CN114883031B - 一种室外用预制分支电缆连接体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室外用预制分支电缆连接体及其制造方法，连接体包括分支压缩连接部和包覆在分支压缩连接部上的内绝缘层，以及在所述内绝缘层外注塑的外绝缘层，所述分支压缩连接部采用连接器将主干电缆导体和分支电缆导体完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上。本发明采用包覆好的热缩橡胶带作为分支连接体的内绝缘层，再进入下道注塑工序。注塑时，由于注塑为热加工，热收缩橡胶带同时吸收注塑热加工过程的热量，并同时产生热收缩效应,使热收缩带紧密贴合在分支连接部上，形成完整的密闭层,起到阻水作用和电气绝缘作用。经检测，完成后的分支电缆，即使剥去外绝缘层，进行浸水高压试验，仍能通过试验。

Description

一种室外用预制分支电缆连接体及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种室外用预制分支电缆连接体及其制造方法。
背景技术
现有的室外用预制分支电缆主要采用铠装结构，重在提高电缆的机械强度和防侵蚀能力，其预制分支连接体采用注塑成型工艺，厚度较挤塑要厚，以保证电缆具有较好的承载和绝缘性能。其结构为：主干电缆导体外表面依次是主干电缆绝缘层、主干电缆内护层、主干电缆金属铠装层和主干电缆外护层，分支电缆导体外表面依次是分支电缆绝缘层、分支电缆内护层、分支电缆金属铠装层和分支电缆外护层，主干电缆导体与分支电缆导体连接部均将各外表面层剥离并通过C型连接器压合连接固定，在主干电缆导体与分支电缆导体连接部有金属带与主干电缆金属铠装层和分支电缆金属铠装层焊接固定，主干电缆导体与分支电缆导体连接部表面是高压模塑绝缘层，高压模塑绝缘层内层是金属带包裹的通过热膨胀填充形成的绝缘包带防水层。
由于主干电缆导体与分支电缆导体连接部是采用C型连接器压合连接固定的，C型连接器的开口很难完全闭合，因而造成保证将主干电缆导体和分支电缆导体完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上；同时由于主干电缆与分支电缆连接部采用金属带与主干电缆金属铠装层和分支电缆金属铠装层焊接固定，并采用热膨胀填充形成的绝缘包带防水层和高压模塑绝缘层构成，由于金属带焊接工艺复杂，对操作的技能要求高，需要专业的焊工，如果操作不当，即可能出现漏焊、虚焊的情况，导致金属带的防水防潮效果大打折扣，对于室外使用的预制分支电缆，在室外有雨水、湿气的条件下，防水效果不佳时，水气或潮气容易侵入连接体，导致分支连接体短路。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种室外用预制分支电缆连接体及其制造方法。
本发明所采用的技术方案是：一种室外用预制分支电缆连接体，包括分支压缩连接部和包覆在分支压缩连接部上的内绝缘层，以及在所述内绝缘层外注塑的外绝缘层，所述分支压缩连接部采用连接器将主干电缆导体和分支电缆导体完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上。
本发明还提供了一种室外用预制分支电缆连接体的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、采用连接器将主干电缆导体和分支电缆导体完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上：
(1)将长度为L、宽度为B、厚度为δ的长方形连接器板材冲压成槽宽为C、长度为B、高度为H的U形金属环；
(2)采用对称围压模具对U形金属环进行围压：
1)对称围压模具的安装和调试
先将上模和下模分别安装在上模座和下模座上；然后调节上、下模座，确保上、下模的半圆型凹槽处于同一中垂线上，并使上模的半圆型凹槽两侧与下模两侧的间隙相等；
2)分支压缩连接体预压成形
将U形金属环开口朝下放置在预压工装上，将主干电缆导体卡入U形金属环，再用预压工装将U形金属环的槽宽C压小3mm～5mm；然后将分支电缆导体放入U形金属环槽底，确保分支电缆导体末端与U形金属环外端齐平，并与主干电缆导体紧密接触在一起；最后再用预压工装将分支压缩连接体预压成形；
3)围压成形
将预压成形的分支压缩连接体装入对称围压模具的下模内，保持其断面中心处于下模的垂直中心上且使U形金属环开口朝下，启动油压机，按照设定的施加压力范围及保压时间操控油压机下行控制手柄，使分支压缩连接体在对称围压模具的围压下，产生均匀压缩变形，直至U形金属环开口收拢，紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上，形成具有径向加强筋和轴向加强筋的连接器；
步骤二、在分支压缩连接部包覆内绝缘层；
步骤三、注塑外绝缘层。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明采用包覆好的热缩橡胶带作为分支连接体的内绝缘层，再进入下道注塑工序。注塑时，由于注塑为热加工，热收缩橡胶带同时吸收注塑热加工过程的热量，并同时产生热收缩效应,使热收缩带紧密贴合在分支连接部上，形成完整的密闭层,起到阻水作用和电气绝缘作用。经检测，完成后的分支电缆，即使剥去外绝缘层，进行浸水高压试验，仍能通过试验。
本发明通过对连接器板材的选材和尺寸的精确设计、同时利用改进的分支压缩连接紧压模具，通过冲压和围压工艺制备出特定结构的连接器，确保预制分支电缆在第二次压缩变形时导体的紧压系数满足要求，从而使得压缩连接后分支电缆分支连接体的导体电阻、热循环温升值和抗拉强度均获得优异的性能指标，并具有(与标准比较)很大的富余度。本发明在围压时充分保证压接后连结器所产生的握紧力松紧适度，确保连结体在运行过程中电气性能稳定。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为室外用预制分支电缆连接体的结构示意图；
图2为连接器板材的结构示意图；
图3为U形金属环的结构示意图；
图4为对称围压模具上模的结构示意图；
图5为对称围压模具下模的结构示意图；
图6为分支压缩连接部绕包内绝缘层后的结构示意图。
具体实施方式
一种室外用预制分支电缆连接体，如图1所示，包括：分支电缆绝缘线芯1、分支电缆导体2、主干电缆绝缘线芯3、主干电缆导体4、内绝缘层5、连接器6、外绝缘层7等，其中：
所述内绝缘层5采用满足如下性能的热收缩橡胶带制成：
(1)在180～230℃下产生热收缩；
(2)机械性能：纵向拉伸强度不小于2.5MPa；纵向断裂伸长率不小于100％；
(3)电性能：体积电阻率不小于1.0×1012，Ω·cm；击穿强度不小于15MV/m；
(4)带材厚度和宽度均匀一致，厚度及偏差为1.4±0.2mm；宽度及偏差为20±2mm；
(5)外观应色泽光亮、胶质均匀、宽度及厚度应均匀，表面清洁无油污、无裂痕(纹)、无缺边(口)、或其它损伤等缺陷。
所述连接器6为圆环形，具有径向加强筋和轴向加强筋，所述径向加强筋的直径为连接器外径的90％-99％。
所述连接器6材质与电缆导体材质一致或相近，避免产生电化学腐蚀。对于铝合金分支电缆的连接器选用牌号为LHP8000的铝合金材质。对于铜分支电缆的连接器选用牌号为T2的铜材质。
所述连接器6采用如图2所示结构的长方形板材制成，其中：L为连接器板材长度；B为连接器板材宽度，依据主干电缆和分支电缆规格选取，取值为20～40mm；δ为连接器板材厚度，取值为3～6mm。
所述连接器板材的长度L按如下公式计算：
式中，D主为主干电缆导体直径(异形导体为等效圆直径)，mm；
D支为分支电缆导体直径，mm；
K为调节系数,取值为0.95～1.0；
δ为连结器厚度，mm。
本发明还提供了一种室外用预制分支电缆连接体的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、采用连接器6将主干电缆导体4和分支电缆导体2完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体4和分支电缆导体2上。
(一)将连接器板材冲压成U形金属环
所述U形金属环的结构如图3所示，其中：C为U形金属环的槽宽；B为连接器板材宽度，也即U形金属环的长度；H为U形金属环的高度。
冲压时需保持U形金属环的对称性，U形金属环的槽宽C应略大于主干电缆导体最大外形尺寸。
(二)围压U形金属环
采用结构如图4和图5所示的对称围压模具对U形金属环进行围压，施加压力和保压时间大小取决于连结器厚度，通常情况下，施加压力为2～8MPa，保压时间为3～7秒。
所述对称围压模具包括上模和下模，冲压模的上模结构如图4所示，下模结构如图5所示。其中，上模和下模均设计有加强筋。加强筋可为1条或多条。
围压时充分保证压接后连结器所产生的握紧力松紧适度，保证连结体在运行过程中电气性能稳定。
具体步骤如下：
(1)对称围压模具的安装和调试
安装对称围压模具时，先将上模和下模分别通过支紧螺钉紧固安装在上模座和下模座上；然后调节上、下模座，确保上、下模的半圆型凹槽处于同一中垂线上，并使上模的半圆型凹槽两侧与下模两侧的间隙相等。
对称围压模具安装完成后，在对油压机的施压压力范围值进行调节时，应在上模和下模之间放置一厚度约100mm左右的木块，避免在调节压力过程中，因误操作而导致油压机压力超过额定压力，致使模具工作区域损伤。
(2)分支压缩连接体预压成形
将U形金属环开口朝下安置固定在预压工装上，并将主干电缆导体卡入U形金属环，再用预压工装将U形金属环的槽宽C压小3mm～5mm；然后将分支电缆导体放入U形金属环槽底，确保分支电缆导体末端与U形金属环外端齐平，并与主干电缆导体紧密接触在一起；最后采用预压工装将分支压缩连接体预压成形。
(3)围压成形
将预压成形的分支压缩连接体装入油压机的下模内，保持其断面中心处于下模的垂直中心上且使U形金属环开口朝下，启动油压机，按照设定的施压压力范围及施压时间操控油压机下行控制手柄，使分支压缩连接体在油压机模具的对称稳定围压下，产生均匀压缩变形，实现无任何损伤痕迹的紧密压缩连接成型。
围压完成后，U形金属环开口收拢，紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上，成为连接器，所述连接器具有模具对称围压下产生均匀压缩变形并实现紧密压缩连接成型后所产生的径向加强筋，以及在上、下模的半圆型凹槽合拢处形成的两条左右对称的轴向加强筋，且不得有毛刺、龟裂和任何损伤痕迹，也不得损伤电缆其它部位的护套及绝缘。
步骤二、在连接器6将主干电缆导体4和分支电缆导体2压缩连接完成后，在分支压缩连接部包覆一层或多层分支连接体内绝缘层5。
所述分支压缩连接部包括：连接器6和连接器6左右两侧主干电缆绝缘线芯3上长度分别为L1和L2的部分，以及连接器外侧分支电缆绝缘线芯1上长度为L3的部分，如图6所示。其中：L1取值范围为20-50mm，L2取值范围为30-80mm，L3取值范围为30-80mm。
1、将热收缩橡胶带端头裁剪成需要的长度，橡胶带的两端头夹紧固定在工装上；
2、将工装夹头的间距调整到橡胶带的长度，使橡胶带绷紧；
3、在进行内绝缘前，将分支电缆绝缘线芯1和主干电缆绝缘线芯3分开适当间隙，并保持分支电缆绝缘线芯1和主干电缆绝缘线芯3在分叉开口的位置呈45°夹角，以便于绕包操作，并保证分支交叉位置的包覆密闭可靠；
4、每个分支连接体绕包内层绝缘时，宜先从主干电缆绝缘线芯的非分支引出端起(图中是从左端起)，沿线芯轴向往分支引出方向绕包，且绕包的起始位置应距离连接器6的端面不小于20mm，以保证橡胶带在主干电缆线芯绝缘层上有不少于20mm的包覆长度；
5、绕包操作中应将橡胶带拉紧拖直，以使橡胶带紧实贴合，无回弹松动、无卷与翻边现象、无漏包、无明显手感的中空，包覆表面应清洁无油污；
6、对分支引出部位的交叉口，在分支交叉的根部位置多缠绕一圈后，再平滑过渡到其余部位缠绕，以避免分支交叉口位置出现局部漏包及包覆不平整现象；
7、绕包包覆时，应重叠绕包，重叠率不小于20％；
8、绕包完成后，内层绝缘厚度均匀和外观整齐、无漏包现象及与分支压缩连接部位的线芯绝缘层有合理的附着长度，从而确保分支压缩连接体内层绝缘的密封可靠性；绕包完成后用扎带将橡胶带的末端扎紧，以防止其松散；
9、分支连接体内的各压缩连接体内层绝缘全部完成后，采用尼龙扎带把分支电缆沿主干电缆轴线方向捆扎固定在主干电缆上，并用防护薄膜包覆好分支压缩连接体，确保密封包覆体清洁无油污；
步骤三、注塑外绝缘层7。
1、将注塑机及模具加热至160～230℃，待温度稳定后方可开始注塑；
2、将分支连接部放在注塑模具型腔内，调整分支连接部的位置，使注塑模具型腔内的分支连接部外圆周面与注塑模具型腔壁圆周面各相应部位间隙均匀；
3、调整好分支连接部在注塑模具型腔内的位置后，启动注塑机合模，使分支连接部可靠固定于注塑模具型腔内。合模时不得压伤主干电缆和分支电缆本体；
4、启动注塑机注射缸，将外绝缘层材料注塑至注塑模具型腔内，并保压5～30s；
5、当保压结束后，注塑机注射缸回退并停机，使分支连接部注塑体在模具内定型冷却，定型冷却时间为60～300s；
6、定型冷却结束后，开模取出模具内的分支连接体。取出分支连接体时，应向上托起分支连接体两端主干电缆均衡用力，避免损伤分支连体；
7、去除分支连接体注塑时留下的浇料条。

Claims (10)

1.一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：包括分支压缩连接部和包覆在分支压缩连接部上的内绝缘层，以及在所述内绝缘层外注塑的外绝缘层，其中：所述分支压缩连接部采用连接器将主干电缆导体和分支电缆导体完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上，具体方法如下：
(1)将长度为L、宽度为B、厚度为δ的长方形连接器板材冲压成槽宽为C、长度为B、高度为H的U形金属环；
(2)采用对称围压模具对U形金属环进行围压：
1)对称围压模具的安装和调试
先将上模和下模分别安装在上模座和下模座上；然后调节上、下模座，确保上、下模的半圆型凹槽处于同一中垂线上，并使上模的半圆型凹槽两侧与下模两侧的间隙相等；
2)分支压缩连接体预压成形
将U形金属环开口朝下放置在预压工装上，将主干电缆导体卡入U形金属环，再用预压工装将U形金属环的槽宽C压小3mm～5mm；然后将分支电缆导体放入U形金属环槽底，确保分支电缆导体末端与U形金属环外端齐平，并与主干电缆导体紧密接触在一起；最后再用预压工装将分支压缩连接体预压成形；
3)围压成形
将预压成形的分支压缩连接体装入对称围压模具的下模内，保持其断面中心处于下模的垂直中心上且使U形金属环开口朝下，启动油压机，按照设定的施加压力范围及保压时间操控油压机下行控制手柄，使分支压缩连接体在对称围压模具的围压下，产生均匀压缩变形，直至U形金属环开口收拢，紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上，形成具有径向加强筋和轴向加强筋的连接器。
2.根据权利要求1所述的一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：所述分支压缩连接部包括连接器和连接器左右两侧主干电缆绝缘线芯上长度分别为L1和L2的部分，以及连接器外侧分支电缆绝缘线芯上长度为L3的部分。
3.根据权利要求2所述的一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：L1取值范围为20-50mm，L2取值范围为30-80mm，L3取值范围为30-80mm。
4.根据权利要求1所述的一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：所述内绝缘层采用热收缩橡胶带制成。
5.根据权利要求4所述的一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：所述热收缩橡胶带具有在180～230℃下产生热收缩的性能。
6.根据权利要求4所述的一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：所述热收缩橡胶带的体积电阻率大于等于1.0×1012Ω·cm，击穿强度大于等于15MV/m。
7.根据权利要求4所述的一种室外用预制分支电缆连接体，其特征在于：所述热收缩橡胶带的厚度取值范围为1～2mm。
8.一种基于权利要求1所述室外用预制分支电缆连接体的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、采用连接器将主干电缆导体和分支电缆导体完全包裹住，并紧密压接在主干电缆导体和分支电缆导体上；
步骤二、在分支压缩连接部包覆内绝缘层；
步骤三、注塑外绝缘层。
9.根据权利要求8所述的室外用预制分支电缆连接体的制造方法，其特征在于：步骤二所述在分支压缩连接部包覆内绝缘层的方法为：
第一步、将热收缩橡胶带端头裁剪成需要的长度后将两端头夹紧固定在工装上，并调整工装夹头的间距使橡胶带绷紧；
第二步、将分支电缆绝缘线芯和主干电缆绝缘线芯分开，使二者之间具有间隙，并保持分支电缆绝缘线芯和主干电缆绝缘线芯在分叉开口的位置呈45°夹角；
第三步、在绕包内层绝缘时，先从主干电缆绝缘线芯的非分支引出端起，沿线芯轴向往分支引出方向绕包，且绕包的起始位置距离连接器的端面不小于20mm；
第四步、绕包操作中应将橡胶带拉紧拖直，以使橡胶带紧实贴合，无回弹松动、无卷与翻边现象、无漏包、无明显手感的中空，包覆表面应清洁无油污；
第五步、对分支引出部位的交叉口，在分支交叉的根部位置多缠绕一圈后，再平滑过渡到其余部位缠绕；
第六步、绕包包覆时，应重叠绕包，重叠率不小于20％；
第七步、绕包完成后，内层绝缘厚度均匀、外观整齐、无漏包现象，且与分支压缩连接部位的线芯绝缘层有足够的附着长度，从而确保内层绝缘的密封可靠性；绕包完成后用扎带将橡胶带的末端扎紧，以防止其松散；
第八步、分支连接体内的各压缩连接体内层绝缘全部包覆完成后，采用尼龙扎带将分支电缆沿主干电缆轴线方向捆扎固定在主干电缆上，并用防护薄膜包覆好分支压缩连接体，确保密封包覆体清洁无油污。
10.根据权利要求8所述的室外用预制分支电缆连接体的制造方法，其特征在于：步骤三所述注塑外绝缘层的方法为：
第一步、将注塑机及模具加热至160～230℃，待温度稳定后方可开始注塑；
第二步、将分支连接部放在注塑模具型腔内，调整分支连接部的位置，使注塑模具型腔内的分支连接部外圆周面与注塑模具型腔壁圆周面各相应部位间隙均匀；
第三步、启动注塑机合模，使分支连接部固定于注塑模具型腔内；
第四步、启动注塑机注射缸，将外绝缘层材料注塑至注塑模具型腔内，并保压5～30s；
第五步、当保压结束后，注塑机注射缸回退并停机，使分支连接部注塑体在模具内定型冷却，定型冷却时间为60～300s；
第六步、定型冷却结束后，开模取出模具内的分支连接体，取出时应同时向上托起分支连接体两端主干电缆；
第七步、去除分支连接体注塑时留下的浇料条。
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