CN113963847B - 释力抗扭转的铝合金复合电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种释力抗扭转的铝合金复合电缆，属于电力电缆技术领域。本发明铝合金线芯的外表面设置有抗拉结构层，铝合金线芯的内部设置有抗拉金属丝；抗拉结构层的外侧填充有隔离填料，隔离填料外部设置有复合层，复合层由外而内依次包括橡胶保护层、酚醛泡沫层和强隔层；抗拉结构层包括衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ以及设置于衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ之间的抗扭转筋；抗扭转筋呈波浪状设置；衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ均呈环形设置，至少三根抗扭转筋的两端环绕在衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ的圆周上；沿铝合金线芯的径向间隔设置若干抗拉结构层。本发明开创性地将利用抗拉结构层运用于电缆内部，并且针对极易发生扭转形变的铝合金进行重新设计研发。

Description

释力抗扭转的铝合金复合电缆

技术领域

本发明涉及一种释力抗扭转的铝合金复合电缆，属于电力电缆技术领域。

背景技术

铝合金电力电缆是以AA8030系列铝合金材料为导体，采用特殊辊压成型线绞合生产工艺和退火处理等先进技术的新型材料电力电缆。相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。同时弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等大大提高。中国专利CN201920978799.X公开了一种光电复合采煤机用电缆，其传输导体采用铝合金丝同向绞合而成，其不同于常见多层铠装结构，具备柔软耐弯曲的特性，但是这种铝合金结构只适应于两根或少数几根线缆的场合，一旦数量较多，其抗扭转效果大大降低。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种释力抗扭转的铝合金复合电缆。

本发明所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，铝合金线芯的外表面设置有抗拉结构层，铝合金线芯的内部设置有抗拉金属丝；抗拉结构层的外侧填充有隔离填料，隔离填料外部设置有复合层，复合层由外而内依次包括橡胶保护层、酚醛泡沫层和强隔层；抗拉结构层包括衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ以及设置于衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ之间的抗扭转筋；抗扭转筋呈波浪状设置，其至少有一个向下的凸起作用于与其接触的铝合金线芯表面；衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ均呈环形设置，至少三根抗扭转筋的两端环绕在衔接环Ⅰ、衔接环Ⅱ的圆周上；沿铝合金线芯的轴向间隔设置若干抗拉结构层。

首先，铝合金线芯的最外部增加复合层。复合层目的是提高抗弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能。其次，在铝合金线芯的自身进行改进，每隔一段距离安装抗拉结构层，利用抗拉结构层的恢复力为铝合金线芯提供抗扭转力，从而形成释力抗扭转效果。最后，铝合金线芯内部设置有抗拉金属丝，不具备抗扭转作用，主要是抗拉作用。在整个线缆形成两级抗扭转，复合层形成一级抗扭转，属于粗调整范畴；抗拉结构层形成二级抗扭转，属于精调整范畴。

优选地，所述铝合金线芯由若干束铝合金线缆聚集而成，其以抗拉金属丝为轴心紧密堆叠而成。

铝合金线芯并不是采用空心单一线缆，而是采用多股线缆组合而成，增加容错几率。层层堆叠而成的铝合金线缆自身具备一定的抗扭转效果，再加之其内部设置的抗拉金属丝，其具备一定的抗扭转、抗拉效果。

优选地，所述衔接环Ⅰ和衔接环Ⅱ分别禁锢于铝合金线芯的两部分，在外力作用下发生扭转，位于两者之间的抗扭转筋同步发生扭转，波浪状被拉伸；当外力释放后，抗扭转筋对其两端的衔接环Ⅰ和衔接环Ⅱ产生恢复力，迫使禁锢其内表面的铝合金线芯复位。

整个抗拉结构层属于本申请的核心。其在铝合金线芯上起到了精细化调整的效果。尤其是在线缆受到短时间作用力的情况下，其抗拉释力效果突出。其原理就是利用左右两个衔接环的固定，以及两者之间的抗扭转筋进行复位。同时，改进抗扭转筋的形状，利用波浪形，一方面其波浪形的下方与线缆发生接触，增加摩擦力，另一方面其具备一定的延展性，容易随线缆同步发生扭动。

优选地，所述抗扭转筋采用具备记忆恢复力的合金制成。

由于具备记忆恢复力的合金现阶段形状记忆原材料中形状记忆特性最好的原材料。形状记忆合金的另一个关键特性是伪延展性(也称之为超延展性，superelasticity)，主要表现为在外力作用下，形状记忆合金比一般金属材料具备更高的形变恢复力，即载入全过程中造成的大应变力会伴随着卸载掉而修复。

优选地，所述抗扭转筋与铝合金线缆相接触处存在凹陷，由于铝合金线缆的强度弱于抗扭转筋的强度，因此凹陷向铝合金线缆发生，铝合金线缆的最外层包覆有耐压层。

铝合金线缆的最外层安装有耐压层，耐压层的表面固定安装有耐磨层，通过耐压层、耐磨层的作用，可提高铝合金线缆的耐压、耐磨性能，延长耐久度。

优选地，所述耐压层与抗扭转筋之间存在挤压力，在外力作用下，抗扭转筋发生扭转，耐压层与抗扭转筋形成摩擦副。

摩擦副一方面可以抵消部分外力，另一方面使耐压层与抗扭转筋接触更加紧密，促使扭转程度降低，有助于释力抗扭转。

本发明的有益效果是：本发明所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，优化铝合金线芯的内外结构，在其外部增加复合层，提高抗扭转性能；在内部增加抗拉金属丝，提高抗拉性能；开创性地将利用抗拉结构层运用于电缆内部，并且针对极易发生扭转形变的铝合金进行重新设计研发；用于先进的形状记忆合金作为抗扭转筋，辅助以左右两个衔接环用于恢复力的承载基点；从线缆构成上由内而外地多级、多层改进，既有内外层级也有径向层级，兼顾并进，提高扭转释力效果。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是本发明的立体图。

图3是抗拉结构层的结构示意图。

图中：1、橡胶保护层；2、酚醛泡沫层；3、强隔层；4、抗拉结构层；41、衔接环Ⅰ；42、衔接环Ⅱ；43、抗扭转筋；5、耐压层；6、铝合金线芯；7、抗拉金属丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，铝合金线芯6的外表面设置有抗拉结构层4，铝合金线芯6的内部设置有抗拉金属丝7；抗拉结构层4的外侧填充有隔离填料，隔离填料外部设置有复合层，复合层由外而内依次包括橡胶保护层1、酚醛泡沫层2和强隔层3。

如图3所示，抗拉结构层4包括衔接环Ⅰ41、衔接环Ⅱ42以及设置于衔接环Ⅰ41、衔接环Ⅱ42之间的抗扭转筋43；抗扭转筋43呈波浪状设置，其至少有一个向下的凸起作用于与其接触的铝合金线芯6表面；衔接环Ⅰ41、衔接环Ⅱ42均呈环形设置，至少三根抗扭转筋43的两端环绕在衔接环Ⅰ41、衔接环Ⅱ42的圆周上；沿铝合金线芯6的轴向间隔设置若干抗拉结构层4。

首先，铝合金线芯6的最外部增加复合层。复合层目的是提高抗弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能。其次，在铝合金线芯6的自身进行改进，每隔一段距离安装抗拉结构层4，利用抗拉结构层4的恢复力为铝合金线芯6提供抗扭转力，从而形成释力抗扭转效果。最后，铝合金线芯6内部设置有抗拉金属丝7，不具备抗扭转作用，主要是抗拉作用。在整个线缆形成两级抗扭转，复合层形成一级抗扭转，属于粗调整范畴；抗拉结构层4形成二级抗扭转，属于精调整范畴。

优选地，所述铝合金线芯6由若干束铝合金线缆聚集而成，其以抗拉金属丝7为轴心紧密堆叠而成，图1并未示出。

铝合金线芯6并不是采用空心单一线缆，而是采用多股线缆组合而成，增加容错几率。层层堆叠而成的铝合金线缆自身具备一定的抗扭转效果，再加之其内部设置的抗拉金属丝7，其具备一定的抗扭转、抗拉效果。

优选地，如图3所示，所述衔接环Ⅰ41和衔接环Ⅱ42分别禁锢于铝合金线芯6的两部分，在外力作用下发生扭转，位于两者之间的抗扭转筋43同步发生扭转，波浪状被拉伸；当外力释放后，抗扭转筋43对其两端的衔接环Ⅰ41和衔接环Ⅱ42产生恢复力，迫使禁锢其内表面的铝合金线芯6复位。

整个抗拉结构层4属于本申请的核心。其在铝合金线芯6上起到了精细化调整的效果。尤其是在线缆受到短时间作用力的情况下，其抗拉释力效果突出。其原理就是利用左右两个衔接环的固定，以及两者之间的抗扭转筋43进行复位。同时，改进抗扭转筋43的形状，利用波浪形，一方面其波浪形的下方与线缆发生接触，增加摩擦力，另一方面其具备一定的延展性，容易随线缆同步发生扭动。

优选地，所述抗扭转筋43采用具备记忆恢复力的合金制成。

由于具备记忆恢复力的合金现阶段形状记忆原材料中形状记忆特性最好的原材料。形状记忆合金的另一个关键特性是伪延展性也称之为超延展性，superelasticity，主要表现为在外力作用下，形状记忆合金比一般金属材料具备更高的形变恢复力，即载入全过程中造成的大应变力会伴随着卸载掉而修复。

优选地，所述抗扭转筋43与铝合金线缆相接触处存在凹陷，由于铝合金线缆的强度弱于抗扭转筋43的强度，因此凹陷向铝合金线缆发生，铝合金线缆的最外层包覆有耐压层5。

铝合金线缆的最外层安装有耐压层5，耐压层5的表面固定安装有耐磨层，通过耐压层5、耐磨层的作用，可提高铝合金线缆的耐压、耐磨性能，延长耐久度。

优选地，所述耐压层5与抗扭转筋43之间存在挤压力，在外力作用下，抗扭转筋43发生扭转，耐压层5与抗扭转筋43形成摩擦副。

摩擦副一方面可以抵消部分外力，另一方面使耐压层5与抗扭转筋43接触更加紧密，促使扭转程度降低，有助于释力抗扭转。

本发明的有益效果是：本发明所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，优化铝合金线芯6的内外结构，在其外部增加复合层，提高抗扭转性能；在内部增加抗拉金属丝7，提高抗拉性能；开创性地将利用抗拉结构层4运用于电缆内部，并且针对极易发生扭转形变的铝合金进行重新设计研发；用于先进的形状记忆合金作为抗扭转筋43，辅助以左右两个衔接环用于恢复力的承载基点；从线缆构成上由内而外地多级、多层改进，既有内外层级也有径向层级，兼顾并进，提高扭转释力效果。

需要说明的是：复合层包含的橡胶保护层1、酚醛泡沫层2、强隔层3都是常规设置，属于对于铝合金线芯6外部的初步防扭转设置；

抗拉结构层4与复合层之间的隔离填料，属于棉纱填充件涂有阻燃剂和防水剂，内部嵌入了一层金属丝网，既能防止外部因素对传输信号的干扰，又能防止内部因素对信号传输的干扰，而且生产工艺简单，成本较低，强度好。

本发明可广泛运用于电力电缆场合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种释力抗扭转的铝合金复合电缆，其特征在于，铝合金线芯(6)的外表面设置有抗拉结构层(4)，铝合金线芯(6)的内部设置有抗拉金属丝(7)；抗拉结构层(4)的外侧填充有隔离填料，隔离填料外部设置有复合层，复合层由外而内依次包括橡胶保护层(1)、酚醛泡沫层(2)和强隔层(3)；抗拉结构层(4)包括衔接环Ⅰ(41)、衔接环Ⅱ(42)以及设置于衔接环Ⅰ(41)、衔接环Ⅱ(42)之间的抗扭转筋(43)；抗扭转筋(43)呈波浪状设置，其至少有一个向下的凸起作用于与其接触的铝合金线芯(6)表面；衔接环Ⅰ(41)、衔接环Ⅱ(42)均呈环形设置，至少三根抗扭转筋(43)的两端环绕在衔接环Ⅰ(41)、衔接环Ⅱ(42)的圆周上；沿铝合金线芯(6)的轴向间隔设置若干抗拉结构层(4)；

所述衔接环Ⅰ(41)和衔接环Ⅱ(42)分别禁锢于铝合金线芯(6)的两部分，在外力作用下发生扭转，位于两者之间的抗扭转筋(43)同步发生扭转，波浪状被拉伸；当外力释放后，抗扭转筋(43)对其两端的衔接环Ⅰ(41)和衔接环Ⅱ(42)产生恢复力，迫使禁锢其内表面的铝合金线芯(6)复位；

所述抗扭转筋(43)采用具备记忆恢复力的合金制成。

2.根据权利要求1所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，其特征在于，所述铝合金线芯(6)由若干束铝合金线缆聚集而成，其以抗拉金属丝(7)为轴心紧密堆叠而成。

3.根据权利要求2所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，其特征在于，所述抗扭转筋(43)与铝合金线缆相接触处存在凹陷，由于铝合金线缆的强度弱于抗扭转筋(43)的强度，因此凹陷向铝合金线缆发生，铝合金线缆的最外层包覆有耐压层(5)。

4.根据权利要求3所述的释力抗扭转的铝合金复合电缆，其特征在于，所述耐压层(5)与抗扭转筋(43)之间存在挤压力，在外力作用下，抗扭转筋(43)发生扭转，耐压层(5)与抗扭转筋(43)形成摩擦副。

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