CN112103001B - 一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆 - Google Patents

一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，属于电力电缆技术领域，一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，包括电缆本体和套设于电缆本体外部的电缆保护套，电缆保护套包括圆筒形的外防腐保护层、内隔热绝缘层，内隔热绝缘层的内壁上固定连接有与电缆本体相匹配的导热网，外防腐保护层的外壁上镶嵌安装有多个槽形隔热框。可以实现设有去磁制冷组件，在夏天温度较高时，可自发行的去磁制冷，并设置有特制的单向导热组件，单向导热组件具有单向导热功能，可以单方向的将电缆本体处的热量导至去磁制冷组件处，进而达到一个对电缆本体降温的效果，防止电缆本体因长时间的高温而老化，延长了电缆的使用寿命。

Description

一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，更具体地说，涉及一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆。
背景技术
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。在电力线路中，电缆所占比重正逐渐增加。电力电缆是在电力***的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆。电缆是输送能源、传递信息所不可缺少的基础器材，从在社会信息化、电气化快速发展的今天，电线电缆已成为经济建设中最重要的基础产品之一，电线电缆行业又是配套行业，产品必须满足国民经济各主行业对电线电缆性能的要求，国民经济决定多数行业都与电线电缆相关，其产业地位是十分重要的。
夏天时，户外用的电缆暴露在空气中，受到太阳的高温照射，容易使电缆温度过高，虽然现有技术的耐高温电缆，其使用温度已经达到很高的标准，但长时间的高温依然会导致电缆老化，从而降低电缆的使用寿命。因此，我们提出一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，它可以实现设有去磁制冷组件，在夏天温度较高时，可自发行的去磁制冷，并设置有特制的单向导热组件，单向导热组件具有单向导热功能，可以单方向的将电缆本体处的热量导至去磁制冷组件处，进而达到一个对电缆本体降温的效果，防止电缆本体因长时间的高温而老化，延长了电缆的使用寿命。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，包括电缆本体和套设于电缆本体外部的电缆保护套，所述电缆保护套包括圆筒形的外防腐保护层、内隔热绝缘层，所述内隔热绝缘层的内壁上固定连接有与电缆本体相匹配的导热网，所述外防腐保护层的外壁上镶嵌安装有多个呈直线均匀分布的槽形隔热框，所述槽形隔热框内固定连接有磁铁块，所述外防腐保护层和内隔热绝缘层之间的夹层中设置有去磁制冷组件，所述去磁制冷组件包括多个制冷密封盒，所述制冷密封盒的内壁上固定连接有细孔分隔网，所述细孔分隔网将制冷密封盒的内部分隔为固体填充区和气体填充区，所述外防腐保护层和内隔热绝缘层之间且位于制冷密封盒的外侧填充有填充料，所述制冷密封盒的底端固定连接有单向导热组件。
进一步的，所述单向导热组件包括蒸发筒和与蒸发筒相匹配的冷凝筒，所述蒸发筒和冷凝筒之间固定连接有隔热环，所述蒸发筒的内部盛放有冷却水，所述冷凝筒远离蒸发筒一端的外壁上套设有导热套，所述导热套的内侧固定连接有多个导热棒，所述导热棒与冷凝筒的连接处设置有密封环。
进一步的，所述隔热环的两端分别与蒸发筒和冷凝筒无缝密封连接，所述隔热环采用隔热材料制成，隔热环可起到一个隔热作用，阻断蒸发筒、冷凝筒之间热量的传导。
进一步的，所述导热套、导热棒采用同种导热材料制成，所述冷凝筒贯穿制冷密封盒的底部外壁并延伸至气体填充区内，所述蒸发筒的底端贯穿内隔热绝缘层并延伸至与导热网固定连接，电缆本体表面的热量经导热网导至蒸发筒处，使蒸发筒内的冷却水吸热蒸发，蒸汽带着热量上升至冷凝筒内，导热套、导热棒可起到一个导热效果，将蒸汽中的热量导给气体填充区内的氮气，使得单向导热组件可将电缆本体处的热量导至去磁制冷组件处，但反过来，单向导热组件却无法将去磁制冷组件出的热量导至电缆本体处，使得单向导热组件具有一个单向导热作用，配合去磁制冷组件对电缆本体进行降温。
进一步的，所述固体填充区内填充有顺磁盐，所述气体填充区内填充有氮气，夏日的白天，太阳的照射不仅会使电缆温度升高，磁铁块也会因太阳的照射而升温，使得磁铁块的磁性逐渐降低，出现去磁现象，根据磁制冷原理，在去磁的过程中，磁性材料的磁矩沿磁场方向由有序到无序，磁熵增大，此时磁工质从外部吸热，因此，固体填充区内的顺磁盐作为磁性材料，在磁铁块去磁的过程中，会大量吸收热量，使气体填充区内氮气温度降低，从而自发性的制冷，且单向导热组件可将电缆本体处的热量，导至制冷密封盒内，从而达到一个对电缆本体降温的效果，防止电缆本体因长时间的高温而老化，从而延长了电缆的使用寿命。
进一步的，所述外防腐保护层两端均固定连接有密封连接环，所述内隔热绝缘层的两端分别与两个密封连接环固定连接，密封连接环不仅可以起到一个连接外防腐保护层、内隔热绝缘层的作用，还能有效的防止填充料泄漏。
进一步的，所述制冷密封盒的数量与槽形隔热框相同并一一对应，每个所述制冷密封盒均设置于对应槽形隔热框的正下方。
进一步的，所述导热网采用碳化硅制成，所述导热网设置为圆筒形并与电缆本体固定连接，碳化硅材质的导热网导热性能极好，可将电缆本体表面的热量导至蒸发筒处，从而对电缆本体全面进行降温，提高了去磁制冷组件的作用范围和效果。
进一步的，所述填充料采用聚丙烯或玻璃纤维制成，填充料的设置，可起到一个支撑作用，防止电缆保护套出现凹陷。
进一步的，所述槽形隔热框的一侧设有固定连接与外防腐保护层外壁上的方向指示块，所述方向指示块与槽形隔热框处于同一水平直线上，电缆架设使用时，需使冷凝筒处于蒸发筒的上方，方向指示块可起到一个方向指示功能，只需使方向指示块朝上，即可使冷凝筒处于蒸发筒的上方，提高了便利性。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案设有去磁制冷组件，在夏天温度较高时，可自发行的去磁制冷，并设置有特制的单向导热组件，单向导热组件具有单向导热功能，可以单方向的将电缆本体处的热量导至去磁制冷组件处，进而达到一个对电缆本体降温的效果，防止电缆本体因长时间的高温而老化，延长了电缆的使用寿命。
(2)隔热环的两端分别与蒸发筒和冷凝筒无缝密封连接，隔热环采用隔热材料制成，隔热环可起到一个隔热作用，阻断蒸发筒、冷凝筒之间热量的传导。
(3)电缆本体表面的热量经导热网导至蒸发筒处，使蒸发筒内的冷却水吸热蒸发，蒸汽带着热量上升至冷凝筒内，导热套、导热棒可起到一个导热效果，将蒸汽中的热量导给气体填充区内的氮气，使得单向导热组件可将电缆本体处的热量导至去磁制冷组件处，但反过来，单向导热组件却无法将去磁制冷组件出的热量导至电缆本体处，使得单向导热组件具有一个单向导热作用，配合去磁制冷组件对电缆本体进行降温。
(4)夏日的白天，太阳的照射不仅会使电缆温度升高，磁铁块也会因太阳的照射而升温，使得磁铁块的磁性逐渐降低，出现去磁现象，根据磁制冷原理，在去磁的过程中，磁性材料的磁矩沿磁场方向由有序到无序，磁熵增大，此时磁工质从外部吸热，因此，固体填充区内的顺磁盐作为磁性材料，在磁铁块去磁的过程中，会大量吸收热量，使气体填充区内氮气温度降低，从而自发性的制冷，且单向导热组件可将电缆本体处的热量，导至制冷密封盒内，从而达到一个对电缆本体降温的效果，防止电缆本体因长时间的高温而老化，从而延长了电缆的使用寿命。
(5)外防腐保护层两端均固定连接有密封连接环，内隔热绝缘层的两端分别与两个密封连接环固定连接，密封连接环不仅可以起到一个连接外防腐保护层、内隔热绝缘层的作用，还能有效的防止填充料泄漏。
(6)导热网采用碳化硅制成，导热网设置为圆筒形并与电缆本体固定连接，碳化硅材质的导热网导热性能极好，可将电缆本体表面的热量导至蒸发筒处，从而对电缆本体全面进行降温，提高了去磁制冷组件的作用范围和效果。
(7)填充料采用聚丙烯或玻璃纤维制成，填充料的设置，可起到一个支撑作用，防止电缆保护套出现凹陷。
(8)电缆架设使用时，需使冷凝筒处于蒸发筒的上方，方向指示块可起到一个方向指示功能，只需使方向指示块朝上，即可使冷凝筒处于蒸发筒的上方，提高了便利性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明电缆保护套层状结构示意图；
图3为本发明外防腐保护层处的侧视截面图；
图4为本发明槽形隔热框内的剖视图；
图5为本发明制冷密封盒内的剖视图；
图6为本发明单向导热组件的剖视截面图。
图中标号说明：
001、电缆本体；002、电缆保护套；201、外防腐保护层；202、内隔热绝缘层；203、密封连接环；204、导热网；205、槽形隔热框；206、磁铁块；207、制冷密封盒；208、细孔分隔网；209、固体填充区；210、气体填充区；211、方向指示块；212、填充料；003、单向导热组件；301、蒸发筒；302、冷凝筒；303、隔热环；304、冷却水；305、密封环；306、导热套；307、导热棒。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”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“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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。
实施例1：
请参阅图1-5，一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，包括电缆本体001和套设于电缆本体001外部的电缆保护套002，电缆保护套002包括圆筒形的外防腐保护层201、内隔热绝缘层202，内隔热绝缘层202的内壁上固定连接有与电缆本体001相匹配的导热网204，导热网204采用碳化硅制成，导热网204设置为圆筒形并与电缆本体001固定连接，碳化硅材质的导热网204导热性能极好，可将电缆本体001表面的热量导至蒸发筒301处，从而对电缆本体001全面进行降温，提高了去磁制冷组件的作用范围和效果，外防腐保护层201的外壁上镶嵌安装有多个呈直线均匀分布的槽形隔热框205，槽形隔热框205内固定连接有磁铁块206，外防腐保护层201和内隔热绝缘层202之间的夹层中设置有去磁制冷组件，去磁制冷组件包括多个制冷密封盒207，制冷密封盒207的数量与槽形隔热框205相同并一一对应，每个制冷密封盒207均设置于对应槽形隔热框205的正下方，制冷密封盒207的内壁上固定连接有细孔分隔网208，细孔分隔网208将制冷密封盒207的内部分隔为固体填充区209和气体填充区210，固体填充区209内填充有顺磁盐，气体填充区210内填充有氮气，夏日的白天，太阳的照射不仅会使电缆温度升高，磁铁块206也会因太阳的照射而升温，使得磁铁块206的磁性逐渐降低，出现去磁现象，根据磁制冷原理，在去磁的过程中，磁性材料的磁矩沿磁场方向由有序到无序，磁熵增大，此时磁工质从外部吸热，因此，固体填充区209内的顺磁盐作为磁性材料，在磁铁块206去磁的过程中，会大量吸收热量，使气体填充区210内氮气温度降低，从而自发性的制冷，且单向导热组件003可将电缆本体001处的热量，导至制冷密封盒207内，从而达到一个对电缆本体001降温的效果，防止电缆本体001因长时间的高温而老化，从而延长了电缆的使用寿命，外防腐保护层201和内隔热绝缘层202之间且位于制冷密封盒207的外侧填充有填充料212，外防腐保护层201两端均固定连接有密封连接环203，内隔热绝缘层202的两端分别与两个密封连接环203固定连接，密封连接环203不仅可以起到一个连接外防腐保护层201、内隔热绝缘层202的作用，还能有效的防止填充料212泄漏，填充料212采用聚丙烯或玻璃纤维制成，填充料212的设置，可起到一个支撑作用，防止电缆保护套002出现凹陷，槽形隔热框205的一侧设有固定连接与外防腐保护层201外壁上的方向指示块211，方向指示块211与槽形隔热框205处于同一水平直线上，电缆架设使用时，需使冷凝筒302处于蒸发筒301的上方，方向指示块211可起到一个方向指示功能，只需使方向指示块211朝上，即可使冷凝筒302处于蒸发筒301的上方，提高了便利性。
请参阅图2和图6，制冷密封盒207的底端固定连接有单向导热组件003，单向导热组件003包括蒸发筒301和与蒸发筒301相匹配的冷凝筒302，蒸发筒301和冷凝筒302之间固定连接有隔热环303，蒸发筒301的内部盛放有冷却水304，冷凝筒302远离蒸发筒301一端的外壁上套设有导热套306，导热套306的内侧固定连接有多个导热棒307，导热棒307与冷凝筒302的连接处设置有密封环305，隔热环303的两端分别与蒸发筒301和冷凝筒302无缝密封连接，隔热环303采用隔热材料制成，隔热环303可起到一个隔热作用，阻断蒸发筒301、冷凝筒302之间热量的传导，导热套306、导热棒307采用同种导热材料制成，冷凝筒302贯穿制冷密封盒207的底部外壁并延伸至气体填充区210内，蒸发筒301的底端贯穿内隔热绝缘层202并延伸至与导热网204固定连接，电缆本体001表面的热量经导热网204导至蒸发筒301处，使蒸发筒301内的冷却水304吸热蒸发，蒸汽带着热量上升至冷凝筒302内，导热套306、导热棒307可起到一个导热效果，将蒸汽中的热量导给气体填充区210内的氮气，使得单向导热组件003可将电缆本体001处的热量导至去磁制冷组件处，但反过来，单向导热组件003却无法将去磁制冷组件出的热量导至电缆本体001处，使得单向导热组件003具有一个单向导热作用，配合去磁制冷组件对电缆本体001进行降温。
本发明设有去磁制冷组件，在夏天温度较高时，可自发行的去磁制冷，并设置有特制的单向导热组件003，单向导热组件003具有单向导热功能，可以单方向的将电缆本体001处的热量导至去磁制冷组件处，进而达到一个对电缆本体001降温的效果，防止电缆本体001因长时间的高温而老化，延长了电缆的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，包括电缆本体（001）和套设于电缆本体（001）外部的电缆保护套（002），其特征在于：所述电缆保护套（002）包括圆筒形的外防腐保护层（201）、内隔热绝缘层（202），所述内隔热绝缘层（202）的内壁上固定连接有与电缆本体（001）相匹配的导热网（204），所述外防腐保护层（201）的外壁上镶嵌安装有多个呈直线均匀分布的槽形隔热框（205），所述槽形隔热框（205）内固定连接有磁铁块（206），所述外防腐保护层（201）和内隔热绝缘层（202）之间的夹层中设置有去磁制冷组件，所述去磁制冷组件包括多个制冷密封盒（207），所述制冷密封盒（207）的内壁上固定连接有细孔分隔网（208），所述细孔分隔网（208）将制冷密封盒（207）的内部分隔为固体填充区（209）和气体填充区（210），所述外防腐保护层（201）和内隔热绝缘层（202）之间且位于制冷密封盒（207）的外侧填充有填充料（212），所述制冷密封盒（207）的底端固定连接有单向导热组件（003）；
所述单向导热组件（003）包括蒸发筒（301）和与蒸发筒（301）相匹配的冷凝筒（302），所述蒸发筒（301）和冷凝筒（302）之间固定连接有隔热环（303），所述蒸发筒（301）的内部盛放有冷却水（304），所述冷凝筒（302）远离蒸发筒（301）一端的外壁上套设有导热套（306），所述导热套（306）的内侧固定连接有多个导热棒（307），所述导热棒（307）与冷凝筒（302）的连接处设置有密封环（305）；所述隔热环（303）的两端分别与蒸发筒（301）和冷凝筒（302）无缝密封连接，所述隔热环（303）采用隔热材料制成；所述导热套（306）、导热棒（307）采用同种导热材料制成，所述冷凝筒（302）贯穿制冷密封盒（207）的底部外壁并延伸至气体填充区（210）内，所述蒸发筒（301）的底端贯穿内隔热绝缘层（202）并延伸至与导热网（204）固定连接；所述固体填充区（209）内填充有顺磁盐，所述气体填充区（210）内填充有氮气。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，其特征在于：所述外防腐保护层（201）两端均固定连接有密封连接环（203），所述内隔热绝缘层（202）的两端分别与两个密封连接环（203）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，其特征在于：所述制冷密封盒（207）的数量与槽形隔热框（205）相同并一一对应，每个所述制冷密封盒（207）均设置于对应槽形隔热框（205）的正下方。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，其特征在于：所述导热网（204）采用碳化硅制成，所述导热网（204）设置为圆筒形并与电缆本体（001）固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，其特征在于：所述填充料（212）采用聚丙烯或玻璃纤维制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁制冷技术的自降温户外电缆，其特征在于：所述槽形隔热框（205）的一侧设有固定连接与外防腐保护层（201）外壁上的方向指示块（211），所述方向指示块（211）与槽形隔热框（205）处于同一水平直线上。
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