CN108541093A - 一种串并联式碳纤维发热电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种串并联式碳纤维发热电缆，包括温控箱、发热电缆与管道，温控箱通过电源线与发热电缆相连接，发热电缆敷设在管道上，温控箱通过信号线连接有管道温度传感器，发热电缆在管道上有主电缆和备用电缆或只有主电缆没有备用电缆分别采用直线式敷设或缠绕式敷设，两种敷设方式，发热电缆包括硅胶外保护层，硅胶外保护层内部设置有一层屏蔽接地网，屏蔽接地网内部设置有两根电源芯线，电源芯线外侧缠绕式或直线式接线连接有碳纤维发热线，对于碳纤维发热电缆线来说形成串联式，对于整根发热电缆来说是并联式，连接工艺简单，***安全性高，采用不断线压接的方法避免断线的发生，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及电伴热***技术领域，具体为一种串并联式碳纤维发热电缆。
背景技术效的管道保温及防冻方案，一直被广泛应用。电伴热温度梯度小，热稳定时间较长，适合长期使用。
电伴热是一种有其所需的热量(电功率)大大低于电加热。电伴热具有热效率高，节约能源，设计简单，施工安装方便，无污染，使用寿命长，能实现遥控和自动控制等优点，是取代蒸汽，热水伴热的技术发展方向，是国家重点推广的节能项目。其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。
申请号为CN200620034626.5，名称为一种组合式碳纤维发热电缆的实用新型专利，包括绝缘外护层、带耐高温绝缘层的导线，金属网导热屏闭层内设有碳纤维发热线通过其冷接头并接通导线共同组合成具有导电回路的碳纤维发热电缆。该发明在金属网导热层以内设置带耐高温绝缘层的导线和碳纤维发热线，通过冷接头并接在碳纤维加热线和带耐高温绝缘层的导线形成具有多个回路的碳纤维发热电缆，既能输送电能，又能同时将电能转化成热能，特别适用于管道、融雪、采暖等场合的加热。其功率大小、长度可调，使用安装方便，安全可靠，具有实际使用价值。
市面上现有的发热电缆两种：第一种叫恒功率式发热电缆(发热体材质是电阻丝发热体)。第二种叫自现温式发热电缆(发热体材质是导电高分子复合材料)
第一种恒功率式发电缆运行方式是串联式。
第二种自限温式发热电缆运行方式是并联式。
第一种恒功率式发热电缆，1、发热体电阻丝线径细硬度较硬在施工过程中不可打死折运行一段时间就会出现故障导致发热电缆无法运行。2、在恶劣的施工现场恒功率式发热电缆抗拉力很低，在安装过程中容易拉断。3、恒功率式发热电缆在施工过程中发热电缆不能有交叉或零距离平行敷设会导致发热电缆局部高温导致发热电缆短路或断路或接地甚至会引起火灾.4、恒功率发热电缆安装在管道上会有弯头、三通、法兰、软连接位置发热电缆不能完全紧贴在管道上，会有悬空在运行过程中发热电缆热量无法散出导致局部高温导致发热电缆短路或断路或接地甚至会引起火灾，在此位置百分之百的出现故障。5、恒功率发热电缆出现故障找到断点位置做接线处理后会频繁的在此处出现故障无法避免。6、恒功率发热电缆持续通电加热温度没有上限值直到发热电缆烧短路或断路或接地甚至会引起火灾停止发热。7、恒功率式发热电缆运行方式是串联式只要电缆有一处断点整根发热电缆无法运行，找到断点位置很难，只有重新更换整根发热电缆，(举例：如100米的发热电缆出现故障，拆除和安装保温和外保护层和发热电缆的人工费60元/米，计算： 100米×60元/米＝6000元，如发热电缆材料费30元/米，计算：100米×30 元/米＝3000元，合计费用：6000元+3000元＝9000元)浪费物资和人力，不节约节能。
第二种自限温式发热电缆1、持续通电加热最高温度60℃，在极端恶劣寒冷的天气下是无法迅速的给管道加热。2、在施工中接头多故障点多，接线繁琐，必须用专用接盒接线很浪费人力和物资。3、自限温发热电缆运行方式是并联式，有无数个并联点很难找到故障位置。4、自限温式发热电缆启动电流大是恒功率或串并联式碳纤维发热电缆的4倍。5、断线后会局部不发热，很难找到断线位置只有重新更换整根发热电缆，(举例：如100米的发热电缆出现故障，拆除和安装保温和外保护层和发热电缆的人工费60元/米，计算：100米×60元/米＝6000元，如发热电缆材料费30元/米，计算：100米×30元/米＝3000元，合计费用：6000元+3000元＝9000元)浪费物资和人力，不节约节能。
串并联式碳纤维发热电缆，1、发热体碳纤维线径粗柔软在施工过程中可打死折不会出现任何故障。2、在恶劣的施工现场串并联式碳纤维发热电缆抗拉力强，碳纤维的强度比同等线径金属丝高6—10倍，在安装过程中不会拉断。3、串并联式碳纤维发热电缆在施工过程中发热电缆能有交叉或零距离平行敷设不会导致发热电缆出现故障4、串并联式碳纤维发热电缆安装在管道上会有弯头、三通、法兰、软连接位置发热电缆不能完全紧贴在管道上，会有悬空在运行过程中发热电缆热量无法散出不会导致发热电缆故障。5、串并联式碳纤维发热电缆出现故障找到断点位置做接线处理后不会出现任何故障。 6、串并联式碳纤维发热电缆持续通电加热温度最高温度180℃不会短路或断路或接地或局部高温引起火灾。7、在施工过程中接线简单安全可靠。8、断线短路不起弧，有效杜绝火灾的发生。9、串并联式碳纤维发热电缆使用寿命长同建筑寿命、耐高温、耐磨、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、抗蠕变。 10、串并联式碳纤维发热电缆运行方式是串并联式，断线后很迅速的找到断点(每个并联接点碳纤维发热体的长度可调)，(举例：如100米的发热电缆出现故障，只需要拆除10处就可以找到故障点每处最多拆除1米，因为碳纤维发热电缆是串并联式的，拆除和安装保温和外保护层和发热电缆的人工费60元/米，计算：10米×60元/米＝600元，如发热电缆材料费30元/米，计算：0米×30元/米＝0元碳纤维发热电缆无需更换，合计费用：600元+0元＝600元)节约物资和人力，节约节能，因此设计了一种串并联式碳纤维发热电缆。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种串并联式碳纤维发热电缆，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种串并联式碳纤维发热电缆，包括温控箱、发热电缆与管道，所述温控箱通过电源线与发热电缆相连接，所述发热电缆敷设在管道上，所述温控箱通过信号线连接有管道温度传感器，所述发热电缆在管道上分别采用直线式敷设或缠绕式敷设，所述发热电缆包括硅胶外保护层，所述硅胶外保护层内部设置有一层屏蔽接地网，所述屏蔽接地网内部设置有两根电源芯线，所述电源芯线外侧直线或缠绕式接线连接有碳纤维发热线，所述碳纤维发热线通过C型接线端子连接在电源芯线上。
进一步地，所述发热电缆敷设在管道下方两侧，且发热电缆与管道夹角为45°。
进一步地，所述管道上设置有若干个铝箔胶带，所述铝箔胶带将发热电缆固定在管道上。
进一步地，所述C型接线端子外侧设置有硅胶填充层。
进一步地，所述电源芯线之间平行敷设作为火线和零线给碳纤维发热线供电。
进一步地，所述管道温度传感器粘贴在管道上采集管道温度反馈给温控箱。
进一步地，所述管道外侧设置有保温层，所述保温层外侧设置有外保护层。
进一步地，所述电源芯线外侧设置有硅胶绝缘层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过两根有硅胶护套耐高温电源线平行敷设作为火线和零线给碳纤维发热电缆供电，碳纤维发热线束与电源线平行敷设，用C型接线端子与电源线连接提高接线稳定性，碳纤维发热电缆线不断线缠绕式或直线式与电源线零线火线相连接，对于碳纤维发热电缆线来说形成串联式，对于整根发热电缆来说是并联式，电源线和发热电缆线外用网格式屏蔽接地线做保护，屏蔽接地线外采用硅胶做外保护绝缘防水层，连接工艺简单，***安全性高，节能效果明显，使用寿命长，抗拉力性能强，耐高温，耐磨，高强度，高模量，抗疲劳，耐腐蚀，抗蠕变。碳纤维线束与导体不断线缠绕式或直线式连接。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的发热电缆示意图；
图3为本发明的发热电缆结构示意图；
图4为本发明的C型接线端子接线放大图；
图5为本发明的C型接线端子的接线放大图；
图6为本发明的发热电缆接线图。
图中标号：
1-温控箱，2-管道，3-电源线，4-信号线，5-发热电缆，6-管道温度传感器，7-保温层，8-外保护层，9-硅胶外保护层，10-屏蔽接地网，11-电源芯线，12-硅胶绝缘层，13-碳纤维发热线，14-C型接线端子，15-铝箔胶带， 16-硅胶填充层。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图6所示，本发明提供了一种串并联式碳纤维发热电缆，包括温控箱1与管道2，所述温控箱1上连接有电源线3与信号线4，所述电源线3与发热电缆5相连接，所述信号线4连接有管道温度传感器6，所述发热电缆5敷设在管道2上，所述发热电缆5在管道2上分别采用直线式敷设与或缠绕式敷设，所述管道2外侧设置有保温层7，所述保温层7外侧设置有外保护层8；
如图2所示，所述发热电缆5包括硅胶外保护层9，所述硅胶外保护层9 内部设置有一层屏蔽接地网10，所述屏蔽接地网10内部设置有两根电源芯线 11，所述电源芯线11外侧设置有硅胶绝缘层12，所述电源芯线10外侧缠绕式或直线式接线连接有碳纤维发热线13，所述碳纤维发热线13通过C型接线端子14连接在电源芯线11上，所述碳纤维发热线13与电源芯线11通过不断线缠绕式或直线式相连接；
本发明的工作原理为：将温控箱1连接的电源线3与管道温度传感器6设置在同一根管道2上，管道温度传感器6紧贴在管道2外壁上，检测到管道2的温度，温控箱1设置启动和停止温度，如：6℃启动，10℃停止，当管道温度传感器6采集的温度低于6℃时，温控箱1自动给发热电缆5通电，发热电缆5运行发热，当管道温度传感器6检测管道2温度高与10℃时，温控箱1给发热电缆5断电，发热电缆5停止运行停止发热；
本申请中，发热电缆5是采用串并联结合的方式，碳纤维发热线13不断线缠绕式或直线式(接线位置把碳纤维发热线13缠绕几圈有力与接线牢固可靠或直线连接)与电源线3零线火线相连接，此处所说的电源线3零线火线指的是两根电源芯线11之间平行敷设，分别作为火线与零线，对于碳纤维发热线13来说是将碳纤维发热线13上串联了电源芯线11从而形成串联式，对于整根发热电缆5来说是将两根电源芯线11之间并联起来形成并联式，采用这种串联与并联结合的方式，有利于故障维修，加热效果更好，更安全不会导致整根管道无法加热，断线短路不起弧，有效杜绝火灾的发生，升温迅速比恒功率高5倍，可以随意接线，直接对接,后期接头位置不会出现问任何题，使得连接方式简单，可以持续通电加热，最高温度180℃(根据实际要求温度可调，调节碳纤维发热体的长短可实现需要的最高温度)，避免了持续加热导致电缆烧毁(如：两根碳纤维发热电缆在施工过程中不注意搭接或零距离平行接触在一起不会对电缆有任何损坏)，采用碳纤维材料在相同的允许的电流负荷面积下，碳纤维的强度比(同径)金属丝高6-10倍，碳纤维很柔软在使用过程中不会发生折断，因此在施工电热过程中抗拉强度没有什么改变，在施工工程中遇有弯头、法兰，软接、法兰盘位置发热电缆局部不能完全敷设在管道上，局部有悬空，发热电缆局部局部发热散热慢温度过高电缆不会烧断，不会出现任何问题；在安装使用的时候，经常出现管道温度传感器6与发热电缆5不在同一根管道2上造成时空状态，而串并联式发热电缆的最高温度保持在180℃，并不会造成损毁的情况，即使失控也不会造成严重的后果。
作为优选的实施方式，所述发热电缆5敷设在管道2下方两侧，且发热电缆5与管道2夹角为45°，采用这种方式，使得发热电缆5安装更加方便快捷，在加热过程中热量向上走对管道加热效果更佳，两根发热电缆5位于管道2下端，在发热之后热量均匀的传导到管道2上，很好的对管道2进行加热。
作为优选的实施方式，所述管道2上设置有若干个铝箔胶带15，所述铝箔胶带15将发热电缆5固定在管道2上，安装方便简单，提高了发热电缆5 的固定效果，铝箔胶带15不易受到发热的影响。
作为优选的实施方式，所述C型接线端子14外侧设置有硅胶填充层16，确保C型接线端子14的稳定性，避免内部的碳纤维发热线13受到晃动的影响，提高了发热电缆5的稳定性与安全性。
作为优选的实施方式，所述电源芯线11之间平行敷设作为火线和零线给碳纤维发热线13供电，为碳纤维发热线13提供了发热所需的电能，平行或缠绕式接线安装方式更加稳定可靠，方便快捷。
作为优选的实施方式，所述管道温度传感器6粘贴在管道2上采集管道温度反馈给温控箱1，通过粘贴在管道2上，使得结构更加稳定可靠，充分的与管道2接触采集温度信息。
综上所述，本发明的主要特点在于：
本发明通过两根有硅胶护套耐高温电源线平行敷设作为火线和零线给碳纤维发热电缆供电，碳纤维发热线束与电源线平行敷设，用C型接线端子与电源线连接提高接线稳定性，碳纤维发热电缆线不断线缠绕式或直线式与电源线零线火线相连接，对于碳纤维发热电缆线来说形成串联式，对于整根发热电缆来说是并联式，电源线和发热电缆线外用网格式屏蔽接地线做保护，屏蔽接地线外采用硅胶做外保护绝缘防水层，连接工艺简单，***安全性高，节能效果明显，使用寿命长，抗拉力性能强，耐高温，耐磨，高强度，高模量，抗疲劳，耐腐蚀，抗蠕变。碳纤维线束与导体不断线缠绕式或直线式连接。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种串并联式碳纤维发热电缆，包括温控箱(1)、发热电缆(5)与管道(2)，所述温控箱(1)通过电源线(3)与发热电缆(5)相连接，所述发热电缆(5)敷设在管道(2)上，其特征在于：所述温控箱(1)通过信号线(4)连接有管道温度传感器(6)，所述发热电缆(5)在管道(2)上分别采用直线式敷设或缠绕式敷设，所述发热电缆(5)包括硅胶外保护层(9)，所述硅胶外保护层(9)内部设置有一层屏蔽接地网(10)，所述屏蔽接地网(10)内部设置有两根电源芯线(11)，所述电源芯线(10)外侧直线式或缠绕式接线连接有碳纤维发热线(13)，所述碳纤维发热线(13)通过C型接线端子(14)连接在电源芯线(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述发热电缆(5)敷设在管道(2)下方两侧，且发热电缆(5)与管道(2)夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述管道(2)上设置有若干个铝箔胶带(15)，所述铝箔胶带(15)将发热电缆(5)固定在管道(2)上。
4.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述C型接线端子(14)外侧设置有硅胶填充层(16)。
5.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述电源芯线(11)之间平行敷设作为火线和零线给碳纤维发热线(13)供电。
6.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述管道温度传感器(6)粘贴在管道(2)上采集管道温度反馈给温控箱(1)。
7.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述管道(2)外侧设置有保温层(7)，所述保温层(7)外侧设置有外保护层(8)。
8.根据权利要求1所述的一种串并联式碳纤维发热电缆，其特征在于：所述电源芯线(11)外侧设置有硅胶绝缘层(12)。
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