CN212851071U - 高可靠性和高导热性的自控温发热电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，包括：自控温导热线芯层、在所述自控温导热线芯层外侧包裹的阻燃层、在所述阻燃层外侧包裹的屏蔽层及在所述屏蔽层外侧包裹的外护套层。其中，所述自控温导热线芯层包括：两沿电缆的轴向平行设置的石墨烯长丝碳纤维导体和包裹在两所述石墨烯长丝碳纤维导体外侧的PTC层。本实用新型的有益效果：通过采用具有优良的电学、热学和力学性能的新型合成石墨烯长丝炭纤维材料的导体，并在两导体外侧包裹一层PTC材料层，可大大提高该电缆的整体强度和电热效率，同时，还具有重量轻、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和抗蠕变的优良性能。

Description

高可靠性和高导热性的自控温发热电缆

技术领域

本实用新型涉及发热电缆的技术领域，特别涉及一种高可靠性和高导热性的自控温发热电缆。

背景技术

随着我国房地产业的蓬勃发展，各种新技术和新材料在房屋建筑及其装饰中得到充分的开发应用，其中，发热电缆作为新技术电缆得到了大量的使用。发热电缆主要应用于房屋建筑的地面采暖，随着居民生活水平的提高，现在不仅北京等北方城市采用地面采暖，沪、闽、粤等南方省市的高档住宅为了改善居室“夏潮冬冷”的环境，也采用地面采暖。现有发热电缆的线芯层是在普通金属导体外侧包裹一层普通的发热材料，使得发热电缆的整体强度和电热效率都比较低。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的是提供一种高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，旨在解决现有发热电缆整体强度和电热效率都比较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，包括：自控温导热线芯层、在所述自控温导热线芯层外侧包裹的阻燃层、在所述阻燃层外侧包裹的屏蔽层及在所述屏蔽层外侧包裹的外护套层。其中，所述自控温导热线芯层包括：两沿电缆的轴向平行设置的石墨烯长丝碳纤维导体和包裹在两所述石墨烯长丝碳纤维导体外侧的PTC层。

优选地，所述PTC层挤压成型在两所述石墨烯长丝碳纤维导体的外侧。

优选地，所述阻燃层采用额定温度为150℃的交联PE材料加工而成。

优选地，所述屏蔽层采用镀锡铜包钢丝编织而成。

优选地，所述外护套层采用额定温度为150℃的交联陶瓷化聚烯径材料加工而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过采用具有优良的电学、热学和力学性能的新型合成石墨烯长丝炭纤维材料的导体，并在两导体外侧包裹一层PTC材料层，可大大提高该电缆的整体强度和电热效率，同时，还具有重量轻、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和抗蠕变的优良性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例逐层剥离的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中PTC层发热前后对比的电镜图；

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实用新型提出一种高可靠性和高导热性的自控温发热电缆。

参照图1-2，图1为本实用新型一实施例逐层剥离的结构示意图，图2为本实用新型一实施例中PTC层发热前后对比的电镜图。

如图1所示，在本实用新型实施例中，该高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，包括：自控温导热线芯层100，在自控温导热线芯层100外侧包裹的阻燃层200，在阻燃层200外侧包裹的屏蔽层300，以及，在屏蔽层300外侧包裹的外护套层400。其中，自控温导热线芯层100包括：两沿电缆的轴向平行设置的石墨烯长丝碳纤维导体110和包裹在两石墨烯长丝碳纤维导体110外侧的PTC层120。

该电缆的线芯层100通过采用具有优良的电学、热学和力学性能的新型合成石墨烯长丝炭纤维材料的导体，并在两导体外侧包裹一层PTC材料层，导电率可达10000～100000/′Ω·CM(石墨烯的电阻率只有约10-8Ω·m)。同时，石墨烯长丝炭纤维材料的导体也可作为电缆发热体的一部分，使得电缆整体的电热效率≧97％。从而大大提高该电缆的整体强度和电热效率。

与此同时，石墨烯长丝炭纤维材料的导体与PTC材料层结合，还具有重量轻、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和抗蠕变的优良性能。因此用石墨烯长丝碳纤维作为电热体导体与发热体，有着金属和PTC等电热体所不可比拟的诸多的优异性能。

具体地，在本实施例中，PTC层120挤压成型在两石墨烯长丝碳纤维导体110的外侧。

PTC材料经熔融挤出、冷却定型之后，分散其中的炭微粒形成无数纤细的导电炭网络，这些导电炭网络跨接在两根平行的石墨烯长丝碳纤维导体110上，就构成了自控温导热线芯层100的PTC并联回路。电缆在使用时，电缆一端的两根母线与电源接通，电流从一根母线横向流过PTC材料层到达另一根母线形成并联回路。PTC层120就是连续并联在母线之间的电阻发热体，将电能转化成热能，对被加热物体(或设备)进行伴热保温。

PTC材料发热具有自控功能，如图2所示，当温度升高时，导电塑料产生微分子的膨胀，碳粒渐渐分开，引起电路终端电阻上升，电缆发热体会自动减少功率输出。当温度变低时，导电塑料又恢复到微分子收缩状态，碳粒相应连接起来，形成并联电路，发热体发热功率又自动上升。电热功率随***温度的变化自东调节，随时补偿温度变化，避免伴热带过热烧毁，达到自控调节。

该电缆在使用时，当自控温导热线芯层100温度升到相应的高阻区时，电阻大到几乎阻断电流的程度，线芯层100的温度将达到高限不再升高(即自动限温)。与此同时，自控温导热线芯层100通过护套向温度较低的被加热物体(或设备)传热，达到稳态时，单位时间传递的热量等于电缆的电功率。电缆的输出功率主要受控于传热过程以及被加热物体(或设备)的温度。

电缆在使用时，电缆的任何区段出现料温及能耗波动，所在部位的各个PTC元都能直接感温并独立做出响应，及时朝着消除波动的方向自动调整各自的输出功率。温度低了功率调大，温度高了功率调小，并按温度波动的幅度大小，给出功率调幅的大小，以维持整个***各区段的运行温度均匀稳定。这是一种微区跟踪，全线同步，全自动的加热保温过程，能确保电缆整体的温度均匀。

另外，PTC材料具备记忆性能，具有记忆性能的电缆可以长期反复使用。

具体地，在本实施例中，阻燃层200采用额定温度为150℃的交联PE材料加工而成。

该交联PE材料加工而成的阻燃层200具备不焰燃、耐高温、高阻燃(火焰离开即自动熄灭)等性能。而且，这种绝缘层的电阻≧500MΩ，在很宽的温度和频率范围内其阻值保持稳定。这种绝缘层的耐压强度为2500v/5s，耐电电压大于5KV，泄漏电流小于0.05mA/m，对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性，不会因为电缆断线而引起的电弧，进而引燃电缆，导致火灾事故。另外，这种电缆绝缘层表面应光滑平整、色泽均匀。生产时，该绝缘层紧密挤包在发热体自控温导热线芯层100的外侧，使得电缆具有发热快、温度均匀、热效率高、韧性好等特点。

具体地，在本实施例中，屏蔽层300采用镀锡铜包钢丝编织而成。

采用镀锡铜包钢丝编织而成的屏蔽层300不仅屏蔽性能好，而且导热性能也非常好，能进一步提高该电缆整体的点热效率。

具体地，在本实施例中，外护套层400采用额定温度为150℃的交联陶瓷化聚烯径材料加工而成。

采用交联陶瓷化聚烯径材料加工而成的外护套层400具备有优异的耐热性能、耐腐蚀、耐酸碱、耐油、高阻燃性能。当电缆遇上高温焰燃时，陶瓷化聚烯烃会出现陶瓷化结壳，从而阻止电压外泄，确保电缆的安全稳固性能。该电缆的最高使用温度在120℃-150℃，在125℃下可长期使用，在150℃下可持续使用30000小时。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，其特征在于，包括：自控温导热线芯层，在所述自控温导热线芯层外侧包裹的阻燃层，在所述阻燃层外侧包裹的屏蔽层，以及，在所述屏蔽层外侧包裹的外护套层；其中，所述自控温导热线芯层包括：两沿电缆的轴向平行设置的石墨烯长丝碳纤维导体和包裹在两所述石墨烯长丝碳纤维导体外侧的PTC层。

2.如权利要求1所述的高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，其特征在于，所述PTC层挤压成型在两所述石墨烯长丝碳纤维导体的外侧。

3.如权利要求1所述的高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，其特征在于，所述阻燃层采用额定温度为150℃的交联PE材料加工而成。

4.如权利要求1所述的高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，其特征在于，所述屏蔽层采用镀锡铜包钢丝编织而成。

5.如权利要求1-4任一项所述的高可靠性和高导热性的自控温发热电缆，其特征在于，所述外护套层采用额定温度为150℃的交联陶瓷化聚烯径材料加工而成。

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