CN115240923B - 一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆及其制造工艺，该制造工艺包括以下步骤：S1：采用金属单线材质为第5类的铝合金线；S2：配合通过1+2串联式挤出生产线对绝缘层、耐水层和外护层进行一次成型操作并套设在铝合金导线芯上；S3：对绝缘层以及耐水层和外护层组成的双层共挤护套采用一次性辐照工艺；上述步骤S1中所述的束绞机构包括基座，所述基座的顶部固定有束绞座，所述副齿轮通过同步带连接有导齿辊，所述活动槽的侧壁上开设有收放槽。该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆及其制造工艺，采用两个对向活动的张力座，配合张力板的张开和合拢，实现稳定的张力拉伸，减少铝合金线的磨损，同时减少设备占用空间。

Description

一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆及其制造工艺

技术领域

本发明涉及光伏电缆技术领域，具体为一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆及其制造工艺。

背景技术

太阳能光伏发电是当前发展最为迅速、并且前景看好的可再生能源产业之一。在各国政府的推动下，近年来太阳能开发利用规模快速扩大，随着技术进步和产业升级加快，成本显著降低，已成为全球能源转型的重要领域。截至2020年，全球光伏装机总量已超过700GW，中国处于领先地位，累计装机容量几乎占全球光伏装机容量的三分之一。国内年均新增光伏装机规模约为70-90GW，行业的总装机量即将迎来一个爆发式的增长。在太阳能发电系统中，由于使用的电缆长期暴露在阳光下，或者长期浸泡在水中，还有环境温度的急剧变化等多种因素，尤其近年来在国内外光伏发电建设项目中，因埋地敷设浸水受潮导致的光伏电缆绝缘电阻急剧下降造成光伏电缆大面积更换问题频发，因此用户对于电缆的环境安全性、寿命和价格问题极为关注；

为了提高耐水性和使用寿命，现有的太阳能光伏发电用电缆，基本由线芯、绝缘层、耐水层以及外护层组成，随着加工工艺的提高，通过以铝代替铜作为导电线芯，以降低生产成本为基础的工艺日益成熟，针对铝导电线芯的制造，现有技术大都采用束绞机构将铝合金线制备成铝合金导线芯，减少成本，提高抗拉强度减少断裂，但是现有的束绞机构在使用时存在以下问题：

针对铝合金线的束绞，张力调节是较为重要的部分，现有的束绞机构，为了保证张力，通常需要采用多道导辊工序，不方便进行便捷的张力控制，十分占用空间，同时也给铝合金线的穿线造成麻烦，进一步的，采用多道导辊工序，也增加了铝合金线在传输过程中的磨损，使得铝合金线容易损坏，不方便对铝合金线进行保护形张力调整，增加断线风险和后续维护成本。

针对上述问题，急需在原有束绞机构的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆及其制造工艺，以解决上述背景技术提出现有的束绞机构，不方便进行便捷的张力控制，同时不方便对铝合金线进行保护形张力调整的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺，该制造工艺包括以下步骤：

S1：采用金属单线材质为第5类的铝合金线，将该铝合金线通过束绞机构进行自动束绞操作，制成铝合金导线芯；

S2：配合通过1+2串联式挤出生产线对绝缘层、耐水层和外护层进行一次成型操作并套设在铝合金导线芯上，其中耐水层和外护层采用双层共挤技术成型，同时绝缘层和耐水层之间用电缆级超细滑石粉隔离；

S3：对绝缘层以及耐水层和外护层组成的双层共挤护套采用一次性辐照工艺，内层热延伸控制在10%-30%，外层热延伸控制在20%-40%，减少辐照热效应和电荷累积效益；

上述步骤S1中所述的束绞机构包括基座，所述基座的顶部固定有束绞座，且基座内嵌入式安装有电机，并且电机的输出端连接有主动齿轮，所述主动齿轮的顶部啮合有导齿轮，且导齿轮的顶部啮合有束绞盘，并且束绞盘和导齿轮均嵌入式活动安装于束绞座内；

还包括：

张力座，所述张力座设置于基座的顶部，且张力座位于束绞座的左侧，所述张力座的底部固定有活动杆，且活动杆贴合滑动安装于活动槽内，并且活动槽开设于基座的上端面，所述活动槽内轴承安装有往复丝杆，且往复丝杆与电机的输出端相连接，并且往复丝杆上螺纹套设有活动杆，所述张力座的上方等角度贯通开设有穿线孔，且穿线孔的内壁上通过扭簧弹性转动安装有张力板，所述张力座内嵌入式活动安装有齿圈，且齿圈位于穿线孔的外侧，并且齿圈的内壁与张力板一端的顶部之间连接有拉绳，所述齿圈的内侧啮合有齿环，且齿环嵌入式活动安装于张力座的中部；

副齿轮，所述副齿轮嵌入式活动安装于张力座内部的底部偏心处，且副齿轮位于相邻两个齿圈之间，并且副齿轮与齿环相啮合，所述副齿轮通过同步带连接有导齿辊，且导齿辊嵌入式阻尼活动安装于活动杆内，并且导齿辊通过锥齿传动连接有调节齿辊，所述调节齿辊嵌入式阻尼轴承安装于活动杆的侧边内部，且调节齿辊位于活动槽内，所述活动槽的侧壁上开设有收放槽，且收放槽内通过扭簧转动安装有齿块，并且齿块位于调节齿辊的边侧。

优选的，所述张力座在基座上水平设置有两个，且张力座底部的活动杆通过往复丝杆在活动槽内往复滑动，并且两个张力座的活动方向相反，通过两个张力座的活动，对铝合金线进行不间断的往复拉伸。

优选的，所述张力板在穿线孔内等角度分布有四个，且张力板在穿线孔处向内倾斜设置，并且张力板在穿线孔内弹性转动，而且张力板的侧截面呈弧形结构设计，同时四个张力板端部组成一个完整的圆形结构，所述张力板上拉绳的位置位于向内倾斜的一端，四个张力板对铝合金线进行拉直操作和引导。

优选的，所述齿块在收放槽内单向弹性转动，且收放槽在活动槽的侧壁等角度分布，并且收放槽在活动槽内两端位置对称设置有两组，而且两组收放槽内齿块的单向转动方向相反，所述齿块与调节齿辊之间相互啮合，且靠近束绞座方向齿块的单向转动方向为向左转动，单个张力座在向远离束绞座方向活动时，张力板处于合拢状态，对铝合金线进行拉紧，反之单个张力座在向束绞座方向活动时，张力板处于张开状态，避免将铝合金线推送，通过两个张力座的往复配合活动，实现铝合金线持续拉紧操作。

优选的，所述该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆由上述任意一项所述的一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺所制得，且该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内绝缘层的材料选用125℃辐照交联低烟无卤聚烯烃，使得电缆在使用过程中保证良好的绝缘性能。

优选的，所述该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内耐水层的材料选用125℃高电阻辐照交联聚乙烯，且耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内材料外护层（24）的材料选用125℃辐照交联低烟无卤聚烯烃，使得电缆在使用过程中保持良好的耐水性、耐高低温、耐酸碱、耐气候、低烟无卤环保等特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明，设置引导机构，在张力座内穿线孔的内部等角度设置张力板，通过合拢的张力板对铝合金线进行引导，张力板采用弹性转动结构，使得每根铝合金线均可以在张力板的作用下，实现拉直和张力调整的作用，同时两个张力座的使用，可以对铝合金线进行水平传输，相对于现有技术的单点传输而言，本发明，可以进一步保持铝合金线在进入束绞座之前的问题，避免出现偏移等情况；

2.本发明，设置不间断张力拉紧机构，电机在带动主动齿轮转动，通过导齿轮和束绞盘对铝合金线进行束绞操作时，电机还可以带动往复丝杆转动，进而带动活动杆和张力座往复活动，配合单向转动的齿块与调节齿辊的啮合，使得张力座在向远离束绞座方向活动时，此时调节齿辊不会转动，则张力板处于合拢状态，进而可以通过张力座的移动配合张力板将铝合金线向反方向拉紧，保证铝合金线的张力，避免松动，进而提高束绞紧实度，同时张力座向束绞座方向移动时，另一侧的齿块可以带动调节齿辊转动，由导齿辊、副齿轮和齿环带动齿圈转动，配合拉绳将张力板端部拉起，使得张力板失去对铝合金线的夹紧作用，避免铝合金线被推向束绞座，通过张力座的往复活动，使得张力板进行同步的合拢和张开，可以对铝合金线进行持续的拉紧操作，进一步的，通过设置两个活动方向相对的张力座，可以填补单个张力座复位时无法对铝合金线进行拉紧的时间间隔，使得单个张力座上张力板合拢进行拉紧操作时，另一个张力座上的张力板松开并向束绞盘方向活动，便于进行交替的拉紧操作，避免出现调整空隙，持续对铝合金线进行拉紧操作，而传统技术中，通常通过设置多个导辊进行张力调整，一方面占用空间，另一方面增加了对铝合金线的磨损，使得铝合金线容易断开，需要进行后续的续接和维护，同时使用多个导辊也增加了动力设备的使用，增加了能源消耗，而发明，在减少磨损的情况下，对铝合金线进行持续的拉紧，张力效果更佳，同时张力座的活动，利用的是束绞盘的动力，而且减少断线风险和后续维护，极大的节约了能源消耗。

附图说明

图1为本发明正剖结构示意图；

图2为本发明束绞盘侧面结构示意图；

图3为本发明张力座侧剖结构示意图；

图4为本发明图3中A处放大结构示意图；

图5为本发明活动槽俯视剖面结构示意图；

图6为本发明图5中B处放大结构示意图；

图7为本发明电缆正剖结构示意图。

图中：1、基座；2、束绞座；3、电机；4、主动齿轮；5、导齿轮；6、束绞盘；7、张力座；8、活动杆；9、活动槽；10、往复丝杆；11、穿线孔；12、张力板；13、齿圈；14、拉绳；15、齿环；16、副齿轮；17、导齿辊；18、调节齿辊；19、收放槽；20、齿块；21、铝合金导线芯；22、绝缘层；23、耐水层；24、外护层。

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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺，基座1、束绞座2、电机3、主动齿轮4、导齿轮5、束绞盘6、张力座7、活动杆8、活动槽9、往复丝杆10、穿线孔11、张力板12、齿圈13、拉绳14、齿环15、副齿轮16、导齿辊17、调节齿辊18、收放槽19、齿块20、铝合金导线芯21、绝缘层22、耐水层23和外护层24；

实施例1

请参阅图1-3和图7，S1：采用金属单线材质为第5类的铝合金线，将该铝合金线通过束绞机构进行自动束绞操作，制成铝合金导线芯21；

S2：配合通过1+2串联式挤出生产线对绝缘层22、耐水层23和外护层24进行一次成型操作并套设在铝合金导线芯21上，其中耐水层23和外护层24采用双层共挤技术成型，同时绝缘层22和耐水层23之间用电缆级超细滑石粉隔离；

S3：对绝缘层22以及耐水层23和外护层24组成的双层共挤护套采用一次性辐照工艺，内层热延伸控制在10%-30%，外层热延伸控制在20%-40%，减少辐照热效应和电荷累积效益；

上述步骤S1中的束绞机构包括基座1，基座1的顶部固定有束绞座2，且基座1内嵌入式安装有电机3，并且电机3的输出端连接有主动齿轮4，主动齿轮4的顶部啮合有导齿轮5，且导齿轮5的顶部啮合有束绞盘6，并且束绞盘6和导齿轮5均嵌入式活动安装于束绞座2内；张力座7设置于基座1的顶部，且张力座7位于束绞座2的左侧，张力座7的底部固定有活动杆8，且活动杆8贴合滑动安装于活动槽9内，并且活动槽9开设于基座1的上端面，活动槽9内轴承安装有往复丝杆10，且往复丝杆10与电机3的输出端相连接，并且往复丝杆10上螺纹套设有活动杆8，张力座7的上方等角度贯通开设有穿线孔11，且穿线孔11的内壁上通过扭簧弹性转动安装有张力板12，张力座7内嵌入式活动安装有齿圈13，且齿圈13位于穿线孔11的外侧，并且齿圈13的内壁与张力板12一端的顶部之间连接有拉绳14，齿圈13的内侧啮合有齿环15，且齿环15嵌入式活动安装于张力座7的中部；张力座7在基座1上水平设置有两个，且张力座7底部的活动杆8通过往复丝杆10在活动槽9内往复滑动，并且两个张力座7的活动方向相反，该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内绝缘层22的材料选用125℃辐照交联低烟无卤聚烯烃，该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内耐水层23的材料选用125℃高电阻辐照交联聚乙烯，且耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内材料外护层24的材料选用125℃辐照交联低烟无卤聚烯烃，通过制得的铝合金导线芯21，提高导体强度，减少成本，同时提高耐水、绝缘以及耐高低温、耐酸碱、耐气候、低烟无卤环保等特性，通过两个张力座7的使用，可以对铝合金线进行稳定输送，同时进行张力调整；

实施例2

请参阅图1-6，副齿轮16，副齿轮16嵌入式活动安装于张力座7内部的底部偏心处，且副齿轮16位于相邻两个齿圈13之间，并且副齿轮16与齿环15相啮合，副齿轮16通过同步带连接有导齿辊17，且导齿辊17嵌入式阻尼活动安装于活动杆8内，并且导齿辊17通过锥齿传动连接有调节齿辊18，调节齿辊18嵌入式阻尼轴承安装于活动杆8的侧边内部，且调节齿辊18位于活动槽9内，活动槽9的侧壁上开设有收放槽19，且收放槽19内通过扭簧转动安装有齿块20，并且齿块20位于调节齿辊18的边侧，张力板12在穿线孔11内等角度分布有四个，且张力板12在穿线孔11处向内倾斜设置，并且张力板12在穿线孔11内弹性转动，而且张力板12的侧截面呈弧形结构设计，同时四个张力板12端部组成一个完整的圆形结构，张力板12上拉绳14的位置位于向内倾斜的一端，齿块20在收放槽19内单向弹性转动，且收放槽19在活动槽9的侧壁等角度分布，并且收放槽19在活动槽9内两端位置对称设置有两组，而且两组收放槽19内齿块20的单向转动方向相反，齿块20与调节齿辊18之间相互啮合，且靠近束绞座2方向齿块20的单向转动方向为向左转动；两个张力座7的对向往复活动，使得张力板12得以进行合拢和张开操作，可以实现对铝合金线的持续拉紧操作。

工作原理：在使用该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺时，如图1-7中，首先将滚筒上的铝合金丝绕过少量设置的导辊并依次穿过穿线孔11和束绞盘6并成束缠绕在后续的收卷机构上，导辊和收卷机构采用现有常规技术，在此不做赘述，然后启动基座1内的电机3，电机3带动主动齿轮4转动，通过导齿轮5带动束绞盘6转动，配合收卷机构的收卷，对多跟铝合金丝进行束绞操作，电机3的转动，还可以带动往复丝杆10在活动槽9内转动，进而带动活动杆8和张力座7往复活动，张力座7在向左移动时，活动槽9右侧的齿块20在收放槽19内向左单向转动，进而此时张力座7的移动，不会带动调节齿辊18转动，进而张力板12不会移动，使得张力板12自身弹性力作用下处于合拢的状态，对铝合金丝进行夹紧操作，并对铝合金丝进行拉紧，保持足够的张力，当张力座7移动至左侧位置的齿块20处时，此处的齿块20只能向右转动，无法向左转动，进而调节齿辊18得以与齿块20啮合发生转动，使得调节齿辊18通过导齿辊17带动副齿轮16转动，由副齿轮16带动齿环15和齿圈13转动，齿圈13通过拉绳14将张力板12一端拉起，使得张力板12失去对铝合金线的夹紧力，当张力板12完全张开时，张力座7在往复丝杆10作用下开始向右活动，此时该位置的齿块20可以向右转动，则调节齿辊18不会受力转动，在调节齿辊18、导齿辊17、副齿轮16和齿环15等自身的阻尼力作用下，大于张力板12的弹性力，使得张力板12始终处于张开的状态，则避免将铝合金线推向束绞盘6，同时当张力座7移动至右侧齿块20处时，此处的齿块20无法向右转动，则可以带动调节齿辊18逆向转动，再次将张力板12调整成合拢的状态，便于后续对铝合金线进行拉紧操作，根据上述操作，设置的另一个张力座7，其活动方向与前侧的张力座7方向相对，可以填补单个张力座7向束绞盘6方向活动无法进行拉紧操作的空隙，实现对铝合金线的持续拉紧操作，使得整个过程可以持续化束绞。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺，其特征在于：该制造工艺包括以下步骤：

S1：采用金属单线材质为第5类的铝合金线，将该铝合金线通过束绞机构进行自动束绞操作，制成铝合金导线芯（21）；

S2：配合通过1+2串联式挤出生产线对绝缘层（22）、耐水层（23）和外护层（24）进行一次成型操作并套设在铝合金导线芯（21）上，其中耐水层（23）和外护层（24）采用双层共挤技术成型，同时绝缘层（22）和耐水层（23）之间用电缆级超细滑石粉隔离；

S3：对绝缘层（22）以及耐水层（23）和外护层（24）组成的双层共挤护套采用一次性辐照工艺，内层热延伸控制在10%-30%，外层热延伸控制在20%-40%，减少辐照热效应和电荷累积效益；

上述步骤S1中所述的束绞机构包括基座（1），所述基座（1）的顶部固定有束绞座（2），且基座（1）内嵌入式安装有电机（3），并且电机（3）的输出端连接有主动齿轮（4），所述主动齿轮（4）的顶部啮合有导齿轮（5），且导齿轮（5）的顶部啮合有束绞盘（6），并且束绞盘（6）和导齿轮（5）均嵌入式活动安装于束绞座（2）内；

还包括：

张力座（7），所述张力座（7）设置于基座（1）的顶部，且张力座（7）位于束绞座（2）的左侧，所述张力座（7）的底部固定有活动杆（8），且活动杆（8）贴合滑动安装于活动槽（9）内，并且活动槽（9）开设于基座（1）的上端面，所述活动槽（9）内轴承安装有往复丝杆（10），且往复丝杆（10）与电机（3）的输出端相连接，并且往复丝杆（10）上螺纹套设有活动杆（8），所述张力座（7）的上方等角度贯通开设有穿线孔（11），且穿线孔（11）的内壁上通过扭簧弹性转动安装有张力板（12），所述张力座（7）内嵌入式活动安装有齿圈（13），且齿圈（13）位于穿线孔（11）的外侧，并且齿圈（13）的内壁与张力板（12）一端的顶部之间连接有拉绳（14），所述齿圈（13）的内侧啮合有齿环（15），且齿环（15）嵌入式活动安装于张力座（7）的中部；

副齿轮（16），所述副齿轮（16）嵌入式活动安装于张力座（7）内部的底部偏心处，且副齿轮（16）位于相邻两个齿圈（13）之间，并且副齿轮（16）与齿环（15）相啮合，所述副齿轮（16）通过同步带连接有导齿辊（17），且导齿辊（17）嵌入式阻尼活动安装于活动杆（8）内，并且导齿辊（17）通过锥齿传动连接有调节齿辊（18），所述调节齿辊（18）嵌入式阻尼轴承安装于活动杆（8）的侧边内部，且调节齿辊（18）位于活动槽（9）内，所述活动槽（9）的侧壁上开设有收放槽（19），且收放槽（19）内通过扭簧转动安装有齿块（20），并且齿块（20）位于调节齿辊（18）的边侧。

2.根据权利要求1所述的一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺，其特征在于：所述张力座（7）在基座（1）上水平设置有两个，且张力座（7）底部的活动杆（8）通过往复丝杆（10）在活动槽（9）内往复滑动，并且两个张力座（7）的活动方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺，其特征在于：所述张力板（12）在穿线孔（11）内等角度分布有四个，且张力板（12）在穿线孔（11）处向内倾斜设置，并且张力板（12）在穿线孔（11）内弹性转动，而且张力板（12）的侧截面呈弧形结构设计，同时四个张力板（12）端部组成一个完整的圆形结构，所述张力板（12）上拉绳（14）的位置位于向内倾斜的一端。

4.根据权利要求1所述的一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺，其特征在于：所述齿块（20）在收放槽（19）内单向弹性转动，且收放槽（19）在活动槽（9）的侧壁等角度分布，并且收放槽（19）在活动槽（9）内两端位置对称设置有两组，而且两组收放槽（19）内齿块（20）的单向转动方向相反，所述齿块（20）与调节齿辊（18）之间相互啮合，且靠近束绞座（2）方向齿块（20）的单向转动方向为向左转动。

5.根据权利要求1所述的制造工艺制造出的耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆，其特征在于：所述该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆由权利要求1-4中任意一项所述的一种耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆的制造工艺所制得，且该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内绝缘层（22）的材料选用125℃辐照交联低烟无卤聚烯烃。

6.根据权利要求5所述的制造工艺制造出的耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆，其特征在于：所述该耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内耐水层（23）的材料选用125℃高电阻辐照交联聚乙烯，且耐水型铝合金芯双层共挤光伏电缆内材料外护层（24）的材料选用125℃辐照交联低烟无卤聚烯烃。

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