一種發(fā)熱元件及一種高溫限功率發(fā)熱電纜

本實(shí)用新型涉及電纜材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)熱元件及一種高溫限功率發(fā)熱電纜。

目前工業(yè)用電纜主要有兩種，一種為自限溫(或自控溫)發(fā)熱電纜，一種為恒功率發(fā)熱電纜。

并聯(lián)恒功率發(fā)熱電纜，其輸出功率恒定，一般采用鎳鉻合金絲作為發(fā)熱元件，該材料正溫度系數(shù)很低，在高溫下產(chǎn)品的輸出功率基本維持恒定。而目前市場(chǎng)上的并聯(lián)恒功率加熱電纜都采用氟塑料作為絕緣材料，由于塑料的耐溫性低以及受熱熔融，使該產(chǎn)品的最高維持溫度只能達(dá)到150℃，發(fā)熱功率不超過 50W/m，對(duì)于需要更高維持溫度的場(chǎng)合，則該產(chǎn)品的使用受限。而且產(chǎn)品安裝時(shí)必須避免發(fā)熱電纜重疊、交叉等情況，安裝靈活度低。

自限溫發(fā)熱電纜，采用半導(dǎo)體PTC材料作為發(fā)熱元件，在低溫環(huán)境下，產(chǎn)品電阻較小，輸出功率較高；在高溫場(chǎng)合下，產(chǎn)品電阻急劇上升，輸出功率極低或無功率輸出，目前該產(chǎn)品的最高維持溫度只能達(dá)到120℃左右，無法滿足高溫場(chǎng)合下的維溫需求。

因此這兩種電纜均都無法滿足高暴露溫度場(chǎng)合下高功率輸出的應(yīng)用需求。

鑒于上述缺陷，本實(shí)用新型創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本實(shí)用新型。

為解決上述技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案在于提供一種發(fā)熱元件，其特征在于，包括PTC合金絲和耐高溫纖維繩，且所述PTC合金絲通過纏繞方式設(shè)置于所述耐高溫纖維繩上。

進(jìn)一步的，所述PTC合金絲是鐵鎳合金電阻發(fā)熱絲，且所述PTC合金絲的電阻率為0.20-0.38μΩ*m。

進(jìn)一步的，所述鐵鎳合金電阻發(fā)熱絲中包括含量為15％-25％的鐵和含量為75％-85％的鎳。

進(jìn)一步的，所述耐高溫纖維繩為芳綸纖維繩。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型利用發(fā)熱元件PTC合金絲的正溫度系數(shù)特性，將產(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，保證系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度。

本實(shí)用新型采用的另一個(gè)技術(shù)方案在于提供一種高溫限功率發(fā)熱電纜，包括所述的發(fā)熱元件、導(dǎo)體芯和內(nèi)護(hù)套層，所述內(nèi)護(hù)套層和所述發(fā)熱元件依次設(shè)置在所述導(dǎo)體芯外側(cè)，所述導(dǎo)體芯包括外側(cè)包裹有第一絕緣層的平行母線，所述內(nèi)護(hù)套層和所述第一絕緣層在同一位置設(shè)置凹槽，所述發(fā)熱元件纏繞于所述內(nèi)護(hù)套層的外側(cè)，且在所述凹槽處與所述平行母線接觸。

進(jìn)一步的，所述平行母線包括多股絞合的鍍鎳銅導(dǎo)體，且在所處凹槽處的所述平行母線上包括電源接觸點(diǎn)，所述發(fā)熱元件通過所述電源接觸點(diǎn)與所述鍍鎳銅導(dǎo)體接觸。

進(jìn)一步的，所述高溫限功率發(fā)熱電纜還包括設(shè)置于最外側(cè)的外護(hù)套層和設(shè)置于所述發(fā)熱元件外側(cè)的第二絕緣層，且所述內(nèi)護(hù)套層、所述外護(hù)套層、所述第二絕緣層和所述第一絕緣層均包括高溫氟塑料層或交聯(lián)聚乙烯材料層。

進(jìn)一步的，所述高溫氟塑料層包括聚四氟乙烯材料層、聚全氟乙丙烯材料層或聚偏氟乙烯材料層中的一種。

進(jìn)一步的，所述高溫限功率發(fā)熱電纜還包括設(shè)置于所述第二絕緣層和所述外護(hù)套層之間的金屬屏蔽層，所述金屬屏蔽層為鍍錫銅絲、鍍錫銅包鋁合金絲或其它金屬絲編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)護(hù)套層和包裹其中一根所述平行母線的第一絕緣層上設(shè)置的所述凹槽的形狀相同，大小相等，且所述凹槽橫截面的形狀為矩形。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型利用發(fā)熱元件PTC合金絲的正溫度系數(shù)特性，將產(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，保證系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度，且產(chǎn)品安裝時(shí)可以重疊、交叉安裝方便且靈活度更高。

圖1為本實(shí)用新型中一種高溫限功率發(fā)熱電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中I處的放大圖；

圖3為圖1的左側(cè)視圖。

圖中數(shù)字表示：

1-平行母線、2-第一絕緣層、3-內(nèi)護(hù)套層、4-發(fā)熱元件、5-第二絕緣層、 6-金屬屏蔽層、7-外護(hù)套層、8-PTC合金絲、9-耐高溫纖維繩。

以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。

以下結(jié)合附圖2，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)熱元件，包括PTC合金絲8和耐高溫纖維繩9，且所述PTC合金絲8通過纏繞方式設(shè)置于所述耐高溫纖維繩9上。其中所述PTC合金絲8是鐵鎳合金電阻發(fā)熱絲，本發(fā)明中PTC合金絲8是一種以Fe(含量15％-25％)、i(含量75％-85％)元素為主要成分的合金制作的電阻發(fā)熱絲，且所述PTC合金絲8的電阻率為0.20-0.38μΩ*m，具有較大的正溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，PTC合金絲8的阻值變大，發(fā)熱電纜的輸出功率下降，直至系統(tǒng)的溫度下降。當(dāng)溫度下降時(shí)，PTC合金絲8的阻值也下降，發(fā)熱電纜的輸出功率上升，直至恢復(fù)到正常輸出功率，通過PTC合金絲8能夠?qū)a(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，確保系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度。耐高溫纖維繩9為芳綸纖維繩，具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能, 在產(chǎn)品使用溫度下，不分解，不融化，仍保持良好的性能。

PTC合金絲8常溫下電阻率較低，通過螺旋纏繞方式纏繞在耐高溫纖維繩9 上，可以獲得更大的米電阻，滿足產(chǎn)品使用需要；同時(shí)當(dāng)發(fā)熱元件4在所述凹槽處纏繞于其中一根所述平行母線1的外側(cè)的過程中，PTC合金絲8與平行母線 1接觸的更加充分；且耐高溫纖維繩9具有超高強(qiáng)度，可以保護(hù)發(fā)熱元件4在纏繞過程中受力時(shí)，不會(huì)發(fā)生合金絲被拉斷的現(xiàn)象。

以下結(jié)合附圖1-3，本實(shí)用新型提供了一種高溫限功率發(fā)熱電纜，包括導(dǎo)體芯和依次設(shè)置于所述導(dǎo)體芯外側(cè)的內(nèi)護(hù)套層3、上述實(shí)施方式中的所述發(fā)熱元件 4、第二絕緣層5、金屬屏蔽層6和外護(hù)套層7，所述導(dǎo)體芯包括兩根外側(cè)分別包裹有第一絕緣層2的平行母線1，所述內(nèi)護(hù)套層3和包裹其中一根所述平行母線1的第一絕緣層2在同一位置設(shè)置凹槽，所述發(fā)熱元件4纏繞于所述內(nèi)護(hù)套層3的外側(cè)，且在所述凹槽處纏繞于其中一根所述平行母線1的外側(cè)。所述平行母線1包括多股絞合的鍍鎳銅導(dǎo)體，且在所處凹槽處的所述平行母線1上設(shè)置電源接觸點(diǎn)，所述發(fā)熱元件4通過所述電源接觸點(diǎn)與所述鍍鎳銅導(dǎo)體接觸。所述凹槽的形狀相同，大小相等，且所述凹槽的橫截面的形狀為矩形，且大小相等指凹槽的橫截面的面積相等。

所述第一絕緣層2包覆在導(dǎo)線平行母線1的外圍四周，具有電氣絕緣作用，能夠保證平行母線1的正常傳輸功能；所述第二絕緣層5包裹于發(fā)熱元件4的外圍，同樣具有電氣絕緣作用，既能保證平行母線1的正常傳輸功能，又能確保外界物體和人身的安全；所述外護(hù)套層7能夠承受外界(即安裝、使用場(chǎng)合和使用中的)各種機(jī)械力、耐大氣環(huán)境、耐化學(xué)藥品或油類，能夠防止對(duì)生物侵害，且減少火災(zāi)的危害；所述內(nèi)護(hù)套層3用于保護(hù)第一絕緣層2，使得第一絕緣層2 具有高純度和低雜質(zhì)含量，即具有優(yōu)良的電絕緣性能。

所述內(nèi)護(hù)套層3、所述外護(hù)套層7、所述第二絕緣層5和所述第一絕緣層2 均包括高溫氟塑料層或交聯(lián)聚乙烯材料層，其中所述高溫氟塑料層包括聚四氟乙烯材料層、聚全氟乙丙烯材料層或聚偏氟乙烯材料層中的一種。

所述金屬屏蔽層6為鍍錫銅絲、鍍錫銅包鋁合金絲或其它金屬絲編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)，用于消除外界干擾,降低信號(hào)或傳輸能量之損失。

本實(shí)用新型利用PTC合金絲8的正溫度系數(shù)特性，將產(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，保證系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度，且產(chǎn)品安裝時(shí)可以重疊、交叉安裝方便且靈活度更高。

本實(shí)用新型提供的一種實(shí)施方式在于提供了一種高溫限功率發(fā)熱電纜，包括導(dǎo)體芯和依次設(shè)置于所述導(dǎo)體芯外側(cè)的內(nèi)護(hù)套層3、發(fā)熱元件4、第二絕緣層 5、金屬屏蔽層6和外護(hù)套層7，所述導(dǎo)體芯包括兩根外側(cè)分別包裹有第一絕緣層2的平行母線1，所述內(nèi)護(hù)套層3和包裹其中一根所述平行母線1的第一絕緣層2在同一位置設(shè)置凹槽，所述發(fā)熱元件4纏繞于所述內(nèi)護(hù)套層3的外側(cè)，且在所述凹槽處纏繞于其中一根所述平行母線1的外側(cè)。所述平行母線1包括多股絞合的鍍鎳銅導(dǎo)體，且在所處凹槽處的所述平行母線1上設(shè)置電源接觸點(diǎn)，所述發(fā)熱元件4通過所述電源接觸點(diǎn)與所述鍍鎳銅導(dǎo)體接觸。所述凹槽的形狀相同，大小相等，且所述凹槽的橫截面的形狀為矩形，且大小相等指凹槽的橫截面的面積相等。

所述第一絕緣層2包覆在導(dǎo)線平行母線1的外圍四周，具有電氣絕緣作用，能夠保證平行母線1的正常傳輸功能；所述第二絕緣層5包裹于發(fā)熱元件4的外圍，同樣具有電氣絕緣作用，既能保證平行母線1的正常傳輸功能，又能確保外界物體和人身的安全；所述外護(hù)套層7能夠承受外界(即安裝、使用場(chǎng)合和使用中的)各種機(jī)械力、耐大氣環(huán)境、耐化學(xué)藥品或油類，能夠防止對(duì)生物侵害，且減少火災(zāi)的危害；所述內(nèi)護(hù)套層3用于保護(hù)第一絕緣層2，使得第一絕緣層2 具有高純度和低雜質(zhì)含量，即具有優(yōu)良的電絕緣性能。

所述發(fā)熱元件4包括PTC合金絲8和耐高溫纖維繩9，且所述PTC合金絲8 通過纏繞方式設(shè)置于所述耐高溫纖維繩9上。其中所述PTC合金絲8是一種以 Fe(含量20％)、i(含量80％)元素為主要成分的合金制作的鐵鎳合金電阻發(fā)熱絲，且所述PTC合金絲8的電阻率為0.30μΩ*m，具有較大的正溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，PTC合金絲8的阻值變大，發(fā)熱電纜的輸出功率下降，直至系統(tǒng)的溫度下降。當(dāng)溫度下降時(shí)，PTC合金絲8的阻值也下降，發(fā)熱電纜的輸出功率上升，直至恢復(fù)到正常輸出功率，通過PTC合金絲8能夠?qū)a(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，確保系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度。耐高溫纖維繩9為芳綸纖維繩，具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,在產(chǎn)品使用溫度下，不分解，不融化，仍保持良好的性能。

PTC合金絲8常溫下電阻率較低，通過螺旋纏繞方式纏繞在耐高溫纖維繩9 上，可以獲得更大的米電阻，滿足產(chǎn)品使用需要；同時(shí)當(dāng)發(fā)熱元件4且在所述凹槽處纏繞于其中一根所述平行母線1的外側(cè)的過程中，PTC合金絲8與平行母線1接觸的更加充分；且耐高溫纖維繩9具有超高強(qiáng)度，可以保護(hù)發(fā)熱元件4 在纏繞過程中受力時(shí)，不會(huì)發(fā)生合金絲被拉斷的現(xiàn)象。

所述內(nèi)護(hù)套層3、所述外護(hù)套層7、所述第二絕緣層5和所述第一絕緣層2 均為聚四氟乙烯高溫氟塑料層，氟塑料電絕緣性能優(yōu)異，適合高頻信號(hào)傳輸，且耐高溫，阻燃性好，還具有優(yōu)良的耐氣候老化性能和機(jī)械強(qiáng)度，不受各種酸、堿和有機(jī)溶劑影響，所述金屬屏蔽層6為鍍錫銅絲編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)，用于消除外界干擾,降低信號(hào)或傳輸能量之損失。

本實(shí)施方式利用PTC合金絲8的正溫度系數(shù)特性，將產(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，保證系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度，且產(chǎn)品安裝時(shí)可以重疊、交叉安裝方便且靈活度更高。

本實(shí)用新型提供的另一種實(shí)施方式與上述實(shí)施方式的區(qū)別之處在于，所述 PTC合金絲8是鐵鎳合金電阻發(fā)熱絲，本實(shí)施例中PTC合金絲8是一種以Fe(含量15％)、i(含量75％)元素為主要成分的合金制作的電阻發(fā)熱絲，且所述PTC 合金絲8的電阻率為0.25μΩ*m，所述內(nèi)護(hù)套層3、所述外護(hù)套層7、所述第二絕緣層5和所述第一絕緣層2均為交聯(lián)聚乙烯材料層，交聯(lián)聚乙烯電絕緣性能優(yōu)越，機(jī)械性能和耐熱性好、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、比重輕、敷設(shè)方便、耐腐蝕。

本實(shí)用新型利用PTC合金絲8的正溫度系數(shù)特性，將產(chǎn)品的輸出功率限定在一個(gè)范圍內(nèi)，達(dá)到限功率的目的，同時(shí)系統(tǒng)的溫度也會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)上升或下降，保證系統(tǒng)的溫度不會(huì)超出產(chǎn)品的承受溫度，且產(chǎn)品安裝時(shí)可以重疊、交叉安裝方便且靈活度更高。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本實(shí)用新型權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。