CN105047265A - 一种智慧能源动车组用高压软电缆及生产工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种智慧能源动车组用高压软电缆及生产工艺，电缆由内到外依次为导体、第一半导电尼龙带、半导电内屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层、可剥离半导电外屏蔽层、第二半导电尼龙带、铜丝屏蔽层、第一半导电无卤高阻燃带、第二半导电无卤高阻燃带和护套；所述铜丝屏蔽层的计算公式：S＝π/4*d*d*7*N，d为铜丝丝径，N为股线数，每股包含7根铜丝，并采用中心一根铜丝外围六根铜丝的结构。本发明的电缆结构优化合理、弯曲半径小，柔软度高，性能优越。

Description

一种智慧能源动车组用高压软电缆及生产工艺
技术领域
本发明涉机车电缆领域，特指一种智慧能源动车组用高压软电缆及生产工艺。
背景技术
近年来动车组技术飞速发展，同时对配套的电缆性能要求非常高。动车组要求电缆具有高阻燃、低烟、无卤环保等特性。由于动车东西南北各地跑，因此对电缆的耐寒、耐热要求很高。动车组电缆使用环境会接触矿物油、燃料油、盐水等，因此要求电缆护套具有良好的耐油性和耐湿性。动车组用高压软电缆用于高铁外高压电器和牵引变压器的连接，敷设时需要较小的弯曲半径，对电缆的柔软度要求很高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种智慧能源动车组用高压软电缆。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种智慧能源动车组用高压软电缆，由内到外依次为导体、第一半导电尼龙带、半导电内屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层、可剥离半导电外屏蔽层、第二半导电尼龙带、铜丝屏蔽层、第一半导电无卤高阻燃带、第二半导电无卤高阻燃带和护套；所述铜丝屏蔽层的计算公式：S＝π/4*d*d*7*N，d为铜丝丝径，N为股线数，每股包含7根铜丝，并采用中心一根铜丝外围六根铜丝的结构。
所述导体为五类镀锡铜导体，绞合节距不超过导体外径的12倍；所述第一半导电尼龙带厚度为0.1mm，宽度为40mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；所述半导电内屏蔽层厚度为0.8mm；所述乙丙橡胶绝缘层厚度为10.5mm；所述可剥离半导电外屏蔽层厚度为0.8mm；所述第二半导电尼龙带厚度为0.1mm，宽度为60mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；所述第一半导电无卤高阻燃带和第二半导电无卤高阻燃带厚度为0.1mm，宽度为60mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；所述护套厚度为3.5mm。
所述铜丝屏蔽层铜丝屏蔽层截面积为25mm2，铜丝丝径为0.25mm，股线数为73股，每股包含7根铜丝；或者所述铜丝屏蔽层铜丝屏蔽层截面积为50mm2，铜丝丝径为0.30mm，股线数为101股。
所述乙丙橡胶绝缘层采用符合VDE标准的新型的3GI3超洁净乙丙橡胶绝缘；所述护套采用符合VDE标准的耐油阻燃环保乙烯醋酸乙烯酯混合物。
本发明的第二个目的是提供一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺。
实现本发明第二个目的的技术方案是一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺，包含以下步骤：
步骤一：确定电缆结构如前所述；
步骤二：导体采用镀锡铜丝绞合；绞合节距不超过导体外径的12倍；
步骤三：导体外绕包一层半导电尼龙带，半导电尼龙带搭盖率20％～25％；
步骤四：采用三层共挤连续硫化工艺的方式在半导电尼龙带外挤出半导电内屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层和可剥离半导电外屏蔽层；
步骤五：在可剥离半导电外屏蔽层外绕包半导电尼龙带，半导电尼龙带的搭盖率为20％～25％；
步骤六：铜丝屏蔽层分为两步加工，首先将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为1+6，节距不大于12倍；然后将股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于11倍的电缆外径；
步骤七：铜丝屏蔽层外绕包第一半导电无卤高阻燃带和第二半导电无卤高阻燃带，第一半导电无卤高阻燃带和第二半导电无卤高阻燃带的搭盖率均为20％～25％；
步骤八：在第二半导电无卤高阻燃带外挤包护套，护套厚度为3.5mm。
乙丙橡胶绝缘层的材料加工时采用具有烘干功能的自动吸料装置加料。
所述步骤四中三层共挤连续硫化工艺中，根据半导电内屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层和可剥离半导电外屏蔽层三种材料的门尼粘度及熔融温度设计挤出温度；采用60挤橡机生产半导电内屏蔽层，机身温度为100℃～110℃；采用150挤橡机生产乙丙橡胶绝缘层，机身温度为90℃～100℃；采用90挤橡机生产可剥离半导电外屏蔽层，机身温度为90℃～100℃；三层共挤时机头温度设定为100℃～110℃；挤出胶料表观均匀光滑，生产速度为4～5m/min，气压为6～7bar。
采用X-RAY在线监测半导电内屏蔽层、乙丙橡胶绝缘层和半导电外屏蔽层的厚度，确保半导电内屏蔽层的厚度为0.8mm、乙丙橡胶绝缘层的厚度为10.5mm和可剥离半导电外屏蔽层的厚度为0.8mm。
当铜丝屏蔽层铜丝屏蔽层截面积为25mm2时，铜丝屏蔽层的制作工艺为：将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为中心一根，外围六根的1+6的方式，节距不大于9；然后将73股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于440；当铜丝屏蔽层铜丝屏蔽层截面积为50mm2时，铜丝屏蔽层的制作工艺为：将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为中心一根，外围六根的1+6的方式，节距不大于9；然后将101股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于440。
采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益结果：(1)本发明的电缆结构优化合理、弯曲半径小，柔软度高，性能优越。
(2)本发明的镀锡铜丝疏绕屏蔽分为两步进行，第一步：将镀锡铜丝绞合成股线，第二步：将股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于11倍的电缆外径，由本发明的工艺生产的电缆柔软度大幅提高，弯曲半径从16D(D为电缆外径)减小为10D，且铜丝疏绕屏蔽的截面积由16mm2可以提高到50mm2，克服了国内目前采用单根铜丝疏绕出现的以下问题：铜丝疏绕屏蔽丝径过大(d≥0.60mm)而导致的电缆柔软度大幅降低，丝径过小(d≥0.49mm)加工时容易出现断丝、跳丝、截面积不够等问题，同时给出了根据铜丝疏绕截面积与丝径和股数的换算方法。
(3)本发明的橡胶绝缘材料加工时采用具有烘干功能的自动吸料装置加料，且采用三层共挤连续硫化的方式生产半导电内屏蔽、乙丙橡胶绝缘和可剥离半导电外屏蔽，有效的避免了绝缘接触污染物和吸潮，同时对三层共挤连续硫化的温度、蒸汽压力、速度设定范围，确保电缆由本发明的工艺生产的电缆通过了87kV5min的耐压试验，52kV局部放电不大于5pC，250kV的冲击电压试验。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的结构示意图。
附图中标号为：导体1、第一半导电尼龙带2、半导电内屏蔽层3、乙丙橡胶绝缘层4、可剥离半导电外屏蔽层5、第二半导电尼龙带6、铜丝屏蔽层7、第一半导电无卤高阻燃带8、第二半导电无卤高阻燃带9、护套10。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的一种智慧能源动车组用高压软电缆，由内到外依次为导体1、第一半导电尼龙带2、半导电内屏蔽层3、乙丙橡胶绝缘层4、可剥离半导电外屏蔽层5、第二半导电尼龙带6、铜丝屏蔽层7、第一半导电无卤高阻燃带8、第二半导电无卤高阻燃带9和护套10；铜丝屏蔽层7的计算公式：S＝π/4*d*d*7*N，d为铜丝丝径，N为股线数，每股包含7根铜丝，并采用中心一根铜丝外围六根铜丝的结构。导体1为五类镀锡铜导体，绞合节距不超过导体1外径的12倍；第一半导电尼龙带2厚度为0.1mm，宽度为40mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；半导电内屏蔽层3厚度为0.8mm；乙丙橡胶绝缘层4厚度为10.5mm；可剥离半导电外屏蔽层5厚度为0.8mm；第二半导电尼龙带6厚度为0.1mm，宽度为60mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；第一半导电无卤高阻燃带8和第二半导电无卤高阻燃带9厚度为0.1mm，宽度为60mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；护套10厚度为3.5mm。铜丝屏蔽层7铜丝屏蔽层7截面积为25mm2，铜丝丝径为0.25mm，股线数为73股，每股包含7根铜丝；或者铜丝屏蔽层7铜丝屏蔽层7截面积为50mm2，铜丝丝径为0.30mm，股线数为101股。乙丙橡胶绝缘层4采用符合VDE标准的新型的3GI3超洁净乙丙橡胶绝缘；护套10采用符合VDE标准的耐油阻燃环保乙烯醋酸乙烯酯混合物。
生产工艺，包含以下步骤：
步骤一：确定电缆结构；
步骤二：导体1采用镀锡铜丝绞合；绞合节距不超过导体1外径的12倍；
步骤三：导体1外绕包一层半导电尼龙带2，半导电尼龙带2搭盖率20％～25％；
步骤四：采用三层共挤连续硫化工艺的方式在半导电尼龙带2外挤出半导电内屏蔽层3、乙丙橡胶绝缘层4和可剥离半导电外屏蔽层5；乙丙橡胶绝缘层4的材料加工时采用具有烘干功能的自动吸料装置加料。根据半导电内屏蔽层3、乙丙橡胶绝缘层4和可剥离半导电外屏蔽层5三种材料的门尼粘度及熔融温度设计挤出温度；采用60挤橡机生产半导电内屏蔽层3，机身温度为100℃～110℃；采用150挤橡机生产乙丙橡胶绝缘层4，机身温度为90℃～100℃；采用90挤橡机生产可剥离半导电外屏蔽层5，机身温度为90℃～100℃；三层共挤时机头温度设定为100℃～110℃；挤出胶料表观均匀光滑，生产速度为4～5m/min，气压为6～7bar。采用X-RAY在线监测半导电内屏蔽层3、乙丙橡胶绝缘层4和半导电外屏蔽层5的厚度，确保半导电内屏蔽层3的厚度为0.8mm、乙丙橡胶绝缘层4的厚度为10.5mm和可剥离半导电外屏蔽层5的厚度为0.8mm。
步骤五：在可剥离半导电外屏蔽层5外绕包半导电尼龙带6，半导电尼龙带的搭盖率为20％～25％；
步骤六：铜丝屏蔽层7分为两步加工，首先将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为1+6，节距不大于12倍；然后将股线在半导电尼龙带6外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于11倍的电缆外径；
步骤七：铜丝屏蔽层7外绕包第一半导电无卤高阻燃带8和第二半导电无卤高阻燃带9，第一半导电无卤高阻燃带8和第二半导电无卤高阻燃带9的搭盖率均为20％～25％；
步骤八：在第二半导电无卤高阻燃带9外挤包护套10，护套10厚度为3.5mm。
以下具体以铜丝疏绕屏蔽截面积25mm2和50mm2为例说明铜丝丝径、股数的确定。
比如制备铜丝疏绕屏蔽截面积为25mm2的电缆，铜丝屏蔽层7选用镀锡铜导体。根据铜丝屏蔽层计算公式：S＝π/4*d*d*7*N(其中d为铜丝丝径，N为股线数)，选择铜丝丝径为0.25mm，每股包含7根铜丝，计算得到的股线数为73股。最终确定铜丝屏蔽层7分为两步进行，第一步：将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为1+6，节距不大于9；第二步：将73股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于440。
再比如制备铜丝疏绕屏蔽截面积为50mm2的电缆，铜丝屏蔽层7选用镀锡铜导体。根据铜丝屏蔽层计算公式：S＝π/4*d*d*7*N(其中d为铜丝丝径，N为股线数)，选择铜丝丝径为0.30mm，每股包含7根铜丝，计算得到的股线数为101股。最终确定铜丝屏蔽层7分为两步进行，第一步：将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为1+6，节距不大于9；第二步：将101股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于440。
以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智慧能源动车组用高压软电缆，其特征在于：由内到外依次为导体(1)、第一半导电尼龙带(2)、半导电内屏蔽层(3)、乙丙橡胶绝缘层(4)、可剥离半导电外屏蔽层(5)、第二半导电尼龙带(6)、铜丝屏蔽层(7)、第一半导电无卤高阻燃带(8)、第二半导电无卤高阻燃带(9)和护套(10)；所述铜丝屏蔽层(7)的计算公式：S＝π/4*d*d*7*N，d为铜丝丝径，N为股线数，每股包含7根铜丝，并采用中心一根铜丝外围六根铜丝的结构。
2.根据权利要求1所述的一种智慧能源动车组用高压软电缆，其特征在于：所述导体(1)为五类镀锡铜导体，绞合节距不超过导体(1)外径的12倍；所述第一半导电尼龙带(2)厚度为0.1mm，宽度为40mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；所述半导电内屏蔽层(3)厚度为0.8mm；所述乙丙橡胶绝缘层(4)厚度为10.5mm；所述可剥离半导电外屏蔽层(5)厚度为0.8mm；所述第二半导电尼龙带(6)厚度为0.1mm，宽度为60mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；所述第一半导电无卤高阻燃带(8)和第二半导电无卤高阻燃带(9)厚度为0.1mm，宽度为60mm，半导电尼龙带的搭盖率20％～25％；所述护套(10)厚度为3.5mm。
3.根据权利要求2所述的一种智慧能源动车组用高压软电缆，其特征在于：所述铜丝屏蔽层(7)铜丝屏蔽层(7)截面积为25mm2，铜丝丝径为0.25mm，股线数为73股，每股包含7根铜丝；或者所述铜丝屏蔽层(7)铜丝屏蔽层(7)截面积为50mm2，铜丝丝径为0.30mm，股线数为101股。
4.根据权利要求3所述一种智慧能源动车组用高压软电缆，其特征在于：所述乙丙橡胶绝缘层(4)采用符合VDE标准的新型的3GI3超洁净乙丙橡胶绝缘；所述护套(10)采用符合VDE标准的耐油阻燃环保乙烯醋酸乙烯酯混合物。
5.一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：确定电缆结构如权利要求4所述；
步骤二：导体(1)采用镀锡铜丝绞合；绞合节距不超过导体(1)外径的12倍；
步骤三：导体(1)外绕包一层半导电尼龙带(2)，半导电尼龙带(2)搭盖率20％～25％；
步骤四：采用三层共挤连续硫化工艺的方式在半导电尼龙带(2)外挤出半导电内屏蔽层(3)、乙丙橡胶绝缘层(4)和可剥离半导电外屏蔽层(5)；
步骤五：在可剥离半导电外屏蔽层(5)外绕包半导电尼龙带(6)，半导电尼龙带的搭盖率为20％～25％；
步骤六：铜丝屏蔽层(7)分为两步加工，首先将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为1+6，节距不大于12倍；然后将股线在半导电尼龙带(6)外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于11倍的电缆外径；
步骤七：铜丝屏蔽层(7)外绕包第一半导电无卤高阻燃带(8)和第二半导电无卤高阻燃带(9)，第一半导电无卤高阻燃带(8)和第二半导电无卤高阻燃带(9)的搭盖率均为20％～25％；
步骤八：在第二半导电无卤高阻燃带(9)外挤包护套(10)，护套(10)厚度为3.5mm。
6.根据权利要求5所述一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺，其特征在于：乙丙橡胶绝缘层(4)的材料加工时采用具有烘干功能的自动吸料装置加料。
7.根据权利要求6所述一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤四中三层共挤连续硫化工艺中，根据半导电内屏蔽层(3)、乙丙橡胶绝缘层(4)和可剥离半导电外屏蔽层(5)三种材料的门尼粘度及熔融温度设计挤出温度；采用60挤橡机生产半导电内屏蔽层(3)，机身温度为100℃～110℃；采用150挤橡机生产乙丙橡胶绝缘层(4)，机身温度为90℃～100℃；采用90挤橡机生产可剥离半导电外屏蔽层(5)，机身温度为90℃～100℃；三层共挤时机头温度设定为100℃～110℃；挤出胶料表观均匀光滑，生产速度为4～5m/min，气压为6～7bar。
8.根据权利要求7所述一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺，其特征在于：采用X-RAY在线监测半导电内屏蔽层(3)、乙丙橡胶绝缘层(4)和半导电外屏蔽层(5)的厚度，确保半导电内屏蔽层(3)的厚度为0.8mm、乙丙橡胶绝缘层(4)的厚度为10.5mm和可剥离半导电外屏蔽层(5)的厚度为0.8mm。
9.根据权利要求8所述一种智慧能源动车组用高压软电缆的生产工艺，其特征在于：当铜丝屏蔽层(7)铜丝屏蔽层(7)截面积为25mm2时，铜丝屏蔽层(7)的制作工艺为：将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为中心一根，外围六根的1+6的方式，节距不大于9；然后将73股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于440；当铜丝屏蔽层(7)铜丝屏蔽层(7)截面积为50mm2时，铜丝屏蔽层(7)的制作工艺为：将镀锡铜丝绞合成股线，排列方式为中心一根，外围六根的1+6的方式，节距不大于9；然后将101股线在半导电尼龙带外进行疏绕屏蔽，疏绕屏蔽的节距不大于440。
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