CN111540525A - 一种隔温瓶式b1级轻型防火电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,包括由多个缆芯经绞合后构成的复合绝缘缆芯组,每个缆芯分别由型线绞合铝合金导体、矿物绝缘层、双绝缘辐照交联复合绝缘层构成;整个复合绝缘缆芯组外绕包有第一低烟无卤带,且第一低烟无卤带内部间隙填充有无机矿物填充物构成降温防火层,第一低烟无卤带外有B1级隔离层、铠装金属套、阻燃挡火层、第二低烟无卤带、B1级护套。本发明的电缆具有可靠的矿物绝缘电缆防火特性、B1级阻燃性能、低烟无卤环保特性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通防护电缆领域,具体是一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆。
背景技术
近年来我国地铁和轻轨交通重点工程迅猛发展,针对地铁站人员密集、拥堵,一旦出现火灾不仅会造成国家财产的损失,而且更为严重的是会威胁众多人员的生命安全,住房和城乡建设部和国家市场监督管理总局在2018年5月14日联合发布了强制性国家标准GB51298—2018《地铁设计防火标准》,该标准于2018年12月1日正式实施。为预防地铁火灾、减少地铁火灾危害,保护人身和财产的安全,本发明结合住房和城乡建设部GB 50016—2014《建筑设计防火规范》相关要求,专门设计研发了新建、扩建地铁和轻轨交通重点工程用柔性矿物绝缘B1级轻型防火电缆(简称B1级轻型防火电缆)。以满足此类领域高标准的电缆需同时具有可靠的矿物绝缘电缆防火特性、B1级阻燃性能、低烟无卤环保特性,同时在安装敷设方面具有普通电力电缆的轻巧方便的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,以解决现有技术轨道交通中电缆存在火灾隐患的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:包括由多个缆芯经绞合后构成的复合绝缘缆芯组,每个缆芯分别由型线绞合铝合金导体、包覆于型线绞合铝合金导体外的矿物绝缘层、从内向外依次包覆于矿物绝缘层外的双绝缘辐照交联复合绝缘层构成,其中型线绞合铝合金导体由圆形铝合金单丝和绞合于圆形铝合金单丝外的多根铝合金型线构成,所述矿物绝缘层为煅烧云母带双层重叠绕包于型线绞合铝合金导体构成,所述双绝缘辐射交联复合绝缘层由内层的辐射交联绝聚乙烯绝缘层、外层的辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层构成;
整个复合绝缘缆芯组外绕包有第一低烟无卤带,且第一低烟无卤带内部与缆芯之间的间隙、缆芯彼此之间间隙填充有无机矿物填充物构成降温防火层,第一低烟无卤带外挤包有B1级隔离层,B1级隔离层外包覆有铠装金属套,铠装金属套外挤包有无机矿物构成的阻燃挡火层,阻燃挡火层外绕包有第二低烟无卤带,第二低烟无卤带外挤包有B1级护套。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述型线绞合铝合金导体中,铝合金型线为梯形或SZ,多根铝合金型线绞合于圆形铝合金单丝外。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述矿物绝缘层与双绝缘辐照交联复合绝缘层之间还设置有一层低烟无卤带。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述双绝缘辐射交联复合绝缘层中,内层的辐射交联绝聚乙烯绝缘层、外层的辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层采用共挤工艺制得,且辐射交联绝聚乙烯绝缘层、辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层的挤出比例按2:8的标称厚度。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:构成降温防火层的无机矿物填充物为氢氧化镁混合物,氢氧化镁混合物由氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉按对应重量比例6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14混合而成,其中氢氧化镁粉与有机水玻璃的占比误差为0.2左右。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述B1级隔离层为低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述铠装金属套为铝带氩弧焊接轧纹纵包金属套,其具有波纹间隙。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:构成阻燃挡火层的无机矿物与构成降温防火层的无机矿物填充物相同,均为相同组分构成的氢氧化镁混合物,即由氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉按对应重量比例6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14混合而成,其中氢氧化镁粉与有机水玻璃的占比误差为0.2左右。
所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述B1级护套为防鼠蚁低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成。
本发明中,构成缆芯的线绞合铝合金导体中,采用由ASTM(美国材料试验学会)B800 8000系列铝合金杆拉制而成的铝合金型线,并经退火工艺处理,使其20℃时导体电阻率≤0.028264Ω•mm2/m。型线绞合铝合金导体采用梯形或SZ铝合金型线绞合圆形铝合金单丝构成,提高了导体紧压系数和截面利用率,使得导体结构紧凑、外径小,同等外径下载流量提高,而该导体是普通电缆铜导体重量的1/3,不仅提升了导体绞合后的机械强度,有效减小了导体外径,且很好的达到了防火电缆“轻型”的关键一步。
本发明中,采用煅烧云母带作为矿物绝缘层+双绝缘辐射交联复合绝缘层,其中双绝缘辐射交联复合绝缘层中,内层为辐射交联绝聚乙烯绝缘层、外层为辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层。采用矿物绝缘+双绝缘辐照交联复合绝缘层,其电缆导体上包覆的煅烧云母带常温下体积电阻率≥1.0×1010Ω·m,降解温度为1000℃,既提高了绝缘的导电性能及耐火性能的可靠性,又使电缆具有抗过载、耐超高温、耐气候、抗老化、长寿命、高阻燃。具有多重优良的使用性能,集合铝合金电缆、矿物绝缘电缆、特种电缆以及普通电缆的各种优势于一体的复合绝缘结构层,起到了内外层两种温度状态,满足了铝合金导体的运行温度,抵抗并大大减小了外界燃烧的火焰高温(1000℃左右)。
本发明中,在第一低烟无卤带内部与缆芯之间的间隙、缆芯彼此之间间隙填充无机矿物填充物构成降温防火层,无机矿物填充物为氢氧化镁(Mg(OH)2)混合物),主要成分为氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉,各成分按顺序重量比例为6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14,最佳比例是氢氧化镁粉与有机水玻璃占比误差0.2左右。
可确保电缆在燃烧过程中缆芯内层温度保持在200℃以下,以不过载绝缘短路时温度250℃,提高缆芯绝缘的电性能和防火等级。
本发明中,采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成B1级隔离层,以满足电缆燃烧的B1级环保性能指标。
本发明中,采用铝带氩弧焊接轧纹纵包金属套构成铠装金属套,并在其外设置无机矿物构成的阻燃挡火层,两者合并运用,既提高电缆抗外界的冲击压力,又可抵抗火焰燃烧过程的冲击,铝带氩弧焊接轧纹纵包金属套拥有一定波纹间隙,有利于无机矿物填充遇高温分解释放出游离水和结晶水的膨胀过程,同时可减小电缆金属套的整体重量,无形中提高电缆防火、阻燃的性能。
本发明中,铠装金属套外挤包有无机矿物构成的阻燃挡火层,无机矿物与构成降温防火层的无机矿物填充物相同,主要成分为氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉,各成分按顺序重量比例为6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14,最佳比例是氢氧化镁粉与有机水玻璃占比误差0.2左右。该无机矿物中不含任何可燃性物质,具有优异的防火效果、燃烧过程会失去水分吸收大量的热量,以达到阻燃效果;填充结构层呈多孔网状结构,当多孔网状结构温度上升至350 ℃时,其中氢氧化镁等金属混合物进行化学反应,逐渐释放出内层结构中的游离结晶水分子,游离水分子释放过程中,蒸发降温,延缓电缆内部温升;多孔网状结构具有保温绝热作用,可延缓氢氧化镁发生化学反应,同时延缓结晶水分子蒸发,等游离水分子蒸发殆尽时,最终形成多孔网状骨架结构的绝热、隔火材料,进一步起到隔绝火源,延缓电缆内部结构温升,同时形成的多孔结构可以吸附在燃烧过程中烟气。此外,无机矿物是由无机材料制成,因而在遇到高温燃烧时它不会释放出任何烟雾和有毒有害气体,是安全环保防火电缆最佳材料。
本发明中,B1级护套为防鼠蚁低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成,B1级护套既可防止地铁和轻轨交通重点工程的地下鼠蚁的破坏,同时满足B1级低烟无卤护套的燃烧性能的指数。
本发明中,构成B1级隔离层和B1级护套的低烟无卤阻燃聚烯烃材料是由聚烯烃共混树脂+阻燃填充剂(氢氧化镁混合物),其中阻燃填充剂的主要成分为氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉,各成分按顺序重量比例为6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14,并经挤制而成,其在电缆燃烧过程表面会形成一层不熔不燃的氧化物硬壳,阻断了高聚物与外界热氧反应的通道,该结壳性能恰恰是B1级轻型防火电缆护套材料的关键性指标,更是符合国家强制性标准GB 31247—2014的整体性要求。
本发明的电缆具有可靠的矿物绝缘电缆防火特性、B1级阻燃性能、低烟无卤环保特性,同时在搬运、安装敷设方面具有普通电力电缆的特点,且电缆重量是同等普通电缆的1/2,施工轻便,特别符合国家、国际上对电缆安全、环保性能的特殊要求。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示,一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,包括由多个缆芯经绞合后构成的复合绝缘缆芯组,每个缆芯分别由型线绞合铝合金导体1、包覆于型线绞合铝合金导体1外的矿物绝缘层2、从内向外依次包覆于矿物绝缘层外的双绝缘辐照交联复合绝缘层3构成,其中型线绞合铝合金导体1由圆形铝合金单丝和绞合于圆形铝合金单丝外的多根铝合金型线构成,铝合金型线为梯形或SZ,绞合基本结构1+5+10或1+6+12等。圆形单丝按直径单位拉制,异型型线按截面单位生产。
矿物绝缘层2为煅烧云母带双层重叠绕包于型线绞合铝合金导体1构成,搭盖率应在30%以上,必要时可加绕一层低烟无卤带,保证其绝缘电阻及避免煅烧云母带受潮。
双绝缘辐射交联复合绝缘层3由内层的辐射交联绝聚乙烯绝缘层3a、外层的辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层3b构成。内层的辐射交联绝聚乙烯绝缘层3a、外层的辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层3b采用共挤工艺制得,且辐射交联绝聚乙烯绝缘层3a、辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层3b的挤出比例按2:8的标称厚度。
整个复合绝缘缆芯组外绕包有第一低烟无卤带5.1,且第一低烟无卤带5.1内部与缆芯之间的间隙、缆芯彼此之间间隙填充有无机矿物填充物构成降温防火层4。
第一低烟无卤带5.1外挤包有B1级隔离层6,B1级隔离层为低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成,满足B1级的燃烧性能及环保要求。
B1级隔离层6外包覆有铠装金属套7,铠装金属套为铝带氩弧焊接轧纹纵包金属套,其具有波纹间隙。铝带氩弧焊接轧纹纵包金属套厚度在1.0mm及以上,起到隔离、抗压、挡火等作用。
铠装金属套7外挤包有无机矿物构成的阻燃挡火层8,阻燃挡火层8外绕包有第二低烟无卤带5.2,第二低烟无卤带5.2外挤包有B1级护套9。B1级护套9采用B1级橙色防鼠蚁低烟无卤阻燃聚烯烃护套,以区别于普通电缆黑色护套,护套不仅有较好的燃烧过程的结壳性能,同时满足B1级燃烧过程的热释放速率、热总量和滴落物的关键指数,还可起到防止地下鼠蚁的破坏作用。
本发明中,构成降温防火层的无机矿物填充物和构成阻燃挡火层的无机矿物组分相同,均为氢氧化镁混合物,该氢氧化镁混合物均由为氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉混合而成,各成分按顺序重量比例为6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14,最佳比例是氢氧化镁粉与有机水玻璃占比误差0.2左右。
本发明运用了热水瓶的隔温原理,起到了降温、隔热及保温的方式,确保铝合金导体长期运行的环境温度(500℃以下)。
本发明成功解决了电缆燃烧过程铝合金导体的绝缘外温度保持在200℃以下的技术难题,保持整根电缆燃烧过程中缆芯温度始终在200℃以内,使整根电缆重量只有普通电缆的1/2,且电缆外径不超过10%,满足实际地铁和轻轨交通重点工程用的防火电缆。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进,均应落入本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。
Claims (9)
1.一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:包括由多个缆芯经绞合后构成的复合绝缘缆芯组,每个缆芯分别由型线绞合铝合金导体、包覆于型线绞合铝合金导体外的矿物绝缘层、从内向外依次包覆于矿物绝缘层外的双绝缘辐照交联复合绝缘层构成,其中型线绞合铝合金导体由圆形铝合金单丝和绞合于圆形铝合金单丝外的多根铝合金型线构成,所述矿物绝缘层为煅烧云母带双层重叠绕包于型线绞合铝合金导体构成,所述双绝缘辐射交联复合绝缘层由内层的辐射交联绝聚乙烯绝缘层、外层的辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层构成;
整个复合绝缘缆芯组外绕包有第一低烟无卤带,且第一低烟无卤带内部与缆芯之间的间隙、缆芯彼此之间间隙填充有无机矿物填充物构成降温防火层,第一低烟无卤带外挤包有B1级隔离层,B1级隔离层外包覆有铠装金属套,铠装金属套外挤包有无机矿物构成的阻燃挡火层,阻燃挡火层外绕包有第二低烟无卤带,第二低烟无卤带外挤包有B1级护套。
2.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述型线绞合铝合金导体中,铝合金型线为梯形或SZ,多根铝合金型线绞合于圆形铝合金单丝外。
3.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述矿物绝缘层与双绝缘辐照交联复合绝缘层之间还设置有一层低烟无卤带。
4.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述双绝缘辐射交联复合绝缘层中,内层的辐射交联绝聚乙烯绝缘层、外层的辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层采用共挤工艺制得,且辐射交联绝聚乙烯绝缘层、辐射交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘层的挤出比例按2:8的标称厚度。
5.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:构成降温防火层的无机矿物填充物为氢氧化镁混合物,氢氧化镁混合物由氢氧化镁粉、有机水玻璃、二氧化硅黏合剂、硅酸盐改性剂、硅酸盐固化剂、半水纤维白石膏粉按对应重量比例6.7:2.8:0.12:0.13:0.09:0.14混合而成,其中氢氧化镁粉与有机水玻璃的占比误差为0.2左右。
6.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述B1级隔离层为低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述铠装金属套为铝带氩弧焊接轧纹纵包金属套,其具有波纹间隙。
8.根据权利要求1或5所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:构成阻燃挡火层的无机矿物与构成降温防火层的无机矿物填充物相同,均为相同组分构成的氢氧化镁混合物。
9.根据权利要求1所述的一种隔温瓶式B1级轻型防火电缆,其特征在于:所述B1级护套为防鼠蚁低烟无卤阻燃聚烯烃材料制成。
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