CN1949284A - 一种基于热电偶原理的线型感温探测器 - Google Patents
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Abstract
一种基于热电偶原理的线型感温探测器。其包括探测线缆和电压信号测量装置，其中探测线缆包括至少两根并行设置的探测导体和并行设置在探测导体之间的半导体层、可熔融绝缘层及导电层。本发明提供的线型感温探测器可在环境温度升高到一定值时使位于温度升高部位的探测导体之间的可熔融绝缘层产生融化，从而在该部位产生热电偶效应，因此能够利用电压信号测量装置输出火灾报警信号。另外，电压信号测量装置检测的电压值只与探测线缆上最高温度部位的温度相对应，因此不会出现因探测线缆的长度和环境温度对探测器的影响而造成的误报警，所以可靠性高。此外，该探测器采用无源探测方式，所以可以用于易燃易爆等危险区域，因此比较安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于热电偶原理的线型感温探测器，特别是涉及一种可靠性高且结构简单的基于热电偶原理的线型感温探测器。
背景技术
热电偶式线型感温探测器是一种用途广泛的火灾探测器，通常分为可恢复式和不可恢复式两种，主要由探测线缆及连接在探测线缆一端的电压信号测量装置组成。图1为一种已有技术的可恢复式线型感温探测器中探测线缆局部结构剖视图。如图1所示，这种已有技术的可恢复式线型感温探测器中的探测线缆由两根并行设置的探测导体3、设置在探测导体3之间的NTC特性阻隔层2和包覆在探测导体3及NTC特性阻隔层2外部的护套1组成。其中两根探测导体3中至少一根是由热电偶丝材料制成，由此构成热电偶。由于探测导体3两端的电压与探测线缆的热电偶特性和NTC特性阻隔层2有关，即与探测线缆的长度、环境温度及受热部位的长度、温度有关，这样就会限制探测线缆的使用长度，并且环境温度也会对探测器的火灾报警阈值造成影响，从而引起探测器出现误报警问题。
图2为一种已有技术的不可恢复式线型感温探测器中探测线缆横向截面结构剖视图。如图2所示，这种已有技术的不可恢复式线型感温探测器中的探测线缆由护套1、并行设置在护套1内部的两根以上的探测导体3和包覆在探测导体3的外部且具有一定融点或熔点的塑料层2组成。其中探测导体3采用诸如记忆合金丝等弹性材料制成。当探测线缆受热并达到一定温度时，塑料层3开始软化或融化，此时由弹性材料制成的探测导体3将依靠自身的弹力而相互接触，即发生短路现象，从而达到报警的目的。这种线型感温探测器的优点是当探测线缆上任意一点的温度达到设定报警温度时均可短路报警，并且报警灵敏度与受热长度无关，因此对因保护对象局部过热或外来火源而引起的火灾的探测灵敏度很高；另外，当探测线缆中的某一探测导体发生断路时也可进行故障报警。但是这种线型感温探测器的缺点是其只具有短路火灾报警功能，而没有短路故障报警功能，因此无法区分短路故障报警和短路火警报警信号。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种不受探测线缆长度和环境温度的影响，因而可靠性高、安全性好且结构简单的基于热电偶原理的线型感温探测器。
为了达到上述目的，本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器包括探测线缆和电压信号测量装置，其中探测线缆包括至少两根并行设置的探测导体和并行设置在探测导体之间的半导体层，并且探测导体中至少一根为热电偶丝，以此构成热电偶，所述的探测线缆还包括并行设置在探测导体之间，用于隔开探测导体的可熔融绝缘层。
所述的基于热电偶原理的线型感温探测器还包括连接在探测线缆一端的终端电阻。
所述的可熔融绝缘层由蜡、萘蒽、硬脂酸、结晶玫瑰、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的至少一种制成，并且熔化温度在40℃～180℃之间。
所述的探测线缆还包括并行设置在半导体材料层和可熔融绝缘层之间，用于隔开半导体材料层和可熔融绝缘层的导电层。
所述的导电层为断续导通的导电层或连续导通的导电层。
所述的断续导通的导电层上导电段的长度大于0.05m，导电段之间的距离为0.1～10mm。
所述的导电层由金属丝、非金属丝、金属片、金属箔带、空心柱状金属套、导电胶或导电涂料中的至少一种制成。
所述的半导体层由PTC、CRT、NTC、导电橡胶、导电陶瓷中的至少一种制成。
所述的探测线缆还包括包覆在外部的护套。
所述的基于热电偶原理的线型感温探测器为不可恢复式或可恢复式。
本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器是在探测导体之间添加上一层可熔融绝缘层，并使其中至少一根探测导体采用热电偶丝材料制成，这样当环境温度升高到一定值时，位于温度升高部位的探测导体之间的可熔融绝缘层将产生融化，因而只留下半导体材料层，从而在该部位产生热电偶效应，电压信号测量装置就可根据检测到的电压值输出火灾报警信号。另外，电压信号测量装置检测的电压值只与探测线缆上最高温度部位的温度相对应，因此不会出现因探测线缆的长度和所处的环境温度对探测器的影响而造成的误报警，所以具有很高的可靠性。此外，本发明的线型感温探测器采用无源探测方式，即无需向探测线缆提供电源，所以可以用于易燃易爆等危险区域，因此比较安全。
附图说明
图1为一种已有技术的可恢复式线型感温探测器中探测线缆局部结构剖视图。
图2为一种已有技术的不可恢复式线型感温探测器中探测线缆横向截面结构剖视图。
图3为本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器中探测线缆一实施例横向截面结构剖视图。
图4为本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器中探测线缆另一实施例纵向结构剖视图。
图5为本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器中探测线缆又一实施例横向截面结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器进行详细说明。本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器主要包括探测线缆及连接在探测线缆一端的电压信号测量装置。如图3、图4所示，所述的探测线缆包括至少两根并行设置的探测导体4，5和并行设置在探测导体4，5之间，用于隔开探测导体4，5的半导体材料层7和可熔融绝缘层6。探测导体4、5中至少一根为热电偶丝，其余为热电偶丝、普通金属丝或弹性导体，由此构成热电偶，并且可以采用镍钛记忆合金、镍钛铜记忆合金、铁基记忆合金、铜基记忆合金及具有记忆功能的其它材料等。记忆合金的马氏体逆相变终了温度Af的设计值优选在20℃～140℃范围内。另外，并行设置包括平行、同轴及相互缠绕设置等。当探测导体4，5平行或同轴设置时，可将半导体材料层7及可熔融绝缘层6以平行或同轴的方式设置在探测导体之间4，5。而当探测导体4，5采用相互缠绕的方式设置时，可先将半导体材料层7和可熔融绝缘层6以常规的包覆形式包覆在探测导体4，5上，然后再将探测导体4，5相互缠绕。包覆方法可采用在其中一根探测导体的外部先包覆一层半导体材料层7，然后再包覆一层可熔融绝缘层6，或先包覆一层可熔融绝缘层6，再包覆一层半导体材料层7。当然，也可以将半导体材料层7和可熔融绝缘层6分别包覆在不同的探测导体上。另外，半导体材料层7由PTC、CRT、NTC、导电橡胶、导电陶瓷等具有半导体特性的材料中的至少一种制成，当然也可以采用其它适宜的材料制成，并且其厚度优选0.1-5毫米之间。可熔融绝缘层6由蜡、萘蒽、硬脂酸、结晶玫瑰、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等材料中的至少一种制成，当然也可以采用其它适宜的材料制成，并且其厚度优选0.1-2毫米之间，熔化温度优选40℃～180℃之间。
在既没有火灾也没有故障的正常情况下，探测线缆中的可熔融绝缘层6完好无损，其与半导体材料层7一起隔开探测导体4，5，此时，探测导体4、5之间没有热电偶效应，因此连接在探测线缆一端的电压信号测量装置从两个探测导体4、5上检测到的电压几乎为零。而当发生火灾时，线型感温探测器上的探测线缆将因受热而温度上升，当温度升高到可熔融绝缘层6的软化温度范围时，可熔融绝缘层6将产生软化或融化，此时，由弹性材料制成的探测导体4，5将在自身弹力作用下挤压出位于受热部位的探测导体4，5之间且已融化的可熔融绝缘层6。但由于该部位的探测导体4，5之间仍存在半导体材料层7，因此在该部位将产生热电偶效应，这时探测线缆一端的电压将会发生变化，而电压信号测量装置则根据检测到的电压值或电压变化量(率)输出火灾报警信号。
图5为本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器中探测线缆又一实施例横向截面结构剖视图。如图5所示，在本实施例中，本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器包括探测线缆和连接在探测线缆一端的电压信号测量装置。其中探测线缆包括至少两根并行设置的探测导体13、14；并行设置在探测导体13、14之间，用于隔开探测导体13、14的半导体材料层15和可熔融绝缘层17；及并行设置在半导体材料层15和可熔融绝缘层17之间，用于隔开半导体材料层15和可熔融绝缘层17的导电层16。由于半导体材料层15和可熔融绝缘层17之间设有导电层16，因此可以提高导体材料与半导体材料的可靠性，从而能够提供更准确的火灾报警信号。导电层16由金属丝、非金属丝、金属片、金属箔带、空心柱状金属套、导电胶或导电涂料等材料中的至少一种制成。另外，导电层16可以是断续的也可以是连续的，即，导电层16可以断续导通，也可以连续导通。当采用金属丝、非金属丝、金属片、金属箔带、空心柱状金属套等材料制备断续导通的导电层16时，可用这些材料将断续导通的导电层16预先制好，也可以先将连续导通的导电层16设置好，然后再用机械切割等物理或化学方法将其制成断续导通的状态。而当采用导电胶或导电涂料制备断续导通的导电层16时，可以采用断续涂抹、喷涂或浸入等方式在半导体材料层15或可熔融绝缘层17的外部沿其长度方向直接形成一个断续导通的导电带/层，也可以先在半导体材料层15或可熔融绝缘层17的外部沿其长度方向将连续导通的导电胶或导电涂料带/层设置好，然后再用机械切割等物理或化学方法将其制成断续导通的状态。此外，断续导通的导电层16上导电段的长度优选大于0.05m，导电段之间的距离，即不导电段的长度优选0.1～10mm。另外，如上所述，探测导体13、14可采用平行、同轴或相互缠绕方式设置。当探测导体13、14采用平行或同轴方式设置时，半导体材料层15和可熔融绝缘层17将并行设置在探测导体13、14之间，而导电层16则并行设置在半导体材料层15和可熔融绝缘层17之间。而当探测导体13、14采用相互缠绕方式设置时，可将半导体材料层15、导电层16和可熔融绝缘层17包覆在一根探测导体上，也可以分别包覆在不同的探测导体上，例如，可在一根探测导体上包覆半导体材料层15和导电层16，而在其余探测导体上包覆可熔融绝缘层17，或在一根探测导体上包覆半导体材料层15，而在其余探测导体上包覆导电层16和可熔融绝缘层17。
另外，可在本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器中的探测线缆外部设置能够对探测导体、半导体材料层、可熔融绝缘层和导电层起保护和绝缘作用的护套。此外，还可在探测线缆的一端连接一个阻值为1KΩ～100MΩ的终端电阻，用于监视断路故障。
所述的热电偶丝可以采用康铜(铜镍)、镍硅、钨、化学纯铁、考铜、钼、化学纯铜、镍铬、镍、铂、银等金属材料中的一种，也可以采用石墨、碳化硅、硼、氧化铬等非金属材料或N型碲化铋、P型碲化铋等半导体材料。此外，本发明提供的基于热电偶原理的线型感温探测器可以是不可恢复式，也可以是可恢复式。
Claims (10)
1、一种基于热电偶原理的线型感温探测器，包括探测线缆和电压信号测量装置，其中探测线缆包括至少两根并行设置的探测导体(4，5)和并行设置在探测导体(4，5)之间的半导体层(7)，并且探测导体(4，5)中至少一根为热电偶丝，以此构成热电偶，其特征在于：所述的探测线缆还包括并行设置在探测导体(4，5)之间，用于隔开探测导体(4，5)的可熔融绝缘层(6)。
2、根据权利要求1所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的基于热电偶原理的线型感温探测器还包括连接在探测线缆一端的终端电阻。
3、根据权利要求1所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的可熔融绝缘层(6)由蜡、萘蒽、硬脂酸、结晶玫瑰、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的至少一种制成，并且熔化温度在40℃～180℃之间。
4、根据权利要求1所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的探测线缆还包括并行设置在半导体材料层(15)和可熔融绝缘层(17)之间，用于隔开半导体材料层(15)和可熔融绝缘层(17)的导电层(16)。
5、根据权利要求4所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的导电层(16)为断续导通的导电层或连续导通的导电层。
6、根据权利要求5所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的断续导通的导电层(16)上导电段的长度大于0.05m，导电段之间的距离为0.1～10mm。
7、根据权利要求4所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的导电层(16)由金属丝、非金属丝、金属片、金属箔带、空心柱状金属套、导电胶或导电涂料中的至少一种制成。
8、根据权利要求1所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的半导体层(7)由PTC、CRT、NTC、导电橡胶、导电陶瓷中的至少一种制成。
9、根据权利要求1所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的探测线缆还包括包覆在外部的护套。
10、根据权利要求1所述的基于热电偶原理的线型感温探测器，其特征在于：所述的基于热电偶原理的线型感温探测器为不可恢复式或可恢复式。
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