CN113223759A - 一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺 - Google Patents

一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺，包括从内到外依次包覆的导体、矿物绝缘层、支撑层和护套层，导体为粗细合适地目标长度的铜杆，矿物绝缘层为氧化镁和玄武岩纤维布的混合物，氧化镁包裹在玄武岩纤维布内，使大长度矿物绝缘电缆在生产时，可以根据需要选择电缆的生产长度，减少中间接头的使用，减少电缆在使用过程中产生故障的几率。

Description

一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺。
背景技术
氧化镁矿物绝缘电缆又称MI电缆，MI电缆是一种外层采用焊接铜管护套、中间充填氧化镁粉体作绝缘材料，导体是单股铜棒组成的新型电缆，应用于高层建筑、机场、码头、地下铁道等场所，用以保障在火灾情况下消防水泵、消防电梯、局部照明、应急疏散指示、保安监视，防、排烟系统及自备电源等消防用电及重要设备不间断运行。随着高层建筑甚至超高层建筑越来也多，对于电缆的长度也相应增加，电缆中间接头越少越好，接头越少越能保证电缆的性能，一般电缆出现短路等质量事故往往都是在接头处，并且接头难度也大，一旦在对接中操作不当，就容易造成短路等事故。
目前，世界上MI电缆生产工艺主要有二种，分别是绝缘层氧化镁粉体灌装法和绝缘层氧化镁瓷柱法，前者是将相当高度的铜护套竖立，导体铜杆保持中心又保证互不接触，灌装氧化镁粉体并捣实。后者氧化镁瓷柱短型，逐段装配，两者共同的特点在于，电缆长度受限，在生产大长度电缆时，需要多个接头完成中间组装。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺，使大长度矿物绝缘电缆在生产时，可以根据需要选择电缆的生产长度，减少中间接头的使用，减少电缆在使用过程中产生故障的几率。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆，包括从内到外依次包覆的导体、矿物绝缘层、支撑层和护套层，所述导体为粗细合适地目标长度的铜杆，所述矿物绝缘层为氧化镁和玄武岩纤维布的混合物，所述氧化镁包裹在玄武岩纤维布内。
通过根据需要选择合适长度的铜杆，然后在铜杆上缠绕矿物绝缘层，使矿物绝缘层与铜杆紧紧包裹，再将铜带包裹在矿物绝缘层上，最后通过挤出将护套层包裹在铜带上，使得到的电缆能够根据需要，生产合适的长度，理论上电缆的长度可以无限长，减少中间接头的使用。
进一步，所述支撑层为铜带，所述铜带采用氩气作为保护气体的自动无缝焊接法焊接。
通过自动无缝焊接设备将圆筒状的铜管焊接，保证铜管的密封性，且随着铜管的移动，能够持续焊接，保证整个生产的连续性。
进一步，所述护套层为耐高温绝缘树脂，所述护套层通过挤出的方式包裹在支撑层上。
通过挤出的方式将耐高温绝缘树脂包裹在支撑层上，一方面保护支撑层，避免受到外界环境的影响，进而保护导电铜杆，另一方面，便于电缆的运输和架设。
本发明还公开了一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺，包括以下步骤，
S1：将目标长度的铜杆缠绕在绞盘上，使铜杆的一端与传输设备连接，使铜杆在传输设备的作用下能够直线移动；
S2：将条状矿物绝缘层缠绕于编织机内，使两条或多条条状矿物绝缘层的一端与铜杆的一端缠绕，随铜杆的直线移动，条状矿物绝缘层相互交错的编织在铜杆上；
S3：铜杆在经过矿物绝缘层编织后，通过铜带放置架，随铜杆的不断移动，使铜带连续包覆在矿物绝缘层上，铜带包覆时，铜带呈圆筒状，且铜带的开口端正面朝上；
S4：铜带包覆后，随铜杆的继续移动，通过自动焊接装置，自动焊接装置的焊接点与铜带的开口端正对应，通过连续的焊接，将铜管封闭；
S5：经过S4步骤处理的铜杆继续直线移动，在移动过程中，通过焊缝探伤仪的检测，检测在焊接过程中，是否完全焊接好，如果没有焊接好，及时补焊；
S6：将经过S5步骤的铜杆继续移动，在移动过程中，通过挤塑设备将耐高温绝缘树脂敷设在铜带的外壁上，使耐高温绝缘树脂均匀的包裹在经过S5步骤处理的铜杆上；
S7：将经过S6步骤处理的铜杆一边移动一边喷漆、冷却，再将铜杆的一端缠绕在绞盘上，随铜杆的移动，最后全部缠绕在绞盘上，得到大长度的电缆。
通过先将合适长度的铜杆缠绕在绞盘上，然后在将铜杆的一端置于传输设备上，使铜杆能够随传输设备的工作，将铜杆在传输设备上保证直线状态，且随着传输设备的运转，铜杆直线向前移动，在向前移动的过程中，先是通过编织机，编织机将条状矿物绝缘层交错编织在铜杆上，保证矿物绝缘层与铜杆紧密连接，且能够根据生产长度，编织矿物绝缘层，避免了传统方法将矿物绝缘层填充或组装在铜杆上的繁琐，再通过将编织后的铜杆与铜带接触，并使铜杆带动铜带移动，在铜杆带动铜带移动的过程中，铜带包覆在编织后的铜杆上，再通过自动无缝焊接设备焊接铜带的开口端，将铜带完全密封，再通过焊缝探伤，查漏补缺，避免没有完全焊接，焊接后的铜带继续移动，经过挤塑设备，挤塑设备将耐高温绝缘树脂包裹在铜带上，再通过喷漆、冷区和缠绕，一次性完成整个大长度绝缘电缆的生产，提高了生产效率，减少了中间接头的使用，减少了电缆使用过程中，由于接头导致事故的几率。
进一步，所述S2步骤中的条状矿物绝缘层的制备方法如下：在氧化镁粉体中加入水和石蜡油，机械搅拌至氧化镁形成糊状，然后将糊状氧化镁灌装入玄武岩纤维剪裁而成的条装袋内，灌装完成后，将条装袋封闭，再将条装袋置于烤箱内于120-200℃的条件下烘烤10-15H，烘烤完成后，得到条状矿物绝缘层。
通过将氧化镁制备成糊状，避免氧化镁粉体在灌装时粉尘飞扬，再将糊状的氧化镁灌装在玄武岩纤维布剪裁形成的条装袋内，条装袋可以根据需要裁剪成不同的宽度，在长度方向上，尽可能的长，保证条装袋的整体性，玄武岩纤维布的孔隙小于氧化镁的直径，使灌装在玄武岩纤维布条装袋内的氧化镁不会泄漏，再将封闭后的条装袋置于烤箱内，于120-200℃的条件下烘烤10-15H，将糊状氧化镁内的石蜡油和水充分排出，并将氧化镁粘结在一起，在烘烤的过程中，由于玄武岩纤维布和氧化镁的耐热性、熔点较高，不会影响玄武岩纤维布和氧化镁的性质，且石蜡油和水分在排出后，玄武岩纤维布内的氧化镁相互粘接，较为紧密，也不会从玄武岩纤维布的孔隙之间漏出，保证条装袋在使用过程中，不会存在氧化镁泄漏的情况。
进一步，所述S3步骤中，铜带放置时，铜带首先收卷在收纳架上，铜带放置架于长度方向开设有通孔，铜带放置架于进线处开设有弧状凹槽，弧状凹槽与通孔连通，铜带的一端先放置在通孔内，并在铜带的一端设置卡扣，使铜杆在与铜带接触时，卡扣扣接在铜杆上，使铜杆的移动能够同步带动铜带移动，并在弧状凹槽和通孔的配合下，使通过铜带放置架的铜杆与编织状的矿物绝缘层上紧紧包裹一层铜带。
通过将铜带缠绕在绞盘上，铜带的一端与铜杆连接，使铜杆在通孔内移动的过程中，连续带动铜带通过弧形凹槽与通孔的配合包裹在铜杆上，能够根据铜杆的长度持续包裹，保证电缆的持续生产。
进一步，所述S6步骤中的耐高温绝缘树脂为酚醛环氧树脂、乙烯基酯树脂或交联聚乙烯树脂中的一种或一种以上。
酚醛环氧树脂、乙烯基酯树脂或交联聚乙烯树脂均为耐高温绝缘树脂，且具有良好的耐候性、耐化学性，保证电缆在使用过程中，避免外界环境的影响。
进一步，所述S7步骤中，喷漆操作为自动喷漆，其中漆为环保耐刮漆。
进一步，所述S7步骤中，冷却的条件为，于干净水中，自动冲洗冷却。
本发明的有益效果：通过将铜杆缠绕在绞盘上，一端与传输设备连接，保证铜杆在传输过程中保持直立、不弯曲状态，再通过编织机将条装袋编织在竖直的铜杆上，并配合铜带的包裹、自动焊接机的焊接、探伤仪的检测、以及挤塑设备的挤塑，一次性完成整个矿物绝缘电缆的生产，能够根据缠绕铜杆的长度，生产相应长度的电缆，理论上电缆可以无限长，从而减少中间接头的使用，减少电缆在使用过程中，接头带来的安全隐患问题。
附图说明
图1是本发明一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的结构示意图；
图2是本发明一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的工艺流程图；
图3是本发明一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产过程中铜带放置架的结构示意图；
其中，导体1、矿物绝缘层2、支撑层3、护套层4、铜带放置架5、通孔51、弧状凹槽52。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆包括从内到外依次包覆的导体1、矿物绝缘层2、支撑层3和护套层4，通过矿物绝缘层2编织在导体1上，避免了传统灌封氧化镁或陶瓷化氧化镁的繁琐，且能够根据导体1的长度编织矿物绝缘层2，减少了电缆中间接头的使用，减少了电缆在使用过程中由于接头造成的质量事故问题。
实施例1，条状矿物绝缘层的制备一
将两层玄武岩纤维布完全重叠，再通过机械将两层玄武岩纤维布同时剪裁成宽度为1cm的条状物，将两层条状物的两侧边缘和尾部缝合，形成筒状的玄武岩纤维条装袋，备用；将80质量份的氧化镁粉体置于搅拌机内，再加入22质量份的去离子水和18质量份的石蜡油，搅拌1.5H，将氧化镁搅拌成糊状，氧化镁的黏度为0.54pa.s，将糊状的氧化镁机械灌装在条装袋内，再将条装袋的灌装口封闭，将条装袋卷成团状，置于烤箱内于120℃的条件下烘烤15H，烘烤至抖动条装袋，条装袋内的氧化镁不会漏出，从而得到条状矿物绝缘层。
大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺一
S1：将目标长度的铜杆1缠绕在绞盘上，使铜杆1能够随传输设备的工作，将铜杆1在传输设备上保证直线状态，且随着传输设备的运转，铜杆直线向前移动；
S2：将两个或多个条状矿物绝缘层2缠绕于编织机内，使两条或多条条状矿物绝缘层2的一端与铜杆1的一端缠绕，随铜杆1的直线移动，条状矿物绝缘层2相互交错的编织在铜杆1上，使条状矿物绝缘层2能够完全包覆铜杆1；
S3：铜杆1在经过矿物绝缘层2编织前，铜带首先收卷在收纳架上，铜带放置架5于长度方向开设有通孔51，铜带放置架5于进线处开设有弧状凹槽52，弧状凹槽52与通孔51连通，铜带的一端先放置在通孔51内，并在铜带的一端设置卡扣，使铜杆1在与铜带接触时，卡扣扣接在铜杆1上，铜杆1在经过矿物绝缘层2编织后，使铜杆1的移动能够同步带动铜带移动，随铜杆1的不断移动，并在弧状凹槽52和通孔51的配合下，使通过铜带放置架5的铜杆1与编织状的矿物绝缘层2上紧紧包裹一层铜带，铜带包覆时，铜带呈圆筒状，且铜带的开口端正面朝上；
S4：铜带包覆后，随铜杆1的继续移动，通过自动焊接装置的工位，自动焊接装置的焊接点与铜带的开口端正对应，通过连续的自动焊接，并以氩气作为保护气体，将铜管完全封闭，随着铜管的移动，能够持续焊接，保证整个生产的连续性以及电缆的长度需求；
S5：经过S4步骤处理的铜杆1继续直线移动，在移动过程中，通过焊缝探伤仪的检测，检测在焊接过程中，是否完全焊接好，如果没有焊接好，及时补焊；
S6：将经过S5步骤的铜杆1继续移动，在移动过程中，通过挤塑设备将酚醛环氧树脂敷设在铜带的外壁上，使酚醛环氧树脂均匀的包裹在经过S5步骤处理的铜杆1上；
S7：将经过S6步骤处理的铜杆一边移动一边自动喷涂环保耐刮漆，将环保耐刮漆均匀喷涂在酚醛环氧树脂形成的护套层4上，随着铜杆1的继续移动，通过热风机将环保耐刮漆烘干，烘干后的铜杆1通过自动冲洗工位，在自动冲洗工位于干净水冲洗、冷却，再将铜杆1的一端缠绕在绞盘上，绞盘转动，并随铜杆1的移动，大长度电缆最后全部缠绕在绞盘上，得到已经制备、组装完成的大长度电缆。
实施例2，条状矿物绝缘层的制备二
将两层玄武岩纤维布完全重叠，再通过机械将两层玄武岩纤维布同时剪裁成宽度为3cm的条状物，将两层条状物的两侧边缘和尾部缝合，形成筒状的玄武岩纤维条装袋，备用；将100质量份的氧化镁粉体置于搅拌机内，再加入30质量份的去离子水和26质量份的石蜡油，搅拌3H，将氧化镁搅拌成糊状，氧化镁的黏度为0.62pa.s，将糊状的氧化镁机械灌装在条装袋内，再将条装袋的灌装口封闭，将条装袋卷成团状，置于烤箱内于160℃的条件下烘烤12H，烘烤至抖动条装袋，条装袋内的氧化镁不会漏出，从而得到条状矿物绝缘层。
大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺二
本实施例中大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺与实施例1中大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺基本相同，不同之处在于，在S3步骤中，铜带上并未设置卡扣，而是铜杆1在经过矿物绝缘层2编织后，移动到铜带放置架5之前时，将铜带通过捆绑的方式将铜带与铜杆1固定连接，然后铜杆1继续移动，带动铜带经过弧状凹槽52和通孔51，在弧状凹槽52和通孔51的作用下包覆在经过矿物绝缘层2编织的铜杆1上。在S7步骤中，制备好的大长度电缆，最后需要将捆绑处解开，并将长于护套层的地方剪切去除。
实施例3，条状矿物绝缘层的制备三
将两层玄武岩纤维布完全重叠，再通过机械将两层玄武岩纤维布同时剪裁成宽度为6cm的条状物，将两层条状物的两侧边缘和尾部缝合，形成筒状的玄武岩纤维条装袋，备用；将120质量份的氧化镁粉体置于搅拌机内，再加入42质量份的去离子水和28质量份的石蜡油，搅拌4H，将氧化镁搅拌成糊状，氧化镁的黏度为0.66pa.s，将糊状的氧化镁机械灌装在条装袋内，再将条装袋的灌装口封闭，将条装袋卷成团状，置于烤箱内于200℃的条件下烘烤10H，烘烤至抖动条装袋，条装袋内的氧化镁不会漏出，从而得到条状矿物绝缘层。
大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺三
本实施例中大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺与实施例1中大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺相同。
在实施例1、实施例2和实施例3中，对制备出的条状矿物绝缘层进行旋转测试，通过机械带动条状矿物绝缘层在密闭空间内旋转，旋转测试结果如下：
30r/min 60r/min 120r/min
是否泄漏氧化镁 否 否 否
氧化镁是否松弛 否 否 否
条装袋是否破损 否 否 否
通过试验结果可知，在低转速的情况下对制备出的条状矿物绝缘层进行旋转，氧化镁不会泄漏、也不会松弛，条装袋也不会破损，能够适应运输和使用。
在实施例1，实施例2和实施例3中，制备出的大长度电缆长度分为30km、40km、50km，截面积分别为650mm2、800mm2和1000mm2，经过55KV的电压测试2H，电缆未击穿，绝缘电阻经检测大于400MΩ。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆，其特征在于，包括从内到外依次包覆的导体、矿物绝缘层、支撑层和护套层，所述导体为粗细合适地目标长度的铜杆，所述矿物绝缘层为氧化镁和玄武岩纤维布的混合物，所述氧化镁包裹在玄武岩纤维布内。
2.根据权利要求1所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆，其特征在于，所述支撑层为铜带，所述铜带采用氩气作为保护气体的自动无缝焊接法焊接。
3.根据权利要求2所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆，其特征在于，所述护套层为耐高温绝缘树脂，所述护套层通过挤出的方式包裹在支撑层上。
4.根据权利要求3所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将目标长度的铜杆缠绕在绞盘上，使铜杆的一端与传输设备连接，使铜杆在传输设备的作用下能够直线移动；
S2：将条状矿物绝缘层缠绕于编织机内，使两条或多条条状矿物绝缘层的一端与铜杆的一端缠绕，随铜杆的直线移动，条状矿物绝缘层相互交错的编织在铜杆上；
S3：铜杆在经过矿物绝缘层编织后，通过铜带放置架，随铜杆的不断移动，使铜带连续包覆在矿物绝缘层上，铜带包覆时，铜带呈圆筒状，且铜带的开口端正面朝上；
S4：铜带包覆后，随铜杆的继续移动，通过自动焊接装置，自动焊接装置的焊接点与铜带的开口端正对应，通过连续的焊接，将铜管封闭；
S5：经过S4步骤处理的铜杆继续直线移动，在移动过程中，通过焊缝探伤仪的检测，检测在焊接过程中，是否完全焊接好，如果没有焊接好，及时补焊；
S6：将经过S5步骤的铜杆继续移动，在移动过程中，通过挤塑设备将耐高温绝缘树脂敷设在铜带的外壁上，使耐高温绝缘树脂均匀的包裹在经过S5步骤处理的铜杆上；
S7：将经过S6步骤处理的铜杆一边移动一边喷漆、冷却，再将铜杆的一端缠绕在绞盘上，随铜杆的移动，最后全部缠绕在绞盘上，得到大长度的电缆。
5.根据权利要求4所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆及其生产工艺，其特征在于，所述S2步骤中的条状矿物绝缘层的制备方法如下：在氧化镁粉体中加入水和石蜡油，机械搅拌至氧化镁形成糊状，然后将糊状氧化镁灌装入玄武岩纤维剪裁而成的条装袋内，灌装完成后，将条装袋封闭，再将条装袋置于烤箱内于120-200℃的条件下烘烤10-15H，烘烤完成后，得到条状矿物绝缘层。
6.根据权利要求5所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺，其特征在于，所述S3步骤中，铜带放置时，铜带首先收卷在收纳架上，铜带放置架于长度方向开设有通孔，铜带放置架于进线处开设有弧状凹槽，弧状凹槽与通孔连通，铜带的一端先放置在通孔内，并在铜带的一端设置卡扣，使铜杆在与铜带接触时，卡扣扣接在铜杆上，使铜杆的移动能够同步带动铜带移动，并在弧状凹槽和通孔的配合下，使通过铜带放置架的铜杆与编织状的矿物绝缘层上紧紧包裹一层铜带。
7.根据权利要求6所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺，其特征在于，所述S6步骤中的耐高温绝缘树脂为酚醛环氧树脂、乙烯基酯树脂或交联聚乙烯树脂中的一种或一种以上。
8.根据权利要求7所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺，其特征在于，所述S7步骤中，喷漆操作为自动喷漆，其中漆为环保耐刮漆。
9.根据权利要求8所述的一种大长度氧化镁矿物绝缘电缆的生产工艺，其特征在于，所述S7步骤中，冷却的条件为，于干净水中，自动冲洗冷却。
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