CN115565728A - 一种多芯碳芯电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多芯碳芯电缆，涉及电缆技术领域。本发明包括：防护层，其具有韧性特征；设置在所述防护层内部的填充层，其由导热材质制成；设置在所述填充层内部的多个碳芯层。本发明通过填充层的设计，并在空腔的配合下，使碳芯层上产生的热量可以被迅速的传递到分支气道内，从而在分支气道的连通作用下将内部的热量排出到外部，以起到一个快速散热的效果，相比于现有的全密封式外层设计的电缆来说，本发明所提供的电缆在能够在短时间内将自身内部所积累的热量快速的排出，从而减少了热量堆集过多的现象，因此减少了发生火灾的现象，提升了整个电缆在使用过程中的安全性能。

Description

一种多芯碳芯电缆

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种多芯碳芯电缆。

背景技术

碳芯电缆相比于金属芯电缆来说，成本更低，因此价格相对来说也更低，对于一些没有特殊要求的地方来说，使用碳芯电缆比使用金属芯电缆更具有经济效益，同时，碳在抗氧化方面比金属要好，因此在其不受到物理破坏的情况下，使用寿命相对来说要更长一些。碳材质相比于金属来说，韧性要差，容易发生断裂或碎裂的现象，因此现有的碳芯电缆在制作时，为了对内部的碳芯进行一个有效的保护，将外部的包裹层都设计的很厚，从而使整个外层具有一定的硬度，以使整体不容易发生较大程度的弯折，从而防止内部碳芯发生断裂，但这种设计的缺点是不利于整个电缆内部的散热，使热量容易在电缆内进行聚集，一旦热量堆集过多，就很容易发生火灾。

发明内容

本发明的目的在于：为解决上述背景技术中的问题，本发明提供了一种多芯碳芯电缆。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种多芯碳芯电缆，包括：

防护层，其具有韧性特征；

设置在所述防护层内部的填充层，其由导热材质制成；

设置在所述填充层内部的多个碳芯层；

其中：

所述填充层内部沿自身长度方向遍布设置有多个空腔，所述空腔上连通设置有分支气道，其贯穿所述防护层并连通至外部。

进一步地，所述空腔上连通的分支气道数量为多个，所述空腔包括多个呈柱状构造的分支气腔，其沿所述填充层的长度方向进行延展，多个所述分支气道分别与多个分支气腔连通。

进一步地，多个所述分支气道之间通过环形腔连通。

进一步地，多个所述碳芯层在填充层内部沿填充层截面方向呈环状均匀排布，多个所述分支气腔均位于多个碳芯层内侧之间。

进一步地，所述填充层内设置有多个加强丝，其沿所述填充层长度方向进行延展，多个所述加强丝均位于多个分支气腔内侧之间。

进一步地，还包括连接丝，多个所述加强丝沿填充层截面方向呈环状均匀分布，所述连接丝沿填充层长度方向呈螺旋式分布，并对多个所述加强丝形成绕设。

进一步地，所述碳芯层外侧设置有防水层，其接触于所述填充层。

进一步地，所述防护层包括基层以及设置在基层内部的骨层，所述基层由韧性材质制成，所述骨层由纤维材质制成。

进一步地，所述骨层包括多个高密度聚乙烯纤维丝，多个所述高密度聚乙烯纤维丝之间呈网状分布，以形成一个管状网层，并埋设在所述基层厚度内。

进一步地，所述基层的外周侧构造有多个沿自身长度方向进行延展的条形块，其位于所述分支气道的延长路径上，并与所述分支气道的道口之间形成有间距。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过填充层的设计，并在空腔的配合下，使碳芯层上产生的热量可以被迅速的传递到分支气道内，从而在分支气道的连通作用下将内部的热量排出到外部，以起到一个快速散热的效果，相比于现有的全密封式外层设计的电缆来说，本发明所提供的电缆在能够在短时间内将自身内部所积累的热量快速的排出，从而减少了热量堆集过多的现象，因此减少了发生火灾的现象，提升了整个电缆在使用过程中的安全性能。

2、本发明通过将空腔打散分布的设计，从而避免了填充层内部出现局部空鼓的现象，减少了因空腔的设计而给填充层强度所造成的影响，同时整个空腔在集热时的效果也会更好，能均匀地收集填充层内部各处进行的热量，从而进一步地提高了整个结构的散热效果。

3、本发明通过环形腔的设计使多个分支气腔之间能够互相连通，从而当某一个分支气腔内部的热量积累过多时，在互通的效果下使热量可以传递到其他的分支气腔内，因此通过这种设计避免了某一个单独的分支气腔出现温度过高的现象，从而对内部起到一个均匀散热的效果。

附图说明

图1是本发明所提供多芯碳芯电缆的局部截取部分示意图；

图2是本发明所提供多芯碳芯电缆的断面图；

图3是本发明分支气腔、分支气道、加强丝以及连接丝在填充层内部分布示意图；

图4是本发明加强丝和连接丝在填充层内部分布示意图；

图5是本发明骨层在基层内部分布示意图；

图6是本发明基层局部被挖切时效果图；

附图标记：1、防护层；2、填充层；3、碳芯层；4、空腔；5、分支气道；6、分支气腔；7、环形腔；8、加强丝；9、连接丝；10、防水层；11、基层；12、骨层；13、条形块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-图6所示，本发明一个实施例提出的一种多芯碳芯电缆，内部的导电材质依然为碳，整个电缆包括：

防护层1，防护层1为整个电缆的最外层，直接接触外部，其需要有一定的硬度，同时又要有一定的弹性，即一定韧性特征，从而才能对内部结构进行有效的保护，因此其具有一定的折弯能力，同时又具有一定的耐磨性质；

设置在所述防护层1内部的填充层2，填充层2在此处并不像现有的电缆填充物一样呈粉末状或颗粒状，其呈一个软性质，因此其不会发生松散，但同时又可以适应形变，符合传统的填充物的物理要求，且整个填充层2由导热材质制成，因此其可以快速的传递热量；

设置在所述填充层2内部的多个碳芯层3，多个碳芯层3之间不接触，碳芯层3为一个完整的柱状碳条，其负责导电；

通过以上的结构，从而组成一个完整的电缆，在使用时，直接将内部的碳芯层3与导电体连接即可，而在这其中：

所述填充层2内部沿自身长度方向遍布设置有多个空腔4，也就是说，空腔4是沿着整个电缆的长度方向到处都有分布的，但没有连通在一起，所述空腔4上连通设置有分支气道5，可以看做是空腔4的一个分支，其贯穿所述防护层1并连通至外部，从而使空腔4与外部保持连通；

整个导电时，电流流过碳芯层3，碳芯层3上所发出的热量会向周侧扩散，从而扩散到填充层2上去，由于填充层2具有导热性质，所以热量会迅速遍布自身的各处，从而不会使热量在自身的一处进行聚集，并且热量会散发到防护层1上，防护层1上的热量会直接散发到空气中，而这仅仅是散发的一小部分热量，还有很多的无法直接散去的热量会直接散发到空腔4内，从而使空腔4内会聚集大量的热量，再在分支气道5的作用下，使热量会顺着分支气道5而散发到外部的空气中，因此整个填充层2上的热量会通过空腔4和分支气道5散发到外部的空气中，从而使碳芯层3上的热量不断的被散发到外部，以完成对碳芯层3的散热作用，填充层2的物质由于不是粉状或散状的，因此空腔4的存在并不会使填充层2散掉，碳芯层3在填充层2内依然会处于以及挤压的状态，因此不会在填充层2内发生移位，同时也不会散断，相比于现有的多碳芯电缆来说，本发明所提供的电缆通过对构造上的改进以及对材料上的改进，使整个电缆具有良好的散热效果，从而使碳芯上的热量不会在内部大量的聚集，以防止局部温度过高，从而减少了在安全事故的发生，使整个电缆具有更好的安全特性，同时也进一步地延长了整个电缆自身的使用寿命；

这里的填充层2的材质具体可以为导热硅胶，其具有良好的导热性能，同时又具有良好的柔性，可以对设置在自身内部的碳芯层3型形成一个良好的挤压效果，防止碳芯层3出现松散，整个电缆在制作时，可以使导热硅胶处于熔融状态下时，将碳芯层3直接埋设在导热硅胶内部，从而当导热硅胶冷却成型之后，碳芯层3便直接埋设在了其内，从而使碳芯层3直接位于填充层2内，当碳芯层3制作完成以后，可以在碳芯层3的外表面直接浇筑防护层1，从而完成整个电缆的制作。

为了更进一步地提高整个空腔4对整个填充层2中热量的搜集效果，如图3所示，在一些实施例中，所述空腔4上连通的分支气道5数量为多个，多个分支气道5的连通方式都一样，均与外部连通，而所述空腔4包括多个呈柱状构造的分支气腔6，同一个空腔4的分支气腔6呈环形阵列分布，每个分支气腔6都沿所述填充层2的长度方向进行延展，即沿整个电缆的长度方向进行延展，但长度有限，相邻两个空腔4对应的分支气腔6之间并没有连通，多个所述分支气道5分别与多个分支气腔6连通，从而使每个分支气腔6都能独立的与外部保持连通，从而独立的对外部进行散热，该设计相当于是将一个空腔4打散掉了，从而分成了多个独立的分支气腔6，因此这里的每一个独立的分支气腔6就无需设计的特别大，通过该设计，使整个腔体空间每均匀的分散到了填充层2的各处，从而使填充层2内部的热量可以更好的汇聚到整个空腔4内，从而可以进一步的增加散热的速度。

为了使同一个空腔4的多个分支气腔6之间具有一个互通的效果，如图3所示，在一些实施例中，多个所述分支气道5之间通过环形腔7连通，也就是每一个空腔4对应一个环形腔7，环形腔7的环形走向与整个电缆的周侧方向是一致的，且依次贯穿多个分支气腔6，从而使多个分支气腔6之间能够保持连通，通过这样的设计，若其中一个分支气腔6内的热量积累的比较多时，就可以往其他的分支气腔6内进行扩散，从而使每个分支气腔6之间的温度都能都保持的差不多，也就是当其中一个分支气腔6内的温度过高时，其他的分支气腔6就可以进行分摊，从而达到一个均匀散热的效果，为了配合该结构的形成或制作，在制造填充层2时，可以直接在填充层2内埋入与分支气腔6以及环形腔7外形类似的埋入件，当其填充层2出现固化之后，在将埋入件取出即可。

如图2所示，在一些实施例中，多个所述碳芯层3在填充层2内部沿填充层2截面方向呈环状均匀排布，且每一个碳芯层3到防护层1外侧的距离都是一样的，从而使多个碳芯层3整体在防护层1内部是位于防护层1的轴心处的，以保证多个碳芯层3在防护层1内侧的分布位置较为均匀，且多个所述分支气腔6均位于多个碳芯层3内侧之间，相当于多个碳芯层3对多个分支气腔6之间形成围设，由于当碳芯层3在发出热量时，热量最集中的地方一般都是多个碳芯层3之间，也就是整个电缆的轴线处，其周围都分布有碳芯层3，所以这一块的热量是最集中的，同时，这一块离防护层1外侧的距离也是最远的，热量很难被快速的传导出去，因此这一块的温度也是整个电缆内部温度最为集中的地方，因此将多个分支气腔6均匀的分布在此处可以减少这一块的热量堆集，从而保证这一块的散热效果。

如图3和图4所示，在一些实施例中，所述填充层2内设置有多个加强丝8，加强丝8由碳纤维制成，其具有一定的抗弯曲性质，同时又具有一定的硬度，且多个加强丝8沿所述填充层2长度方向进行延展，多个所述加强丝8均位于多个分支气腔6内侧之间，即多个加强丝8位于整个电缆的轴线处附近，通过加强丝8的设计，使整个电缆的抗弯曲效果会更好，同时，强度也会更高，由于防护层1的厚度被分支气道5贯穿了，相对来讲，其强度会降低，因此通过加强丝8的设计可以弥补其强度不够的特点，使整个电缆在使用过程中能够更好的抵抗物理弯曲，以进一步地起到对碳芯层3的一个保护作用，加强丝8在设置时，可以直接在填充层2处于热熔状态时埋设进去，从而当其硬化之后，加强丝8便设置在了其内部。

如图2所示，在一些实施例中，整个电缆还包括连接丝9，多个所述加强丝8沿填充层2截面方向呈环状均匀分布，即多个加强丝8围绕整个电缆的轴线呈均匀分布，同时位于多个碳芯层3内侧之间，通过均匀分布，从而可以为整个电缆的多个方向提供张紧力，使整个电缆朝任意一个方向弯曲时，加强丝8都能够进行张紧，从而为整体提供张力，而所述连接丝9沿填充层2长度方向呈螺旋式分布，并对多个所述加强丝8形成绕设，可以理解为，其对多个加强丝8进行捆绕，相当于多个钢筋之间要加入箍筋的效果是一样的，从而防止当整体出现弯曲过大时，加强丝8因受力程度过大而造成在填充层2内部跑偏或意外，从而不能很好的提供张力。

如图2所示，在一些实施例中，所述碳芯层3外侧设置有防水层10，防水层10在此处具体为一个薄膜层，其厚度非常的小，因此不会较大程度的影响到碳芯层3与填充层2之间的导热效果，防水层10在此处具体可以为PE聚乙烯膜或PP聚丙烯膜都可以，其具有良好的防水性能，同时又具有一定的柔性，在整体发生较大程度的弯曲时，其不会发生撕裂的现象，因此其可以持久的起到防水效果，防水层10的外侧是直接接触于所述填充层2的，通过这样的设计，当填充层2在长时间的情况下，如果其材质内部发生散裂或分散时，由于碳芯层3是直接埋设在其内的，如果分支气腔6内发生渗水时，可以会直接渗透到碳芯层3上去，因此通过该设计可以防止碳芯层3接触到水分，从而增加整个电缆的绝缘性，以进一步的增加整个电缆在使用时的安全性。

如图5所示，在一些实施例中，所述防护层1包括基层11以及设置在基层11内部的骨层12，基层11负责起到防护作用，所述基层11由韧性材质制成，具体的材质可以为聚氯乙烯、聚乙烯或聚全氟丙烯都行，而所述骨层12由纤维材质制成，其具有一定的抗拉效果，在受力时不容易发生形变，骨层12在基层11内可以为基层11起到一个加强的效果，从而配合基层11，使整个防护层1的硬度可以更进一步地得到提高。

如图5所示，在一些实施例中，所述骨层12包括多个高密度聚乙烯纤维丝，其不容易发生延展，具有较好的抗拉效果，因此在基层11内部可以很好的提供张力，同时，多个所述高密度聚乙烯纤维丝之间呈网状分布，以形成一个管状网层，并埋设在所述基层11厚度内，从而在基层11内部均匀受力。

如图6所示，在一些实施例中，所述基层11的外周侧构造有多个沿自身长度方向进行延展的条形块13，其位于所述分支气道5的延长路径上，相当于将分支气道5的口部挡住了，但又没有接触到口部，而是与所述分支气道5的道口之间形成一定间距，这样的设计可以减少电缆在使用时出现杂物将分支气道5的道口堵塞的现象。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多芯碳芯电缆，其特征在于，包括：

防护层（1），其具有韧性特征；

设置在所述防护层（1）内部的填充层（2），其由导热材质制成；

设置在所述填充层（2）内部的多个碳芯层（3）；

其中：

所述填充层（2）内部沿自身长度方向遍布设置有多个空腔（4），所述空腔（4）上连通设置有分支气道（5），其贯穿所述防护层（1）并连通至外部。

2.根据权利要求1所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，所述空腔（4）上连通的分支气道（5）数量为多个，所述空腔（4）包括多个呈柱状构造的分支气腔（6），其沿所述填充层（2）的长度方向进行延展，多个所述分支气道（5）分别与多个分支气腔（6）连通。

3.根据权利要求2所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，多个所述分支气道（5）之间通过环形腔（7）连通。

4.根据权利要求2所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，多个所述碳芯层（3）在填充层（2）内部沿填充层（2）截面方向呈环状均匀排布，多个所述分支气腔（6）均位于多个碳芯层（3）内侧之间。

5.根据权利要求2所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，所述填充层（2）内设置有多个加强丝（8），其沿所述填充层（2）长度方向进行延展，多个所述加强丝（8）均位于多个分支气腔（6）内侧之间。

6.根据权利要求5所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，还包括连接丝（9），多个所述加强丝（8）沿填充层（2）截面方向呈环状均匀分布，所述连接丝（9）沿填充层（2）长度方向呈螺旋式分布，并对多个所述加强丝（8）形成绕设。

7.根据权利要求1所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，所述碳芯层（3）外侧设置有防水层（10），其接触于所述填充层（2）。

8.根据权利要求1所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，所述防护层（1）包括基层（11）以及设置在基层（11）内部的骨层（12），所述基层（11）由韧性材质制成，所述骨层（12）由纤维材质制成。

9.根据权利要求8所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，所述骨层（12）包括多个高密度聚乙烯纤维丝，多个所述高密度聚乙烯纤维丝之间呈网状分布，以形成一个管状网层，并埋设在所述基层（11）厚度内。

10.根据权利要求8所述的一种多芯碳芯电缆，其特征在于，所述基层（11）的外周侧构造有多个沿自身长度方向进行延展的条形块（13），其位于所述分支气道（5）的延长路径上，并与所述分支气道（5）的道口之间形成有间距。

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