智能防火发热电缆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力电子【技术领域】，具体涉及一种发热电缆。智能防火发热电缆，包括电缆线芯，在电缆线芯外包裹有一绝缘层，绝缘层的外部由内而外依次设有屏蔽层和护套层，绝缘层包括一采用高分子材料和导电颗粒混合制成的内绝缘层和一采用陶瓷硅橡胶制成的外绝缘层。由于采用上述技术方案，本实用新型不仅具有环保特性，还能够控制电缆的发热温度范围，双层绝缘层结构大大提高了产品的使用安全性。
【专利说明】智能防火发热电缆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，具体涉及一种发热电缆。
【背景技术】
[0002]发热电缆是以电力为能源，利用合金电阻丝进行通电发热，来达到采暖或者保温效果的一种电缆结构。发热电缆内芯由冷线热线组成，外面由绝缘层、接地、屏蔽层和外护套组成。通电后，热线发热，并在40°C?60°C的温度区间内运行，埋设在填充层内的发热电缆，将热能通过热传导的方式和发出的8um?13um的远红外热辐射方式传给受热体。
[0003]由于热源为电缆的内部线芯，其实际运行原理是电缆在电力传输过程中的热损耗。而传统发热电缆的绝缘层在起到绝缘作用的却会降低发热电缆的热传递效率，影响发热电缆的正常工作。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种智能防火发热电缆，解决以上技术问题。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]智能防火发热电缆，包括电缆线芯，在所述电缆线芯外包裹有一绝缘层，所述绝缘层的外部由内而外依次设有屏蔽层和护套层，其特征在于，所述绝缘层包括一采用导电高分子材料制成的内绝缘层、一采用陶瓷硅橡胶制成的外绝缘层，所述导电高分子材料为高分子材料与导电颗粒的混合物。
[0007]本实用新型通过设置双绝缘层结构，增加了产品的使用安全性，其中内绝缘层由高分子材料混合导电颗粒制成，具有低温导通，高温绝缘的性能。当内绝缘层处于低温时，聚合物结晶间的导电粒子构成导电网络，呈导通状态，使得内绝缘层导电，相当于增加了电缆线芯的线径，便于产生更多热量，同时减免了传统绝缘层的作用，热量得以迅速向外传递；当电流逐渐增大时，内绝缘层的温度也随之升高，聚合物体积膨胀，当内绝缘层达到温度承受极限时，聚合物全部由结晶态转为非结晶态，使导电粒子的连系网络断裂，因而使内绝缘层绝缘，绝缘后的内绝缘层起到传统绝缘层的作用，相当于减小电缆线芯的线径，增加了热传递的阻碍，降低热传递效率，此时电缆温度将因此而逐渐降低；当温度持续降低且不再有大电流后，等待一段时间后聚合物恢复结晶状态，其中的导电粒子又构建了导电网络，使内绝缘层又导通，继续提高热传递效率，周而复始，以便达到自动控制发热电缆的加热温度范围的效果，防止超温后烧毁电缆，引起火灾等情况发生。外绝缘层采用陶瓷硅橡胶制成，陶瓷硅橡胶是一种介于有机与无机的聚合物，兼具陶瓷的高熔点和硅橡胶的高导热特性，既有一定的柔韧性，又具有较高的强度，耐高温和酸碱老化，是一种优异的绝缘材料，可以有效保护电缆线芯，由于具有高导热特性和绝缘特性，使得其在内绝缘层导通的情况下，既能够保持绝缘效果，又不会对热量传递造成太大阻碍。
[0008]所述电缆线芯采用碳纤维发热体制成的电缆线芯。本实用新型通过将传统电缆线芯的金属导体替换成碳纤维，提高了产品的柔韧性。碳纤维是一种力学性能优异的材料，比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料的抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7?9倍，其轴向强度和模量高，密度低、无蠕变、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好，热膨胀系数小且具有各向异性。由于碳纤维材料的特性，使得作为电缆线芯后能够在确保电缆线芯功能的基础上，使得电缆产品的整体重量更小，却保持了导电和导热特性，又增加了机械强度。
[0009]所述屏蔽层采用铜丝制成的铜丝屏蔽层。当电缆线芯内通入电流后，由于电磁感应会在电缆周围形成磁场，如果电磁场超过100微特斯拉就会对人体健康和其他电器造成影响，通过设置铜丝屏蔽层把电磁场限制在线芯内，使之不能扩散到外部；同时，铜制的屏蔽层也有利于增加电缆整体的机械强度和抗拉强度，延长其使用寿命。
[0010]所述屏蔽层与所述护套层之间设有一绕包层，所述绕包层采用矿物质带绕包层。本实用新型通过设置矿物质带绕包层，增强了产品的耐高温和防火性能，由于矿物质无机材料相比较有机材料更为轻盈，节省了材料也减轻了产品重量，便于运输；矿物质大部分具有较高熔点，同时还具有良好的柔软性，即便在极高温度下燃烧时，也基本不存在挥发有害物质的现象，是安全环保的绝缘材料。
[0011]所述护套层采用铜制成的铜护套层。本实用新型采用铜作为护套层材料，使得电缆的热传导性能更好，并且铜不具备燃烧特性，因此可以有效避免传统护套层材料燃烧以及燃烧中排出有害物质的问题。
[0012]所述铜护套层外还设有一使用低烟无卤材料制成的低烟无卤护套，在产品运输过程中，低烟无卤护套可以有效保护铜护套层不受损伤；在燃烧时，低烟无卤护套不会产生有毒气体，具有安全而环保的效果。
[0013]所述电缆线芯至少设有两个，任一所述电缆线芯的外部分别设有一所述绝缘层，至少两个所述电缆线芯呈束状排列后，在外部由内而外紧密包裹所述屏蔽层和所述绕包层，所述绕包层外依次设有所述护套层和所述低烟无齒护套；
[0014]至少两个所述电缆线芯排列后与所述屏蔽层之间的间隙内设有填充料，以便加固电缆内部层间结构。
[0015]当电缆线芯设有两个时，两个所述电缆线芯的截面呈一字排列，排列后在两个所述电缆线芯的外部由内而外紧密包裹所述屏蔽层和所述绕包层，在所述绕包层外依次设有所述护套层和所述低烟无卤护套，所述护套层与所述绕包层之间设有所述填充料，以便使整个电缆成型后保持圆形截面。
[0016]有益效果:由于采用上述技术方案，本实用新型不仅具有环保特性，还能够控制电缆的发热温度范围，双层绝缘层结构大大提高了产品的使用安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型的另一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[0020]参照图1，智能防火发热电缆，包括碳纤维发热体制成的电缆线芯1，在电缆线芯I外由内而外依次设有绝缘层、屏蔽层4、绕包层5、铜护套层6和低烟无卤护套7，其中绝缘层包括采用高分子材料和导电颗粒混合制成的内绝缘层2和采用陶瓷硅橡胶制成的外绝缘层3 ο
[0021]本实用新型通过设置双绝缘层结构，增加了产品的使用安全性，其中内绝缘层由高分子材料混合导电颗粒制成，具有低温导通，高温绝缘的性能。当内绝缘层处于低温时，聚合物结晶间的导电粒子构成导电网络，呈导通状态，使得内绝缘层导电，相当于增加了电缆线芯的线径，便于产生更多热量，同时减免了传统绝缘层的作用，热量得以迅速向外传递；当电流逐渐增大时，内绝缘层的温度也随之升高，聚合物体积膨胀，当内绝缘层达到温度承受极限时，聚合物全部由结晶态转为非结晶态，使导电粒子的连系网络断裂，因而使内绝缘层绝缘，绝缘后的内绝缘层起到传统绝缘层的作用，相当于减小电缆线芯的线径，增加了热传递的阻碍，降低热传递效率，此时电缆温度将因此而逐渐降低；当温度持续降低且不再有大电流后，等待一段时间后聚合物恢复结晶状态，其中的导电粒子又构建了导电网络，使内绝缘层又导通，继续提高热传递效率，周而复始，以便达到自动控制发热电缆的加热温度范围的效果，防止超高温烧毁电缆，引起火灾等情况发生。外绝缘层采用陶瓷硅橡胶制成，陶瓷硅橡胶是一种介于有机与无机的聚合物，兼具陶瓷的高熔点和硅橡胶的高导热特性，既有一定的柔韧性，又具有较高的强度，耐高温和酸碱老化，是一种优异的绝缘材料，可以有效保护电缆线芯，由于具有高导热特性和绝缘特性，使得其在内绝缘层导通的情况下，既能够保持绝缘效果，又不会对热量传递造成太大阻碍。
[0022]本实用新型通过将传统电缆线芯的金属导体替换成碳纤维，提高了产品的柔韧性。碳纤维是一种力学性能优异的材料，比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料的抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7?9倍，其轴向强度和模量高，密度低、无蠕变、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好，热膨胀系数小且具有各向异性。由于碳纤维材料的特性，使得作为电缆线芯后能够在确保电缆线芯功能的基础上，使得电缆产品的整体重量更小，却保持了导电和导热特性，又增加了机械强度。
[0023]屏蔽层4采用铜丝制成的铜丝屏蔽层。当电缆线芯内通入电流后，由于电磁感应会在电缆周围形成磁场，如果电磁场超过100微特斯拉就会对人体健康和其他电器造成影响，通过设置铜丝屏蔽层把电磁场限制在线芯内，使之不能扩散到外部；同时，铜制的屏蔽层也有利于增加电缆整体的机械强度和抗拉强度，延长其使用寿命。
[0024]绕包层5采用矿物质带绕包层。本实用新型通过设置矿物质带绕包层，增强了产品的耐高温和防火性能，由于矿物质无机材料相比较有机材料更为轻盈，节省了材料也减轻了产品重量，便于运输；矿物质大部分具有较高熔点，同时还具有良好的柔软性，即便在极高温度下燃烧时，也基本不存在挥发有害物质的现象，是安全环保的绝缘材料。
[0025]护套层6采用铜制成的铜护套层。本实用新型采用铜作为护套层材料，使得电缆的热传导性能更好，并且铜不具备燃烧特性，因此可以有效避免传统护套层材料燃烧以及燃烧中排出有害物质的问题。铜护套层外还设有一使用低烟无卤材料制成的低烟无卤护套7，在产品运输过程中，低烟无卤护套7可以有效保护铜护套层不受损伤；在燃烧时，低烟无卤护套7不会产生有毒气体，具有安全而环保的效果。
[0026]参照图2，电缆线芯I设有两个，两个电缆线芯I外部分别由内而外包裹内绝缘层2和外绝缘层3，两个电缆线芯I的截面呈一字排列，排列后在两个电缆线芯I的整体在外部由内而外紧密包裹屏蔽层4和绕包层5，在绕包层5外依次设有护套层6和低烟无卤护套7，护套层6与绕包层5之间设有填充料，以便使整个电缆成型后保持圆形截面。
[0027]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.智能防火发热电缆，包括电缆线芯，在所述电缆线芯外包裹有一绝缘层，所述绝缘层的外部由内而外依次设有屏蔽层和护套层，其特征在于，所述绝缘层包括一采用导电高分子材料制成的内绝缘层、一采用陶瓷硅橡胶制成的外绝缘层，所述电缆线芯采用碳纤维发热体制成的电缆线芯，所述屏蔽层采用铜丝制成的铜丝屏蔽层，所述屏蔽层与所述护套层之间设有一绕包层，所述绕包层采用矿物质带绕包层，所述护套层采用铜制成的铜护套层。
2.根据权利要求1所述的智能防火发热电缆，其特征在于，所述铜护套层外还设有一使用低烟无卤材料制成的低烟无卤护套。
3.根据权利要求2所述的智能防火发热电缆，其特征在于，所述电缆线芯至少设有两个，任一所述电缆线芯的外部分别设有一所述绝缘层，至少两个所述电缆线芯呈束状排列后，在外部由内而外紧密包裹所述屏蔽层和所述绕包层，所述绕包层外依次设有所述护套层和所述低烟无卤护套。
【文档编号】H05B3/56GK203801088SQ201320674428
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】陈浩, 陈智, 秦川, 彭雪梅, 李金成, 付启飞, 陈阵 申请人:上海永进特种电缆有限公司