CN107481468A - 一种不可恢复线型感温探测器 - Google Patents

Abstract

一种不可恢复线型感温探测器,包括感温电缆和分别连接在感温电缆两端的信号处理单元及终端电阻盒；其中感温电缆主要由两根分别包覆可熔融温度系数绝缘材料层、可熔融绝缘材料层的探测导体绞合在一起及与其并行设置外导电体组成，信号处理单元检测可熔融温度系数绝缘材料层的电阻值变化或变化率是否达到预警阈值和两根探测导体之间短路状态。利用两根探测导体之间发生短路时，结合短路之前检测外导电体与包覆可熔融温度系数绝缘材料层的探测导体之间的电阻值变化或变化率是否达到预警阈值分别输出火警信号或短路故障信号，消除了感温电缆长期处于高温环境下可熔融温度系数绝缘材料层机械强度降低，不满足国标要求的问题。

Description

一种不可恢复线型感温探测器

技术领域

本发明属于消防火灾报警技术领域，涉及一种不可恢复线型感温探测器。

背景技术

线型感温探测器通常由敏感元件和连接在敏感元件一端的信号处理单元组成，有时还包括一个连接在敏感元件另一端的终端盒。其中线型感温探测器上的敏感元件一般称为感温电缆或探测线缆，分为可恢复式和不可恢复式两大类。

中国申请专利号CN201210555473.9公开了一种不可恢复线型感温探测器，如图1所示，包括感温电缆1和分别连接在感温电缆1两端的信号处理单元2和电阻终端盒3；其中感温电缆1主要由两根之间设有可熔融温度系数绝缘材料层且绞合在一起的弹性钢丝10、11组成，感温电缆1外部包覆外护套15。其工作原理是：信号处理单元2实时检测两根弹性钢丝10、11之间的电阻值r大小或变化，当发生火灾情况下感温电缆的受热区域温度升高至可熔融温度系数绝缘材料层的软化点，这样两根弹性钢丝10、11之间的可熔融温度系数绝缘材料层在弹力作用下被挤掉，导致两根弹性钢丝10、11之间短路发生，这时信号处理单元2结合短路发生前其检测电阻值r大小或变化是否达到预警阈值来输出火灾报警信号。

发明内容

背景技术中公开的不可恢复线型感温探测器在试验室进行耐高温环境温度试验时，长期处于高温环境中的感温电缆会发生短路而出现短路故障信号或火警信号输出，这样无法满足国标规定的耐高温试验要求。经过大量的试验并对短路后的感温电缆结构进行解剖分析，其原因是：长期处于高温环 境中的可熔融温度系数绝缘材料层的机械强度降低导致。

为了解决上述问题，本发明提供了一种不可恢复线型感温探测器,包括感温电缆和分别连接在感温电缆两端的信号处理单元及终端电阻盒；所述感温电缆主要由两根分别包覆可熔融温度系数绝缘材料层、可熔融绝缘材料层的探测导体绞合在一起及与其并行设置的外导电体组成，其中在可熔融温度系数绝缘材料层软化点或/和可熔融绝缘材料层软化点两根探测导体之间存在弹力，且外导电体和可熔融温度系数绝缘材料层直接接触；信号处理单元实时检测外导电体与包覆可熔融温度系数绝缘材料层的探测导体之间的电阻值变化或变化率和两根探测导体之间相互接触状态，一旦两根探测导体之间发生相互接触状态及其相互接触前所检测电阻值变化或变化率达到预警阈值，输出火警。

优选的，所述外导电体为带状或线状的导体或半导体材料。进一步，所述带状导体材料为铝箔或铜箔或至少一侧导电铝塑带或至少一侧导电铜塑带；或进一步，所述外导电体为外导电层，且作为公共信号地或/和接入大地。

优选的，所述外导电体与所包覆可熔融绝缘材料层的探测导体之间至少一处相互接触，所述两根探测导体之间在终端电阻盒处连接终端电阻R。

优选的，所述外导电体与所包覆可熔融绝缘材料层的探测导体之间没有一处相互接触，在终端电阻盒处所述外导电体和两探测导体之间分别连接终端电阻。进一步，在终端电阻盒处所述外导电体和两探测导体之间分别所连接终端电阻为R1和R2。

优选的，所述两根探测导体中至少一根为弹性探测导体。进一步，所述弹性探测导体为弹性金属丝、记忆合金丝和弹性金属管中的一种。

优选的，所述可熔融温度系数绝缘材料层为可熔融NTC或PTC或CTR特性绝缘材料。

优选的，所述可熔融绝缘材料层由PE制成，其软化点在40℃～180℃； 所述可熔融温度系数绝缘材料层由PVC制成，其软化点在40℃～180℃。

优选的，所述感温电缆还包括包覆在其外部的外护套，其由PVC、PE、橡胶、化纤或编织金属丝构成。

本发明提供的不可恢复线型感温探测器利用由两根分别包覆可熔融温度系数绝缘材料层、可熔融绝缘材料层的探测导体绞合在一起及与其并行设置外导电体的感温电缆结构，信号处理单元检测可熔融温度系数绝缘材料层的电阻值变化或变化率是否达到预警阈值和两根探测导体之间短路状态。当两根探测导体之间发生短路时，结合短路之前检测外导电体与包覆可熔融温度系数绝缘材料层的探测导体之间随温度变化而体现出来的电阻值变化或变化率是否达到预警阈值分别输出火警信号或短路故障信号，消除了感温电缆长期处于高温环境下可熔融温度系数绝缘材料层机械强度降低，不满足国标要求的问题。另外，所述外导电体为外导电层且作为在探测电路中公共信号地或/和接入大地，能起到良好的屏蔽抗干扰作用，提高探测器的电磁兼容性能。

附图说明

图1为现有技术公开的不可恢复线型感温探测器结构示意图。

图2为实施例一提供的不可恢复线型感温探测器结构示意图。

图3为图2所述感温电缆横截面结构示意图。

图4为实施例二提供的不可恢复线型感温探测器结构示意图。

图5为实施例三提供的不可恢复线型感温探测器结构示意图。

具体实施方式

下面以下结合附图和具体实施例对本发明提供的不可恢复线型感温探测器详细说明，但本发明的保护范围不限于以下内容。

实施例一

如图2、3所示，本实施例提供的一种不可恢复线型感温探测器,包括感温电缆1和分别连接在感温电缆1两端的信号处理单元2及终端电阻盒3；其中感温电缆1主要由两根分别包覆可熔融NTC特性绝缘材料层12、可熔融绝缘材料层13的探测导体10、11绞合在一起并缠绕外导电层14组成，且可熔融绝缘材料层13沿探测导体11轴线方向设一开口16，使外导电层14与探测导体11互相接触。另外，所述的感温电缆1外部包覆有外护套15。

现将本实施例提供的不可恢复缆式线型感温探测器工作原理阐述如下：

正常情况下，即未发生火灾、故障的情况下，可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13一起隔开探测导体10、11，信号处理单元2检测电阻值r为两探测导体之间绝缘电阻值和终端电阻R的并联值，由于常温下两探测导体10、11之间电阻值很大，检测电阻值r近似为终端电阻R的电阻值，即r＝R。

当发生断路故障时即由探测导体10、11和终端电阻R构成的探测回路发生断路，而此时探测导体10、11之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13仍保持完好，因此，信号处理单元2检测电阻值r为无穷大，即r>R，输出断路故障信号。但是由于外导电层14与探测导体11缠绕设置且互相接触，即使探测导体11出现断路现象，信号处理单元2检测电阻值r近似为终端电阻R的电阻值，即r＝R,这样无法监测探测导体11出现断路问题，而只有外导电层14与探测导体11在同一区域同时出现断路情况下才能监测断路问题。

当发生短路故障时即两根探测导体10、11之间在某处完全相互接触短路故障，信号处理单元2检测电阻值r近似为0，即r＝0，而出现短路现象前，由于常温情况下探测导体10、11之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度变化而体现出来的电阻值变化或变化率较小，信号处理单元2检测电阻值r未达到预警阈值，因此综合判断信号处理单元2输出短路故障信号。

当发生火灾时即感温电缆1局部区域温度会升高，信号处理单元2实时检测探测回路的电阻值r,随着感温电缆1的受热区域温度升高至可熔融NTC特性绝缘材料层12的软化点和可熔融绝缘材料层13的软化点，在两根探测导体10、11之间弹力的作用下出现短路现象，即检测电阻值r近似为0，即r＝0；并且出现短路现象前，信号处理单元2检测探测回路的电阻值r达到预警阈值，因此综合判断信号处理单元2输出火警信号。

在信号处理单元2检测并输出火警的过程中，无论可熔融NTC特性绝缘材料层12的软化点和可熔融绝缘材料层13的软化点大小关系如何，即在弹力作用下挤掉两根探测导体10、11之间可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13时间前后关系如何，而外导电层14和探测导体10之间的可熔融NTC特性绝缘材料层一直存在。这样即使在两根探测导体10、11之间互相接触即短路现象前，在弹力作用下它们之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12无论在正常或长期高温环境情况下何时被挤掉，信号处理单元2还可以利用外导电层14和探测导体10之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度升高而引起的探测回路的电阻值r变化或变化率来进行是否到达预警阈值(外导电层14和探测导体10之间不存在弹力)。

本实施例中外导电层14可以是带状或线状的导体或半导体材料，可以缠绕设置，也可以平行或同轴设置，只要确保外导电层14既与探测导体11之间相互接触，又与可熔融NTC特性绝缘材料层直接接触即可。

本实施例替代技术方案与上述技术方案区别在于：感温电缆1的可熔融绝缘材料层13沿探测导体11轴线方向不设一开口16，且外导电层14两端中至少一端和探测导体11对应端同时接入同一端子，其余部分相同。其工作原理与上述探测器的工作原理相同。

实施例二

如图4所示，本实施例提供的一种不可恢复线型感温探测器,包括感温电 缆1和分别连接在感温电缆1两端的信号处理单元2及终端电阻盒3；感温电缆1主要由两根分别包覆可熔融NTC特性绝缘材料层12、可熔融绝缘材料层13的探测导体10、11绞合在一起并缠绕有外导电层14组成，其中在终端电阻盒3处探测导体10分别与探测导体11和外导电层14之间连接终端电阻R1、R2，探测导体10、11和外导电层14在信号处理单元2处电连接并构成两个探测回路。另外，所述的感温电缆1外部包覆有外护套15。

现将本实施例提供的不可恢复缆式线型感温探测器工作原理阐述如下：

正常情况下，即未发生火灾、故障的情况下，可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13一起隔开探测导体10、11和外导电层14，信号处理单元2分别实时检测两个探测回路(探测导体11-终端电阻R1-探测导体10构成第一个探测回路，外导电层14-终端电阻R2-探测导体10构成第二个探测回路)检测电阻值r1和r2；在第一个探测回路中，常温下由于探测导体10、11之间可熔融绝缘材料层13存在，其检测阻值r1近似为终端电阻R1的电阻值，即r＝R1；在第二个探测回路中，常温下由于探测导体10和外导电层14之间可熔融NTC特性绝缘材料层12存在(常温下可熔融NTC特性绝缘材料层12阻值很大)，其检测阻值r2近似为终端电阻R2的电阻值，即r2＝R2。

当发生断路故障时即第一个或第二个探测回路发生断路，其中第一个探测回路中探测导体10、11之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13仍保持完好，因此，信号处理单元2检测电阻值r1为无穷大，即r1>R1，输出断路故障信号；第二个探测回路中探测导体10和外导电层14之间可熔融NTC特性绝缘材料层12仍保持完好(常温下可熔融NTC特性绝缘材料层12阻值很大)，因此，信号处理单元2检测电阻值r2为无穷大，即r2>R2，输出断路故障信号。因此，由于外导电层14与探测导体11缠绕设置且之间设置有可熔融绝缘材料层13，无论第一个或第二个探测回路 发生断路信号处理单元2均能输出断路故障信号，可以解决实施例一中只有探测导体11出现断路无法检测的问题。

当发生短路故障时即第一个或第二个探测回路发生短路，其中第一个探测回路中两根探测导体10、11之间可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13在弹力作用下被挤掉，导致短路故障，信号处理单元2检测电阻值r1近似为0，即r1＝0，而出现短路现象前，而正常温度下第二个探测回路中探测导体10和外导电层14之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度变化而体现出来的电阻值变化或变化率较小，信号处理单元2检测电阻值r2未达到预警阈值，因此综合判断信号处理单元2输出短路故障信号。另外，第二个探测回路总探测导体10和外导电层14发生短路故障时，由于常温情况下探测导体10和外导电层14之间设有可熔融NTC特性绝缘材料层12的电阻值很大或变化及变化率不大，这样，其发生短路前电阻检测值r2近似为无穷大，即r2>R2，且未达到预警阈值，因此信号处理单元2电阻检测值r2近似为0，输出短路故障信号。

当发生火灾时即感温电缆1局部区域温度会升高，信号处理单元2实时检测第一个和第二个探测回路的电阻值r1、r2,随着感温电缆1的受热区域温度升高至可熔融NTC特性绝缘材料层12的软化点和可熔融绝缘材料层13的软化点，在第一个探测回路中两根探测导体10、11之间弹力作用下出现短路现象，即检测电阻值r1近似为0，即r＝0；并且出现短路现象前，信号处理单元2检测第二个探测回路的电阻值r2达到预警阈值，因此综合判断信号处理单元2输出火警信号。

在信号处理单元2检测并输出火警的过程中，无论第一个探测回路中可熔融NTC特性绝缘材料层的软化点和可熔融绝缘材料层13的软化点大小关系如何，即在弹力作用下挤掉两根探测导体10、11之间可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13时间前后关系如何，而第二个探测回路 中外导电层14和探测导体10之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12一直存在。这样即使在两根探测导体10、11之间相互接触即短路现象前，在弹力作用下可熔融NTC特性绝缘材料层12无论何时正常或长期高温环境情况下被挤掉，信号处理单元2还可以利用第二个探测回路中外导电层14和探测导体10之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度升高而引起的探测回路的电阻值r变化或变化率来进行是否到达预警阈值(外导电层14和探测导体10之间不存在弹力)。

本实施例中外导电层14可以是带状或线状的导体或半导体材料，可以缠绕设置，也可以平行或同轴设置，只要确保外导电层14同时与可熔融NTC特性绝缘材料层和可熔融绝缘材料层直接接触即可。

本实施例中在终端电阻盒3处探测导体10分别与探测导体11和外导电层14之间连接终端电阻R1、R2的方式，也可以是探测导体11或外导电层14为公共端的连接方式；也可以是在探测导体10、探测导体11和外导电层14之间连接三个终端电阻且为星型接法。其工作原理与本实施例基本相同，只是终端电阻不相同，会导致检测电阻值不同。

实施例三

如图5所示，本实施例的提供的一种不可恢复线型感温探测器,包括感温电缆1和分别连接在感温电缆1两端的信号处理单元2及终端电阻3；其中感温电缆1主要由两根分别包覆可熔融NTC特性绝缘材料层12、可熔融绝缘材料层13的探测导体10、11绞合在一起并缠绕有外导电层14组成，其中在终端电阻盒3处外导电层14分别与探测导体10和探测导体11之间连接终端电阻R2、R1，探测导体10、11和外导电层14在信号处理单元2处电连接并构成两个探测回路。另外，所述的感温电缆1外部包覆有外护套15。

现将本实施例提供的不可恢复缆式线型感温探测器工作原理阐述如下：

正常情况下，即未发生火灾、故障的情况下，可熔融NTC特性绝缘材 料层12和可熔融绝缘材料层13一起隔开探测导体10、11和外导电层14，信号处理单元2分别实时检测两个探测回路(探测导体10-终端电阻R2-外导电层14构成第一个探测回路，探测导体11-终端电阻R1-外导电层14构成第二个探测回路)检测电阻值r1和r2；在第一个探测回路中，常温下由于探测导体10和外导电层14之间可熔融NTC特性绝缘材料层12存在(常温下可熔融NTC特性绝缘材料层12阻值很大)，其检测阻值r1近似为终端电阻R2的电阻值，即r＝R2；在第二个探测回路中，常温下由于探测导体11和外导电层14之间可熔绝缘材料层13存在，其检测阻值r2近似为终端电阻R1的电阻值，即r2＝R1。

当发生断路故障时即第一个或第二个探测回路发生断路，其中第一个探测回路中探测导体10和外导电层14之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12仍保持完好(常温下可熔融NTC特性绝缘材料层12阻值很大)，因此，信号处理单元2检测电阻值r1为无穷大，即r1>R2，输出断路故障信号；第二个探测回路中探测导体11和外导电层14之间可熔融绝缘材料层13仍保持完好，因此，信号处理单元2检测电阻值r2为无穷大，即r2>R1，输出断路故障信号。因此，同样由于外导电层14与探测导体11缠绕设置且之间设置有可熔融绝缘材料层13，无论第一个或第二个探测回路发生断路信号处理单元2均能输出断路故障信号，解决实施例一中只有探测导体11出现断路无法检测的问题。

当发生短路故障时即第一个或第二个探测回路发生短路，由于第一个探测回路中探测导体10和外导电层14之间或第二个探测回路中探测导体11和外导电层14之间没有弹力存在，只有两根探测导体10、11之间存在弹力。这样，当第一个探测回路发生短路故障，信号处理单元2检测电阻值r1近似为0，即r1＝0，而出现短路现象前，正常温度下探测导体10和外导电层14之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度变化而体现出来的电阻值变 化或变化率较小，未达到预警阈值，因此综合判断信号处理单元2输出短路故障信号；同样当第二个探测回路发生短路故障，信号处理单元2检测电阻值r2近似为0，即r2＝0，而出现短路现象前，正常温度下探测导体11和外导电层14之间设有可熔融绝缘材料层13的电阻值很大，这样，其发生短路前电阻检测值r2近似为无穷大(变化不大)，即r2>R2，即未达到预警阈值，因此信号处理单元2电阻检测值r2近似为0，输出短路故障信号；另外，当两根探测导体10、11之间相互接触，此时，两个探测回路相当于并联成一个探测回路，由于正常温度下第一个探测回路中探测导体10和外导电层14之间检测到的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度变化而体现出来的电阻值的变化或变化率较小，末达到预警阈值，信号处理单元2检测电阻值r近似为R1和R2的并联值，即输出短路故障信号。

当发生火灾时即感温电缆1局部区域温度会升高，信号处理单元2实时检测第一个和第二个探测回路的电阻值r1、r2,随着感温电缆1的受热区域温度升高至可熔融NTC特性绝缘材料层12的软化点和可熔融绝缘材料层13的软化点，在两根探测导体10、11之间弹力作用下相互接触，即两个探测回路相当于并联成一个探测回路，信号处理单元2检测电阻值r近似R1和R2的并联值，即这样信号处理单元2结合两根探测导体10、11之间相互接触出现前，其检测第一个探测回路的电阻值r2是否达到预警阈值来输出火警信号。

在信号处理单元2检测并输出火警的过程中，无论第一个探测回路中可熔融NTC特性绝缘材料层12的软化点和可熔融绝缘材料层13的软化点大小关系如何，即在弹力作用下挤掉两根探测导体10、11之间可熔融NTC特性绝缘材料层12和可熔融绝缘材料层13时间前后关系如何，而第二个探测回路中外导电层14和探测导体10之间的可熔融NTC特性绝缘材料层一直存在。这样即使在两根探测导体10、11之间相互接触即短路现象前，在弹 力作用下可熔融NTC特性绝缘材料层无论何时正常或长期高温环境情况下被挤掉，信号处理单元2还可以利用第二个探测回路中外导电层14和探测导体10之间的可熔融NTC特性绝缘材料层12随温度升高而引起的探测回路的电阻值r变化或变化率来进行是否到达预警阈值(外导电层14和探测导体10之间不存在弹力)。

本实施例由于外导电层14与探测导体10、11之间无弹力，由于外导电层14与探测导体10之间可熔融NTC特性绝缘材料层12存在，或外导电层14与探测导体11之间可熔融绝缘材料层13存在，因此正常温度或长期高温度环境下不会在它们之间相互接触短路故障。

另外，本实施例中的外导电层14在两个探测回路中作为信号地或/和接入大地，能起到良好的屏蔽抗干扰作用，提高探测器的电磁兼容性能。

本实施例中外导电层14可以是箔状或线状，可以缠绕设置，也可以平行或同轴设置，只要确保外导电层14同时与可熔融NTC特性绝缘材料层和可熔融绝缘材料层直接接触即可。

本发明中所述外导电层14为至少一侧导电铝箔、铜箔、铜塑带或者铝塑带等带状或线状的导体或半导体材料；所述两根探测导体10、11中至少一根为弹性探测导体，所述弹性探测导体为弹性金属丝、记忆合金丝和弹性金属管中的至少一种。

本发明中所述可熔融绝缘材料层13为由PE制成，其软化点在40℃～180℃范围以内；所述可熔融NTC特性绝缘材料层12由PVC制成，其软化点在40℃～180℃范围以内；所述护套层15由PVC、PE、橡胶、化纤、或编织金属丝构成。

Claims (10)

1.一种不可恢复线型感温探测器,包括感温电缆(1)和分别连接在感温电缆(1)两端的信号处理单元(2)及终端电阻盒(3)；其特征在于：感温电缆(1)主要由两根分别包覆可熔融温度系数绝缘材料层(12)、可熔融绝缘材料层(13)的探测导体(10、11)绞合在一起及与其并行设置的外导电体(14)组成，其中在可熔融温度系数绝缘材料层(12)软化点或/和可熔融绝缘材料层(13)软化点两根探测导体(10、11)之间存在弹力，且外导电体(14)和可熔融温度系数绝缘材料层(12)直接接触；信号处理单元(2)实时检测外导电体(14)与包覆可熔融温度系数绝缘材料层(12)的探测导体(10)之间的电阻值变化或变化率和两根探测导体(10、11)之间相互接触状态，一旦两根探测导体(10、11)之间发生相互接触状态及其相互接触前所检测电阻值变化或变化率达到预警阈值，输出火警。

2.根据权利要求1所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述外导电体(14)为带状或线状的导体或半导体材料。

3.根据权利要求2所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述带状导体材料为铝箔或铜箔或至少一侧导电铝塑带或至少一侧导电铜塑带。

4.根据权利要求1所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述外导电体(14)与所包覆可熔融绝缘材料层(13)的探测导体(11)之间至少一处相互接触，所述两根探测导体(10、11)之间在终端电阻盒(3)处连接终端电阻R。

5.根据权利要求1所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述外导电体(14)与所包覆可熔融绝缘材料层(13)的探测导体(11)之间没有一处相互接触，在终端电阻盒(3)处所述外导电体(14)和两探测导体(10、11)之间分别连接终端电阻。

6.根据权利要求5所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：在终端电阻盒(3)处所述外导电体(14)和两探测导体(10、11)之间分别所连接终端电阻为R1和R2。

7.根据权利要求2或6所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述外导电体(14)为外导电层，且作为公共信号地或/和接入大地。

8.根据权利要求1或2或4或5所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述两根探测导体(10、11)中至少一根为弹性探测导体。

9.根据权利要求8所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述弹性探测导体为弹性金属丝、记忆合金丝和弹性金属管中的一种。

10.根据权利要求1或2或4或5所述的不可恢复线型感温探测器，其特征在于：所述可熔融温度系数绝缘材料层(12)为可熔融NTC或PTC或CTR特性绝缘材料。