CN109767874A - 一种温控同轴制冷电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种温控同轴制冷电缆,包括缆芯,所述缆芯包括内导体和内导体外的外导体,所述内导体为中空金属管,所述外导体为金属带纵包焊接成管状结构;沿电缆径向,在所述内导体和外导体之间设置有多个用于支撑的绝缘垫片,所述内导体和外导体构成同轴结构,所述绝缘垫片上具有流动孔;所述内导体内部、内导体和外导体之间均充有冷却剂,所述外导体表面具有外护套;该电缆具有传输容量大,发热小,电缆温度可控,弯曲性好。

Description

一种温控同轴制冷电缆
技术领域
本发明涉及一种电缆,具体是一种温控同轴制冷电缆,属于电缆制造 技术领域。
背景技术
数据网络中心是数据中心提供给用户综合而全面的解决方案,为政府 上网、企业上网、企业IT管理提供专业服务,使得企业和个人能够迅速借助网 络开展业务,但是该网络中心的主机工作时,耗能大,需要外径小,传输功率 高的线缆提供电力供应;同样,在其他方面,如核电站建设方面,由于核电站 特殊的环境,也需要用耐辐射、耐高低温、传输功率大、外径小、工作温度可 控的线缆。
为满足电缆在上述特殊场合的需要同时提高导体载流量,目前主要是 通过绝缘和护套材料选型,或者改变导体横截面积等方法解决上述问题。这些 方式具有以下缺点:
1、现有方案无法对电缆的工作温度和载流量进行很大范围的精准调 节,也难以根据设备的需要进行适当的调整。
2、为了提高电缆的载流量,主要是通过增加导体的截面积,来提高 导体的载流量,但是增加导体的截面积不仅成本增加,而且电缆的成品外径也 会增加,不仅占用周围有限的空间,也不利于电缆的敷设。
3、为了提高电缆的载流量,会将电缆的绝缘和护套材料改用耐温等 级高,耐环境性能好的材料,但目前使用较稳定的材料其工作温度等级也是有 上限的,而且在较高温度的工作环境下,电缆的使用寿命也会变短,不利于电 缆的长期稳定工作。
4、采用将导体直接浸入液体中冷却,但是该方式需要将两根导体分 别放在两个液体容器内或两个液体管中构成回路,安装时需要反复施工,电缆 敷设成本高。
5、在电缆绞合导体内部放一根液体管,通过在液体管内加冷却液间 接给导体降温,但是该结构降温会受到导管材料的限制,由于是间接降温,导 体与冷却液无法直接接触,降温效果也会大打折扣,同时在绞合导体内增加液 体管,也会使电缆的成品外径增加,影响电缆的弯曲性。
发明内容
本发明的目的是提供一种温控同轴制冷电缆,该电缆具有传输容量 大,发热小,电缆温度可控,弯曲性好。
为了达到上述技术目的,本发明的技术方案是:
一种温控同轴制冷电缆,包括缆芯,所述缆芯包括内导体和内导体外 的外导体。所述内导体为中空金属管,作为优选,所述金属管为铜管。内导体 采用(无缝)铜管结构,导体内部空心管道可以构成冷却剂的流通管道。导体 的横截面积可以通过改变铜带的厚度进行调节,该调节不会改变内导体的外径, 只需适当调节导体孔径即可,不影响电缆的成品外径,方便敷设安装;同时由 于内导体表面开孔,便于内外导体间冷却剂流动,冷却剂的快速流动可以达到 良好的降低导体温度的效果。所述内导体上分布有多个(如周期性均匀分布) 槽孔,由于内导体采用管状结构且导体表面有周期性均匀分布的槽孔,允许冷 却剂在内导体内外快速循环,可以根据需要通过控制冷却剂循环速度调整电缆 的工作温度。
所述外导体为金属带纵包焊接成管状结构,外导体采用铜带纵包焊接 轧纹,外导体的铜带的厚度也可以根据载流量的需要进行调节,铜带厚度的调 整不会影响外导体的外径,只需要适当调整内外导体之间的间隙即可,不影响 电缆的安装敷设。由于外导体采用纵包焊接,其与内导体之间构成一个环形的 密封通道,方便冷却剂在其中快速流动,从而达到降低导体温度的目的。外导 体具有轧纹,如采用螺旋形轧纹结构,该纹路可以最大限度的减小对冷却剂流 动性的影响,同时该结构也有效的增加了电缆柔软性,方便电缆的安装敷设。 焊接密封的外导体也具有良好的屏蔽作用,可以屏蔽外电场的影响。作为优选,所述金属带为铜带。
沿电缆径向,在所述内导体和外导体之间设置有多个用于支撑的绝缘 垫片,所述内导体和外导体构成同轴结构。为了便于保持内导体和外导体构成 同轴结构,所述绝缘垫片的中心具有安装孔,所述内导体安装在安装孔内。所 述绝缘垫片材料优选为聚四氟乙烯,内外导体之间选用聚四氟乙烯垫片进行隔 离,该材料具有耐高低温、耐腐蚀、耐电压等级高等优点。
同时为了方便内外导体间的冷却剂的流动,所述绝缘垫片上具有流动 孔,保证冷却剂在内外导体之间充分快速的流动,达到理想的降温效果。所述 流动孔为多个,可以为位于绝缘垫片边缘的缺口(如弧形的槽),或为分布在 内导体周围的梯形孔,或是上述类型的结合。绝缘垫片周围开弧形的槽,方便 冷却液将外导体的发热量直接带走;分布在内导体周围的梯形孔,增加内导体 表面冷却剂的流动性和进入内导体中心管道的冷却剂的量,该垫片开孔形式可 以达到快速降低内外导体工作温度低目的。
所述内导体内部、内导体和外导体之间均充有冷却剂(具有绝缘效 果),如氟化物冷却剂(例如氟利昂)。该结构电缆两端通过外导体槽孔连接 压缩制冷设备,制冷设备内采用氟化物冷却剂,通过冷却设备,利用冷却剂的 相变原理从液态变为气态时需要吸收大量的热量,即氟态液由液态变为气态, 然后气体通过该同轴制冷电缆的内外导体构成一个完整的循环***,由于内导 体表面有周期性的槽孔,便于冷却剂体充满内导体内部和内外导体之间的空间, 通过冷却剂体循环将电缆产生的热量带走,同时可以根据需要调节冷却剂的循 环速度,达到精准调控导体发热温度的目的,由于导体温度的降低,电缆允许 的载流量也会增加。
本发明电缆创新点在于缆芯,缆芯以外的部分采用现有技术或其他改 进技术均可。如所述外导体表面可以具有外护套,所述外护套材料为辐照交联 无卤低烟阻燃聚烯烃,该材料具有较好的耐高低温性能,同时还有耐辐射、阻 燃、发烟少等优异性能,适合在数据网络中心或核电站等特殊环境使用。
本发明电缆优点:
1、内外导体结构可以根据载流量的需要适当调节金属管管壁厚度、 金属带带材的厚度,进而调节导体的横截面积,同时金属管管壁厚度、金属带 带材厚度变化主要影响内导体孔径及内外导体之间的间隙大小,对成品外径无 影响,不影响安装敷设。
2、内导体表面无绝缘挤出材料,内外导体之间采用聚四氟乙烯垫片 的形式进行空气绝缘隔绝,由于内导体内部和内外导体之间都通有冷却液进行 冷却,电缆发热温度较低,能够长期稳定的工作。
3、由于内外导体按照同轴结构进行设计,同时内外导体处于相同的 冷却剂环境中构成导电回路,生产成本低,配套设备少,避免了线缆的多次敷 设;同时,也节省电缆敷设空间和设备尺寸,可以在大电流的情况下使电缆发 热温度低,有利于维持设备内特殊核心部件工作温度的稳定。
4、内导体铜管内外表面部和外导体铜管都直接与冷却剂接触,方便 冷却剂及时将电缆的发热量直接带走,降温效果明显,由于是自身独特的同轴 结构构成冷却剂通道,也不会增加电缆的成品外径。
5、电缆的工作温度精准可控,根据不同的需要,调节制冷设备内冷 却剂的循环速度,可以实现电缆工作温度的精确控制,同时由于导体温度可控, 也可以大大增加电缆的载流量。
6、电缆内外导体采用同轴结构构成回路,同时内外导体都处于相同 的冷却剂环境中,不仅电缆外径小,同时也节省了配套的冷却管道,方便敷设, 成本更低,冷却效果更好。
7、电缆采用冷却剂制冷,电缆的工作温度可以控制在合理的低温环 境,同时所使用材料又都具有耐高低温和耐辐射等性能,故本发明设计电缆相 较于常规的电缆工作寿命更长。
附图说明
图1为绝缘垫片示意图。
图2为本发明电缆截面图。
图3为本发明电缆结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
温控同轴制冷电缆,如图1、2、3所示,包括缆芯,所述缆芯包括内 导体4、外导体6,外导体外具有外护套7,具体地:
内导体4:内导体4采用无缝铜管,铜管的截面积可以根据载流量的 需要进行适当的调节,由于内导体4采用管状结构且导体表面有周期性均匀分 布的槽孔,允许冷却剂在内导体4内外快速循环,可以根据需要通过控制冷却 剂循环速度调整电缆的工作温度。
外导体6:外导体6采用铜带通过纵包焊接和内导体4构成同轴结构, 内外导体间通过聚四氟乙烯绝缘垫片隔离。同时对外导体6进行轧纹,该工艺 不仅可方便接续端子,同时也增加了电缆的柔软性,方便电缆的安装敷设。外 导体6铜带的厚度也可以根据载流量的需要,调整铜带的厚度,从而改变的导 体的横截面积,导体铜带的变化只会改变内外导体间的间隙,不会对成品的外 径造成影响。然后在外导体6铜带两端开孔,方便外接制冷***,构成冷却系 统回路。同时,焊接轧纹铜带还有屏蔽作用,可以减小外电场对导体传输性能 的影响。
聚四氟乙烯绝缘垫片5:在内导体4、外导体6之间间隔一定距离放 置聚四氟乙烯绝缘垫片5,起到支撑构成绝缘的作用。聚四氟乙烯具有分子结构 稳定、耐腐蚀性好特点,是目前为止耐腐蚀最好的材料之一,同时该材料良好 的抗老化能力,耐高低温性能优异(可以在-180∽220℃温度范围内稳定工作), 对人没有毒性。聚四氟乙烯绝缘垫片5中心具有安装孔1,所述内导体4安装在 安装孔1内。聚四氟乙烯绝缘垫片5边缘均匀分布的四个弧形缺口2和聚四氟 乙烯垫片上安装孔周围分布的四个梯形孔3。绝缘垫片周围开弧形的缺口2(槽), 方便冷却液将外导体6的发热量直接带走。安装孔1周围分布的梯形孔3,增加 内导体4表面冷却液的流动性,更加便于冷却液的快速流动,达到快速降低内 外导体工作温度低目的,达到理想的降温效果。
冷却剂8:该结构电缆两端通过外导体槽孔连接压缩制冷设备,制冷 设备内采用氟化物冷却剂氟利昂,通过冷却设备,利用冷却剂的相变原理从液 态变为气态时需要吸收大量的热量,即氟态液由液态变为气态,然后气体通过 该同轴制冷电缆的内外导体构成一个完整的循环***,由于内导体表面有周期 性的槽孔,便于冷却剂体充满内导体内部和内外导体之间的空间,通过冷却剂 体循环将电缆产生的热量带走,同时可以根据需要调节冷却剂的循环速度,达 到精准调控导体发热温度的目的,由于导体温度的降低,电缆允许的载流量也 会增加。
外护套7:外导体6挤有外护套7,电缆的外护套7可选用辐照交联 无卤低烟阻燃聚烯烃护套,该材料具有较好的耐高低温性能,同时还有耐辐射、 阻燃、发烟少等优异性能,适合在数据网络中心或核电站等特殊环境使用。
针对不同功能电缆,缆芯以外的部分采用现有技术或其他改进技术均 可。
上述实施例不以任何方式限制本发明,凡是采用等同替换或等效变换 的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种温控同轴制冷电缆,包括缆芯,其特征在于:所述缆芯包括内导体和内导体外的外导体,所述内导体为中空金属管,所述外导体为金属带纵包焊接成管状结构;沿电缆径向,在所述内导体和外导体之间设置有多个用于支撑的绝缘垫片,所述内导体和外导体构成同轴结构,所述绝缘垫片上具有流动孔;所述内导体内部、内导体和外导体之间均充有具有绝缘作用的冷却剂。
2.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述金属管为铜管,所述金属带为铜带。
3.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述绝缘垫片的中心具有安装孔,所述内导体安装在安装孔内。
4.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述内导体上分布有多个槽孔。
5.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述绝缘垫片材料为聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述外导体外具有轧纹。
7.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述外导体外具有外护套,所述外护套材料为辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃。
8.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述流动孔为位于绝缘垫片边缘的缺口。
9.根据权利要求1所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述流动孔为分布在内导体周围的梯形孔。
10.根据权利要求1、8或9所述的一种温控同轴制冷电缆,其特征在于:所述流动孔为多个。
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