CN110246615A - 一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆技术领域，具体的说是一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆；包括电缆芯和电缆基层；电缆基层内包裹有电缆芯；电缆基层外表面套有形状记忆合金层，且形状记忆合金层的表面套有玻璃纤维层；玻璃纤维层的外表面套有弹性基层，且弹性基层内开设有空腔，且空腔内放置有灭火剂；空腔内的灭火剂可以对火源起到灭火阻燃的效果；设置在电缆基层外表面的形状记忆合金层在电缆基层产出膨胀后，会对电缆基层产生形变包裹，进而提高电缆基层的强度和抗冲击性能，防止电缆基层在内部受热变形时，导致电缆基层产生软化现象，进而影响电缆基层的强度和刚度；设置的玻璃纤维层不仅能够起到防火阻燃的作用，同时能够起到绝缘的作用。

Description

一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体的说是一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆。

背景技术

电缆线指的是一种用来传输电能、电信号和实现电磁能转换的线材产品，根据用途可大致分为电力电缆线、控制电缆线及通讯电缆线，各种电缆线依其用途而适用于不同的电压范围。

阻燃电缆是指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。

现有技术中也出现一些阻燃绝缘的电缆的技术方案，如申请号为2017102477540为一项中国公开了一种阻燃电缆，包括电缆本体，所述电缆本体外表面套有阻燃护套，所述阻燃护套包含有外阻燃层和内阻燃层，所述外阻燃层与内阻燃层相对的面上开有预割槽，所述外阻燃层外表面设置有预断痕，所述内阻燃层与外阻燃层之间设置有形状记忆合金条，所述形状记忆合金条卷成环形设置，所述形状记忆合金条上设置有割刀，所述割刀插入预割槽内，所述外阻燃层和内阻燃层之间设置有防火泥。

该技术方案虽然能够防止火势的蔓延，当电缆内部温度过高时，电缆的基层容易发生软化现象，进而导致电缆的强度和刚度降低的现象，使电缆的强度和抗冲击能力大大降低；该防火泥起到阻燃的作用，难以对火源起到有效的灭绝，进而容易导致电缆发生软化或爆裂的现象。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，本发明主要用于解决现有的电缆的基层容易发生软化现象，进而导致电缆的强度和刚度降低的现象，使电缆的强度和抗冲击能力大大降低；该防火泥起到阻燃的作用，难以对火源起到有效的灭绝，进而容易导致电缆发生软化或爆裂的现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，包括电缆芯和耐磨层；所述耐磨层内包裹有电缆芯；所述耐磨层外表面套有形状记忆合金层，且形状记忆合金层的表面套有玻璃纤维层；所述玻璃纤维层的外表面套有弹性基层，且弹性基层内开设有空腔，且空腔内放置有灭火剂；工作时，将耐磨层外表面设置的保护层通过粘结或其他方式设置完成后，将设置完成后的电缆铺设在待安装的区域；当电缆芯产生热量时，会使耐磨层产生膨胀，形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料；进而形状记忆合金层在受热受热使会发生形变，设置在耐磨层外表面的形状记忆合金层在耐磨层产出膨胀后，会对耐磨层产生形变包裹，进而提高耐磨层的强度和抗冲击性能，防止耐磨层在内部受热变形时，导致耐磨层产生软化现象，进而影响耐磨层的强度和刚度；当发生火灾时，弹性基层由于火灾发生破损时，空腔内的灭火剂会可以火源进行灭火阻燃的效果；设置的玻璃纤维层不仅能够起到防火阻燃的作用，同时能够起到绝缘的作用，防止火势燃烧到耐磨层内的电缆芯，进而影响电缆芯的正常工作。

优选的，所述形状记忆合金层是有多个垫片形螺旋结构的记忆合金条组成，且记忆合金条套接铺设在耐磨层的外表面上；当电缆芯产生热量时，使设置的多个垫片形螺旋结构的记忆合金条向外扩张，进而向外扩张的记忆合金条会在耐磨层的外表面形成网骨架，进而提高耐磨层的强度和抗冲击的能力；同时设置的垫片形螺旋结构的记忆合金条有利于电缆线的弯曲，进而便于电缆线的安装铺设。

优选的，所述形状记忆合金层内填充有耐磨层材料，且耐磨层材料位于螺旋结构的记忆合金条内；工作时，当记忆合金条受热扩展变形时，螺旋结构的记忆合金条内填充耐磨层材料能够增大形状记忆合金条的强度，防止形状记忆合金条向外扩张时，发生断裂的现象，进而影响耐磨层的结构强度。

优选的，所述玻璃纤维层设置为圆桶形状，且圆桶形状的玻璃纤维层与螺旋结构的记忆合金条的边缘接触；工作时，当螺旋形结构形状记忆合金条受热向外扩张变形时，形状记忆合金条的外壁会挤压圆桶形玻璃纤维层，进而设置的圆桶形玻璃纤维层能够对螺旋形结构的形状记忆合金条产生包裹，有效的防止形状记忆合金条出现较大变形，进而导致形状合金条在变形时出现断裂现象。

优选的，所述空腔内均匀设置有多个密封塞，且每两个密封塞之间通过玻璃纤维丝相互连接，且每两个密封塞之间填充有灭火剂；工作时，当发生火灾时，高温的热量会使螺旋形结构的形状记忆合金条发生变形扩张，扩张后的形状记忆合金条会挤压空腔，进而使空腔内通过注射的灭火剂喷出，进而对外界的火源进行灭火，通过设置的密封塞将灭火剂堵塞，当空腔收到挤压时，两个密封塞之间设置的灭火剂能够通过挤压的方式喷出，有效的增大了灭火剂灭绝火源的能力，进而有效的防止火势产生的高温，进而影响电缆的正常使用。

本发明还提供一种灭火剂，该灭火剂适用于上述权利要求1至6中任意一项阻燃绝缘电缆，包括硫酸铝溶液、碳酸氢钠和溴化环氧树脂混合物制成的固体颗粒以及红色/黄色色料；所述固体颗粒外表面包裹有防水层；所述灭火剂填充在所述空腔内相邻的两个密封塞之间，且固体颗粒位于硫酸铝溶液中；当发生火灾记忆合金条产生膨胀后会挤压空腔，进而使空腔的防水层产生破损，进而固体颗粒内的碳酸氢钠与硫酸铝溶液发生化学反应，

硫酸铝(化学式Al2(SO4)3，式量342.15)，白色斜方晶系结晶粉末，密度1.69g/mL(25℃)；在造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂，水处理中作絮凝剂，还可作泡沫灭火器的内留剂，制造明矾、铝白的原料，石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料等；还可制造人造宝石及高级铵明矾；

碳酸氢钠，化学式NaHCO3，俗称小苏打；白色细小晶体，在水中的溶解度小于碳酸钠。它也是一种工业用化学品，固体50℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，270℃时完全分解。碳酸氢钠是强碱与弱酸中和后生成的酸式盐，溶于水时呈现弱碱性。此特性可使其作为食品制作过程中的膨松剂。碳酸氢钠在作用后会残留碳酸钠，使用过多会使成品有碱味。

硫酸铝和碳酸氢钠的反应方程式为：

Al2(SO4)3+6NaHCO3＝2Al(OH)3↓+6CO2↑+3Na2SO4

优选的，所述溴化环氧树脂与碳酸氢钠的用量比重为1:1-1.5，主要用于提高灭火剂隔绝灭火的能力；

溴化环氧树脂是分子结构里含溴元素具有自熄功能的环氧树脂，又称含溴环氧树脂，溴代环氧树脂；其重要品种有溴化双酚A型环氧树脂和溴化酚醛型、二溴季戊二醇型环氧树脂；这类环氧树脂的共同特点是有自熄性和耐热性好；主要用作阻燃复合材料、结构材料、胶黏剂、涂料。

优选的，所述固体颗粒内包裹有聚氨酯发泡剂原料，所述聚氨酯发泡剂的各组成原料单独分布在所述固体颗粒内；所述聚氨酯发泡剂包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂、二甲醚和丙丁烷，但不含水；聚氨酯发泡剂能够增大固体颗粒的膨胀程度，便于二氧化碳的产生喷出，能够有效的起到灭火的作用。

聚氨酯发泡剂全称单组分聚氨酯泡沫填缝剂，俗称发泡剂、发泡胶、PU填缝剂，是气雾技术和聚氨酯泡沫技术交叉结合的产物；它是一种将聚氨酯预聚物﹑发泡剂﹑催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品；当物料从气雾罐中喷出时，沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫；适用范围广。具有前发泡、高膨胀、收缩小等优点，且泡沫的强度良好、粘接力高固化后的泡沫具有填缝﹑粘结﹑密封﹑隔热﹑吸音等多种效果。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置设置在耐磨层外表面的形状记忆合金层在耐磨层产出膨胀后，会对耐磨层产生形变包裹，进而提高耐磨层的强度和抗冲击性能，防止耐磨层在内部受热变形时，导致耐磨层产生软化现象，进而影响耐磨层的强度和刚度；当发生火灾时，弹性基层由于火灾发生破损时，空腔内的灭火剂会可以火源进行灭火阻燃的效果；设置的玻璃纤维层不仅能够起到防火阻燃的作用，同时能够起到绝缘的作用，防止火势燃烧到耐磨层内的电缆芯，进而影响电缆芯的正常工作。

2.本发明通过设置的圆桶形玻璃纤维层，螺旋形结构形状记忆合金条受热向外扩张变形时，形状记忆合金条的外壁会挤压圆桶形玻璃纤维层，进而设置的圆桶形玻璃纤维层能够对螺旋形结构的形状记忆合金条产生包裹，有效的防止形状记忆合金条出现较大变形，进而导致形状合金条在变形时出现断裂现象。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明形状记忆合金条的结构图；

图3是本发明抗压实验结果图；

图中：电缆芯1、耐磨层2、形状记忆合金层3、玻璃纤维层4、弹性基层5、空腔51、记忆合金条6、密封塞7、玻璃纤维丝8。

具体实施方式

使用图1-图3对本发明一实施方式的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆进行如下说明。

如图1和图2所示，本发明所述的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，包括电缆芯1和耐磨层2；所述耐磨层2内包裹有电缆芯1；所述耐磨层2外表面套有形状记忆合金层3，且形状记忆合金层3的表面套有玻璃纤维层4；所述玻璃纤维层4的外表面套有弹性基层5，且弹性基层5内开设有空腔51，且空腔51内放置有灭火剂；工作时，将耐磨层2外表面设置的保护层通过粘结或其他方式设置完成后，将设置完成后的电缆铺设在待安装的区域；当电缆芯1产生热量时，会使耐磨层2产生膨胀，形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料；进而形状记忆合金层3在受热受热使会发生形变，设置在耐磨层2外表面的形状记忆合金层3在耐磨层2产出膨胀后，会对耐磨层2产生形变包裹，进而提高耐磨层2的强度和抗冲击性能，防止耐磨层2在内部受热变形时，导致耐磨层2产生软化现象，进而影响耐磨层2的强度和刚度；当发生火灾时，弹性基层5由于火灾发生破损时，空腔51内的灭火剂会可以火源进行灭火阻燃的效果；设置的玻璃纤维层4不仅能够起到防火阻燃的作用，同时能够起到绝缘的作用，防止火势燃烧到耐磨层2内的电缆芯1，进而影响电缆芯1的正常工作。

如图2所示，所述形状记忆合金层3是有多个垫片形螺旋结构的记忆合金条6组成，且记忆合金条6套接铺设在耐磨层2的外表面上；当电缆芯1产生热量时，会使设置的多个垫片形螺旋结构的记忆合金条6向外扩张，进而向外扩张的记忆合金条6会在耐磨层2的外表面形成网骨架，进而提高耐磨层2的强度和抗冲击的能力；同时设置的垫片形螺旋结构的记忆合金条6有利于电缆线的弯曲，进而便于电缆线的安装铺设。

如图1和图2所示，所述形状记忆合金层3内填充有耐磨层2材料，且耐磨层2材料位于螺旋结构的记忆合金条6内；工作时，当记忆合金条6受热扩展变形时，螺旋结构的记忆合金条6能不填充耐磨层2材料能够增大形状记忆合金条6的强度，防止形状记忆合金条6向外扩张时，发生断裂的现象，进而影响耐磨层2的结构强度。

如图1和图2所示，所述波纹纤维层设置为圆桶形状，且圆桶形状的玻璃纤维层4与螺旋结构的记忆合金条6的边缘接触；工作时，当螺旋形结构形状记忆合金条6受热向外扩张变形时，形状记忆合金条6的外壁会挤压圆桶形玻璃纤维层4，进而设置的圆桶形玻璃纤维层4能过对螺旋形结构的形状记忆合金条6产生包裹，有效的防止形状记忆合金条6出现较大变形，进而导致形状合金条在变形时出现断裂现象。

如图1和图2所示，所述空腔51内均匀设置有多个密封塞7，且每两个密封塞7之间通过玻璃纤维丝8相互连接，且每两个密封塞7之间填充有灭火剂；工作时，当发生火灾时，高温的热量会使螺旋形结构的形状记忆合金条6发生变形扩张，扩张后的形状记忆合金条6会挤压空腔51，进而使空腔51内通过注射的灭火剂喷出，进而对外界的火源进行灭火，通过设置的密封塞7将灭火剂堵塞，当空腔51收到挤压时，两个密封塞7之间设置的灭火剂能够通过挤压的方式喷出，有效的增大了灭火剂灭绝火源的能力，进而有效的防止火势产生的高温，进而影响电缆的正常使用。

实施例1，灭火剂，主要包括以下组分：

硫酸铝溶液、碳酸氢钠和溴化环氧树脂混合物制成的固体颗粒，当发生火灾记忆合金条产生膨胀后会挤压空腔，进而使空腔的防水层产生破损，进而固体颗粒内的碳酸氢钠与硫酸铝溶液发生化学反应，当空腔内的二氧化碳体积增大时，会使空腔产生膨胀；当火源将弹性基层烧破损后，空腔内的二氧化碳会喷出，进而对产生火源的部位进行灭火作业；红色/黄色色料，当弹性基层破损时，红色/黄色色料喷出，进而便于维修人员对电缆进行检修作业；溴化环氧树脂与碳酸氢钠的用量比重为1:1，主要用于提高灭火剂隔绝灭火的能力；固体颗粒内包裹有聚氨酯发泡剂原料，所述聚氨酯发泡剂的各组成原料单独分布在所述固体颗粒内；所述聚氨酯发泡剂包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂、二甲醚和丙丁烷，但不含水；聚氨酯发泡剂能够增大固体颗粒的膨胀程度，便于二氧化碳的产生喷出，能够有效的起到灭火的作用。

实施例2，灭火剂，主要包括以下组分：

硫酸铝溶液、碳酸氢钠和溴化环氧树脂混合物制成的固体颗粒，当发生火灾记忆合金条产生膨胀后会挤压空腔，进而使空腔的防水层产生破损，进而固体颗粒内的碳酸氢钠与硫酸铝溶液发生化学反应，当空腔内的二氧化碳体积增大时，会使空腔产生膨胀；当火源将弹性基层烧破损后，空腔内的二氧化碳会喷出，进而对产生火源的部位进行灭火作业；红色/黄色色料，当弹性基层破损时，红色/黄色色料喷出，进而便于维修人员对电缆进行检修作业；溴化环氧树脂与碳酸氢钠的用量比重为1:1.3，主要用于提高灭火剂隔绝灭火的能力；固体颗粒内包裹有聚氨酯发泡剂原料，所述聚氨酯发泡剂的各组成原料单独分布在所述固体颗粒内；所述聚氨酯发泡剂包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂、二甲醚和丙丁烷，但不含水；聚氨酯发泡剂能够增大固体颗粒的膨胀程度，便于二氧化碳的产生喷出，能够有效的起到灭火的作用。

实施例3，灭火剂，主要包括以下组分：

硫酸铝溶液、碳酸氢钠和溴化环氧树脂混合物制成的固体颗粒，当发生火灾记忆合金条产生膨胀后会挤压空腔，进而使空腔的防水层产生破损，进而固体颗粒内的碳酸氢钠与硫酸铝溶液发生化学反应，当空腔内的二氧化碳体积增大时，会使空腔产生膨胀；当火源将弹性基层烧破损后，空腔内的二氧化碳会喷出，进而对产生火源的部位进行灭火作业；红色/黄色色料，当弹性基层破损时，红色/黄色色料喷出，进而便于维修人员对电缆进行检修作业；溴化环氧树脂与碳酸氢钠的用量比重为1:1.5，主要用于提高灭火剂隔绝灭火的能力；固体颗粒内包裹有聚氨酯发泡剂原料，所述聚氨酯发泡剂的各组成原料单独分布在所述固体颗粒内；所述聚氨酯发泡剂包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂、二甲醚和丙丁烷，但不含水；聚氨酯发泡剂能够增大固体颗粒的膨胀程度，便于二氧化碳的产生喷出，能够有效的起到灭火的作用。

具体工作流程如下：

工作时，将耐磨层2外表面设置的保护层通过粘结或其他方式设置完成后，将设置完成后的电缆铺设在待安装的区域；当电缆芯1产生热量时，会使耐磨层2产生膨胀，进而形状记忆合金层3在受热受热使会发生形变，设置在耐磨层2外表面的形状记忆合金层3在耐磨层2产出膨胀后，会对耐磨层2产生形变包裹，进而提高耐磨层2的强度和抗冲击性能，防止耐磨层2在内部受热变形时，导致耐磨层2产生软化现象，进而影响耐磨层2的强度和刚度；当发生火灾时，弹性基层5由于火灾发生破损时，空腔51内的灭火剂会可以火源进行灭火阻燃的效果；设置的玻璃纤维层4不仅能够起到防火阻燃的作用，同时能够起到绝缘的作用，防止火势燃烧到耐磨层2内的电缆芯1，进而影响电缆芯1的正常工作。

抗压试验：

实验准备：取相同直为30mm的本发明和普通的三芯电缆；两台压力机；游标卡尺2个；

实验步骤：将本发明和普通电缆分别放在压力机的承载台上，将两根电缆同时通电20min，然后启动压力机对两根电缆施加相同的加压，并记录下同一压力下两根电缆的最大直径，然后在进行增压，并进行记录数值，重复上述步骤。

实验记录表格如下：

实验结果：如说明书附图中图3所示：

实验结论：从实验结果容易得出，在电缆通电产生热量的状态下，本发明的高强度抗冲击阻燃绝缘电缆能够有效的降低电缆基层在外界高强度冲击下产生变形的现象，进而增大电缆使用寿命，减小电缆因外界冲击力产生破损的现象。

阻燃实验：

实验材料：木柴、计时器、1m长的本发明电缆；

实验步骤：用木材点燃，测量木材燃烧的温度达到900℃，同时计时器归零，将1m长的本发明的电缆放入到点燃的木材上，同时计时器开始计时，人员观察点燃的木材被电缆进行灭火后，进而通过计时器的计时，便可以得到本发明的阻燃电缆灭火的时间。

实验结论；从实验中容易得出，计时器在16分18秒时，本发明电缆在着火处出现鼓包现象，在18分20秒时，本发明电缆出现破损现象，在20分19秒时，本发明电缆喷出的灭火剂将火源扑灭，进而本发明的电缆具有高效的灭火功能；防止电缆在工作时，由于外界的火灾导致电缆出现破损或烧损的现象，进而影响电缆的正常工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (8)

1.一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，包括电缆芯(1)和耐磨层(2)；所述耐磨层(2)内包裹有电缆芯(1)；其特征在于：所述耐磨层(2)外表面套有形状记忆合金层(3)，且形状记忆合金层(3)的表面套有玻璃纤维层(4)；所述玻璃纤维层(4)的外表面套有弹性基层(5)，且弹性基层(5)内开设有空腔(51)，且空腔(51)内放置有灭火剂。

2.根据权利要求1所述的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，其特征在于：所述形状记忆合金层(3)是有多个垫片形螺旋结构的记忆合金条(6)组成，且记忆合金条(6)套接铺设在耐磨层(2)的外表面上。

3.根据权利要求2所述的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，其特征在于：所述形状记忆合金层(3)内填充有耐磨层(2)材料，且耐磨层(2)材料位于螺旋结构的记忆合金条(6)内。

4.根据权利要求1所述的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，其特征在于：所玻璃纤维层(4)设置为圆桶形状，且圆桶形状的玻璃纤维层(4)与螺旋结构的记忆合金条(6)的边缘接触。

5.根据权利要求1所述的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆，其特征在于：所述空腔(51)内均匀设置有多个密封塞(7)，且每两个密封塞(7)之间通过玻璃纤维丝(8)相互连接，且每两个密封塞(7)之间填充有灭火剂。

6.一种灭火剂，其特征在于：该灭火剂适用于上述权利要求1至6中任意一项阻燃绝缘电缆，包括硫酸铝溶液、碳酸氢钠和溴化环氧树脂混合物制成的固体颗粒以及红色/黄色色料；所述固体颗粒外表面包裹有防水层；所述灭火剂填充在所述空腔(51)内相邻的两个密封塞(7)之间，且固体颗粒位于硫酸铝溶液中。

7.根据权利要求6所述一种灭火剂，其特征在于：所述溴化环氧树脂与碳酸氢钠的用量比重为1:1-1.5。

8.根据权利要求6所述一种灭火剂，其特征在于：所述固体颗粒内包裹有聚氨酯发泡剂原料，所述聚氨酯发泡剂的各组成原料单独分布在所述固体颗粒内；所述聚氨酯发泡剂包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、催化剂、二甲醚和丙丁烷，但不含水。