CN215991257U - 一种基于分子振动发热的纳米热棒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分子振动发热的纳米热棒，包括至少一个发热芯体，发热芯体包括发热导体、在发热导体外绕包有远红外纱线形成远红外纱线层；发热导体两束不同材质的纳米合金绞合线绞合而成，其中一束纳米合金绞合线由200‑800根纳米合金微丝绞合而成，另一束纳米合金绞合线由20‑120根纳米合金细丝复合构成；在发热芯体外依次设有芳纶绝缘层、塑料绝缘层、防水护套层。本实用新型纳米热棒可以在很宽的驱动电压下高效发热，且质地柔软、性能稳定，远红外发射率高于其他发热线，8‑14μm峰值的相对能量值高，在寒冷地区的公路、铁路隧道的防冻害工程中防冻效果明显。

Description

一种基于分子振动发热的纳米热棒

技术领域

本实用新型属于发热电线电缆制造以及纳米陶瓷领域，涉及一种用于寒带基础设施防冻除冰用的串联发热电加热电缆产品，尤其是涉及一种基于分子振动发热的纳米热棒。

背景技术

目前，应用于基础设施防冻的电热产品主要是PTC并联发热电伴热带，电伴热虽然具有使用方便、价格相对便宜的特点，但也存在着很多的不足，主要表现在长距离发热时各段的温度明显不一致；电压太低不发热，有启动电压的要求；PTC特性的高分子发热体容易疲劳损耗损坏、寿命短；而高分子发热体里非金属粒子的非PTC性有过热起火隐患；PTC发热体工作时机械变形和维持变形要消耗能量，使得电伴热带的发热效率降低。虽然工程上也有串联发热结构的其他类型电伴热带的使用，但也存在着故障率高、使用寿命短，安全系数低问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为了克服PTC并联发热电伴热带发热温度不均，长距离发热困难，易疲劳损耗、寿命短、发热效率低等不足，提供一种基于分子振动发热的纳米热棒，可以用于寒冷地区工程基础设施防冻除冰。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于分子振动发热的纳米热棒，包括至少一个发热芯体，所述的发热芯体包括发热导体、在发热导体外绕包有远红外纱线(即远红外纤维)形成远红外纱线层；所述的发热导体两束不同材质的纳米合金绞合线绞合而成，其中一束纳米合金绞合线由200-800根纳米合金微丝绞合而成，另一束纳米合金绞合线由20-120根纳米合金细丝复合构成；在所述的发热芯体外依次设有芳纶绝缘层、塑料绝缘层、防水护套层。

优选的，所述的发热导体由两束不同材质的纳米合金绞合线绞合而成，其中一束纳米合金绞合线由500根纳米合金微丝绞合而成，另一束纳米合金绞合线由40根纳米合金细丝复合构成。

所述的纳米合金微丝的直径不大于100nm，优选为6nm～100nm；所述的纳米合金细丝的直径大于纳米合金微丝的直径，但不大于0.15mm，优选为0.01mm～0.15mm。

所述的纳米合金微丝或纳米合金细丝是由铁、铜、镍、铬、铝、锰等中的两种或以上金属拉制而成的合金微丝；具体的，所述的纳米合金微丝或纳米合金细丝选自：镍铬合金丝、铁铬镍合金丝、铁铬铝合金丝。

所述的远红外纱线为合成纤维纱线。远红外纱线形成纳米热棒的发热元件。

所述的芳纶绝缘层是由芳纶1414长丝通过漆包线包纱机绕包在发热芯体外而成的。考虑到D数小价格高，绕包费工费时，但绕包后平整度好，因此优选200D芳纶1414。

所述的塑料绝缘层是由可融性绝缘高分子材料通过电缆挤出机挤出成型或者电缆硫化成型。

所述的防水护套层是由可融性绝缘高分子材料通过电缆挤出机挤出成型的。

所述的可融性绝缘高分子材料选自特氟龙、PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)或橡胶。

作为本实用新型的优选技术方案，所述的基于分子振动发热的纳米热棒还包括：设在塑料绝缘层和防水护套层之间的铜线编织层；所述的铜线编织层由铜线编织而成，覆盖率为 30％～90％。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述的基于分子振动发热的纳米热棒还包括：设在防水护套层外侧的抗拉耐磨抗剪切层。

所述的抗拉耐磨抗剪切层是由1500D芳纶1414长丝经多头高速编绳机编织而成。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述的基于分子振动发热的纳米热棒还包括：铜导体，所述的铜导体外侧设有塑料绝缘层；所述的铜导体和所述的发热导体构成纳米热棒的双导体，但铜导体仅作为导线使用，无需做远红外频率转换，从而形成双导单热的纳米热棒。

作为本实用新型的具体方案，所述的基于分子振动发热的纳米热棒为单导纳米热棒、双导单热纳米热棒和双导双热纳米热棒。

本实用新型的有益效果：

芳纶绝缘层具有耐热、绝缘的性能(如芳纶1414的耐300℃高温)，与塑料绝缘层的可融性绝缘高分子材料组合使其具有抗过载能力，消除了因过载融化了塑料绝缘而使导体外露，同时，芳纶绝缘层可以融入液化了(小于350℃)的塑料液体形成新的绝缘层，也不会在双导结构中出现导体短路的现象。

外编织的芳纶保护层，由于芳纶长丝的抗拉强度高于一般的碳钢，而被用于制造防弹、防刺穿戴用品以及拖车钢丝绳，因此编织后的芳纶表层使得纳米热棒具有极高的抗拉、抗剪强度性能，防利器切割和动物啃咬。

本实用新型由两束不同材质的纳米合金绞合线绞合而成发热导体，既可以调整远红外波长、提高发热效率，也能够提高抗拉、抗疲劳强度。本实用新型纳米热棒实现了长距离等温、高效发热，根据实际工程的实际需要，具有发热速度快、寿命长、安全性高、抗拉强度大、抗剪切性能强的优点。本实用新型纳米热棒可以在很宽的驱动电压下高效发热，且质地柔软、性能稳定，远红外发射率高于其他发热线，远红外纤维在纳米热棒工作时被碳化并使其具有不低于0.95的远红外发射率，纳米热棒输出远红外波长峰值在8-14μm，与水分子的固有振动频率相吻合而达到最大热效率，热传递迅速、电热转换效率高，在寒冷地区的公路、铁路(包括高铁)隧道的防冻害工程实际中，有着防冻效果明显、施工简单易于维护、可靠性高、适用性强、经济等优点。

本实用新型纳米热棒有着优良和稳定的机械、化学性能，作为防冻除冰工程使用，能在酸、碱、盐环境的水中长期工作，柔性而高强度的线缆状构造，可直接在沟、管内穿线和使用。

附图说明

图1为实施例1基于分子振动发热的纳米热棒(单导)的结构示意图；

图2为实施例2基于分子振动发热的纳米热棒(双导单热)的结构示意图；

图3为实施例3基于分子振动发热的纳米热棒(双导双热)的结构示意图。

图中，1-发热导体，2-远红外纱线层，3-芳纶绝缘层，4-塑料绝缘层，5-铜线编织层，6- 防水护套层，7-抗拉耐磨抗剪切层，8-铜导体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种基于分子振动发热的纳米热棒，为单导纳米热棒，包括一根发热导体 1，所述的发热导体1是由两束不同材质的纳米合金绞合线绞合而成，其中一束纳米合金绞合线由500根直径14nm的铁铬镍合金微丝绞合而成，另一束纳米合金绞合线由40根直径 0.1mm的铁铬铝合金细丝复合构成；在所述的发热导体1外绕包有远红外纱线形成远红外纱线层2，在所述的远红外纱线层2外依次设有芳纶绝缘层3、塑料绝缘层4、铜线编织层5、防水护套层6和抗拉耐磨抗剪切层7。

所述的芳纶绝缘层3由200D芳纶1414长丝用绕包机在远红外纱线层2外绕包而成。

所述的塑料绝缘层4由铁氟龙通过电缆挤出机挤出成型。

所述的铜线编织层5的覆盖率为60％。

所述的防水护套层6是由PVC通过电缆挤出机挤出成型的。

所述的抗拉耐磨抗剪切层7由1500D芳纶1414长丝经多头高速编绳机编织而成。

实施例2

如图2所示，一种基于分子振动发热的纳米热棒，包括一根发热导体1(同实施例1)和一根铜导体8；在所述的发热导体1外绕包有远红外纱线形成远红外纱线层2，在所述的远红外纱线层2外依次设有芳纶绝缘层3、塑料绝缘层4；在所述的铜导体4外侧设有塑料绝缘层 4；所述的铜导体和所述的发热导体构成纳米热棒的双导体，但铜导体仅作为导线使用，无需做远红外频率转换；在双导体外依次设有铜线编织层5、防水护套层6和抗拉耐磨抗剪切层7 形成双导单热纳米热棒。

所述的芳纶绝缘层3由漆包线包砂机在远红外纱线层2绕包200D芳纶1414长丝而成。

所述的塑料绝缘层4由特氟龙通过电缆挤出机挤出成型。

所述的铜线编织层5的覆盖率为60％。

所述的防水护套层6是由特氟龙通过电缆挤出机挤出成型的。

所述的抗拉耐磨抗剪切层7由1500D芳纶1414长丝经多头高速编绳机编织而成。

实施例3

如图3所示，一种基于分子振动发热的纳米热棒，包括两根发热导体1(同实施例1)；在每个发热导体1外绕包有远红外纱线形成远红外纱线层2，在所述的远红外纱线层2外依次设有芳纶绝缘层3、塑料绝缘层4和铜线编织层5；在两根发热导体1最外侧的铜线编织层 5外设有防水护套层6形成双导双热纳米热棒。

所述的芳纶绝缘层3由漆包线包砂机在远红外纱线层2绕包200D芳纶1414长丝而成。

所述的塑料绝缘层4由橡胶通过电缆硫化成型。

所述的铜线编织层5的覆盖率为60％。

所述的防水护套层6是由PE通过电缆挤出机挤出成型的。

所述的抗拉耐磨抗剪切层7由1500D芳纶1414长丝经多头高速编绳机编织而成。

在相同功率下，本实施例双导双热纳米热棒因为发热体大(多)且散热特性好，相比单导纳米热棒或者双导单热纳米热棒，线温更低，因此，本实施例纳米热棒的发热导体以及绝缘护套等寿命相应变长。

Claims (10)

1.一种基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：包括至少一个发热芯体，所述的发热芯体包括发热导体、在发热导体外绕包有远红外纱线形成远红外纱线层；所述的发热导体由两束不同材质的纳米合金绞合线绞合而成，其中一束纳米合金绞合线由200～800根纳米合金微丝绞合而成，另一束纳米合金绞合线由20～120根纳米合金细丝复合构成；在所述的发热芯体外依次设有芳纶绝缘层、塑料绝缘层、防水护套层。

2.根据权利要求1所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的纳米合金微丝的直径不大于100nm；所述的纳米合金细丝的直径大于纳米合金微丝的直径，但不大于0.15mm。

3.根据权利要求1或2所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的纳米合金微丝或纳米合金细丝选自：镍铬合金丝、铁铬镍合金丝、铁铬铝合金丝。

4.根据权利要求1所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的芳纶绝缘层是由200D芳纶1414长丝绕包在发热芯体外而成的。

5.根据权利要求1所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的塑料绝缘层是由可融性高分子绝缘材料通过电缆挤出机挤出成型或者电缆硫化成型；所述的防水护套层是由可融性高分子绝缘通过电缆挤出机挤出成型的。

6.根据权利要求5所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的可融性绝缘高分子材料选自特氟龙、PVC、PE或橡胶。

7.根据权利要求1所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的基于分子振动发热的纳米热棒还包括：设在塑料绝缘层和防水护套层之间的铜线编织层。

8.根据权利要求7所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的铜线编织层是由铜线编织而成，覆盖率为30％～90％。

9.根据权利要求1所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的基于分子振动发热的纳米热棒还包括：设在防水护套层外侧的抗拉耐磨抗剪切层。

10.根据权利要求9所述的基于分子振动发热的纳米热棒，其特征在于：所述的抗拉耐磨抗剪切层是由1500D芳纶1414长丝经多头高速编绳机编织而成。

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