0050]双金属片15采用镍铜合金作为主动层，其形变量较大，从而获得比较明显的开口效果。
[0051 ]具体说来，阈值的下限为基准电容值的0.9倍。
[0052]当电容值为基准电容值的0.9倍的时候，电器元件上的灰尘已经较多，如果不及时清理，将会导致元件散热不畅，从而降低了检测装置的使用性能。
[0053]本实施例的灰尘清扫动作原理如下:
[0054]当电路元件或散热片之间上积灰较多的时候，散热片单体的之间的实际距离会下降，金属散热片之间的作为电的不良导体的空气，也会有部分空气所占的空间被灰尘所取代，所以散热片单体之间的电容会随着灰尘的积累而逐步地下降。当电容值低到阈值的下限时，启动清扫进气装置。
[0055]除了这种探测方式以外，还设置了光检测的方式，当灰尘在反射镜面上积累的较多的时候，会降低镜面反射的反射能力，减少光敏开关所能接受到的光照强度，光敏开关感应不到反射光线，则光敏开关闭合，自动启动清扫进气装置。
[0056]清扫进气装置启动后从外界吸收已经过滤过的干净空气，送入清扫管路中。由于自适应出气口处的双金属片是随着温度变化而逐步改变形状的，所以此时的自适应出气口已经是打开的，而且，较热的元件上方的自适应出气口打开得较大，稍冷一些的元件上方的自适应出气口打开得较小，可以使得干净空气的流量能够按照元件的不同温度而不同的分布，以提高干净空气的利用效率。可以让清扫进气装置先吹第一时间后自动关闭，例如第一时间可以是半分钟。然后等待第二时间让悬浮在壳体内部空间的灰尘沉降，因为虽然自适应出气口的出气将元器件表面的灰尘吹起，并且不断的向壳体内部空间补充空气，从大趋势讲，混有灰尘的空气会从排风口排出，但是也不能保证在一定时间之后，混有灰尘的空气将会全部从壳体内部空间排出。所以吹过一段时间之后，壳体内空间的空气，其实还是为混有少量灰尘的空气，所以需要等待一段时间，让空气中灰尘沉降。例如第二时间可以是3分钟或2分钟。壳体内的灰尘沉降之后，再检测电容，如果仍然是低于阈值，那么继续清扫，如果有需要的话则如此反复，以使得元件和电路板上的灰尘被清扫干净。
[0057]虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种高效节能电缆，包括绝缘套和设置在所述绝缘套内的导线，其特征在于，在所述绝缘套的内壁与外壁之间设有沿着轴向延伸的液冷式环形腔。2.根据权利要求1所述的高效节能电缆，其特征在于，在所述液冷式环形腔内设有用于引导液体进行螺旋流动的螺旋导流片。3.根据权利要求2所述的高效节能电缆，其特征在于，所述螺旋导流片的螺距为所述绝缘套的外径的I?3倍，所述螺旋导流片的厚度为所述绝缘套的外径的1/20?1/10倍。4.根据权利要求2或3所述的高效节能电缆，其特征在于，所述螺旋导流片的数量为两个，两个所述螺旋导流片在所述液冷式环形腔内形成两个冷却流道。5.一种电缆循环冷却系统，其特征在于，包括: 用于容纳冷却液的液体箱，所述液体箱的进口与根据权利要求1所述的高效节能电缆的一端的液冷式环形腔相连； 循环栗，所述循环栗的进口与所述液体箱的出口相连，而其输出口与所述高效节能电缆的另一端的液冷式环形腔相连;以及 与所述循环栗相连的控制器，用于所述循环栗的转速、启动和关闭。6.根据权利要求5所述的电缆循环冷却系统，其特征在于，所述控制器包括具有散热孔的壳体和设置在壳体内的PCB电路板。7.根据权利要求6所述的电缆循环冷却系统，其特征在于，所述控制器还包括灰尘清理系统，该灰尘清理系统包括第一积灰检测装置、第二积灰检测装置、排风口和灰尘吹扫装置，所述灰尘吹扫装置包括清扫进气装置，所述清扫进气装置的进气口处设置过滤装置，所述清扫进气装置与设置于PCB电路板的电路元件安装面一侧的清扫管路连通，所述清扫管路位于所述电路元件上方，并在对应发热元件的位置处设有自适应出气口，每个所述自适应出气口处设置多片扇形双金属片，在形变温度以下时，所述多片扇形双金属片相互邻近构成圆盘状，从而将所述自适应出气口封闭，高于形变温度时所述双金属片向所述自适应出气口外侧方向弯曲，将所述自适应出气口打开，且当所述双金属片的温度越高时，所述自适应出气口被打开的幅度越大； 所述第一积灰检测装置包括用于测量元件散热片电容值的第一电容测量器和比较器，所述元件散热片由多个散热片单体构成，多个散热片单体之间电绝缘，所述第一电容测量器对散热片单体之间的电容进行检测，当比较器判断出测量电容值小于阈值电容时，启动清扫进气装置，经过过滤的空气经由所述清扫管路上的自适应出气口吹出，对所述电路元件进行清扫； 所述第二积灰检测装置包括光束发生器和至少一个设置在PCB电路板上的反射镜面，该光束发生器设置在所述壳体内部侧壁上，光束发生器以固定的角度将直线光束发射到所述反射镜面，经所述反射镜面反射后，光束被投射到位于壳体内部侧壁上的光敏开关，光敏开关接收到光束后保持打开状态；当反射镜面上的积灰达到预定厚度时，光敏开关感应不到反射光线，则光敏开关闭合，自动启动清扫进气装置； 该第一积灰检测装置和第二积灰检测装置中的任何一者启动清扫进气装置时，该清扫进气装置启动，预定时间后，该清扫进气装置自动关闭。
【文档编号】H01B7/42GK106024171SQ201610414669
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】张涛, 段斌, 谢育榜, 张海涛
【申请人】长沙汉河电缆有限公司