CN103945581A - 一种碳纤维发热电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维发热电缆，包括发热体，所述发热体是由碳纤维构成，所述发热体外包有护套；护套外设绝缘层，所述绝缘层由内绝缘层与外绝缘层构成，所述外绝缘层包覆在内绝缘层的外周，所述内绝缘层由耐高温材料制成；外绝缘层外包有屏蔽层，屏蔽层外包有保护层，所述屏蔽层与保护层之间设的接地线。具有电热转换效率高、节省电能，导电节能性好，无冲击电流，使用寿命长且绝缘性好。

Description

一种碳纤维发热电缆

技术领域

 本发明涉及一种电缆，具体涉及一种碳纤维发热电缆。

技术背景

碳纤维是一种纤维状碳材料，具有耐腐蚀、抗氧化（金属容易氧化造成局部击穿）、高稳定性、寿命长（在300摄氏度下普遍能够达到稳定工作100000小时的时间）、热转换率高（97％以上）等特点。其强度比钢大、密度比铝小，比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，是具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。

在冬季，家庭或公共商场等都说设计用地暖来进行取暖，其暖源是从地下辐射出来到室内空间达到取暖的效果。电地暖是通过铺设在地下发热电缆发热来加热地面。

目前地暖中的发热电缆主要采用金属发热材料的投制成的电缆，这种发热电缆的质地较硬，在施工过程中如遇多次弯折会被破坏，这就是要求在施工过程中施工员非常小心，避免多次弯曲电缆。由于我国的民用电是50HZ的交流电，因此，在使用这种发热电缆时会产生一个周期变化的电磁波场，用户则会长期处于这样一种电磁波场中，尽管电缆成双导线发热，自成回路，有效克服电磁辐射，但毕竟会对人有微观的不良影响。

地暖用的发热电缆在使用过程中安全性最为重要，但现有发热电缆的绝缘层采用单层的聚乙烯绝缘材料，在高温的环境下这种绝缘材料很容易软化，长时间下作产生过载电流容易击穿绝缘层，会导致漏电、发热电缆损坏等严重后果，这样在很大程度缩短了发热电缆的寿命。所以此各发热电缆作为电地暖时不能用地毯或厚重的物体覆盖，否则易存在安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种耐腐蚀、抗氧化、高稳定性、寿命长、热转换效率高的碳纤维发热电缆。

为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种碳纤维发热电缆，包括发热体，所述发热体是由碳纤维构成，所述发热体外包有护套；护套外设绝缘层，所述绝缘层由内绝缘层与外绝缘层构成，所述外绝缘层包覆在内绝缘层的外周，所述内绝缘层由耐高温材料制成；外绝缘层外包有屏蔽层，屏蔽层外包有保护层，所述屏蔽层与保护层之间设的接地线。

所述护套的材质是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物（F46）。

所述内绝缘层是由硅橡胶或聚氯乙烯塑料制成，所述外绝缘层由聚乙烯制成。

所述屏蔽层为复膜铝箔材料、复膜铜箔材料或编织铜网。

所述硅橡胶包括二甲基硅橡胶、甲基氟硅橡胶、三氟丙基氟硅橡胶或乙烯基氟硅橡胶

在碳纤维发热体的外包有F46护套，使发热体的热量均匀，并提高发热电缆弯曲柔韧性。

因为硅橡胶具有无味无毒，不怕高温和抵御严寒的特点，在300℃和－90℃时，仍不失原有的强度和弹性。硅橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。所以本发明中内绝缘层能防止发热丝温度过高，不会使本绝缘层软化或老化，造成因过载电流容易击穿绝缘层的危险。保证了发热电缆的安全使用。

本发明中采用了地线与由复膜铝箔、复膜铜箔或编织铜网构成的屏蔽层，对发热电缆的安装控制、漏电保护，提供更可靠的安全保证。

本发明的发热电缆可以有的两种不同结构，如：

第一种：单导结构：电缆外形为薄型长带，发热体外包护套，护套外包内绝缘层，内绝缘层外包外绝缘层，外绝缘层外包屏蔽层，屏蔽层外包保护套，在保护套和屏蔽层之间装有地线。

第二种：双导结构：发热电缆外形为薄型长带，两个发热体外各包有护套，两护套外包内绝缘层，内绝缘层外包外绝缘层，外绝缘层外包屏蔽层，屏蔽层外包保护套，在保护套和屏蔽层之间装有地线。

本发明地暖发热电缆，采用高科技长丝碳纤维材料作为发热元件，具有以下有益效果：

1、电热转换效率高，节省电能：碳纤维电热体是一种黑体材料，电热转换化效率比金属发热提高30%，电热效率约100%；

2、导电节能性好，无冲击电流：金属发热体在启动或者关闭时，由于金属本身材质决定，会产生一个瞬间最大功率，最大可以达到额定功率的2倍以上。同时在启动后，在一定时间内，在未达到额定工作状态下，其功率会延续不断的增长，直到达到额定工作状态，才恢复额定工作功率。而本发明的碳纤维发热电缆由于没有冲击电流，在启动关闭时，会一直保持额定功率，不会产生瞬间最大功率，因而在节能效果上要远远高于金属电缆；

3、使用寿命长；碳纤维发热电缆采用非金属材料碳为原材料，因而可以保证发热体的寿命为一千年，其外设有F46护套与由耐高温材料制成的内绝缘层与外绝缘层三层保护，提高了发热电缆的整体使用寿命，可以保证其和建筑物同寿命。在同等条件下，碳纤维发热电缆的使用寿命要比金属电缆长得多；

4、绝缘性好；碳纤维发热电缆绝缘性极强，其绝缘性远大于规定值。在绝缘性实验测试中，发热电缆浸入在80°C的 0.8%盐水中通电，绝缘电阻为8550MΩ（标准不小于500MΩ。绝缘强度实验，在4500V（AC）1min,50Hz耐压，无闪烁击穿，泄漏电流≤0.002ma(标准为0.25Ma)，更具很好的安全性。

附图说明：

图1：本发明第一种情况的结构示意图；

图2：本发明第二种情况的结构示意图。

图中，1-发热体，2-护套，3-内绝缘层，4-外绝缘层，5-屏蔽层，6-保护套，7-接地线。

具体实施方式：

下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

在本发明中，内绝缘层是由耐高温材料硅橡胶制成的，其中二甲基硅橡胶、甲基氟硅橡胶、三氟丙基氟硅橡胶或乙烯基氟硅橡胶均有现有的产品。

实施例1

如图1所示，一种低能耗、耐用型发热电缆，包括发热体1，所述发热体1是由碳纤维构成；发热体1外包有由F46制成的护套2，护套2外设绝缘层，所述绝缘层由内绝缘层3与外绝缘层4构成，所述外绝缘层4包覆在内绝缘层3的外周，所述内绝缘层3由耐高温材料二甲基硅橡胶制成，外绝缘层4由聚乙烯制成，外绝缘层4外包复膜铝箔屏蔽层5，屏蔽层5外包保护套6；所述屏蔽层5和保护套6之间安装有地线7。

实施例2

如图1所示，一种低能耗、耐用型发热电缆，包括发热体1，所述发热体1是由是由碳纤维构成；发热体1外包有由F46制成的护套2，护套2外设绝缘层；所述绝缘层由内绝缘层3与外绝缘层4构成，所述外绝缘层4包覆在内绝缘层3的外周，所述内绝缘层3由耐高温材料聚氯乙烯塑料制成，外绝缘层4由聚乙烯制成，外绝缘层4外包复膜铜箔屏蔽层5，屏蔽层5外包保护套6；所述屏蔽层5和保护套6之间安装有地线7。

实施例3

如图2所示，一种低能耗、耐用型发热电缆，包括发热体1，所述发热体1为两个，都是由是由碳纤维构成；发热体1外包有由F46制成的护套2，护套2外设绝缘层，所述绝缘层由内绝缘层3与外绝缘层4构成，所述外绝缘层4包覆在内绝缘层3的外周，所述内绝缘层3由耐高温材料甲基氟硅橡胶制成，外绝缘层4由聚乙烯制成；所述外绝缘层4外包编织铜网构成的屏蔽层5，屏蔽层5外包保护套6；所述屏蔽层5和保护套6之间安装有地线7。

实施例4

结构同实施例3，区别仅在于内绝缘层3由耐高温材料乙烯基氟硅橡胶制成，起到耐高温与绝缘的作用，达到可承受300℃高温而不变型或发软，外绝缘层4外包复膜铜箔屏蔽层5。

本发明采用碳纤维作为发热导体，碳纤维电热体是一种黑体材料，电热转换化效率比金属发热提高30%，电热效率约100%；在碳纤维发热体的外包有F46护套，使发热体的热量均匀，并提高发热电缆弯曲柔韧性。

由于碳纤维发热电缆没有冲击电流，在启动关闭时，会一直保持额定功率，不会产生瞬间最大功率，因而在节能效果上要远远高于金属电缆；碳纤维发热体外设有F46护套与由耐高温材料制成的内绝缘层与外绝缘层三层保护，提高了发热电缆的整体使用寿命，可以保证其和建筑物同寿命。

Claims (5)

1. 一种碳纤维发热电缆，包括发热体，其特征在于：所述发热体是由碳纤维构成，所述发热体外包有护套；护套外设绝缘层，所述绝缘层由内绝缘层与外绝缘层构成，所述外绝缘层包覆在内绝缘层的外周，所述内绝缘层由耐高温材料制成；外绝缘层外包有屏蔽层，屏蔽层外包有保护层，所述屏蔽层与保护层之间设的接地线。

2. 根据权利要求1所述的碳纤维发热电缆，其特征在于：所述护套的材质是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物（F46）。

3. 根据权利要求1所述的碳纤维发热电缆，其特征在于：所述内绝缘层是由硅橡胶或聚氯乙烯塑料制成，所述外绝缘层由聚乙烯制成。

4. 根据权利要求1所述的碳纤维发热电缆，其特征在于：所述屏蔽层为复膜铝箔材料、复膜铜箔材料或编织铜网。

5. 根据权利要求3所述的碳纤维发热电缆，其特征在于：所述硅橡胶包括二甲基硅橡胶、甲基氟硅橡胶、三氟丙基氟硅橡胶或乙烯基氟硅橡胶。