CN101236801B - 耐火电缆及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是对耐火电缆的改进，其特征是导体外耐火绝缘层为高温挤包、厚度0.05～1.0mm硅质化合物，外保护层为耐火纤维编织层。较已有耐火电缆，能够大长度生产，生产工序简单；电缆外径小，敷设占位空间小，弯曲性能适中；废电缆回收分离容易，回收材料均可循环再利用，无污染；耐火绝缘原料资源多，价格低，可以降低电缆耐火绝缘成本，耐火绝缘成本可分别较，矿物绝缘、云母绝缘、硅橡胶绝缘，降低70％、40％、50％，防水、耐油、耐辐射性能，也优于现有耐火电缆，耐火度和耐温等级高，可以长期在1000℃环境中运行，弯曲半径为电缆直径20倍左右。硅质耐火绝缘层制成至少中间一层为二氧化硅、二侧内外层为与二氧化硅不同的硅质化合物或不同晶状结构二氧化硅，还可以传输光信号，使耐火电缆同时具有光通信功能。
Description
技术领域
本发明是对耐火电缆的改进，尤其涉及一种高耐火，环保性好，耐酸、碱、油的耐火电缆。
背景技术
现有技术低压耐火电缆，耐火结构既作为耐火层，同时又作为绝缘使用，其形式主要有下列几类：
以氧化镁为绝缘外套铜管或钢管的耐火电缆，例如中国专利CN2745194所述，此类耐火电缆虽然具有较好的耐火性能，着火后也可继续使用，其主要不足是：组成耐火绝缘为无机粉状材料，外需要金属套管予以保形，这样一是生产制作难度大，制造成本较高，尤其是不能大长度生产，导致敷设施工接头多，增加了敷设难度，二是因外用金属管，电缆弯曲性差，且不耐酸碱腐蚀，三是为保证其足够的绝缘和耐火性能，厚度通常较厚，制得的电缆外径较大，不仅运输便，敷设占位大，而且也影响电缆的弯曲性能。
以云母为代表的耐火绝缘，例如中国专利CN2817002所述，此类耐火电缆虽然具有较好的弯曲性能，也能够大长度生产，但生产也有一定难度，主要是生产过程中云母容易破碎脱落，从而会导致耐火性能的下降；其次是此类耐火层只能短期耐火，且不耐水淋、振动，因此在着火后只能短期工作，也不能长期工作在800℃及以上高温环境，特别是着火后不能再继续使用，需另行更换。
耐火硅橡胶绝缘，例如中国专利CN2701026所述，其缺点是：耐温等级相对较低，只能在300℃以下环境环境使用，而且硅橡胶耐酸碱性差，并且着火后也不能再继续使用，需另行更换。
上述耐火电缆，还有一个共同缺点，即电缆报废后回收分解都非常复杂，也不利于资源再生利用。随着对电缆耐火要求，及其他要求越来越高，上述耐火电缆并不能完全适应。
其次，现有耐火电缆，基本只有单一输送电力功能，也不能满足现在日益发展的需要。虽然现有技术也有公开电力/通信复合电缆，但其均是将两种电缆简单组合，例如中国专利CN1152784电缆，为中部有中空导管内
穿光纤，导管周围为电力导体和绝缘护套；中国专利CN1929043公开的特种光电缆，传输光信号的光纤或光纤束位于光电缆中心，外包绝缘塑料包带或塑料管，30-50根传输电能的导电线芯环包外围，其外是聚氯乙烯或交联氯乙烯绝缘层和外护套层；中国专利CN2387675及CN2396484公开的电表远抄系统的供电通信一体化电缆，仅是简单将电力线1与通信线2并行排列，外共用绝缘。中国专利CN2689409公开的带有光纤的电力电缆，光纤或穿有光纤的套管，绞合或设置在带有绝缘护套的电力线芯间的不受到应力的间隙谷区。中国专利CN2817011公开的光电复合结构海缆，以不锈钢套管包覆光纤单元与电力电缆芯线并列包覆在内护套层内。中国专利CN2819408电缆，集束多芯铝线芯中至少有一芯包含有内置光纤单元非导磁金属管。中国专利CN2842457公开的海底电力复合光缆，由三根或者多根绝缘电力电缆按一定的节距绞合在一起，同时以小张力同步绞入一个或多个光单元。它们均未涉及耐火绝缘同时兼作通信线路。因此仍有必要进行改进。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种耐火度高，并可回收再利用，环保性好，电缆外径小，弯曲性能好的耐火电缆。
本发明另一目的在于提供一种同时具备通信功能的耐火电缆。
本发明再一目的在于提供上述耐火电缆的制备方法。
本发明第一目的实现，主要改进是电缆导体外耐火绝缘层采用高温挤包硅质化合物，耐火绝缘外有耐火纤维编织层保护，从而实现本发明目的。具体说，本发明耐火电缆，包括导体，导体外包覆的耐火绝缘层和外保护层，其特征在于耐火绝缘层为高温挤包、厚度0.05～1.0mm硅质化合物，外保护层为耐火纤维编织层。
本发明所说
硅质化合物，是以硅为基础(例如氧化硅含量≥99％)的化学合成或提纯物质，且耐温≥1000℃，并适合高温熔化挤包的硅质材料，例如但不限于四氯化硅、硅晶体、二氧化硅等。此类硅质化合物既具有很高的绝缘性能，又具有很高耐温特性，可以稳定在1000℃环境中保持完好，短期可以承受更高温度(视所用材料及纯度而不同)，同时其薄壁结构，又具有良好的弯曲性能，在本发明中既作为导体绝缘材料，又作为高耐火材料。硅质化合物，一种较好为采用二氧化硅(SiO2)，其来源更广，并具有更优良的特性。
耐火纤维编织层，主要作用是在生产、运输、敷设过程中，保护内侧的硅质化合物少受外力损伤，同时也具有一定耐火作用。编织层，可以是各种公知的耐高温纤维编织组成，例如耐火纤维的编织布、带、编织套等。耐火纤维例如为碳纤维、Kevlar纤维、涤纶纤维，玻璃纤维、BeiCoTex纤维、玄武岩纤维等等，它们可以是各种单一纤维编织物，也可以是混合纤维编织物。其中一种较好为采用BeiCoTex纤维，长期可耐1000℃高温，短期可耐1200℃，且极耐温度变化，比重小，隔热效果优越，高度抗化学变化，对皮肤和善而无害，在生产施工过程中，对人体健康无害，属环保型耐火纤维。
导体，可以是通常电缆用各种软结构导体，也可以是硬结构导体，视需要选用。
本发明第二目的实现，是使硅质化合物耐火绝缘层，采用多层复合结构，其中至少中间有一层为二氧化硅，紧邻二氧化硅的内外层为与二氧化硅不同的其他硅质化合物或不同晶状结构二氧化硅。这样其中的二氧化硅层因内外二层材质或晶状不同，能形成光的反射，从而可以成为光信号传输载体，使耐火电缆同时具有光通信能力，得到电力/通信复合耐火电缆，增加了电缆功能。二氧化硅内外二层材质，可以相同，也可以不同。
本发明耐火电缆制备，其特征是将硅质化合物预制棒，经加温熔化制成大于导体外径的中空硅质管；将经预热的导体穿过预制中空硅质管，经加热炉使硅质管软化，拉拔变径复合于导体表面，形成厚度为0.05~1.0mm耐火绝缘层，冷却后施加耐火纤维编织层。
本发明中，硅质化合物预制棒，可以是通过市购获得，也可以自制，此为现有技术。
导体预热，主要是减少导体与硅质管的温差，一是方便挤包生产，二可以防止薄的硅质绝缘过早冷却，造成绝缘层收缩不均匀产生内应力，从而导致绝缘层可能出现的破损。导体预热温度，较好为200-600℃，预热温度过低，二者温差太大，不利于硅质绝缘拉制，预热温度过高，则会降低导体抗拉强度，易导致导体在生产过程中被拉断。
耐火绝缘多层复合制备，则分别制作各层中空管，通过热胀套合冷缩复合使其实现相互紧配合复合，制得多层复合中空硅质管，再通过加热软化拉拔挤包于导体表面。
本发明耐火电缆，由于采用耐高温和绝缘性均优的硅质化合物，拉伸
包覆在导体表面，形成超薄(厚度0.05～1.0mm)导体耐火绝缘，外覆耐火纤维编织层保护。所形成的耐火电缆，较现有耐火电缆，不仅具有优异的耐火性能，耐火度和耐温等级高，在1000℃温度下仍能稳定工作，安全性好；而且薄的硅质耐火绝缘层，不仅外径小，敷设占位空间小，而且具有纤维特性，弯曲性能适中，相对于高耐火度的氧化镁好，弯曲半径为电缆直径20倍左右；并且拉伸挤包能够大长度生产，生产工序简单；废电缆回收分离容易，回收材料均可循环再利用，无污染；耐火绝缘原料资源多，价格低，可以降低电缆耐火绝缘成本，耐火绝缘成本可分别较，矿物绝缘、云母绝缘、硅橡胶绝缘，降低70％、40％、50％；防水、耐油、耐辐射性能，也优于现有耐火电缆。硅质耐火绝缘层制成多层复合结构，且至少中间一层为二氧化硅、二侧内外层为与二氧化硅不同的硅质化合物或不同晶状结构二氧化硅，还可以传输光信号，使耐火电缆同时具有光通信功能，增加了电缆功能，一根电缆实现双重功能，既能传输电能，又能同路传输光信号，且信号传输安全可靠，光信号损耗小，互不干扰，不仅可大大节省铺设光缆电缆的投资费用，而且电缆制造成本也大大低于现有技术电力/通信复合电缆。
以下结合几个具体实施方式，示例性说明本发明，以帮助对本发明的理解。
附图说明
图1为本发明单芯耐火电缆。
图2为本发明三芯耐火电缆。
图3为本发明耐火电缆制备工艺流程简图。
具体实施方式
实施例1：参见图1，本发明单芯耐火电缆，自内向外依次为绞合软导体1，经高温拉拔复合于导体表面、厚度为0.08mm二氧化硅(SiO2)耐火绝缘层2(也可以为四氯化硅或硅晶体)，外有BeiCoTex纤维编织套保护套3。
制备：按图3工艺过程，导体1由放线盘6放出，经导体预热装置7预热至200-600℃(视导体线径不同调整)，穿入(加热前)预制的上述材质制成的中空预制管，由高温炉8对硅质预制管加热使其软化，经模具拉拔变径(拉细拉薄)复合于导体表面，经冷却装置9冷却，由收线装置11收盘。拉拔挤包硅质绝缘，由检测装置10对拉拔线径检测，显示或反馈控制绝缘层厚
度，使其符合要求，最后在绝缘线芯外由编织设备编织耐火纤维套。
实施例2：参见图2，三芯耐火电缆，有三根实施例1所述耐火绝缘线芯，加填充4组成缆芯，用扎带5扎紧，外加耐火纤维编织套。
也可以是只有一根实施例1所述耐火绝缘线芯。
实施例3：如前述单芯或三芯耐火电缆，其中至少一根导体1外硅质耐火绝缘层2为三层复合结构，厚度为1.0mm，内外层为四氯化硅，中间层为二氧化硅，构成带光通信的耐火电力电缆。
制备：制备方法如实施例1述，其中拉挤包的复合耐火绝缘层，根据套合外径，先分别制作内中外三种中空管，将中间层硅质管加热至300℃以上，使之膨胀，套在内层玻璃管上，冷却使两者紧密复合；再加热外层硅质管至300℃以上，使之膨胀，套在做好的两层硅质管上，冷却使之紧密复合，制得三层复合管，再经加热软化、拉拔挤包，覆于导体表面。
此外，多层复合，也可以是同种材质，只是不具有通信功能。
电缆外还可以挤包护套，例如像胶或塑料护套，构成移动敷设电缆。
Claims (11)
1.耐火电缆，包括导体，导体外包覆的耐火绝缘层和外保护层，其特征在于耐火绝缘层为高温挤包、厚度0.05~1.0mm硅质化合物，外保护层为耐火纤维编织层；所述硅质化合物是以硅为基础的化学合成或提纯物，且耐温≥1000℃，并适合高温熔化挤包的硅质材料。
2.根据权利要求1所述耐火电缆，其特征在于硅质化合物为二氧化硅。
3.根据权利要求1所述耐火电缆，其特征在于耐火纤维为BeiCoTex纤维。
4.根据权利要求1、2或3所述耐火电缆，其特征在于耐火绝缘层为硅质化合物多层复合。
5.根据权利要求4所述耐火电缆，其特征在于多层复合中至少中间一层为二氧化硅，紧邻二氧化硅内外层为与二氧化硅不同的其他硅质化合物或不同晶状结构二氧化硅。
6.根据权利要求5所述耐火电缆，其特征在于紧邻二氧化硅内外层为四氯化硅。
7.根据权利要求1所述耐火电缆，其特征在于耐火纤维编织层外有像胶或塑料护套。
8.制备权利要求1-7任一项所述耐火电缆的方法，其特征是将硅质化合物预制棒，经加温熔化制成大于导体外径的中空硅质管；将经预热的导体穿过中空硅质管，经加热炉使硅质管软化，拉拔变径复合于导体表面，形成厚度为0.05~1.0mm耐火绝缘层，冷却后施加耐火纤维编织层。
9.根据权利要求8所述制备耐火电缆的方法，其特征在于导体预热温度为200-600℃。
10.根据权利要求8所述制备耐火电缆的方法，其特征在于中空硅质管为多层复合。
11.根据权利要求10所述制备耐火电缆的方法，其特征在于中空硅质管由多层复合，先分别制作各层硅质化合物中空管，通过热胀套合冷缩复合使其实现相互紧配合复合，制得多层复合中空硅质管；再通过加热软化拉拔挤包于导体表面。
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