CN115881359B - 一种环保型阻燃防火智能电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型阻燃防火智能电缆，涉及电缆技术领域，包括电缆本体，所述电缆本体包括电缆导体、绝缘层、测温光纤、第一阻燃层，本发明解决了现有技术中部分电缆无法监测电缆的运行状态，电缆发生火灾时无法第一时间获知信息并进行智能预警，因此工作人员不能够在第一时间内得知电缆处于高温状态下的情况，导致工作人员不能及时到场处置火情，但是电缆着火点距离工作人员位置较远时，工作人员无法及时赶到扑灭明火，容易造成电缆的大面积损坏，安全隐患较大，从而不便于人们使用，另外，没有出现火情时，外界气温过高也会导致电缆的温度过高，不能及时进行处理，影响电力的输送以及电缆的使用寿命的问题。

Description

一种环保型阻燃防火智能电缆

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种环保型阻燃防火智能电缆。

背景技术

节能环保是一个全球性的趋势，这一趋势逐渐渗透到各行各业，节能环保的理念深入人心，在电线电缆行业内也开始重视环保电缆的研发与推广，目前上海、北京等大城市规定：在大型建筑或公共场所，不得使用PVC等非环保电缆；建筑物高度超过一百米的民用建筑必须使用低烟无卤A级阻燃电线电缆；建筑物高度超过一百米的高层建筑以及低于一百米的民用民建筑，如一定规模的医院、公共娱乐场所、地下商场、图书馆、车站、超市、候机楼、办公大楼等，至少应使用无烟低卤及阻燃电缆。

如申请号为CN109637731B的发明专利公开了一种阻燃电缆，具有较好的阻燃效果。包括导体、绝缘层和外皮层，所述的导体包覆在绝缘层内，所述的外皮层包括内侧包覆层，编织层、外阻燃保护层，所述的外阻燃保护层采用阻燃聚烯烃材料制备。所述绝缘层为云母绝缘层。绝缘层和外皮层之间为填充，编织层为金属编织层，具有屏蔽效果。

现有技术中部分电缆无法监测电缆的运行状态，电缆发生火灾时无法第一时间获知信息并进行智能预警，因此工作人员不能够在第一时间内得知电缆处于高温状态下的情况，导致工作人员不能及时到场处置火情；但是电缆着火点距离工作人员位置较远时，工作人员无法及时赶到扑灭明火，容易造成电缆的大面积损坏，安全隐患较大，从而不便于人们使用；另外，没有出现火情时，外界气温过高也会导致电缆的温度过高，不能及时进行处理，影响电力的输送以及电缆的使用寿命，因此，本发明提供了一种环保型阻燃防火智能电缆，以解决上述现有技术中提到的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环保型阻燃防火智能电缆，解决了现有技术中部分电缆无法监测电缆的运行状态，电缆发生火灾时无法第一时间获知信息并进行智能预警，因此工作人员不能够在第一时间内得知电缆处于高温状态下的情况，导致工作人员不能及时到场处置火情；但是电缆着火点距离工作人员位置较远时，工作人员无法及时赶到扑灭明火，容易造成电缆的大面积损坏，安全隐患较大，从而不便于人们使用；另外，没有出现火情时，外界气温过高也会导致电缆的温度过高，不能及时进行处理，影响电力的输送以及电缆的使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种环保型阻燃防火智能电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括电缆导体、绝缘层、测温光纤、第一阻燃层、防火层、金属护套和环保型外护套，所述环保型外护套包括第二阻燃层、第三阻燃层和防水层，所述第三阻燃层内贯穿有导流管；

所述环保型外护套的外侧等间距套接有中空环，所述中空环的两侧呈环形阵列等间距设有喷射嘴，所述喷射嘴内填充有合金密封塞，所述中空环的内侧圆周面设有连接管，所述连接管穿过防水层和第三阻燃层的外侧与导流管连通；

所述测温光纤靠近中空环的位置呈螺旋状缠绕有导热丝，所述导热丝的两端分别依次穿过绝缘层和第一阻燃层之间的间隙、防火层、金属护套、第二阻燃层以及第三阻燃层嵌于防水层内靠近中空环的位置；

所述导流管的两端分别贯穿防水层靠近电缆本体端部位置的上下两侧，所述导流管的一端连接有回流管，所述回流管的端部与设于外部安装座上的水箱的顶部连通，所述回流管上设有电动阀，所述水箱的侧面底部设有微型水泵，所述微型水泵的输入端口与水箱的侧面连通，所述微型水泵的输出端口与导流管的另一端连接。

优选的，所述电缆导体设置于防火层的内侧，且电缆导体的数量为五个，所述绝缘层包裹于所述电缆导体的外表面。

优选的，所述第一阻燃层设置于所述防火层的内侧与所述绝缘层外侧之间，所述测温光纤设置于所述绝缘层的内侧。

优选的，所述金属护套设置于所述防火层的外侧，所述环保型外护套设置于所述金属护套的外侧。

优选的，所述第二阻燃层的内侧与所述绝缘层的外侧贴合，所述第三阻燃层设置于所述第二阻燃层的外侧，所述防水层设置于所述第三阻燃层的外侧。

优选的，所述导流管在第三阻燃层内呈U形排布，所述导流管的一端从第三阻燃层的上侧穿出后向下弯折90°从第三阻燃层的下侧贯穿。

优选的，所述水箱的侧面设有控制器和半导体制冷片，所述控制器为单片机控制器。

优选的，所述合金密封塞材质为锡铋合金。

优选的，所述绝缘层材质为云母带外挤包交联聚乙烯。

优选的，所述防火层材质为陶瓷化聚烯烃材料，所述防水层材质为聚氨酯防水涂料，所述第一阻燃层材质为玻璃纤维，所述第二阻燃层的材质为低烟无卤阻燃材料，所述第三阻燃层的材质为氯化聚乙烯。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、电缆本体上的温度为自身发热产生的温度时，通过微型水泵使水箱内的水在导流管内循环流动，从而可吸收电缆导体工作时所产生的热量，实现对电缆本体的散热，减少电力损耗，提高能源输送的效率。

2、外界气温导致电缆本体温度升高时，利用半导体制冷片对水箱内的水进行降温，利用水在导流管内的循环流动，同时提高微型水泵功率，加快水在导流管内的循环速度，实现热量的快速转运，从而实现对电缆本体的快速散热。

3、电缆本体上出现火情时，导热丝将温度传递到测温光纤，电动阀闭合，中空环内的水对合金密封塞的作用力增大，合金密封塞逐渐熔化，将靠近火情一侧的合金密封塞冲出喷射嘴，导流管内的水经过喷射嘴高压喷出，实现自主快速灭火，有效避免火势蔓延。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明轴向剖面结构示意图；

图3为图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明径向剖面结构示意图；

图5为本发明环保型外护套结构示意图；

图6为本发明导热丝与测温光纤连接示意图。

图中：1、电缆本体；11、电缆导体；12、绝缘层；13、测温光纤；14、第一阻燃层；15、防火层；16、金属护套；17、环保型外护套；1701、第二阻燃层；1702、第三阻燃层；1703、防水层；18、导流管；19、中空环；1901、喷射嘴；1902、合金密封塞；1903、连接管；20、水箱；2001、微型水泵；2002、回流管；2003、控制器；2004、半导体制冷片；2005、电动阀；21、导热丝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例：

如图1-6所示，本实施例提供一种技术方案，一种环保型阻燃防火智能电缆，包括电缆本体1，电缆本体1包括电缆导体11、绝缘层12、测温光纤13、第一阻燃层14、防火层15、金属护套16和环保型外护套17，环保型外护套17包括第二阻燃层1701、第三阻燃层1702和防水层1703。

测温光纤13实时测量电缆本体1的温度是利用光纤的拉曼散射技术，现有技术已经非常成熟，不再进行具体描述。

电缆导体11设置于防火层15的内侧，且电缆导体11的数量为五个，绝缘层12包裹于电缆导体11的外表面。

第一阻燃层14设置于防火层15的内侧与绝缘层12外侧之间，测温光纤13设置于绝缘层12的内侧。

金属护套16设置于防火层15的外侧，环保型外护套17设置于金属护套16的外侧，金属护套16为金属铠装层。

第二阻燃层1701的内侧与绝缘层12的外侧贴合，第三阻燃层1702设置于第二阻燃层1701的外侧，防水层1703设置于第三阻燃层1702的外侧。

绝缘层12材质为云母带外挤包交联聚乙烯。

防火层15材质为陶瓷化聚烯烃材料，防水层1703材质为聚氨酯防水涂料，第一阻燃层14材质为玻璃纤维，第二阻燃层1701的材质为低烟无卤阻燃材料，第三阻燃层1702的材质为氯化聚乙烯。

第二阻燃层1701采用低烟无卤阻燃材料，在聚烯烃基料中加入无机阻燃剂、防老剂、润滑剂等经混合、塑化和造粒而成。

测温光纤13采用纤带绕包、陶瓷化聚烯烃挤包、玻纤带绕包的组合结构，双层玻纤带搭盖绕包，挤包2mm-3mm的陶瓷化聚烯烃。

绝缘层12为云母带外挤包交联聚乙烯绝缘层，采用交联的方法，使聚乙烯分子由线型分子结构变为三维网状结构，由热塑性材料变成热固性材料。

本实施例装置在使用时，在发生火灾时，电缆本体1内部的绝缘层12能够保护电缆导体11免受火焰侵蚀，起到隔绝热量、火焰以及防止绝缘层熔化的作用，电缆本体1成缆时通过加入测温光纤13和通信光缆，在火灾发生时能够进行远程通信，并远程预警，第二阻燃层1701材质为低烟无卤阻燃材料，在火灾发生时它能够很快发生膨胀反应，形成致密的多孔碳层，阻止燃烧后火焰的蔓延和灾害的扩大，由于该类材料不含卤素，遇到火灾只会产生少量白色烟雾，不会产生有毒黑烟，具有较好的环保效果，安全性高，第三阻燃层1702材质为氯化聚乙烯，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，还具备良好的环保、耐油和阻燃的功能，进一步提升电缆本体1的阻燃防火效果，防水层1703采用聚氨酯防水涂料，提高电缆本体1的耐水性和延伸性能，提高防潮效果，绝缘层12采用高性能的云母绝缘制品，具有优良的耐高温性能和耐燃烧性能，遇明火燃烧时不存在有害烟雾的挥发，安全性高，这样既保证了常温下导体外绝缘结构的绝缘性能，又保证高温下的绝缘性能，在发生火灾时，第一阻燃层14采用玻璃纤维材质有效提升电缆本体1的绝缘性和耐高温性能，防火层15材质为陶瓷化聚烯烃材料，在发生火灾中能烧成坚硬的壳体，温度越高、时间越长，燃烧后的陶瓷状壳体越坚硬，可以起到很好的阻火、挡火、隔热、隔温的效果，金属护套16为金属铠装层，且金属丝为热镀锌钢丝，有效提高电缆本体1的强度和韧度，提高抵抗外力的能力。

第二实施例：

基于第一实施例提供的一种环保型阻燃防火智能电缆，在实际的使用过程中，测温光纤13虽然可以实时监测到电缆本体1内部的温度并分析判断出着火点位置，对工作人员进行提醒，但是，当工作人员距离着火点位置较远时，工作人员即使收到火情预警也无法及时到达对火情进行处理，容易导致火势蔓延，继而导致电缆的大面积损毁，造成严重后果，此外，由于测温光纤13设置在电缆本体1的内部中心位置，火灾发生时，由于第一阻燃层14、防火层15、金属护套16和环保型外护套17的设置，导致高温传递比较缓慢，从而导致测温光纤13接收高温信号比较迟缓，不能第一时间检测到高温信号并进行预警，容易造成火势的蔓延，另外，没有出现火情时，外界气温过高也会导致电缆本体1的温度过高，不能及时进行处理，影响电力的输送以及电缆的使用寿命，为了解决上述问题：

第三阻燃层1702内贯穿有导流管18，导流管18在第三阻燃层1702内呈U形排布，导流管18的一端从第三阻燃层1702的上侧穿出后向下弯折90°从第三阻燃层1702的下侧贯穿。

环保型外护套17的外侧等间距套接有中空环19，中空环19的两侧呈环形阵列等间距设有喷射嘴1901，喷射嘴1901内填充有合金密封塞1902，中空环19的内侧圆周面设有连接管1903，连接管1903穿过防水层1703和第三阻燃层1702的外侧与导流管18连通，合金密封塞1902材质为锡铋合金，锡铋合金可在发生火灾时自动融合，从而将喷射嘴1901开启。

测温光纤13靠近中空环19的位置呈螺旋状缠绕有导热丝21，导热丝21的两端分别依次穿过绝缘层12和第一阻燃层14之间的间隙、防火层15、金属护套16、第二阻燃层1701以及第三阻燃层1702嵌于防水层1703内靠近中空环19的位置。

导热丝21材质可选用铝合金导热丝，导热丝21的设置可将附近的高温热量快速传递到测温光纤13上，从而实现温度的快速传递，使测温光纤13及时快速监测到电缆本体1外部的高温信号，以便于及时预警和处理，并提高监测的精确度。

导流管18的两端分别贯穿防水层1703靠近电缆本体1端部位置的上下两侧，导流管18的一端连接有回流管2002，回流管2002的端部与设于外部安装座上的水箱20的顶部连通，回流管2002上设有电动阀2005，水箱20的侧面底部设有微型水泵2001，微型水泵2001的输入端口与水箱20的侧面连通，微型水泵2001的输出端口与导流管18的另一端连接，水箱20的侧面设有控制器2003和半导体制冷片2004，控制器2003为单片机控制器，测温光纤13、微型水泵2001、半导体制冷片2004和电动阀2005均与控制器2003电性连接，且半导体制冷片2004的散热端朝向水箱20的外侧。

本实施例装置在使用时，首先通过控制器2003将测温光纤13监测到的温度范围设定为第一阈值和第二阈值，且第二阈值大于第一阈值，在电缆本体1正常工作过程中，外界温度较低时，电缆本体1上的热量为电缆导体11自身工作时所产生的热量，此时测温光纤13监测到电缆本体1的温度小于所设第一阈值，此时微型水泵2001正常工作，微型水泵2001将水箱20内的水抽出送入导流管18内，然后在经过回流管2002回流至水箱20内，实现水的循环流动，在循环流动的过程中，导流管18内的水优先充满中空环19，可吸收电缆导体11工作时所产生的部分热量，实现对电缆本体1的散热降温，减少电力损耗，提高能源输送的效率。

外界气温较高时，外界的高温加上电缆本体1自身的热量会使电缆本体1外侧温度和内部温度会大幅升高，且外侧温度大于内部温度，严重影响电缆本体1的正常工作，加大了电力损耗，降低能源的输送效率，电缆本体1外侧温度升高时，导热丝21温度升高，同时导热丝21会及时将温度传递到测温光纤13上，从而测温光纤13可及时感应到高温信号，此时，测温光纤13检测到电缆本体1中的温度大于所设第一阈值且小于所设第二阈值，启动半导体制冷片2004对水箱20内的水进行降温，经过降温的水利用微型水泵2001在导流管18内进行循环，同时提高微型水泵2001功率，加快水在导流管18内的循环速度，实现热量的快速转运，从而实现对电缆本体1的快速散热。

应该说明的是，虽然电缆本体1上的温度升高但仍然小于所设第二阈值，此时的温度不足以使合金密封塞1902熔化，并且微型水泵2001泵出的水压不足以使合金密封塞1902脱离喷嘴1901。

电缆本体1上出现火情时，则最接近火情的嵌于防水层1703内的导热丝21温度升高，同时导热丝21将温度传递到测温光纤13上，从而测温光纤13可及时感应到高温信号，测温光纤13监测到该处温度大于所设第二阈值时，对工作人员进行预警提醒，同时使电动阀2005闭合使回流管2002断开，阻止导流管18内的水回流至水箱20内，同时导流管18内的水压迅速增大，中空环19内的水的压力也随之增大，并且中空环19内的水对合金密封塞1902向外的作用力也增大，同时中空环19靠近火情的一侧温度升高，合金密封塞1902温度逐渐升高，达到合金密封塞1902的熔点时，合金密封塞1902开始熔化，由于中空环19内水的压力增大，从而将靠近火情一侧的合金密封塞1902冲出喷射嘴1901，进而导流管18内的水可经过喷射嘴1901高压喷出，从而在工作人员没有及时到达火情位置前实现自主快速灭火，有效避免火势蔓延。

火情处置完毕后，导热丝21恢复至自然温度，测温光纤13监测到电缆本体1上的温度小于所设第二阈值时，电动阀2005开启，导流管18内的水重新开始进行正常循环流动，工作人员到达火情现场后，将随身携带的新的合金密封塞1902塞入喷射嘴1901内即可。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于，包括电缆本体，所述电缆本体包括电缆导体、绝缘层、测温光纤、第一阻燃层、防火层、金属护套和环保型外护套，所述环保型外护套包括第二阻燃层、第三阻燃层和防水层，所述第三阻燃层内贯穿有导流管；

所述环保型外护套的外侧等间距套接有中空环，所述中空环的两侧呈环形阵列等间距设有喷射嘴，所述喷射嘴内填充有合金密封塞，所述中空环的内侧圆周面设有连接管，所述连接管穿过防水层和第三阻燃层的外侧与导流管连通；

所述测温光纤靠近中空环的位置呈螺旋状缠绕有导热丝，所述导热丝的两端分别依次穿过绝缘层和第一阻燃层之间的间隙、防火层、金属护套、第二阻燃层以及第三阻燃层嵌于防水层内靠近中空环的位置；

所述导流管的两端分别贯穿防水层靠近电缆本体端部位置的上下两侧，所述导流管的一端连接有回流管，所述回流管的端部与设于外部安装座上的水箱的顶部连通，所述回流管上设有电动阀，所述水箱的侧面底部设有微型水泵，所述微型水泵的输入端口与水箱的侧面连通，所述微型水泵的输出端口与导流管的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述电缆导体设置于防火层的内侧，且电缆导体的数量为五个，所述绝缘层包裹于所述电缆导体的外表面。

3.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述第一阻燃层设置于所述防火层的内侧与所述绝缘层外侧之间，所述测温光纤设置于所述绝缘层的内侧。

4.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述金属护套设置于所述防火层的外侧，所述环保型外护套设置于所述金属护套的外侧。

5.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述第三阻燃层设置于所述第二阻燃层的外侧，所述防水层设置于所述第三阻燃层的外侧。

6.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述导流管在第三阻燃层内呈U形排布，所述导流管的一端从第三阻燃层的上侧穿出后向下弯折90°从第三阻燃层的下侧贯穿。

7.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述水箱的侧面设有控制器和半导体制冷片，所述控制器为单片机控制器。

8.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述合金密封塞材质为锡铋合金。

9.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述绝缘层材质为云母带外挤包交联聚乙烯。

10.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃防火智能电缆，其特征在于：所述防火层材质为陶瓷化聚烯烃材料，所述防水层材质为聚氨酯防水涂料，所述第一阻燃层材质为玻璃纤维，所述第二阻燃层的材质为低烟无卤阻燃材料。