CN114709032A - 灌装氧化镁引流管及氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灌装氧化镁引流管及氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法包括竖向延伸的引流管本体，所述引流管本体外设置有夹层，夹层和引流管本体内孔分别为保护气通道或氧化镁通道，其中保护气通道的顶端封闭，氧化镁通道的顶端开口，所述引流管本体的下端设置为口径逐渐变大的喇叭口，当夹层为保护气通道时，在喇叭口的内侧壁上开设有保护气出气孔；当引流管本体的内孔作为保护气通道时，在所述引流管本体内插入保护气吹气管，所述保护气吹气管的下端伸到引流管本体的下方，所述保护气吹气管的下端开设有保护气出气孔，提高电缆的性能，同时提高密实度，避免氧化。

Description

灌装氧化镁引流管及氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种灌装氧化镁引流管及氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法。
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铜护套，铜芯也随着铜管铜护套一起移动，填充到铜管铜护套内，然后氧化镁粉也是连续放料，不断的填充到铜管铜护套内)。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(铜管铜护套)中(见图1)，经振动锤子敲击使铜管铜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铜护套内，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铜护套内，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铜护套的内壁发生氧化反应，导致退火后铜芯和铜管铜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灌装氧化镁引流管，第二目的在于提供一种氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法，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：一种灌装氧化镁引流管，包括竖向延伸的引流管本体，其特征在于：所述引流管本体外设置有夹层，夹层和引流管本体内孔分别为保护气通道或氧化镁通道，其中保护气通道的顶端封闭，氧化镁通道的顶端开口，所述引流管本体的下端设置为口径逐渐变大的喇叭口，
当夹层为保护气通道时，在喇叭口的内侧壁上开设有与夹层相通的保护气出气孔；
当引流管本体的内孔作为保护气通道时，在所述引流管本体内插入保护气吹气管，所述保护气吹气管的下端伸到引流管本体的下方，所述保护气吹气管的下端开设有保护气出气孔。就是既可以选择保护气走中间，也可以选择氧化镁走中间。而无论是保护气走中间还是走夹层，保护气都在氧化镁落下的下方吹，一方面能使得氧化镁粉能更均匀的落在通芯铜护套内，另一方面能将氧化镁粉带入的空气进一步赶出铜芯铜护套内。
上述方案中：所述喇叭口的侧壁的倾斜角度为30-60°。这样，当保护气从夹层中出来时，保护气在氧化镁粉的下料口下方吹扫，使得氧化镁粉均匀落下，且尽可能带走氧化镁粉带入的空气。
上述方案中：所述保护气出气孔的个数为4-8个或16-32个。一根铜芯一般设置4-8个保护气出气孔，多根铜芯时可以选择16-32个保护气出气孔。
本发明的第二目的是这样实现的：一种氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法，包括氧化镁粉填罐系统，所述氧化镁粉填罐系统包括上料斗、下料斗、定芯管套、铜芯、铜管铜护套和引流管，所述引流管的下端伸到用铜带卷成的铜管铜护套内，定芯管套位于下料斗的上方，铜芯穿过定芯管套后依次从下料斗、引流管穿过后伸入铜管铜护套内，其特征在于：所述引流管为所述的灌装氧化镁引流管，所述引流管的上端与下料斗的下端出口相接，经过除杂的氧化镁粉装在上料斗内，经过上料斗一级缓冲，下料斗二级缓冲后进入引流管，在添加氧化镁之前，先通入保护气吹扫铜管铜护套赶走里面的空气，随后一直通入保护气，让保护气保持在氧化镁下落口的下方吹出，让氧化镁粉均匀填充于铜管铜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铜护套。
上述方案中，具体步骤为：
(1)将重质氧化镁粉加热排潮，进行排潮处理，使Mg(OH)2受热分解变成MgO，同时使MgCO3热分解变成MgO，并保存于保温箱中；
(2)铜带和铜芯材料清洗去污，直流氩弧焊接铜带成形铜管铜护套，将引流管放置于铜管铜护套内，引流管的直径略小于铜管铜护套的内径，铜芯穿过定芯管套后从下料斗、引流管伸到铜管铜护套内，定芯管用于固定铜芯，以防止在填灌氧化镁粉过程中发生偏移；
(3)从保温箱内取出氧化镁粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物后置于上料斗内，通保护气，然后氧化镁粉经上料斗一级缓冲、下料斗二级缓冲后进入引流管，通过引流管的氧化镁通道将氧化镁粉导入铜管铜护套内；
(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，进行多道垂直轧制缩径，于600℃一次退火，进一步水平减径至符合设计规格尺寸后于600℃进行二次退火，使用保护气保护外表光亮，成品收卷进行性能测试，制得氧化镁绝缘防火电缆。
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。
有益效果；1.本发明通过引流管的改进，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。
2.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3.2-3.4g/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)。
3.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8.5-9.5×1016Ω·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5.4×107S/m。
4.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为实施例1的结构示意图。
图3为图2的仰视图。
图4为实施例2的结构示意图。
图5为图4的仰视图。
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和2所示，
一种灌装氧化镁引流管，包括竖向延伸的引流管本体1，引流管本体1外设置有夹层2，夹层2为保护气通道，引流管本体1内孔为氧化镁通道，保护气通道的顶端封闭，让氧化镁粉不进入夹层，一根保护气管从侧面插入保护气通道内，氧化镁通道的顶端开口，引流管本体1的下端设置为口径逐渐变大的喇叭口3，喇叭口3的侧壁的倾斜角度为30-60°。
喇叭口3的内侧壁上开设有保护气出气孔4，保护气出气孔4与夹层相通。优选在喇叭口3内壁上以对称方式开设圆形保护气出气孔，当然保护气出气孔也可以为其它形状，根据氧化镁绝缘防火电缆的铜芯数量确定保护气出气孔4数量，单芯电缆开设4-8个，多芯电缆开设16-32个，所有保护气出气孔4均匀分布于喇叭口内壁上。从而实现保护气的吹扫在氧化镁粉下落口的下方。可以实现将氧化镁粉在铜管铜护套内均匀填充于铜管铜护套5内的铜芯6周围间隙内，并将由此引入的空气一并带出铜管铜护套5。
灌装系统如图1所示，包括上料斗7、下料斗8、定芯管套9、铜芯6、铜管铜护套5和引流管，引流管的下端伸到用铜带10卷成的铜管铜护套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铜护套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。此为现有技术。
不同的是本实施例采用的引流管为上述灌装氧化镁引流管，其上端口接在下料斗的下料口上，然后引流管本体1的内孔与下料斗相通，这样氧化镁粉能进入引流管本体1的内孔。
生产方法具体步骤为：
(1)将重质氧化镁粉加热至400-500℃排潮，进行排潮处理，使Mg(OH)2受热分解变成MgO，同时使MgCO3热分解变成MgO，并保存于120℃的保温箱中，避免再次受潮。
(2)铜带和铜芯材料清洗去污，直流氩弧焊接铜带10成形铜管铜护套5，将引流管放置于铜管铜护套5内，引流管的直径略小于铜管铜护套5的内径，铜芯6穿过定芯管套9后从下料斗8、引流管伸到铜管铜护套5内，定芯管套9用于固定铜芯，以防止在填灌氧化镁粉过程中发生偏移。
(3)从保温箱内取出氧化镁粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物后置于上料斗7内，通保护气，先赶走铜管铜护套内的空气，然后氧化镁粉经上料斗一级缓冲、下料斗二级缓冲后进入引流管的氧化镁粉通道，通过引流管的氧化镁通道将氧化镁粉导入铜管铜护套内，在氧化镁粉落下的时候，受到来自下方的保护气的吹扫，通过控制保护气的流速，一方面可以让氧化镁粉能稍微扬起，改变方向并均匀的分散在铜管铜护套内，另一方面可以将氧化镁粉带下来的空气带出铜管铜护套。保护气为氮气、氩气中的一种。通常选用氮气。铜带、铜芯的移动速度和氧化镁粉的流速与现有技术一致。
(4)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，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。步骤(4)也为现有的技术。
实施例2
其他与实施例1相同，不同的是：
灌装氧化镁引流管，包括竖向延伸的引流管本体1，引流管本体1外设置有夹层2，夹层2为氧化镁通道，引流管本体1内孔为保护气通道，保护气通道的顶端封闭，引流管本体内从顶端插入保护气吹气管，保护气吹气管11的下端伸到引流管本体1的下方，保护气吹气管11的下端开设有保护气出气孔4，从而使得保护气在氧化镁下落口的下方吹出。保护气吹气管的下端开设有保护气出气孔，从而使得保护气在氧化镁下落口的下方吹出。跟实施例1相同，单芯电缆开设4-8个，多芯电缆开设16-32个。铜芯6就从保护气通道穿过后进入铜管铜护套。
本发明制备得到的氧化镁绝缘防火电缆密实度为3.2-3.4g/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3.1-4.5×1016Ω·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5.4×107S/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 (7)

1.一种灌装氧化镁引流管，包括竖向延伸的引流管本体，其特征在于：所述引流管本体外设置有夹层，夹层和引流管本体内孔分别为保护气通道或氧化镁通道，其中保护气通道的顶端封闭，氧化镁通道的顶端开口，所述引流管本体的下端设置为口径逐渐变大的喇叭口，
当夹层为保护气通道时，在喇叭口的内侧壁上开设有与夹层相通的保护气出气孔；
当引流管本体的内孔作为保护气通道时，在所述引流管本体内插入保护气吹气管，所述保护气吹气管的下端伸到引流管本体的下方，所述保护气吹气管的下端开设有保护气出气孔，从而使得保护气在氧化镁下落口的下方吹出。
2.根据权利要求1所述灌装氧化镁引流管，其特征在于：所述喇叭口的侧壁的倾斜角度为30-60°。
3.根据权利要求1或2所述灌装氧化镁引流管，其特征在于：所述保护气出气孔的个数为4-8个或16-32个。
4.一种氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法，包括氧化镁粉填罐系统，所述氧化镁粉填罐系统包括上料斗、下料斗、定芯管套、铜芯、铜管铜护套和引流管，所述引流管的下端伸到用铜带卷成的铜管铜护套内，定芯管套位于下料斗的上方，铜芯穿过定芯管套后依次从下料斗、引流管穿过后伸入铜管铜护套内，其特征在于：所述引流管为权利要求1-3任一项所述的灌装氧化镁引流管，所述引流管的上端与下料斗的下端出口相接，经过除杂的氧化镁粉装在上料斗内，经过上料斗一级缓冲，下料斗二级缓冲后进入引流管，在添加氧化镁之前，先通入保护气吹扫铜管铜护套赶走里面的空气，随后一直通入保护气，让保护气保持在氧化镁下落口的下方吹出，让氧化镁粉均匀填充于铜管铜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铜护套。
5.根据权利要求4所述氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)将重质氧化镁粉加热排潮，进行排潮处理，使Mg(OH)2受热分解变成MgO，同时使MgCO3热分解变成MgO，并保存于保温箱中；
(2)铜带和铜芯材料清洗去污，直流氩弧焊接铜带成形铜管铜护套，将引流管放置于铜管铜护套内，引流管的直径略小于铜管铜护套的内径，铜芯穿过定芯管套后从下料斗、引流管伸到铜管铜护套内，定芯管套用于固定铜芯，以防止在填灌氧化镁粉过程中发生偏移；
(3)从保温箱内取出氧化镁粉料，在灌装之前采用磁力分选器清除混合粉料中的磁性金属夹杂物后置于上料斗内，通保护气，然后氧化镁粉经上料斗一级缓冲、下料斗二级缓冲后进入引流管，通过引流管的氧化镁通道将氧化镁粉导入铜管铜护套内；
(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，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。
6.根据权利要求5所述氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法，其特征在于：所述保护气为氮气、氩气中的一种。
7.根据权利要求6所述氧化镁绝缘防火电缆的灌装方法，其特征在于：步骤(1)中，加热排潮的温度为400-500℃。
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