CN108337755B - 包含控制导线的感应加热扩展缆线 - Google Patents

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CN108337755B CN201810043813.7A CN201810043813A CN108337755B CN 108337755 B CN108337755 B CN 108337755B CN 201810043813 A CN201810043813 A CN 201810043813A CN 108337755 B CN108337755 B CN 108337755B
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Abstract

本申请公开了包含控制导线的感应加热扩展缆线。实例缆线组件包含：多根第一导线，其呈利兹缆线布置；外部保护层，其被配置成保护所述多根第一导线免受物理损坏；以及多根第二导线，其与所述多根第一导线电隔离并由外部保护层保护以免受物理损坏。

Description

包含控制导线的感应加热扩展缆线
相关申请
本专利申请主张于2017年1月17日申请的、名为“包含控制导线的感应加热缆线(INDUCTION HEATING CABLES INCLUDING CONTROL CONDUCTORS)”的第62/447,161号美国临时专利申请的优先权。第62/447,161号美国临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本申请公开一种包含控制导线的感应加热扩展缆线。
背景技术
感应加热待被焊接的工件(例如，管材)通常涉及将固定装置和/或一根或多根导电缆线布置为接近工件。提供感应加热电力的电力供应器可被定位在与工件和/或固定装置相距相当大的距离的位置处，以致于直接在电力供应器处测量加热参数不可行。
发明内容
本申请公开了包含控制导线的感应加热扩展缆线，该感应加热扩展缆线大体上如附图中的至少一幅所图示以及结合附图中的至少一幅所描述，并如权利要求书中更全面地阐述。
附图说明
图1A是根据本公开的方面而构造的包含缆线组件的实例感应加热系统的框图。
图1B是根据本公开的方面的另一实例感应加热系统的框图。
图2是图1A和/或图1B的缆线组件的实例实施方案。
附图未必按比例绘制。适当时，类似或相同的附图标记用于表示类似或相同的部件。
具体实施方式
感应加热扩展缆线(induction heating extension cables)在感应加热电力供应器(例如，产生和/或转换感应加热电流的电力供应器)与感应加热缆线(例如，被定位成接近工件以使得感应加热电流在工件内诱发涡流的缆线)之间输送感应加热电流。感应加热扩展缆线可具有紧密联接以减少(例如，最小化或消除)泄漏且提高效率的携载感应加热电流的导线。
与常规缆线相比，所公开的实例扩展缆线包含额外的控制缆线，其中所述额外的控制缆线传送数据和/或电力，并包含在扩展缆线的外部保护层内(例如，不在扩展缆线的外部)。所公开的实例扩展缆线将感应加热电力供应器耦合到可被定位成接近工件的远程装置，以与远程装置交换数据和/或将电力提供到远程装置。此外，所公开的实例可省去可在数据电耦合到高功率加热导线时需要的电气隔离措施，而由扩展缆线的相对硬的外部护套或保护层保护以免受可在焊接型环境中发生的物理损坏。
所公开的实例缆线组件包含：多根第一导线，其呈利兹缆线布置；外部保护层，其被配置成保护所述多根第一导线免受物理损坏；以及多根第二导线，其与所述多根第一导线电隔离并由外部保护层保护以免受物理损坏。
在一些实例缆线组件中，所述多根第二导线包含双绞线。在一些实例缆线组件中，所述多根第二导线包含同轴导线。一些实例缆线组件还包含将所述多根第一导线耦合到感应加热缆线并将所述多根第二导线耦合到感应加热附件的耦合器。在一些这种实例中，所述多根第二导线在感应加热附件与感应加热电力供应器之间传导电力或数据中的至少一者。
在一些实例中，所述多根第一导线被配置成传导感应加热电流。在一些实例中，所述多根第一导线除电绝缘材料之外具有至少8.37平方毫米的总横截面积。一些实例缆线组件还包含将所述多根第一导线耦合到感应加热电力供应器并将所述多根第二导线耦合到感应加热电力供应器的耦合器。在一些这种实例中，耦合器将所述多根第一导线耦合到感应加热电力供应器的电力连接器。在一些实例中，耦合器将所述多根第二导线耦合到感应加热电力供应器的通信连接器。
所公开的实例感应加热系统包含：感应加热电力供应器、远离感应加热电力供应器的监控装置、以及缆线组件。所述缆线组件包含：多根第一导线，其呈利兹缆线布置；外部保护层，其被配置成保护所述多根第一导线免受物理损坏；以及多根第二导线，其与所述多根第一导线电隔离并由外部保护层保护以免受物理损坏。
在一些实例中，所述多根第二导线包括双绞线。在一些实例中，所述多根第二导线包括同轴导线。一些实例感应加热系统还包含将所述多根第一导线耦合到感应加热缆线并将所述多根第二导线耦合到监控装置的耦合器。在一些这种实例中，所述多根第二导线在监控装置与感应加热电力供应器之间传导电力或数据中的至少一者。
在一些实例感应加热系统中，所述多根第一导线传导感应加热电流。在一些实例中，所述多根第一导线除电绝缘材料之外具有至少8.37平方毫米的总横截面积。一些实例感应加热系统还包含将所述多根第一导线耦合到感应加热电力供应器并将所述多根第二导线耦合到感应加热电力供应器的耦合器。在一些这种实例中，耦合器将所述多根第一导线耦合到感应加热电力供应器的电力连接器。在一些实例中，耦合器将所述多根第二导线耦合到感应加热电力供应器的通信连接器。
图1A是包含缆线组件102的实例感应加热系统100的框图。加热系统100包含感应加热电力供应器104，其中感应加热电力供应器104经由缆线组件102和感应加热缆线107而将加热电力提供到工件106。系统100还包含远程装置108。远程装置108可以是用于监控工件106的监控装置和/或可以是任意其它类型的感应加热附件。
缆线组件102包含外部保护层110、呈利兹构造(Litz configuration)的多根导线112a、112b，以及包括两根或更多根导线114的第二组导线。利兹导线112a、112b将电流提供到加热缆线107。当加热缆线107被布置成接近工件106(例如，缠绕工件106、附接到被配置成将电流引导到工件106的固定装置)时，电力供应器104和加热缆线107将涡流诱发到工件106中以对工件106进行感应加热。在一些实例中，实例利兹导线112a、112b中的每一根可具有等同于美国线规格(AWG)8(例如，除利兹导线的电绝缘材料之外具有至少8.37平方毫米的总横截面积)的有效规格或更大的有效规格。在多根利兹导线用于实施利兹导线112a、112b中的每一根的实例中，用于实施利兹导线中的每一根的利兹导线的组合具有等同于AWG 8的有效规格或更大的有效规格(例如，实施利兹导线112a的多根导线除利兹导线的电绝缘材料之外具有至少8.37平方毫米的组合总横截面积，并且实施利兹导线112b的多根导线具有至少8.37平方毫米的组合总横截面积)。在其它实例中，利兹导线112a、112b的组合可具有等同于AWG 8的有效规格(例如，利兹导线112a、112b中的每一根可具有等同于小于AWG 8的规格)。
第二导线114包含在缆线组件102的外部保护层110内，但与利兹导线112a、112b电隔离以便与相对高的电流和/或电压隔离。实例外部保护层110可使用例如热塑性聚酯弹性体(例如，
Figure BDA0001550263480000041
)、聚氨酯和/或对利兹导线112a、112b和第二导线114提供机械保护和电气保护的任意其它材料和/或材料的组合构造而成。第二导线114可将电力输送到远程装置108和/或在电力供应器104与远程装置108之间交换数据信号。第二导线114的实例实施方案包含一根或多根双绞导线，或一根或多根同轴缆线。也可使用其它实施方案。
图1A的实例缆线组件102还包含电力供应器耦合器116和加热缆线耦合器118。电力供应器耦合器116将导线112a、112b耦合到感应加热电力供应器104的电力端子120a、120b(例如，正端子和负端子)，和/或将第二导线114耦合到感应加热电力供应器104的通信端子122。电力端子120a、120b可以是传输用于经由感应加热缆线107而对工件106进行加热的加热电力的接线柱。实例感应加热电力供应器104可经由通信端子122而与远程装置108交换数据和/或将电力提供到远程装置108。在一些实例中，电力端子120a、120b和通信端子122集成到同一连接器中，其中电力供应器耦合器116可连接到所述连接器。
加热缆线耦合器118将导线112a、112b耦合到感应加热缆线107。加热缆线耦合器118还经由外部导线124而将导线114耦合到远程装置108。外部导线124可以与缆线组件102内的导线114是相同的类型。例如，如果导线114包含多根双绞线，那么外部导线124也可包含多根双绞线。外部导线124可以是可替换的，以使得适当长度的外部导线124可用于将远程装置108定位在期望位置中。
图1B是另一实例感应加热系统126的框图。图1B的感应加热系统126类似于图1A的感应加热系统100，并且包含缆线组件102、感应加热电力供应器104、工件106、感应加热缆线107、远程装置108、外部保护层110、呈利兹构造的导线112a、112b、包括两根或更多根导线114的第二组导线、电力供应器耦合器116、电力端子120a、120b和通信端子122。
与图1A的实例系统100相比，实例系统126将缆线组件102耦合到远程装置108，而不是耦合到加热缆线耦合器118。实例远程装置108经由第二导线114(例如，通过端接第二导线114)而接收电力和/或数据。图1B的远程装置108将来自导线112a、112b的加热电力传送到加热缆线107。在一些实例中，远程装置108可包含用于导线112a、112b以及用于加热缆线107的连接器和/或终端，并且包含连接导线112a、112b和加热缆线107的传送导线(passthrough conductors)。
虽然公开了实例耦合器116、118，但实例缆线组件102可使用任意组合和/或类型的耦合器和/或硬连线而耦合到感应加热电力供应器104、加热缆线107和/或远程装置108。
图2是图1A和/或图1B的缆线组件102的实例实施方案。实例缆线组件102包含四个利兹线束202、以双绞构造布置的两根导线204、外部护套206、以及内部包裹材料208。利兹线束202和导线204中的每一个包含额外的护套210，其中额外的护套210可由热塑性弹性体(TPE)构造而成。实例外部护套206由热塑性聚酯弹性体(例如，
Figure BDA0001550263480000051
)、聚氨酯和/或对利兹线束202和导线204提供机械保护和电气保护的任意其它材料和/或材料的组合构造而成。内部包裹材料208可使用聚四氟乙烯(PTFE)胶带构造而成。
如图2所示，外部护套206提供保护利兹线束202和双绞导线204免受物理损坏的外部保护层。
如本文所使用的，“和/或”意味列表中由“和/或”连接的项目中的任意一个或多个。作为实例，“x和/或y”意味三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任一元素。换句话说，“x和/或y”意味“x和y中的一个或两个”。作为另一实例，“x、y和/或z”意味七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任一元素。换句话说，“x、y和/或z”意味“x、y和z中的一个或多个”。如本文所使用的，术语“示例性”意味充当非限制性实例、例子或说明。如本文所使用的，术语“例如”引述一个或多个非限制性实例、例子或说明的列表。
虽然已参照某些实施方案来描述本发明的方法和/或系统，但本领域的技术人员应理解，在不偏离本发明的方法和/或系统的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物进行替代。此外，在不偏离本公开的范围的情况下，可进行许多修改以使特定情形或材料适应于本公开的教导。例如，可组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改所公开的实例的区块和/或部件。因此，希望本发明的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方案，而是本发明的方法和/或系统将包含落入随附权利要求书的范围内的所有实施方案，无论是在字面上还是在等同原则下。

Claims (24)

1.一种缆线组件(102)，包括：
多根第一导线束(112a,112b,202)，所述多根第一导线束(112a,112b,202)被配置成传导感应加热电流，所述多根第一导线束(112a,112b,202)中的每根第一导线束呈利兹缆线布置；
内部保护层，所述内部保护层包括围绕所述多根第一导线束(112a,112b,202)的包裹材料(208)；
外部保护层(110，206)，所述外部保护层(110，206)被配置成保护所述多根第一导线束(112a,112b,202)免受物理损坏；以及
多根第二导线(114，204)，所述多根第二导线(114，204)与所述多根第一导线束(112a,112b,202)电隔离并且由所述外部保护层(110，206)和所述内部保护层保护以免受物理损坏。
2.根据权利要求1所述的缆线组件，其中所述多根第二导线(114，204)包括双绞线。
3.根据权利要求1所述的缆线组件，其中所述多根第二导线(114，204)包括同轴导线。
4.根据权利要求1所述的缆线组件，还包括加热缆线耦合器(118)，所述加热缆线耦合器(118)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到感应加热缆线(107)并且将所述多根第二导线耦合到感应加热附件。
5.根据权利要求4所述的缆线组件，其中所述多根第二导线(114，204)被配置成在所述感应加热附件与感应加热电力供应器(104)之间传导电力或数据中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的缆线组件，其中所述多根第一导线束(112a,112b,202)除电绝缘材料之外具有至少8.37平方毫米的总横截面积。
7.根据权利要求1所述的缆线组件，还包括电力供应器耦合器(116)，所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到感应加热电力供应器(104)并且将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)。
8.根据权利要求7所述的缆线组件，其中所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到所述感应加热电力供应器(104)的电力连接器。
9.根据权利要求7所述的缆线组件，其中所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)的通信连接器。
10.一种感应加热系统(100)，包括：
感应加热电力供应器(104)；
监控装置，所述监控装置远离所述感应加热电力供应器(104)；以及
缆线组件(102)，包括：
多根第一导线束(112a,112b,202)，所述多根第一导线束(112a,112b,202)被配置成传导感应加热电流，所述多根第一导线束(112a,112b,202)中的每根第一导线束呈利兹缆线布置；
内部保护层，所述内部保护层包括围绕所述多根第一导线束(112a,112b,202)的包裹材料(208)；
外部保护层(110，206)，所述外部保护层(110，206)被配置成保护所述多根第一导线束(112a,112b,202)免受物理损坏；以及
多根第二导线(114，204)，所述多根第二导线(114，204)与所述多根第一导线束(112a,112b,202)电隔离并且由所述外部保护层(110，206)和所述内部保护层保护以免受物理损坏，
其中所述多根第二导线(114，204)被配置成在所述监控装置与所述感应加热电力供应器(104)之间传导电力或数据中的至少一者。
11.根据权利要求10所述的感应加热系统，其中所述多根第二导线(114，204)包括双绞线。
12.根据权利要求10所述的感应加热系统，其中所述多根第二导线(114，204)包括同轴导线。
13.根据权利要求10所述的感应加热系统，还包括加热缆线耦合器(118)，所述加热缆线耦合器(118)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到感应加热缆线(107)并且将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述监控装置。
14.根据权利要求10所述的感应加热系统，
进一步包括：
电力供应器耦合器(116)，所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到所述感应加热电力供应器(104)并将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)，其中所述感应加热电力供应器(104)被配置成从所述监控装置接收数据并且基于所述数据控制所述感应加热电流；以及
加热缆线耦合器(118)，所述加热缆线耦合器(118)被配置成将所述多根第一导线束耦合到感应加热缆线，并将所述多根第二导线耦合到所述监控装置。
15.根据权利要求10所述的感应加热系统，
进一步包括：
电力供应器耦合器(116)，所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到所述感应加热电力供应器(104)并且将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)，其中所述感应加热电力供应器(104)被配置成从所述监控装置接收数据并基于所述数据控制所述感应加热电流；并且
所述监控装置直接耦合到所述多根第二导线，并且所述监控装置被配置成将所述感应加热电流传递到感应加热缆线。
16.根据权利要求10所述的感应加热系统，其中所述多根第一导线束(112a,112b,202)除电绝缘材料之外具有至少8.37平方毫米的总横截面积。
17.根据权利要求10所述的感应加热系统，还包括电力供应器耦合器(116)，所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到所述感应加热电力供应器(104)并且将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)。
18.根据权利要求17所述的感应加热系统，其中所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线束(112a,112b,202)耦合到所述感应加热电力供应器(104)的电力连接器。
19.根据权利要求17所述的感应加热系统，其中所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)的通信连接器。
20.根据权利要求1-9中任一项所述的缆线组件，其中所述缆线组件是感应加热扩展缆线。
21.一种感应加热系统(100)，包括：
感应加热电力供应器(104)；
监控装置，所述监控装置远离所述感应加热电力供应器；以及
根据权利要求20所述的感应加热扩展缆线(102)，所述感应加热扩展缆线(102)连接所述感应加热电力供应器(104)和所述监控装置。
22.一种感应加热扩展缆线(102)，包括
多根第一导线(112a,112b,202)，所述多根第一导线(112a,112b,202)呈利兹缆线布置，所述多根第一导线(112a,112b,202)被配置成传导感应加热电流；
外部保护层(110，206)，所述外部保护层(110，206)被配置成保护所述多根第一导线(112a,112b,202)免受物理损坏；以及
多根第二导线(114，204)，所述多根第二导线(114，204)与所述多根第一导线(112a,112b,202)电隔离并且被配置成在感应加热附件和感应电力供应器(104)之间传导电力或数据中的至少一者，并且所述多根第二导线(114，204)由所述外部保护层(110，206)保护以免受物理损坏，并且
其中所述感应加热扩展缆线(102)进一步包括内部包裹材料(208)，所述内部包裹材料设置于所述外部保护层(110，206)内部，并使用聚四氟乙烯包围所述多根第一导线(112a,112b,202)和所述多根第二导线(114，204)。
23.根据权利要求22所述的感应加热扩展缆线(102)，进一步包括
加热缆线耦合器(118)，所述加热缆线耦合器(118)被配置成将所述多根第一导线(112a,112b,202)耦合到感应加热缆线，所述加热缆线耦合器(118)被配置成将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热附件，并且
电力供应器耦合器(116)，所述电力供应器耦合器(116)被配置成将所述多根第一导线(112a,112b,202)耦合到所述感应加热电力供应器(104)的电力连接器(120a，120b)并将所述多根第二导线(114，204)耦合到所述感应加热电力供应器(104)的通信连接器(122)。
24.一种感应加热系统(100)，包括：
感应加热电力供应器(104)；
监控装置，所述监控装置远离所述感应加热电力供应器；以及
如权利要求22或23中的一个所述的感应加热扩展缆线(102)，所述感应加热扩展缆线(102)连接所述感应加热电力供应器(104)和所述监控装置。
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