CN114709031B - 氧化镁粉上料斗及铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法 - Google Patents

氧化镁粉上料斗及铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化镁粉上料斗及铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，上料斗包括上料斗本体，其特征在于：所述上料斗本体的下端下料口设置有下料通道，所述上料斗本体和下料通道外设置有相互连通的保护气夹层，并且所述下料通道的夹层的一半向下延伸形成半圆形延伸部，在该半圆形延伸部的内侧壁上开设有保护气吹扫孔，其底端封口。提高电缆的性能，同时提高密实度，避免氧化。

Description

氧化镁粉上料斗及铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种氧化镁粉上料斗及铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法。
背景技术
矿物绝缘防火电缆，称之为MI电缆，简称防火电缆，它是将高导电率的铜导线嵌置在坚固、韧性的无缝铜护套内的紧密压实的氧化镁绝缘材料中，目前该电缆在火焰温度950-1000℃的燃烧下，仍能保持90min以上的时间正常通电，主要用于防火系统、应急照明系统、报警系统、自动消防喷淋系统、人员撤离疏散系统(安全门、电梯)等高温场合，军事设施和装置及防暴场所的输配电线路，以及布线空间比较窄小的地方。
矿物绝缘防火电缆的绝缘材料采用重质氧化镁粉压缩密实而成，通常填充密度为75％-80％，其熔点远远超过铜护套熔点(1083℃)，且电阻率受温度变化影响小，在高温下具有优良的电绝缘性和散热性，作为无机矿物材料，其天然的不燃性以及无烟无卤特性非常适合于重要场所的消防配电线路。
现有氧化镁绝缘防火电缆的生产工艺为从放铜带(、放铜芯到成形焊管、填灌氧化镁粉，再到多道轧制(缩径)、感应加热、成品定径、自动成圈收线等，都是在流水线上连续自动完成采用连续生产工艺，铜带一边放一边卷焊成铜管护套，铜芯也随着铜管护套一起移动，填充到铜管护套内，然后氧化镁粉也是连续放料，不断的填充到铜管护套内)。其中，氧化镁填灌装置由上料斗、下料斗、定芯管、引流管组成，如图1所示，在填灌氧化镁粉过程中，氧化镁粉从上料斗依靠自身重力下降至下料斗，经引流管导入成型的铜带焊管(铜管护套)中(见图1)，经振动锤子敲击使铜管护套内的氧化镁粉均匀分布以避免产生空隙并残留大量空气。然而，氧化镁粉在引流管内总是以固定方向堆积于铜管内，由于铜管内铜芯的阻障作用，导致现有灌装工艺很难使氧化镁粉均匀地分布于铜管护套内，从而使氧化镁粉的密实度分布不均，影响电缆的绝缘性能。同时，由于在灌装过程中空气残留于铜管护套内，在后期两次退火的高温热处理过程中，残留在空气中的氧气会与铜芯和铜管护套的内壁发生氧化反应，导致退火后铜芯和铜管护套的内壁氧化发黑，降低防火电缆的导电性能，并缩短防火电缆的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种氧化镁粉上料斗，第二目的在于提供一种铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，以提高氧化镁灌装的密实度，提高矿物绝缘电缆的电学性能。
为实现上述第一目的，本发明采用了如下的技术方案：一种氧化镁粉上料斗，包括上料斗本体，其特征在于：所述上料斗本体的下端下料口设置有下料通道，所述上料斗本体和下料通道外设置有相互连通的保护气夹层，并且所述下料通道的保护气夹层的一半向下延伸形成半圆形延伸部，在该半圆形延伸部的内侧壁上开设有保护气吹扫孔，其底端封口。
也就是说保护气吹扫孔朝向铜管护套的中心。保护气从氧化镁下料口的下方吹出，有利于将氧化镁带入的空气一并带出，从而保证铜管护套内无氧气。
上述方案中：所述半圆形延伸部的高度为2-5cm，所述保护气吹扫孔距离下料通道的底端的距离为1-3cm。
上述方案中：所述保护气吹扫孔数量为8-16个。
本发明的第二目的是这样实现的：一种铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，包括氧化镁粉填罐系统，所述氧化镁粉填罐系统包括定芯管套、铜芯和铜管护套，所述铜管护套由铜带焊接而成，其特征在于：还包括氧化镁粉上料斗，所述铜芯穿过定芯管套后伸到铜管护套内，所述氧化镁粉上料斗的下料通道伸到铜管护套内，且位于铜芯与铜管护套的内壁之间，保护气吹扫孔朝向铜管护套的中心，在上料斗中放入氧化镁粉，在放氧化镁粉之前，先通过保护气夹层通入保护气，赶走铜管护套内的空气，然后氧化镁粉通过下料通道进入铜管护套内，同时持续通入保护气，让保护气保持在氧化镁粉下落口的下方吹出，让氧化镁粉均匀填充于铜管护套内的铜芯周围间隙内，并将由此引入的空气一并带出铜管护套。
具体步骤为：
(1)重质氧化镁粉灌装前加热进行排潮处理，将氧化镁因吸收空气中的水分和二氧化碳所形成的氢氧化镁和碳酸镁加热分解为氧化镁，同时排出吸收的水分，采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物，保存于120℃真空烘箱中避免再次受潮；
(2)去除铜带和铜芯表面的污渍，将铜带直流氩弧焊接成铜管护套，确定铜芯在铜管护套内的分布位置，铜芯穿过定芯管套后伸到铜管护套内，利用定芯管套固定铜芯，防止在铜带和铜芯连动过程中铜芯产生偏移；
(3)从烘箱内取出氧化镁粉置于上料斗内，通过上料斗的保护气夹层首先将保护气导入铜管护套内，将铜管护套内的空气赶走，然后通过下料通道将氧化镁粉导入铜管护套内；采用先保护气后氧化镁粉的导入顺序以确保氧化镁粉在导入铜管前，铜管内的残留空气被保护气完全赶尽；
(4)将灌装好氧化镁粉的绝缘电缆经过振动锤子微振进一步夯实氧化镁粉，进行多道垂直轧制缩径，于420℃—600℃一次退火，进一步水平减径至符合设计规格尺寸后于420℃—600℃进行二次退火，使用保护气保护铜管护套外表光亮，成品收卷进行性能测试，制得氧化镁绝缘防火电缆。
通过调整保护气流速来控制氧化镁粉扬起的高度，扬起高度低于铜管焊接点3-5cm，同时防止氧化镁粉被保护气吹出铜管护套。就是在氮气的作用下，氧化镁粉稍微扬起，并改变方向，让氧化镁粉均匀分布于铜管护套内。
上述方案中：所述保护气为氮气、氩气中的一种。只要是惰性气体就行，一般选择氮气。
上述方案中：步骤(1)中，加热排潮的温度为400-500℃。
有益效果；1.本发明省去下料斗和引流管，直接采用上料斗的下料通道插入铜管护套内，设备更简单，同时仅需控制上料斗内氧化镁粉的流速便可用于生产不同型号的氧化镁绝缘防火电缆(下料通道可插入不同型号的电缆的铜管护套内，而引流管通常是一个型号一个引流管)，无需更换组件，操作简单方便。
2.通过上料斗的结构改进，引入保护气，能够将灌装管道内的大量氧气(O2)排出，减少电缆在两次退火时(退火温度420℃—600℃)将电缆的铜导体氧化。
3.通过引流管里保护气进入以后，使灌装管道内有稳定气压，使氧化镁的下落更加的均匀，填充更充分，拉拔成型以后氧化镁更密实；密实度从原有的2.55-2.9g/cm3提高到3.2-3.3g/cm3，耐压极限由原来3.5kV/5min不击穿提高到大于8kV/5min不击穿，绝缘电阻由原来常规的1000MΩ/km提高到3500MΩ/km。
4.硬度变大，提高了抗弯曲和挤压冲击的性能；提高了电缆的绝缘性能，体积电阻率由1.8×1015Ω·cm提高至8.5-9.6×1016Ω·cm；绝缘体的耐火温度提高了400-600℃，火灾期间最少连续供电时间由现有的90min延长至2-3h；提高了电缆的导电性能，铜芯的电导率由5.1×107S/m提高至5.3×107S/m。
5.大大降低了电缆铜导体的氧化风险，在常温环境下，一根现有的1米长度的电缆在空气中(相对湿度50％)的环境下铜导体氧化发黑的时间为2个月，通过本发明工艺实施以后(同等环境条件下)12个月的时间无导体氧化发黑现象。根据国家标准GB/T 3956-2008规定每一个型号的电缆导体都有20℃直流电阻标准，一旦导体发黑氧化导体电阻会增大0.3％以上，从而影响电缆的使用，降低电缆载流量，氧化严重的会引起电缆发热，产生用电隐患。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图。
图2为本发明的上料斗的结构示意图。
图3为图2的下料通道的左侧视图。
图4为本发明的灌装氧化镁时的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
如图1所示，现有的灌装系统上料斗7、下料斗8、定芯管套9、铜芯6、铜管护套5和引流管，引流管的上端接到下料斗8的下料口上，引流管的下端伸到用铜带10卷成的铜管护套5内，定芯管套9位于下料斗8的上方，铜芯6穿过定芯管套9后依次从下料斗8、引流管穿过后伸入铜管护套5内，氧化镁粉放置于上料斗内，经过上料斗一级缓冲，下料斗二级缓冲，后进入引流管。铜带、铜芯的移动速度和氧化镁粉的流速一致，将灌装好氧化镁粉的绝缘电缆经过振动锤子12微振进一步夯实氧化镁粉粉。此为现有。
如图2所示，本发明的上料斗包括上料斗本体1，上料斗本体1还是为上端开口大于下端开口的锥形，上料斗本体1的下料口设置有下料通道2，所述上料斗本体1和下料通道2外设置有相互连通的保护气夹层3，并且所述下料通道2的保护气夹层的一半向下延伸形成半圆形延伸部4，在该半圆形延伸部4的内侧壁上开设有保护气吹扫孔11，半圆形延伸部4底端封口。另一半的保护气夹层的下端与下料通道2的下端齐平且封口。半圆形延伸部4的高度为2-5cm，所述保护气吹扫孔11距离下料通道2的底端的距离为1-3cm。保护气吹扫孔11数量为8-16个。
本发明的氧化镁粉填罐系统包括定芯管套9、铜芯6和铜管护套5，所述铜管护套5由铜带10焊接而成，此为现有技术。本发明取消下料斗，直接采用上述的上料斗进氧化镁粉。铜芯6穿过定芯管套9后伸到铜管护套5内，氧化镁粉上料斗的下料通道伸到铜管护套5内，且位于铜芯6与铜管护套5的内壁之间，保护气吹扫孔11朝向铜管护套的中心，在上料斗中放入氧化镁粉，在放氧化镁粉之前，先通过保护气夹层通入保护气，赶走铜管护套5内的空气，然后氧化镁粉通过下料通道进入铜管护套5内，同时持续通入保护气，让保护气保持在氧化镁粉下落口的下方吹出，让氧化镁粉均匀填充于铜管护套5内的铜芯周围间隙内，并将由此引入的空气一并带出铜管护套。
具体步骤为：
(1)重质氧化镁粉灌装前加热至400-500℃排潮进行排潮处理，将氧化镁因吸收空气中的水分和二氧化碳所形成的氢氧化镁和碳酸镁加热分解为氧化镁，同时排出吸收的水分，采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物，保存于120℃真空烘箱中避免再次受潮；
(2)去除铜带和铜芯表面的污渍，将铜带直流氩弧焊接成铜管护套5，确定铜芯在铜管护套内的分布位置，铜芯穿过定芯管套后伸到铜管护套内，利用定芯管套固定铜芯，防止在铜带和铜芯连动过程中铜芯产生偏移.
(3)从烘箱内取出氧化镁粉置于上料斗内，通过上料斗的保护气夹层首先将保护气导入铜管护套内，将铜管护套5内的空气赶走，然后通过下料通道将氧化镁粉导入铜管护套5内；采用先保护气后氧化镁粉的导入顺序以确保氧化镁粉在导入铜管护套前，铜管护套内的残留空气被保护气完全赶尽。通过调整保护气流速来控制氧化镁粉扬起的高度，扬起高度低于铜管焊接点3-5cm，同时防止氧化镁粉被保护气吹出铜管护套。就是在氮气的作用下，氧化镁粉稍微扬起，并改变方向，让氧化镁粉均匀分布于铜管护套内。
(5)将灌装好氧化镁粉的绝缘电缆经过振动锤子微振进一步夯实氧化镁粉，进行多道垂直轧制缩径，于420℃—600℃一次退火，进一步水平减径至符合设计规格尺寸后于420℃—600℃进行二次退火，使用保护气保护铜管护套外表光亮，成品收卷进行性能测试，制得氧化镁绝缘防火电缆。
保护气为氮气、氩气中的一种。通常选用氮气，价格便宜。
本发明制备得到的氧化镁绝缘防火电缆密实度为3.2-3.3g/cm3，耐压极限大于8kV/5min不击穿，绝缘电阻大于3500MΩ/km。体积电阻率3.1-4.2×1016Ω·cm；与现有制备工艺得到的绝缘体的耐火温度提高了400-600℃，火灾期间最少连续供电时间由现有的90min延长至2-3h；铜芯的电导率为5.3×107S/m。在常温环境下，现有的一根1米长度的电缆在空气中(相对湿度50％)的环境下铜导体氧化发黑的时间为2个月，通过本发明工艺实施以后(同等环境条件下)12个月的时间无导体氧化发黑现象。
最后说明的是，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。

Claims (6)

1.一种铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，包括氧化镁粉填罐系统，所述氧化镁粉填罐系统包括定芯管套、铜芯和铜管护套，所述铜管护套由铜带焊接而成，其特征在于：还包括氧化镁粉上料斗，所述氧化镁粉上料斗，包括上料斗本体，所述上料斗本体的下端下料口设置有下料通道，所述上料斗本体和下料通道外设置有相互连通的保护气夹层，并且所述下料通道的保护气夹层的一半向下延伸形成半圆形延伸部，在该半圆形延伸部的内侧壁上开设有保护气吹扫孔，其底端封口；
所述铜芯穿过定芯管套后伸到铜管护套内，所述氧化镁粉上料斗的下料通道伸到铜管护套内，且位于铜芯与铜管护套的内壁之间，保护气吹扫孔朝向铜管护套的中心，在上料斗中放入氧化镁粉，在放氧化镁粉之前，先通过保护气夹层通入保护气，赶走铜管护套内的空气，然后氧化镁粉通过下料通道进入铜管护套内，同时持续通入保护气，让保护气保持在氧化镁粉下落口的下方吹出，让氧化镁粉均匀填充于铜管护套内的铜芯周围间隙内，并将由此引入的空气一并带出铜管护套。
2.根据权利要求1所述铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，其特征在于：所述半圆形延伸部的高度为2-5cm，所述保护气吹扫孔距离下料通道的底端的距离为1-3cm。
3.根据权利要求1或2所述铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，其特征在于：所述保护气吹扫孔数量为8-16个。
4.根据权利要求3所述铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)重质氧化镁粉灌装前加热进行排潮处理，将氧化镁因吸收空气中的水分和二氧化碳所形成的氢氧化镁和碳酸镁加热分解为氧化镁，同时排出吸收的水分，采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物，保存于120℃真空烘箱中避免再次受潮；
(2)去除铜带和铜芯表面的污渍，将铜带直流氩弧焊接成铜管护套，确定铜芯在铜管护套内的分布位置，铜芯穿过定芯管套后伸到铜管护套内，利用定芯管套固定铜芯，防止在铜带和铜芯连动过程中铜芯产生偏移；
(3)从烘箱内取出氧化镁粉置于上料斗内，通过上料斗的保护气夹层首先将保护气导入铜管护套内，将铜管护套内的空气赶走，然后通过下料通道将氧化镁粉导入铜管护套内；
(4)将灌装好氧化镁粉的绝缘电缆经过振动锤子微振进一步夯实氧化镁粉，进行多道垂直轧制缩径，于420℃—600℃一次退火，进一步水平减径至符合设计规格尺寸后于420℃—600℃进行二次退火，使用保护气保护铜管护套外表光亮，成品收卷进行性能测试，制得氧化镁绝缘防火电缆。
5.根据权利要求4所述铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，其特征在于：所述保护气为氮气、氩气中的一种。
6.根据权利要求5所述铜管护套氧化镁绝缘电缆灌装方法，其特征在于：步骤(1)中，加热排潮的温度为400-500℃。
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