CN105228278B - 一种新型电缆 - Google Patents
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Abstract
一种加热电缆，包括：导电缆芯，其与电源导线相连，用于输送电能；碳纤维层，包括多根碳纤维发热体，其沿着导电缆芯螺旋缠绕设置；多个导电带，其将位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体与不同的缆芯电连接而形成相间电阻；所述多根碳纤维发热体中的特定碳纤维发热体直径大于其余碳纤维发热体，从而使该特定碳纤维发热体的阻值小于其余碳纤维发热体的阻值的一半。
Description
技术领域
本发明涉及一种电加热装置，尤其是涉及一种新型加热电缆。
背景技术
目前，电加热元件除了有电阻丝、电热膜、硅碳合金、钼和氧化锡陶瓷等之外，还有使用电缆作为电加热设备的加热元件。加热电缆是制成电缆结构，以电力为能源，利用电阻丝进行通电加热，来达到采暖或者保温的效果的一种电加热元件。
与其他的电加热方式相比，加热电缆因具有热效率高、节能、设计简单、安装方便、无污染、使用寿命长、能实现遥控和自动控制等优点，使得加热电缆逐步应用在我国普及应用。加热电缆除用于一般家庭供暖外，还用于输油输水管道、罐体及设备的保温防冻；生活热水系统的保温伴热；室外设施如道路、屋顶的化雪除冰；土壤(草坪、绿地、花房)保温加热、文物古迹保护等。
加热电缆的设计要满足以下要求：加热效率高；安全性好，无电磁污染；有一定的机械强度。目前的加热电缆主要采用金属丝或合金电阻丝作作为发热元件，发热电缆通电后，发热体金属丝或合金电阻丝把电能转化为热能，将热能通过热传导以及远红外辐射的方式传送给受热体，来达到采暖或者保温的效果。
碳纤维是一种耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、高强度的新型材料，且因其较好的物理、化学性能使之在航空航天、土木建筑、电子电器、医疗、电缆等领域被广泛应用。现有技术中，201110073117.9公开了一种碳纤维加热电缆，通过在内芯导线上设置螺旋缠绕的多根碳纤维发热体，使用导电带将碳纤维发热体与不同相的两根导线依次相联形成相间电阻，使碳纤维作为发热元件，从而实现提高加热效率、有效传导热量的技术效果。但是，该现有技术的碳纤维发热体，各个相间电阻之间并联连接，在电缆温度过高时，仅能够通过切断电源降低温度，从而可能导致加热不足。
为了解决上述问题，在2015107215460的在先申请中，提出了设置所述导电带与所述多个碳纤维加热体的接触位置，从而使使各段碳纤维导电体之间存在着小于其余电阻一半的最小电阻，当加热电缆的温度过高时，控制该最小电阻段的阻值即可实现对于加热电缆温度的控制，并且不会影响其余相间电阻的加热。但是，该方法需要设置特定的导电带，需要复杂的制作流程和工艺。
发明内容
本发明提供了一种加热电缆，能够解决现有技术的上述缺陷。
作为本发明的一个方面，提供了一种加热电缆，包括：导电缆芯，其与电源导线相连，用于输送电能；碳纤维层，包括多根碳纤维发热体，其沿着导电缆芯螺旋缠绕设置；多个导电带，其将位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体与不同的缆芯电连接而形成相间电阻；所述多根碳纤维发热体中的特定碳纤维发热体直径大于其余碳纤维发热体，从而使该特定碳纤维发热体的阻值小于其余碳纤维发热体的阻值的一半。
优选的，相邻的两条导电带之间的各根碳纤维发热体的长度相等。
优选的，所述特定碳纤维发热体位于相临两条导电带之间的碳纤维发热体段包括三个部分，第一碳纤维发热体段、第二碳纤维发热体段以及熔断段，所述熔断段位于第一碳纤维发热体段以及第二碳纤维发热体段中间，当所述加热电缆的温度超过特定阈值，所述熔断段进行熔断使该碳纤维发热体段断路。
可替换的，所述特定碳纤维发热体位于相临两条导电带之间的碳纤维发热体段包括三个部分，第一碳纤维发热体段、第二碳纤维发热体段以及调节段，所述调节段位于第一碳纤维发热体段以及第二碳纤维发热体段中间，其包括正温度系数的电阻材料，当所述加热电缆的温度超过特定阈值，所述调节段的电阻出现阶越增大，从而降低发热电缆的热量。
作为本发明的另外一个方面，提供一种加热电缆，包括：导电缆芯，其与电源导线相连，用于输送电能；碳纤维层，包括多根碳纤维发热体，其沿着导电缆芯螺旋缠绕设置；多个导电带，其将位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体与不同的缆芯电连接而形成相间电阻；其特征在于：所述多根碳纤维发热体中的特定碳纤维发热体直径大于其余碳纤维发热体，从而使该特定碳纤维发热体的阻值小于其余碳纤维发热体的阻值的一半；所述不同导电带之间的轴向距离依次增加，使同一碳纤维发热体沿着轴向的相间电阻的阻值依次增加。
优选的，相邻的两条导电带之间的各根碳纤维发热体的长度相等。
优选的，其特征在于：所述特定碳纤维发热体位于相临两条导电带之间的碳纤维发热体段包括三个部分，第一碳纤维发热体段、第二碳纤维发热体段以及调节段，所述调节段位于第一碳纤维发热体段以及第二碳纤维发热体段中间，其包括正温度系数的电阻材料，当所述加热电缆的温度超过调节温度阈值，所述调节段的电阻出现阶越增大，从而降低发热电缆的热量。
优选的，设置所述调节段，使沿着轴向的各个调节段的调节温度阈值依次增大。
优选的，所述导电缆芯使用镍铬合金、康铜或者铜线作为导电体。
优选的，所述导电体外设置内绝缘层。
优选的，还包括设置于最外边的护套层。
附图说明
图1是本发明的加热电缆的结构示意图。
图2是本发明一个实施例的相间电阻对应的电路图。
图3是本发明具有调节段的相间电阻对应的电路图。
图4是本发明另一个实施例的相间电阻对应的电路图。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
本发明实施例的加热电缆，参见图1，包括位于护套层1，导电体2，内绝缘层3，多根碳纤维加热体以及多条导电带7。护套层1位于发热电缆的最外层，用于防护整根加热电缆，可以使用高密度聚乙烯外护套的结构。
导电体2与内绝缘层3形成了导电缆芯4，其与电源相连，用于输送电能，本实施例中使用两相电源作为发热电缆的电源。导电体2使用康铜或者铜线作为导体，内绝缘层使用云母带作为绝缘材料。
图1中的实施例中使用两根碳纤维加热体5和6作为发热材料，其通过导电带7与不同的缆芯电连接而形成相间电阻。导电带7在加热电缆纵截面的投影为直线，与两相电源的各相依次交替电连接，并且分别与碳纤维发热体5和6电连接，从而在电源与碳纤维发热体5和6的各段之间形成回路。
碳纤维发热体5直径大于碳纤维发热体6，从而使单位长度内碳纤维发热体5的阻值小碳纤维发热体6的阻值。优选的，设置碳纤维发热体5的直径，是其单位长度阻值小于碳纤维发热体6的一半。
上述实施例的电路图参见图2，碳纤维加热体5在两条导电带7之间的相间电阻为10、12，其小于碳纤维加热体6在两条导电带7之间的相间电阻11、13。通过这样的设置，不需要特别设置导电带7即可使碳纤维加热体5在各段导电带的电阻都于其余电阻一半，当加热电缆的温度过高时，控制该最小电阻段的阻值，加大其电阻或者使其断路即可实现对于加热电缆温度的控制，并且不会影响其余相间电阻的加热。
可以将相间电阻10和12对应的特定碳纤维加热体段设置为包括三个部分，第一碳纤维加热体段、第二碳纤维加热体段以及熔断段，熔断段位于第一碳纤维加热体段以及第二碳纤维加热体段中间，当加热电缆的温度超过特定阈值，所述熔断段进行熔断使该碳纤维加热体段断路。
优选的，如图3所示，可以将相间电阻10和12对应的碳纤维加热体5的特定碳纤维加热体段设置为包括三个部分，第一碳纤维加热体段、第二碳纤维加热体段以及调节段14和15，调节段14和15位于第一碳纤维加热体段以及第二碳纤维加热体段中间，其包括正温度系数的电阻材料，当加热电缆的温度超过特定调节阈值，调节段14和15的电阻出现阶越增大，从而降低加热电缆的热量，优选的，该增大后的电阻阻值比相间电阻10和12的阻值高一个量级。优选的，调节段14和15使用不同的正温度系数的电阻材料，使对应于的特定调节阈值不同，从而使该加热电缆可以进行不同温度的调节。
优选的，在一个替换的实施例中，可以将不同导电带7之间的轴向距离依次增加，从而如图4中所示，使同一碳纤维发热体沿着轴向的相间电阻的阻值依次增加。通过对于碳纤维加热体5上阻值不同的相间电阻设置不同特定调节阈值的电阻材料，可以实现对于不同温度使用不同阻值的相间电阻进行调节。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种加热电缆，包括：导电缆芯，其与电源导线相连，用于输送电能；碳纤维层，包括多根碳纤维发热体，其沿着导电缆芯螺旋缠绕设置；多个导电带，其将位于两个相邻的导电带之间的碳纤维发热体与不同的缆芯电连接而形成相间电阻；其特征在于：所述多根碳纤维发热体中的特定碳纤维发热体的直径大于其余碳纤维发热体的直径，从而使该特定碳纤维发热体的阻值小于其余碳纤维发热体的阻值的一半。
2.根据权利要求1所述的加热电缆，其特征在于：相邻的两条导电带之间的各根碳纤维发热体的长度相等。
3.根据权利要求2所述的加热电缆，其特征在于：所述特定碳纤维发热体位于相邻 两条导电带之间的碳纤维发热体段包括三个部分，第一碳纤维发热体段、第二碳纤维发热体段以及熔断段，所述熔断段位于第一碳纤维发热体段以及第二碳纤维发热体段中间，当所述加热电缆的温度超过特定阈值，所述熔断段进行熔断使该碳纤维发热体段断路。
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