CN103258593B - 环保型同心电缆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型同心电缆及其制造方法，要解决的技术问题是降低电缆的制造成本，方便敷设，环保。本发明的环保型同心电缆，外护套层内设有在导体外包覆绝缘层组成的绝缘线芯，绝缘层外沿其周向排列有沿绝缘线芯长度方向绞合的金属丝，形成同心导体，同心导体外包覆外护套层。本发明的环保型同心电缆的制作方法包括：拉制铜丝，绞制导体，挤制绝缘层，绞制同心导体，挤出外护套层。本发明与现有技术相比，电缆的导体为同心式分布，绝缘层为两相导体共用，电缆内部无间隙，结构紧凑，电缆外径减小，敷设方便，制作工序少，降低制造成本，绝缘层和外护套层中汞、铅、镉、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚的含量符合RoHS环保标准规定。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电缆及其制造方法，特别是一种同心电缆及其制造方法。
背景技术
现有技术典型的电缆为多个相互绝缘的线芯绞制而成。这种结构导致生产工艺复杂，工序多，制造成本高，还使得电缆外径大不易敷设，结构中采用的有害材料不符合环保要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型同心电缆及其制造方法，要解决的技术问题是降低电缆的制造成本，方便敷设，环保。
本发明采用以下技术方案：一种环保型同心电缆，外护套层内设有在导体外包覆绝缘层组成的绝缘线芯，所述绝缘层外沿其周向排列有沿绝缘线芯长度方向绞合的金属丝，形成同心导体，同心导体外包覆外护套层。
本发明的导体由金属丝绞合形成。
本发明的金属丝为2～61根直径Φ1.5～Φ4mm的金属铜丝。
本发明的导体与同心导体绞合方向相反或相同。
本发明的同心导体是1～4层，相邻两层同心导体绞合方向相反或相同，相邻两层同心导体之间为绝缘层。
本发明的绝缘层采用环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯、环保聚乙烯或环保型低烟无卤料。
本发明的外护套层采用环保聚氯乙烯、环保聚乙烯或环保型低烟无卤料。
一种环保型同心电缆的制作方法，包括以下步骤：
一、拉制铜丝，将直径8mm，电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m的无氧铜杆按现有技术拉制成直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝，铜丝出线速度为3～18m/s，拉制铜丝后，用0.5～2S把铜丝加热到不超过350℃，预热3～5S，然后用1～3S加热到500℃，退火5～10S，经过水冷却的毛毡擦拭，用压缩空气吹干降温至室温；
二、绞制导体，将2～61根铜丝绞制成导体，导体出线速度为4.5～60m/min，张力250～3000N；
三、挤制绝缘层，采用环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯、环保聚乙烯或环保型低烟无卤料，在导体外挤制绝缘层，挤塑机机身加热段第一段至第六段的温度分别为165℃±10℃、170℃±10℃、180℃±10℃、195℃±10℃、200℃±10℃、200℃±10℃，机头法兰温度为190℃±10℃，机头温度为190℃±10℃；挤出前将环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯、环保聚乙烯或环保型低烟无卤料，直接在70～80℃温度下干燥不小于6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，挤出量150kg/h，得到的绝缘层；
四、绞制同心导体，将直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝绞制在绝缘层外，得到同心导体，同心导体与导体绞合方向相反或相同，同心导体绞制时出线速度5～50m/min，张力250～3000N；
五、挤出外护套层，采用环保聚氯乙烯、环保聚乙烯或环保型低烟无卤料，在同心导体外挤出外护套层，挤塑机机身加热段第一段至第六段的工作温度分别为145℃±10℃、155℃±10℃、155℃±10℃、165℃±10℃、165℃±10℃、175℃±10℃，机头法兰温度为175℃±10℃，机头温度为165℃±5℃；挤出前将环保聚氯乙烯、环保聚乙烯或环保型低烟无卤料，直接在70～80℃温度下干燥不小于4小时，熔融态经1～2层40目过滤网过滤，挤出量260kg/h，得到环保型同心电缆。
本发明方法的步骤二绞制成的导体，最外层节距为导体直径的13～15倍,次外层为17～19倍，内层为19～22倍；所述步骤四绞制成的同心导体，节距为绝缘层外径的11～16倍。
本发明的同心导体为1～4层，2～4层重复所述步骤三和步骤四，相邻两层同心导体绞合方向相反或相同，得到环保型同心电缆。
本发明与现有技术相比，电缆的导体为同心式分布，绝缘层为两相导体共用，电缆内部无间隙，结构紧凑，电缆外径减小，敷设方便，制作工序少，降低制造成本，绝缘层和外护套层中汞、铅、镉、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚的含量符合RoHS环保标准规定。
附图说明
图1是现有技术的电缆截面示意图。
图2是本发明实施例的电缆截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，现有技术典型的电缆结构包括有导体1、绝缘层2、绕包层（包带）3、填充物4和外护套层5。由导体1和包覆在导体1外的绝缘层2组成一组绝缘线芯，为了使两组以上的绝缘线芯成缆时不散开，还要用无纺布或其它带材构成的绕包层3将两组以上的绝缘线芯包住，在绝缘线芯与绝缘线芯之间的空隙用聚丙烯撕裂带等填充层4填充，使电缆外形圆整，在绕包层3外再挤出外护套层5。由于上述典型的电缆结构复杂的原因使得制造工艺复杂，工序多，电缆外径较大致使敷设不方便，还由于采用了填充层4不利于环保。
如图2所示，本发明的环保型同心电缆，由2～61根直径Φ1.5～Φ4mm金属铜丝沿长度方向绞合形成导体1，导体1与长度方向垂直的截面外缘为圆形，在导体1外包覆有绝缘层2，组成一组绝缘线芯；在绝缘层2外沿其周向排列有金属铜丝，铜丝的长度方向沿绝缘线芯长度方向绞合，两者绞合方向相反或相同，在截面上该排列的铜丝形成一个圆环状的同心导体11，同心导体11与绝缘线芯同轴，在同心导体11外包覆有外护套层5。
根据电缆的设计参数要求，同心导体11可以是1～4层，相邻两层同心导体11绞合方向相反或相同，相邻两层同心导体11之间为绝缘层2，最外层的同心导体11外包覆外护套层5。
绝缘层2采用环保塑料环保聚氯乙烯PVC料、环保交联聚乙烯XLPE料、环保聚乙烯PE料或环保型低烟无卤料，外护套层5采用环保PVC料、环保PE料或环保型低烟无卤料。
本发明的环保型同心电缆，电缆的导体为同心式分布，绝缘层均为两相导体共用，导体或绝缘层之间无间隙，不需要填充物，由于不需要绝缘线芯与绝缘线芯绞合成缆，因此也无绕包层，结构简单，截面外形尺寸小，敷设方便。绝缘层和护套中汞、铅、镉、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚的含量符合RoHS环保标准规定。
本发明的环保型同心电缆的制作方法，采用拉制铜丝、绞制导体、挤制绝缘层、绞制同心导体、挤出外护套层的步骤，具体为：
一、拉制铜丝，室温（20℃）下，将直径8mm，电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m的无氧铜杆拉制成铜丝，铜丝直径Φ1.5～Φ4mm，偏差+0.02mm-0mm，采用十三道模具，模具的内径按现有技术机械工业出版社1987年出版，1994年再版的《拉丝工艺学》中，第七章拉丝工艺，第六节拉丝配模，第81页中给出的公式进行确定，铜丝出线速度为3～18m/s，拉丝鼓轮直径Φ450mm,主电机功率250KW，铜丝退火方式采用拉制后即刻退火的方式，拉制铜丝后，紧接着通过对置设置的金属滚轮，滚轮间通有直流电，利用铜丝本身具有的电阻值，在铜丝与滚轮接触时进行加热退火。预热阶段用0.5～2S时间把铜丝加热到不超过350℃，预热时间为3～5S，以使铜丝不被氧化，然后将铜丝用1～3S时间加热到退火温度500℃，退火时间为5～10S，使金属组织再结晶,铜丝经过水冷却的毛毡擦拭，并用压缩空气吹干降温至室温。采用上海鸿盛鸿电机设备制造有限公司生产的LH450/13型滑动式连拉连退铜线大拉机组,退火电流1700A±100A。双盘自动收线，从满盘至空盘测定长，自动切换，外围控制装置包括西门子直流调整速装置、排线控制及润滑和冷却系统。
二、绞制导体，将2～61根铜丝在无锡恒泰电缆设备制造有限公司生产的HTK6+12+18+24/630型框绞机上绞制，得到绞合的导体，绞制时导体出线速度为4.5～60m/min，气动碟式控制放线张力，大小可调，张力范围250～3000N，导体最外层节距为导体直径的13～15倍,次外层节距为导体直径的17～19倍，内层节距为导体直径的19～22倍，导体外径偏差为+0.2mm-0mm，导体表面无毛刺或锐边缺陷，20℃导体电阻符合GB/T3956标准的规定。
三、挤制绝缘层，在导体外挤制绝缘层，在SJ90或SJ120型挤塑机上进行，挤塑机机身加热段分为六段，第一段至第六段的工作温度分别为165℃、170℃、180℃、195℃、200℃、200℃，机头法兰温度为190℃，机头温度为190℃，上述各温度的偏差为±10℃。挤出前将绝缘料环保PVC料、环保XLPE料、环保PE料或环保型低烟无卤料，直接在70～80℃温度下干燥不小于6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，驱动电机转速800rpm，挤出量150kg/h，得到的绝缘层，平绝缘层的均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
四、绞制同心导体，将直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝绞制在绝缘层外，得到同心导体，同心导体与导体绞合方向相反或相同，采用HTK96/500笼绞机，同心导体绞制时出线速度5～50m/min，气动碟式控制放线张力，大小可调，张力范围250～3000N，同心导体紧密排列，节距为绝缘层外径的11～16倍，不松股，20℃导体电阻符合GB/T3956标准规定。
五、挤出外护套层，在同心导体外挤出外护套层，采用SJ150挤塑机，挤塑机机身加热段分为六段，第一段至第六段的工作温度分别为145℃、155℃、155℃、165℃、165℃、175℃，机头法兰温度为175℃，机头温度为165℃，上述各温度偏差±5℃。挤出前将外护套层料环保PVC料、环保PE料或环保型低烟无卤料，直接在70～80℃温度下干燥不小于4小时，熔融态经1～2层40目过滤网过滤，驱动电机转速1000rpm，挤出量260kg/h，得到外护套层，外护套层的平均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
采用挤管式模具，机头、模具在挤出前、后应清理干净。外观不合格，表面有焦粒、杂物等时，应随时清理机头、更换滤网。
当同心导体为2～4层时，重复上述步骤三和步骤四，就可以得到环保型同心电缆。
实施例，按本发明的制作方法制作环保型同心电缆VV2×240mm2电缆，步骤为：
一、拉制铜丝，将直径8mm，电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m的无氧铜杆，拉制Φ2.58mm的铜丝，偏差+0.02mm-0mm，采用十三道模具，十三道模具内径分别为Φ8.00mm、Φ7.19mm、Φ6.46mm、Φ5.81mm、Φ5.22mm、Φ4.69mm、Φ4.22mm、Φ3.79mm、Φ3.41mm、Φ3.06mm、Φ2.75mm、Φ2.61mm、Φ2.58mm，拉制后预热阶段用1S时间把铜丝加热到330℃，预热时间为2S，然后将铜丝用3S时间加热到退火温度500℃，退火时间为8S，铜丝经过水冷却的毛毡擦拭，并用压缩空气吹干降温至室温，退火电流为1400A，铜丝出线速度为6m/s。
二、绞制导体，导体由48根Φ2.58mm铜丝组成，排列方式为3+9+15+21，导体最外层绞向为左向，临层相反。导体由内到外每层节距分别为211mm、266mm、273mm，导体外径为18.2mm，偏差为+0.2-0mm。绞制时导体出线速度为15m/min，张力450N，导体表面无毛刺或锐边缺陷，20℃导体电阻符合GB/T3956标准的规定。
三、挤制绝缘层，绝缘层材料采用环保PVC料，绝缘层标称厚度为2.2mm，绝缘层平均厚度不小于标称厚度，最薄点不小于1.9mm，挤出机第一段至第六段的工作温度分别为165℃、170℃、180℃、195℃、200℃、200℃，机头法兰温度为190℃，机头温度为190℃，上述各温度的偏差为±10℃，绝缘层外径为22.6mm。挤出前将环保PVC料，直接在70～80℃温度下干燥6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，驱动电机转速800rpm，挤出量150kg/h，得到的绝缘层，平均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
四、绞制同芯导体，同心导体采用48根Φ2.58mm铜丝组成，绞向为右向，节距为330mm，外径为27.8mm。出线速度15m/min，张力450N，同心导体紧密排列，20℃导体电阻符合GB/T3956标准规定。
五、挤出外护套层，外护套层采用环保PVC料，标称厚度为2.6mm,最薄点不小于1.9mm。第一段至第六段的工作温度分别为145℃、155℃、155℃、165℃、165℃、175℃，机头法兰温度为175℃，机头温度为165℃，上述各温度的偏差为±10℃，成品电缆外径为33.0mm±0.2mm。挤出前将外护套层料环保PVC料，直接在70～80℃温度下干燥4小时，熔融态经1层40目过滤网过滤，驱动电机转速1000rpm，挤出量260kg/h，得到的外护套层，平均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
对比例，按现有技术制作VV2×240mm2电缆，步骤为：
一、拉制铜丝，将直径8mm，电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m的无氧铜杆，拉制Φ2.58mm的铜丝，偏差+0.02mm-0mm，十三道模具内径分别为Φ8.00mm、Φ7.19mm、Φ6.46mm、Φ5.81mm、Φ5.22mm、Φ4.69mm、Φ4.22mm、Φ3.79mm、Φ3.41mm、Φ3.06mm、Φ2.75mm、Φ2.61mm、Φ2.58mm，预热阶段用1S时间把铜丝加热到过330℃，预热时间为2S，然后将铜丝用3S时间加热到退火温度500℃，退火时间为8S，铜丝经过水冷却的毛毡擦拭，并用压缩空气吹干降温至室温，退火电流为1400A，铜丝出线速度为6m/s。
二、绞制导体，导体由48根Φ2.58mm铜丝组成，排列方式为3+9+15+21，导体最外层绞向为左向，临层相反。导体由内到外每层节距分别为211mm、266mm、273mm，导体外径为18.2mm，偏差为+0.2-0mm。绞制时导体出线速度为15m/min，张力450N，导体表面无毛刺或锐边缺陷，20℃导体电阻符合GB/T3956标准的规定。
三、挤制红色绝缘层，绝缘层材料采用PVC绝缘料，绝缘层标称厚度为2.2mm，绝缘层平均厚度不小于标称厚度，最薄点不小于1.9mm，挤出机第一段至第六段的工作温度分别为165℃、170℃、180℃、195℃、200℃、200℃，机头法兰温度为190℃，机头温度为190℃，上述各温度的偏差为±10℃，绝缘外径为22.6mm。挤出前将PVC绝缘料，直接在70～80℃温度下干燥6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，驱动电机转速800rpm，挤出量150kg/h，得到的绝缘层，平均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
四、挤制蓝色绝缘层，绝缘层材料采用PVC绝缘料，绝缘层标称厚度为2.2mm，绝缘层平均厚度不小于标称厚度，最薄点不小于1.9mm，挤出机第一段至第六段的工作温度分别为165℃、170℃、180℃、195℃、200℃、200℃，机头法兰温度为190℃，机头温度为190℃，上述各温度的偏差为±10℃，绝缘外径为22.6mm。挤出前将PVC绝缘料，直接在70～80℃温度下干燥6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，驱动电机转速800rpm，挤出量150kg/h，得到的绝缘层，平均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。为分清相序，两芯绝缘层颜色分为红色和蓝色。
五、成缆线芯，成缆方向为右向，成缆节距为1808mm,成缆过程中同时采用包带将两组绝缘线芯包住扎紧，并采用聚丙烯填充将空隙填充圆整，成缆外径为45.8mm。
六、挤出外护套层，外护套层采用PVC料，标称厚度为2.6mm,最薄点不小于1.9mm。第一段至第六段的工作温度分别为145℃、155℃、155℃、165℃、165℃、175℃，机头法兰温度为175℃，机头温度为165℃，上述各温度的偏差为±10℃，成品电缆外径为51.0mm±0.2mm。挤出前将外护套层料PVC料，直接在70～80℃温度下干燥4小时，熔融态经1层40目过滤网过滤，驱动电机转速1000rpm，挤出量260kg/h，得到的外护套层，平均厚度不小于GB/T12706标准规定的标称值，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
通过实施例和对比例比较，可以看出，本发明的环保型同心电缆导体为同心式分布，绝缘层为两相导体共用，电缆内部无间隙，结构紧凑，电缆外径减小，敷设方便，制作工序少，降低制造成本，绝缘层和外护套层中汞、铅、镉、六价铬、聚溴联苯、聚溴二苯醚的含量符合RoHS环保标准规定。
Claims (4)
1.一种环保型同心电缆，外护套层(5)内设有在导体(1)外包覆绝缘层(2)组成的绝缘线芯，其特征在于：所述绝缘层(2)外沿其周向排列有沿绝缘线芯长度方向绞合的金属丝，形成同心导体(11)，同心导体(11)外包覆外护套层(5)；所述导体(1)由金属丝绞合形成；
所述金属丝为2～61根直径Φ1.5～Φ4mm的金属铜丝；
所述导体(1)与同心导体(11)绞合方向相反或相同；
所述同心导体(11)是1～4层，相邻两层同心导体(11)绞合方向相反或相同，相邻两层同心导体(11)之间为绝缘层(2)；
所述绝缘层(2)采用环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯或环保聚乙烯；
所述外护套层(5)采用环保聚氯乙烯或环保聚乙烯；
所述环保型同心电缆采用以下制作方法实现，该制作方法包括以下步骤：
一、拉制铜丝，将直径8mm，电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m的无氧铜杆按现有技术拉制成直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝，铜丝出线速度为3～18m/s，拉制铜丝后，用0.5～2S把铜丝加热到不超过350℃，预热3～5S，然后用1～3S加热到500℃，退火5～10S，经过水冷却的毛毡擦拭，用压缩空气吹干降温至室温；
二、绞制导体，将2～61根铜丝绞制成导体，导体出线速度为4.5～60m/min，张力250～3000N；
三、挤制绝缘层，采用环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯或环保聚乙烯，在导体外挤制绝缘层，挤塑机机身加热段第一段至第六段的温度分别为165℃±10℃、170℃±10℃、180℃±10℃、195℃±10℃、200℃±10℃、200℃±10℃，机头法兰温度为190℃±10℃，机头温度为190℃±10℃；挤出前将环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯或环保聚乙烯，直接在70～80℃温度下干燥不小于6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，挤出量150kg/h，得到的绝缘层；
四、绞制同心导体，将直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝绞制在绝缘层外，得到同心导体，同心导体与导体绞合方向相反或相同，同心导体绞制时出线速度5～50m/min，张力250～3000N；
五、挤出外护套层，采用环保聚氯乙烯或环保聚乙烯，在同心导体外挤出外护套层，挤塑机机身加热段第一段至第六段的工作温度分别为145℃±10℃、155℃±10℃、155℃±10℃、165℃±10℃、165℃±10℃、175℃±10℃，机头法兰温度为175℃±10℃，机头温度为165℃±5℃；挤出前将环保聚氯乙烯或环保聚乙烯，直接在70～80℃温度下干燥不小于4小时，熔融态经1～2层40目过滤网过滤，挤出量260kg/h，得到环保型同心电缆。
2.一种环保型同心电缆的制作方法，包括以下步骤：
一、拉制铜丝，将直径8mm，电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m的无氧铜杆按现有技术拉制成直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝，铜丝出线速度为3～18m/s，拉制铜丝后，用0.5～2S把铜丝加热到不超过350℃，预热3～5S，然后用1～3S加热到500℃，退火5～10S，经过水冷却的毛毡擦拭，用压缩空气吹干降温至室温；
二、绞制导体，将2～61根铜丝绞制成导体，导体出线速度为4.5～60m/min，张力250～3000N；
三、挤制绝缘层，采用环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯或环保聚乙烯，在导体外挤制绝缘层，挤塑机机身加热段第一段至第六段的温度分别为165℃±10℃、170℃±10℃、180℃±10℃、195℃±10℃、200℃±10℃、200℃±10℃，机头法兰温度为190℃±10℃，机头温度为190℃±10℃；挤出前将环保聚氯乙烯、环保交联聚乙烯或环保聚乙烯，直接在70～80℃温度下干燥不小于6小时，熔融态经两层过滤网40目和80目过滤，挤出量150kg/h，得到的绝缘层；
四、绞制同心导体，将直径Φ1.5～Φ4mm的铜丝绞制在绝缘层外，得到同心导体，同心导体与导体绞合方向相反或相同，同心导体绞制时出线速度5～50m/min，张力250～3000N；
五、挤出外护套层，采用环保聚氯乙烯或环保聚乙烯，在同心导体外挤出外护套层，挤塑机机身加热段第一段至第六段的工作温度分别为145℃±10℃、155℃±10℃、155℃±10℃、165℃±10℃、165℃±10℃、175℃±10℃，机头法兰温度为175℃±10℃，机头温度为165℃±5℃；挤出前将环保聚氯乙烯或环保聚乙烯，直接在70～80℃温度下干燥不小于4小时，熔融态经1～2层40目过滤网过滤，挤出量260kg/h，得到环保型同心电缆。
3.根据权利要求2所述的环保型同心电缆的制作方法，其特征在于：所述步骤二绞制成的导体，最外层节距为导体直径的13～15倍,次外层为17～19倍，内层为19～22倍；所述步骤四绞制成的同心导体，节距为绝缘层外径的11～16倍。
4.根据权利要求3所述的环保型同心电缆的制作方法，其特征在于：所述同心导体为1～4层，2～4层重复所述步骤三和步骤四，相邻两层同心导体绞合方向相反或相同，得到环保型同心电缆。
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