CN107545692A - 不可恢复式缆式线型感温火灾探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提出用于不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆，包括该感温电缆的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器和使用该火灾探测器进行火灾报警、火灾预警以及短路故障报警的方法。本发明通过在检测到第二探测导体与第三探测导体之间短接后，进一步检测第一探测导体与第三探测导体之间的热敏电阻值以确定感温电缆的温度和温度变化，判断产生短路的原因是发生火灾或由物理损伤等非温度上升故障并相应输出火灾报警信号或短路故障报警信号，以及确定发生火灾或短路故障的位置。

Description

不可恢复式缆式线型感温火灾探测器

技术领域

本发明涉及一种不可恢复式缆式线型感温火灾探测器，特别是具有定位和温度监测功能的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器。

背景技术

缆式线型感温火灾探测器已经在不同行业中广泛应用于火灾探测。缆式线型感温火灾探测器包括不可恢复式和可恢复式缆式线型感温火灾探测器两种。

图1为一种目前使用的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆的结构示意图。该感温电缆由护套1和位于护套1内的至少两根探测导体3构成，探测导体3外部包覆具有一定熔点的可熔绝缘材料层2。探测导体3中的至少一根是弹性导体并且相互绞合。当感温电缆的受热温度达到可熔绝缘材料层的熔化温度时，可熔绝缘材料层熔化使得探测导体3在弹力作用下互相接触而发生短路，通过检测该短路状态从而达到火灾报警的目的。具有这种感温电缆的火灾探测器的优点是火灾报警温度与环境温度和使用长度无关，可以确定发生火灾的位置，可靠性较高，但是其缺点在于不具有监测火灾早期引起的温度异常变化的能力和短路故障报警功能。

图2为另一种目前使用的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆的结构示意图。该感温电缆由护套层4和位于护套层4内的两根探测导体构成，其中探测导体1外部包覆有具有热敏特性的感温材料层3，探测导体2外部包覆有具有一定熔点的可熔绝缘材料层5。两根探测导体中至少有一根为弹性导体。当探测导体的温度没有达到可熔绝缘材料层5的熔化温度时，探测导体1和2之间为绝缘状态；当探测导体的温度达到或超过可熔绝缘材料层5的熔化温度时，可熔绝缘材料层5熔化，探测导体2在弹力作用下与探测导体1外部的感温材料层3电接触。此时探测导体1和2之间的电阻值(即热敏感温材料层3的电阻值)与探测导体的温度相关。当由该电阻值所确定的温度上升到规定值时，探测器发出火灾报警信号。该探测器具有探测导体短路故障报警功能，但是无法确定发生火灾的位置。

更进一步，上述两种不可恢复式缆式线型感温火灾探测器都无法检测和排除当感温电缆由于划伤、挤压等非温度升高引起的可熔绝缘材料层破损时导致错误触发火灾报警信号的情况，降低了火灾探测器的工作可靠性。

另外，现有的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器还存在进一步改进的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种至少克服上述至少一个缺陷的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器。该不可恢复式缆式线型感温火灾探测器可以在发生火灾时产生火灾报警信号，同时也可以检测感温电缆由于划伤、挤压等非温度升高导致的短路故障并产生短路故障报警信号，避免火灾误报，进一步确定发生火灾或短路故障的位置，并且可以实时监测感温电缆所处的环境温度的异常变化并且不受环境温度和使用长度对温度监测准确度的影响。

上述目的通过包括如下所述的感温电缆和包括该感温电缆的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器实现。

本发明提出一种用于不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆，所述感温电缆的最外部具有护套层，在所述护套层内具有并列布置的第一探测导体、第二探测导体和第三探测导体，所述第一探测导体外部包覆具有热敏特性的感温材料层，所述第二探测导体外部包覆可熔绝缘材料层。

所述可熔绝缘材料层由聚氯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、石蜡和硬脂酸中的至少一种构成。所述可熔绝缘材料层的软化或熔化温度在40℃-180℃之间。

所述感温材料层由NTC热敏材料、PTC热敏材料、CTR热敏材料、导电橡胶和导电陶瓷中的至少一种构成。

进一步，所述第一探测导体外部的感温材料层、所述第二探测导体外部的可熔绝缘材料层中的至少一者的外部包覆导电层。所述导电层选自铝塑带、铜塑带、金属薄膜、金属丝编织网和金属漆涂敷层中的至少一者。

所述第二探测导体至少与所述第一探测导体和所述第三探测导体中的一者相互绞合。相互绞合的探测导体中的至少一者为弹性导体。

本发明提出一种不可恢复式缆式线型感温火灾探测器，该火灾探测器由如上所述的感温电缆、终端电阻和信号转换单元构成，在所述感温电缆的一端处，所述第一探测导体和所述第三探测导体之间连接终端电阻，所述第二探测导体和所述第三探测导体之间连接另一终端电阻，在所述感温电缆的另一端处，所述第一探测导体、所述第二探测导体和所述第三探测导体分别连接所述信号转换单元，所述信号转换单元被配置为将在所述第一探测导体和所述第三探测导体之间检测的电信号转换为指示所述感温电缆温度的信息，将在所述第二探测导体和所述第三探测导体之间检测的电信号转换为指示短路状态的报警信息，根据所述指示所述感温电缆温度的信息和所述指示短路状态的报警信息产生火灾报警信号或短路故障报警信号。

所述信号转换单元被进一步配置为确定发生火灾或短路故障的位置。

所述终端电阻被设置在终端盒中。

所述信号转换单元具有用于显示所述感温电缆的温度和温度变化、所述报警信息、所述火灾报警信号和所述短路故障报警信号中的至少一者的显示器或指示器。

本发明还提出一种使用如上所述的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器进行火灾报警的方法，其包括如下步骤：

检测所述第二探测导体与所述第三探测导体之间的第一温度探测通道的电回路的电阻值；

当所述第一温度探测通道的电回路的电阻值等于或低于报警电阻阈值时确定所述第一温度探测通道的电回路发生短路，检测所述第一探测导体与所述第三探测导体之间的第二温度探测通道的电回路的电阻值以确定所述感温电缆的温度和温度变化；

当所述感温电缆的温度等于或高于报警温度并且所述感温电缆的温度发生异常变化时，输出火灾报警信号；

当所述感温电缆的温度低于所述报警温度或者所述感温电缆的温度未发生异常变化时，输出短路故障报警信号。

该方法进一步包括确定发生火灾或短路故障的位置的步骤。

本发明还提出一种使用如上所述的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器进行火灾预警的方法，其包括如下步骤：

在确定发生火灾之前，通过检测所述第一温度探测导体与所述第三探测导体之间的温度探测通道的电回路的电阻值，以确定所述感温电缆的温度和温度变化；以及

基于所确定的所述感温电缆的温度和温度变化进行火灾的预警。

相比现有技术，本发明的火灾探测器和火灾报警或预警方法可以监测感温电缆的温度变化，对早期火灾的发现提供依据，并且在可熔绝缘材料层熔化导致探测导体短接时，能够准确判断该短接是由于发生火灾引起的还是由于物理损坏等非温度上升原因引起的从而相应地产生火灾报警信号或短路故障信号，并进一步确定发生火灾或故障的位置。另外，本发明的火灾探测器和火灾报警或预警方法可以避免环境温度、使用长度等因素对探测器报警温度的影响，报警温度准确、可靠性高。

附图说明

下面将参照通过非限制性示例方式给出的附图详细地解释本发明的特征以及其实现方式，在附图中：

图1是现有技术中一种不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆的结构示意图；

图2是现有技术中另一种不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆的结构示意图；

图3是根据本发明的具体实施方式的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的结构示意图；以及

图4是根据本发明的另一具体实施方式的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的结构示意图。

具体实施方式

将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在其中示出本发明的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可以改变区域或特征的相对大小。但是，本发明可以以多种不同的形式实施并且不应当解释对在此描述的实施例的限制；相反，提供这些实施例将使本公开全面和完整，并且将向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。

应当理解的是当提及元件“耦接”或“连接”到其他元件时，其可以直接耦接或连接到其他元件或也可以存在中间元件。相反，当提及元件“直接耦接”或“直接连接”到其他元件时，不存在中间元件。相同的数字始终指示相同的元件。如在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任意和全部组合。

在此使用的术语仅用于描述特定的实施例并且不用于限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也可以包括复数形式，除非上下文清晰地指示其他含义。应当进一步理解的是术语“包括”和/或“包含”，当在说明书中使用时，指定所述特征，整数，步骤，操作，元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征，整数，步骤，操作，元件，部件和/或组的存在或附加。如在此使用的表达“和/或”包括一个或多个相关联的所列条目的任意和全部组合。

除非另外定义，在此使用的所有条目(包括技术的和科学的术语)具有与本发明所属的技术领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应当进一步理解的是术语，例如那些通常用字典定义的，应当解释为具有与在相关技术领域的上下文中的含义一致的含义并且不应当解释为理想化的或过于正式的意义，除非在此有明确的定义。

如图3所示，根据本发明的实施例的具有定位和温度监测功能的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器包含感温电缆、信号转换单元6和终端电阻7三部分。

感温电缆由最外部的护套层9和位于护套层内的三根探测导体1、2和3组成。探测导体1外部包覆具有热敏特性的感温材料层4，探测导体2外部包覆具有一定熔点的可熔绝缘材料层5，探测导体3作为信号测量的公共端。探测导体2至少与探测导体1和探测导体3中的一者相互绞合，并且相互绞合的探测导体中至少一根为弹性材料。

可熔绝缘材料层5可由聚氯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、石蜡和硬脂酸中的至少一种构成。该可熔绝缘材料层5也可以选择其软化或熔化温度在40℃-180℃之间的任何可熔绝缘材料。具有热敏特性的感温材料层4由NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、CTR热敏电阻、导电橡胶和导电陶瓷中的至少一种材料构成。

在探测导体1外部的感温材料层、探测导体2外部的可熔绝缘材料层中的至少一者的外部还可以包覆导电层。该导电层可选自铝塑带、铜塑带、金属薄膜、金属丝编织网和金属漆涂敷层中的至少一者。

加入导电层的目的在于，确保探测导体1外部的热敏感温材料层分别与探测导体2和探测导体3之间之间的良好电接触，避免由于探测导体1外部的热敏感温材料层与探测导体3电接触面积小而导致探测导体1与探测导体3之间的热敏电阻变化率较低而无法测量，以及可熔绝缘材料层的部分熔化导致探测导体1与探测导体2之间无法短接。

在感温电缆的末端，分别在探测导体1和探测导体3之间和探测导体2和探测导体3之间连接终端电阻7。基于三根探测导体，两个电阻的阻值可以相同，也可以不同。终端电阻7也可以以包含终端电阻的终端盒形式存在。

探测导体1和探测导体3、探测导体2和探测导体3之间构成两个温度探测通道。信号转换单元6分时或实时监测这两个温度探测通道的状态。信号转换单元6上还可以具有显示器或指示元件，用于显示感温电缆的当前状态信息，包括感温电缆的环境温度、火灾报警信号、短路故障报警信号、发生火灾或短路故障的位置或到信号转换单元的距离等。

下面将描述本发明的具有定位和温度监测功能的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的工作过程。

将火灾探测器的感温电缆布线完成后，信号转换单元6分时或实时监测两个温度探测通道的电回路信号的状态。此时探测导体2和探测导体3之间的电回路的电阻值为探测导体2和探测导体3各自的电阻值与终端电阻R1的电阻值的总和。

当感温电缆周围的温度不高于可熔绝缘材料层5的熔化温度时，探测导体2和探测导体3之间不导通，它们之间的电回路的电阻值R不变。而探测导体1和探测导体3之间的热敏感温材料层4随着温度的升高而降低，信号转换单元6实时监测探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻值并转换为温度值和温度变化实时输出或显示在显示器上，为火灾的早期发现和预警提供依据。

当火灾发生时，感温电缆周围的温度升高到使可熔绝缘材料层5熔化时，相互绞合的探测导体2与探测导体3在弹力作用下电接触导致短路。此时探测导体2和探测导体3之间的电回路的电阻值为发生短路的位置到信号转换单元6之间的两根探测导体的电阻值的和，必然小于电回路的电阻的初始值。信号转换单元6检测到该电回路的电阻值下降后可以由如下公式确定发生短路的位置：

R＝(r2+r3)*LX

其中R为探测导体2和探测导体3之间的电阻值(欧姆)，r2为探测导体2的单位长度电阻(欧姆/米)，r3为探测导体3的单位长度电阻(欧姆/米)，LX为信号转换单元6到产生短路的位置的距离(米)。

通过测量探测导体2和探测导体3之间的电阻值R，即可确定信号转换单元6到发生短路的位置的距离LX：

LX＝R/(r2+r3)

但是，通过探测导体2和探测导体3之间的电回路的电信号的检测，仅能确定在距离LX位置处两根导体发生短路，并不能确定导致该短路的原因。

短路原因将通过探测导体1和探测导体3之间的温度探测通道的监测信息进行判断。信号转换单元6通过检测探测导体1和探测导体3之间的温度探测通道的电回路电阻变化可以获得感温电缆的温度和温度变化信息。

当探测导体3外部不包覆可熔绝缘材料层时，探测导体1和探测导体3之间具有热敏特性的感温材料层4的电阻随着感温电缆的温度变化而变化。当感温电缆由于受热温度上升时，感温材料层4的电阻下降，信号转换单元6监测到探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻值下降并将其转换为温度值和/或温度变化，显示在信号转换单元6的显示器上。

通过信号转换单元6监测探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻变化，可以实时监测感温线缆的温度变化趋势。当感温线缆的温度明显高于环境温度或者其温度的异常变化时，信号转换单元6的显示器将同步呈现该变化或者将该参数变化输出到外部设备，为火灾的早期发现提供依据。其中，所谓的感温电缆的温度的异常变化，指的是其温度的快速波动或上升，或以快于环境温度变化的速度波动或上升。

当发生火灾时，探测导体2和探测导体3之间的电回路发生短路。探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻值将达到设定的报警电阻阈值，同时由信号转换单元6转换的感温电缆的温度也达到或超过设定的报警温度，并且监测的感温电缆的温度变化出现异常。可以将报警温度设定为等于或高于探测导体2外部的可熔绝缘材料层5的熔点，即报警电阻阈值等于或低于与可熔绝缘材料层5的熔点对应的探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻值。

而当感温电缆的探测导体2外部的可熔绝缘材料层5由于划伤、破损、挤压、老化等非温度上升原因造成损坏使得探测导体2和探测导体3电接触时，此时检测的感温线缆的温度低于设定的报警温度，或者感温线缆的温度并未发生异常变化。信号转换单元6将例如通过指示器产生短路故障报警信号，同时通过测量探测导体2和探测导体3之间的电回路的电阻值来确定发生短路故障的位置到信号转换单元6之间的距离以定位该故障点。

信号转换单元6被配置为具有能够实现将在探测导体1和探测导体3之间检测的电信号转换为指示感温电缆温度和/或温度变化的信息，将在探测导体2和探测导体3之间检测的电信号转换为指示短路状态的报警信息，根据指示所述感温电缆温度和/或温度变化的信息和指示短路状态的报警信息产生火灾报警信号或短路故障报警信号，以及确定发生火灾或短路故障的位置的结构。信号转换单元6可以包括由诸如处理器、微处理器、CPU、DSP、控制器、微控制器、信号放大电路、信号比较电路或能够实现上述功能的部件，以及将上述温度信息、报警信息和报警信号显示在显示器或指示器上以及输出到其它设备的相关部件。

因此，当探测导体2和探测导体3之间的电回路发生短路时，可以结合基于探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻变化所确定的感温线缆的温度以及温度变化确定该短路是否是由火灾还是由非温度上升的短路故障造成的，避免火灾误报。

另外，如果在探测导体3外部也包覆可熔绝缘材料层时，在感温电缆的温度达到可熔绝缘材料层的熔点之前，探测导体1和探测导体3之间处于绝缘状态，因此将无法监测感温电缆在发生火灾之前的温度变化趋势。但是，当火灾发生时，探测导体3外部的可熔绝缘材料层也会熔化使得探测导体1和探测导体3之间的电回路的电阻值降低到阈值电阻，因此仍然可以通过检测探测导体1和探测导体3之间的电回路电阻值判断感温电缆的温度或温度变化从而判断探测导体2和探测导体3之间的短路是由火灾还是由非温度上升的短路故障造成的。

图4示出本申请的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的另一实施例。与图3所示的实施例相比，该实施例进一步将外部包覆诸如NTC热敏材料的具有热敏特性的感温材料层4的探测导体1和探测导体3平行设置并且共同被包覆在作为导电层的铝塑带8内，然后再与外部包覆有可熔绝缘材料层5的探测导体2相互绞合。在本实施例中，探测导体1和2都是弹性导体，并且探测导体2与探测导体1和探测导体3形成的整体相互绞合。作为替代，在其它实施例中，探测导体2还可以与探测导体1和探测导体3分别相互绞合，相互绞合的探测导体中的至少一者为弹性导体。

探测导体1和3形成用于监测感温电缆的温度的独立温度探测通道。当发生火灾或由于外力等非温度上升导致探测导体2外部的可熔绝缘材料层5熔化或破损时，探测导体2与导电的铝塑带8接触，而铝塑带8与探测导体3接触，使得探测导体2和3电接触造成它们之间的温度探测通道的电回路短路。

图4的实施例对于感温电缆的温度监测以及火灾和短路故障报警的原理与流程与图3所示实施例类似，在此不再详述。

因此，本发明的具有定位和温度监测功能的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器相比现有技术，其可以监测感温电缆的温度变化，具有对早期火灾引起的温度异常变化的监视功能，对早期火灾的发现提供依据，并且在可熔绝缘材料层熔化导致探测导体短接时，能够准确分辨该短接是由于发生火灾引起的还是由于物理损坏等非温度上升原因引起的从而相应地产生火灾报警信号或短路故障报警信号，并进一步确定发生火灾或短路故障的位置，便于事故的及时处理和探测器的维护。另外，本发明的火灾探测器可以避免环境温度、使用长度等因素对探测器报警温度的影响，报警温度准确、可靠性高，而且当温度上升到设定值时，还具有受热段的温度显示功能。

在说明书中所描述的特定实施例仅是说明性的而不作为对本发明保护范围的限制。尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员将容易理解在本质上不脱离本发明教导示例性实施例的基础上进行修改和变型，并且所有这种修改将被包括在本发明的范围内。本发明的保护范围将由所附权利要求及其任意和所有等同技术方案给出。

Claims (14)

1.一种用于不可恢复式缆式线型感温火灾探测器的感温电缆，其特征在于，所述感温电缆的最外部具有护套层，在所述护套层内具有并列布置的第一探测导体、第二探测导体和第三探测导体，所述第一探测导体外部包覆具有热敏特性的感温材料层，所述第二探测导体外部包覆可熔绝缘材料层。

2.如权利要求1所述的感温电缆，其特征在于，所述可熔绝缘材料层由聚氯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、石蜡和硬脂酸中的至少一种构成。

3.如权利要求1所述的感温电缆，其特征在于，所述可熔绝缘材料层的软化或熔化温度在40℃-180℃之间。

4.如权利要求1所述的感温电缆，其特征在于，所述感温材料层由NTC热敏材料、PTC热敏材料、CTR热敏电阻、导电橡胶和导电陶瓷中的至少一种构成。

5.如权利要求1所述的感温电缆，其特征在于，所述第一探测导体外部的感温材料层和所述第二探测导体外部的可熔绝缘材料层中的至少一者外部包覆导电层。

6.如权利要求5所述的感温电缆，其特征在于，所述导电层选自铝塑带、铜塑带、金属薄膜、金属丝编织网和金属漆涂敷层中的至少一者。

7.如权利要求1所述的感温电缆，其特征在于，所述第二探测导体至少与所述第一探测导体和所述第三探测导体中的一者相互绞合。

8.如权利要求7所述的感温电缆，其特征在于，相互绞合的探测导体中的至少一者为弹性导体。

9.一种不可恢复式缆式线型感温火灾探测器，其特征在于，该火灾探测器由如权利要求1至8中的任一项所述的感温电缆、终端电阻和信号转换单元构成，在所述感温电缆的一端处，所述第一探测导体和所述第三探测导体之间连接终端电阻，所述第二探测导体和所述第三探测导体之间连接另一终端电阻，在所述感温电缆的另一端处，所述第一探测导体、所述第二探测导体和所述第三探测导体分别连接所述信号转换单元，所述信号转换单元被配置为将在所述第一探测导体和所述第三探测导体之间检测的电信号转换为指示所述感温电缆温度和温度变化的信息，将在所述第二探测导体和所述第三探测导体之间检测的电信号转换为指示短路状态的报警信息，根据所述指示所述感温电缆温度和温度变化的信息和所述指示短路状态的报警信息产生火灾报警信号或短路故障报警信号。

10.如权利要求9所述的火灾探测器，其特征在于，所述信号转换单元被进一步配置为确定发生火灾或短路故障的位置。

11.如权利要求9所述的火灾探测器，其特征在于，所述信号转换单元具有用于显示所述感温电缆的温度和温度变化、所述报警信息、所述火灾报警信号和所述短路故障报警信号中的至少一者的显示器或指示器。

12.一种使用如权利要求9至11中的任一项所述的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器进行火灾报警的方法，其特征在于包括如下步骤：

检测所述第二探测导体与所述第三探测导体之间的第一温度探测通道的电回路的电阻值；

当所述第一温度探测通道的电回路的电阻值等于或低于报警电阻阈值时确定所述第一温度探测通道的电回路发生短路，检测所述第一探测导体与所述第三探测导体之间的第二温度探测通道的电回路的电阻值以确定所述感温电缆的温度和温度变化；

当所述感温电缆的温度等于或高于报警温度并且所述感温电缆的温度发生异常变化时，输出火灾报警信号；

当所述感温电缆的温度低于所述报警温度或者所述感温电缆的温度未发生异常变化时，输出短路故障报警信号。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括确定发生火灾或短路故障的位置的步骤。

14.一种使用如权利要求9至11中的任一项所述的不可恢复式缆式线型感温火灾探测器进行火灾预警的方法，其特征在于包括如下步骤：

在确定发生火灾之前，通过检测所述第一温度探测导体与所述第三探测导体之间的温度探测通道的电回路的电阻值，以确定所述感温电缆的温度和温度变化；以及

基于所确定的所述感温电缆的温度和温度变化进行火灾的预警。