[发明专利]一种可消除固体线热膨胀系数影响的电热电缆

说明书

技术领域

本发明属于电加热的技术领域，特别涉及是一种可消除固体线热膨胀系数影响的电热电缆。

背景技术：

电地热采暖具有无大气污染、无噪音、室温可自动控制、没有水管爆裂及泄露问题等优点。

但是，电地热采暖工程安装结构，如图1电地热采安装剖面图所示。在基层2里预埋钢筋1，基层2的上面铺装一层聚苯板3，在聚苯板3的上面铺装一层聚脂镀铝膜4，聚脂镀铝膜4上安装电热电缆5，在电热电缆5的上面及两侧用混凝土6覆盖凝固固定，混凝土6的上面有水泥找平层7覆盖，找平层7上面铺装一层聚脂膜8，在聚脂膜8上面再铺装木质地板9。由于在电热电缆5的上面要覆盖混凝土层，再覆盖一层找平层水泥，上面再加装地板，如果电热电缆5出现故障，检测和维修的工作量是非常大的，维修的工时比安装电热电缆的工时还要多，给用户和企业带来很多麻烦和经济损失。从而，影响电热电缆的推广和应用。人们希望的电地热采暖无故障运行时间在50年，与房屋土建寿命相同是无法保证的。

故障产生的根本原因是电热电缆的线膨胀系数物理量的变化。电热电缆安装电路图如图2所示，由市电220V单项交流电做电源15，电源15向电热电缆5供电。首先，供电电源15与温度控制器11相连接，温度控制器11再与冷热导体连接端12相连接，冷热导体连接端12的另一端与电热电缆5相连接，电热电缆5经过另一个冷热导体连接端12，再与供电电源15的回路端相连接，构成一个串联电路。在电热电缆5上相隔相等的距离用卡钉13固定电热电缆5。以免在浇灌混凝土6时，电热电缆5产生滑动偏离。根据房间面积和长、宽比例，在电热电缆5的铺设中做若干个180度的转弯14。电热电缆的长度在几十米至上百米长，如一根150m长，电功率3000W的电热电缆，在房间内要做几十个180度的转弯，并在150m长电热电缆用混凝土全覆盖凝固固定下。而且，150m长电热电缆需在温度控制器的控制下运行，为使房间内达到一定的恒温效果，电热电缆的通电与断电在频繁的切换，即电热电缆温度在室温到65℃不断的交替变换，因此电热电缆温度的交替变换，将直接导致150m长电热电缆线膨胀系数物理量的交替变化。在电热电缆线膨胀系数交替变化影响下，电热电缆使用寿命将会缩短。电热电缆发生故障多发生在以下几个方面，①冷热导体连接处接触不良，该故障比较好维修。②在180度的转弯处，发生发热导体与屏蔽层导体短路故障，或发生发热导体断路故障，故障的位置是很难确定的。且地板、找平层的水泥和混凝土层都要拆除，维修工作量和难度相当大。③电热电缆在制造时产生的缺欠和安装不当所产生的应力集中地方。发生发热导体与屏蔽层导体短路故障，或发生发热导体断路故障，维修难度与在180度转弯处的故障都是相当大的。

目前，背景技术所用的电热电缆如图3和图4所示。图3是背景技术电热电缆示意图，图4是背景技术电热电缆横剖面图。它的结构是由发热导体做线芯、内保护套、屏蔽层和外保护套构成。具体的结构是，电热电缆5的芯线是发热导体23，发热导体23多为单股，也有多股绞合的发热导体23。芯线发热导体23的外侧是内保护套22，内护套22的外侧是电磁波屏蔽层21，电磁波屏蔽层21的功能是在电热电缆5工作中消除电磁波对人体的辐射，电磁波屏蔽层21的最外侧是外保护套20。线芯多为单股发热导体23构成，也有无轴心股的多股绞合发热导体23构成。背景技术的电热电缆存在的共同问题，就是忽视电热电缆线膨胀系数所造成的故障因素。无轴心股的多股绞合发热导体也无法消除电热电缆线膨胀系数所造成的故障问题。因为，1）这些电热电缆内部没有润滑的介质、没有足够保护层厚度和空间。当电热电缆周围被混凝土凝固后，电热电缆的外部没有任何热膨胀空间，当电热导体在不断的伸长或缩短时，只能磨损电热导体与屏蔽层之间的内保护套，直到电热导体与屏蔽层短路或断路的故障发生。2）这些线芯为单股或多股发热导体，均没有轴心股。即便是多股绞合发热导体在没有轴心股的状况下，发热导体的螺旋角度（其形成螺线管的内径）很小，都无法将发热导体的线膨胀转移到螺旋发热导体的径向膨胀（电热电缆的体膨胀）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，消除线性热膨胀系数对电热电缆工作时的影响，从而减少故障。

在温度升高时，固体中相邻原子间的平均距离增大是引起膨胀的主要原因。物体膨胀的程度用膨胀系数表示，固体线膨胀系数定义为：