CN117116540A - 一种耐高温无机绝缘信号电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电缆领域，尤其涉及一种耐高温无机绝缘信号电缆及其制备方法。电缆包括由内至外依次设置的线芯、内部矿物质绕包带、填料、内部矿物质绕包带、屏蔽层、外部矿物质绕包带、金属防护层，填料由石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒混合而成，石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒占填料总重量的比值依次为20%、50%、30%，石英砂的粒径介于0.2毫米至0.3毫米之间，蜂窝陶粒的粒径介于1毫米至2.5毫米之间。在轻度弯曲时，填料能够对电缆提供支撑或润滑作用，提高电缆的可弯曲性和可扭转性，在过度弯曲时，能够自动坍缩释放挤压应力，避免电缆损坏，由于电缆中不含有机物，因此具有耐高温性能，且在高温环境下不会产生有害气体。

Description

一种耐高温无机绝缘信号电缆及其制备方法

技术领域

本申请涉及电缆领域，尤其涉及一种耐高温无机绝缘信号电缆及其制备方法。

背景技术

无机绝缘电缆是一种特殊电缆，其线芯的包裹层由无机材料制成，具有耐高温的特性，同时具备导电和传输信号的作用。

现有技术中的无机绝缘信号电缆通常采用矿物质绕包带包裹住线芯，然后套上铜套，再在最外层包裹一层较薄的低烟塑料防护套，其整体上只有最外层低烟塑料防护套含有有机物质，但是由于壁厚较小且采用低烟材料制成，因此具有耐高温防火的特性。

然而矿物质绕包带以及铜套紧紧的包裹在一起，材质本身可压缩性低，因此电缆的可弯曲性以及可扭转性较低，弯折或扭转时容易造成铜套破裂或线芯挤压变形。

发明内容

有鉴于此，提出一种耐高温无机绝缘信号电缆及其制备方法，能够提高耐高温性能、可弯曲性以及可扭转性。

本申请的一方面提供了一种耐高温无机绝缘信号电缆，包括线芯、矿物质绕包带，还包括屏蔽层、金属防护层，所述矿物质绕包带包括内部矿物质绕包带、中间矿物质绕包带、外部矿物质绕包带；

所述内部矿物质绕包带绕包在所述线芯外面，所述中间矿物质绕包带绕包在所述线芯和所述内部矿物质绕包带外面，所述屏蔽层绕包在所述中间矿物质绕包带外面，所述外部矿物质绕包带绕包在所述屏蔽层外面，所述金属防护层绕包在所述外部矿物质绕包带外面；

所述内部矿物质绕包带和所述中间矿物质绕包带之间以及各股所述线芯上的所述内部矿物质绕包带之间具有填充间隔，所述填充间隔内填充有填料，所述填料由石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒混合而成，石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒占所述填料总重量的比值依次为20%、50%、30%，石英砂的粒径介于0.2毫米至0.3毫米之间，蜂窝陶粒的粒径介于1毫米至2.5毫米之间。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的一些实施方式中，所述屏蔽层由多层金属丝网层叠构成，各层金属丝网的网格错开设置。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的一些实施方式中，所述屏蔽层由2层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为1.5毫米，金属丝网的丝径为0.5毫米；或，

所述屏蔽层由3层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为1毫米，金属丝网的丝径为0.35毫米；或，

所述屏蔽层由4层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为0.25毫米，金属丝网的丝径为0.1毫米。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的一些实施方式中，所述屏蔽层采用双层锡箔纸层叠构成，双层锡箔纸相互靠近的一面涂覆有石墨粉。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的一些实施方式中，所述金属防护层由多根铜丝绕所述耐高温无机绝缘信号电缆的中心轴线紧密缠绕而成。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的一些实施方式中，所述金属防护层由双层铜丝缠绕而成，每一层具有多根铜丝，两层铜丝相互交错缠绕。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的一些实施方式中，所述铜丝设置为空心管状结构，铜丝的外壁直径为1.5毫米，铜丝的内壁直径为0.5毫米。

本申请的另一方面提供了一种耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法，应用于上述耐高温无机绝缘信号电缆，包括如下步骤：

用电线绕包机将内部矿物质绕包带绕包在线芯外面；

向填料中加水并搅拌均匀，使填料呈粘稠状，将填料涂刷在内部矿物质绕包带外表面，将多股绕包好的线芯平行布置，然后用填料继续涂刷，使填料完全包裹住各股线芯以及内部矿物质绕包带，用烘干机对涂刷后的填料进行烘干，再使用填料逐层涂刷、烘干循环操作，直到所有内部矿物质绕包带完全被填料覆盖且内部矿物质绕包带外表面与填料外表面之间的径向最小距离大于3毫米；

用电线绕包机将中间矿物质绕包带绕包在填料外面，然后用100摄氏度以上的热风进行烘烤，把填料中的多余水分烘干；

用电线绕包机依次将金属防护层、屏蔽层、外部矿物质绕包带绕包在中间矿物质绕包带外面。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法的一些实施方式中，所述填料的制备方法包括如下步骤：

用筛分机对细砂进行筛分，获得粒径为0.2毫米至0.3毫米之间的石英砂；

对石灰石进行煅烧、粉碎并研磨，获得石灰粉；

用筛分机对蜂窝陶粒进行筛分，获得粒径为1毫米至2.5毫米之间的蜂窝陶粒。

在上述耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法的一些实施方式中，蜂窝陶粒的制备方法包括如下步骤：

将陶土研磨成陶粉并烘干，用淀粉作为辅料，淀粉与陶粉的重量比值为0.3，将淀粉与陶粉混合均匀，加水搅拌，然后煎煮至粘稠状，使用破碎机进行快速搅拌，使粘稠的混合物与空气混合；

在35至50摄氏度的温度环境下进行晾干，然后使用90摄氏度以上的热风进行烘干，再放入电热炉中进行煅烧形成蜂窝陶块；

使用破碎机对蜂窝套快进行破碎并筛分，获得粒径为1毫米至2.5毫米之间的蜂窝陶粒。

发明的效果

石灰粉将石英砂、蜂窝陶粒分隔开，避免石英砂、蜂窝陶粒在电缆轻度弯曲或扭转过程中发生摩擦或挤压破裂，电缆在弯曲或扭转过程中，石英砂和蜂窝陶粒能够在石灰粉内滑移或挪动，便于内部矿物质绕包带与中间矿物质绕包带相对运动，避免内部矿物质绕包带和中间矿物质绕包带之间产生较大的压应力或拉应力，从而避免内部矿物质绕包带、中间矿物质绕包带发生破裂，填充物具有较好的整体可塑性，能够对线芯进行支撑，避免线芯发生较大的弯折，从而避免线芯发生变形损坏；当电缆发生较大程度地弯曲或扭转时，石英砂与蜂窝陶粒之间的石灰粉会被推开，石英砂与蜂窝陶粒之间的压力增大，当石英砂贴近或接触蜂窝陶粒时，石英砂在蜂窝陶粒表面产生一个应力集中点并向该点部位传递压应力，使蜂窝陶粒破裂，由于蜂窝陶粒内部具有丰富的蜂窝孔隙，因此破碎后体积会坍缩，为石英砂和石灰粉提供活动空间，从而减小该挤压位置处的挤压应力，避免内部矿物质绕包带、中间矿物质绕包带、线芯在该处因应力过大发生破损或变形损坏。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的耐高温无机绝缘信号电缆的结构示意图。

附图标记说明

100、线芯；102、屏蔽层；104、金属防护层；106、内部矿物质绕包带；108、中间矿物质绕包带；110、外部矿物质绕包带；112、填料。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本申请，本领域技术人员应当理解，在下文的各实施方式中给出了众多的具体细节。没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实施方式中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段和元件未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

如图1所示，本申请的实施例1提供了一种耐高温无机绝缘信号电缆，包括线芯100、矿物质绕包带，还包括屏蔽层102、金属防护层104，矿物质绕包带包括内部矿物质绕包带106、中间矿物质绕包带108、外部矿物质绕包带110；内部矿物质绕包带106绕包在线芯100外面，中间矿物质绕包带108绕包在线芯100和内部矿物质绕包带106外面，屏蔽层102绕包在中间矿物质绕包带108外面，外部矿物质绕包带110绕包在屏蔽层102外面，金属防护层104绕包在外部矿物质绕包带110外面；内部矿物质绕包带106和中间矿物质绕包带108之间以及各股线芯100上的内部矿物质绕包带106之间具有填充间隔，填充间隔内填充有填料112，填料112由石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒混合而成，石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒占填料112总重量的比值依次为20%、50%、30%，石英砂的粒径介于0.2毫米至0.3毫米之间，蜂窝陶粒的粒径介于1毫米至2.5毫米之间。

石灰粉将石英砂、蜂窝陶粒分隔开，避免石英砂、蜂窝陶粒在电缆轻度弯曲或扭转过程中发生摩擦或挤压破裂，电缆在弯曲或扭转过程中，石英砂和蜂窝陶粒能够在石灰粉内滑移或挪动，便于内部矿物质绕包带106与中间矿物质绕包带108相对运动，避免内部矿物质绕包带106和中间矿物质绕包带108之间产生较大的压应力或拉应力，从而避免内部矿物质绕包带106、中间矿物质绕包带108发生破裂，填充物具有较好的整体可塑性，能够对线芯100进行支撑，避免线芯100发生较大的弯折，从而避免线芯100发生变形损坏；当电缆发生较大程度地弯曲或扭转时，石英砂与蜂窝陶粒之间的石灰粉会被推开，石英砂与蜂窝陶粒之间的压力增大，当石英砂贴近或接触蜂窝陶粒时，石英砂在蜂窝陶粒表面产生一个应力集中点并向该点部位传递压应力，使蜂窝陶粒破裂，由于蜂窝陶粒内部具有丰富的蜂窝孔隙，因此破碎后体积会坍缩，为石英砂和石灰粉提供活动空间，从而减小该挤压位置处的挤压应力，避免内部矿物质绕包带106、中间矿物质绕包带108、线芯100在该处因应力过大发生破损或变形损坏。由此可见，在轻度弯曲时，填料112能够对电缆提供支撑或润滑作用，，提高电缆的可弯曲性和可扭转性，在过度弯曲时，能够自动坍缩释放挤压应力，避免电缆损坏，由于电缆中不含有机物，因此具有耐高温性能，且在高温环境下不会产生有害气体。

在实施例1的一些示例性实施方式中，屏蔽层102由多层金属丝网层叠构成，各层金属丝网的网格错开设置。

在实施例1的一些示例性实施方式中，屏蔽层102由2层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为1.5毫米，金属丝网的丝径为0.5毫米；或，屏蔽层102由3层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为1毫米，金属丝网的丝径为0.35毫米；或，屏蔽层102由4层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为0.25毫米，金属丝网的丝径为0.1毫米。

多层细径金属丝网错开层叠设置，具有良好的柔韧性，减小对电缆弯曲时产生的阻力。

在实施例1的一些示例性实施方式中，屏蔽层102采用双层锡箔纸层叠构成，双层锡箔纸相互靠近的一面涂覆有石墨粉。

锡箔纸能够屏蔽外界电磁波，提高线芯100传输信号的稳定性，双层锡箔纸在同一位置破裂的可能性较低，因此其中一层锡箔纸破裂或两个锡箔纸在不同位置破裂时仍然能够对线芯100提供可靠的屏蔽效果，石墨粉能够对双层锡箔纸进行润滑，避免电缆弯曲时两层锡箔纸摩擦拽拉发生破损。

在实施例1的一些示例性实施方式中，金属防护层104由多根铜丝绕耐高温无机绝缘信号电缆的中心轴线紧密缠绕而成。

在实施例1的一些示例性实施方式中，金属防护层104由双层铜丝缠绕而成，每一层具有多根铜丝，两层铜丝相互交错缠绕。

在实施例1的一些示例性实施方式中，铜丝设置为空心管状结构，铜丝的外壁直径为1.5毫米，铜丝的内壁直径为0.5毫米。

金属防护层104由铜丝密绕而成，能够提高电缆的可弯曲性，同时对电缆进行隔离防护，避免与外部物体摩擦、磕碰、剐蹭发生破损；多根铜丝且分为两层交错式缠绕，能够避免电缆朝一个方向扭转导致铜丝发生松弛，部分铜丝断裂后也能够继续为电缆提供可靠的隔离防护；铜丝设置为中空管状，可以减轻电缆整体的重量，并减小外部热量向电缆内部传导的速度。

本申请的实施例2提供了一种耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法，应用于上述耐高温无机绝缘信号电缆，包括如下步骤：

用电线绕包机将内部矿物质绕包带106绕包在线芯100外面；

向填料112中加水并搅拌均匀，使填料112呈粘稠状，将填料112涂刷在内部矿物质绕包带106外表面，将多股绕包好的线芯100平行布置，然后用填料112继续涂刷，使填料112完全包裹住各股线芯100以及内部矿物质绕包带106，用烘干机对涂刷后的填料112进行烘干，再使用填料112逐层涂刷、烘干循环操作，直到所有内部矿物质绕包带106完全被填料112覆盖且内部矿物质绕包带106外表面与填料112外表面之间的径向最小距离大于3毫米；

用电线绕包机将中间矿物质绕包带108绕包在填料112外面，然后用100摄氏度以上的热风进行烘烤，把填料112中的多余水分烘干；

用电线绕包机依次将金属防护层104、屏蔽层102、外部矿物质绕包带110绕包在中间矿物质绕包带108外面。

在实施例2的一些示例性实施方式中，填料112的制备方法包括如下步骤：

用筛分机对细砂进行筛分，获得粒径为0.2毫米至0.3毫米之间的石英砂；

对石灰石进行煅烧、粉碎并研磨，获得石灰粉；

用筛分机对蜂窝陶粒进行筛分，获得粒径为1毫米至2.5毫米之间的蜂窝陶粒。

在实施例2的一些示例性实施方式中，蜂窝陶粒的制备方法包括如下步骤：

将陶土研磨成陶粉并烘干，用淀粉作为辅料，淀粉与陶粉的重量比值为0.3，将淀粉与陶粉混合均匀，加水搅拌，然后煎煮至粘稠状，使用破碎机进行快速搅拌，使粘稠的混合物与空气混合；

在35至50摄氏度的温度环境下进行晾干，然后使用90摄氏度以上的热风进行烘干，再放入电热炉中进行煅烧形成蜂窝陶块；

使用破碎机对蜂窝套快进行破碎并筛分，获得粒径为1毫米至2.5毫米之间的蜂窝陶粒。

使用淀粉糊作为粘结剂将陶粉粘结成陶泥，经过快速搅拌后内部混合有空气，经过干燥后空气形成的孔隙结构已经成型，煅烧过程中水分完全蒸发，陶粉被烧结在一起，淀粉中的有机物被烧烬，陶块经过破碎筛分后获得的陶粒内部充满孔隙，获得蜂窝陶粒。

石灰粉经过煅烧后，与水混合后，能够发生化学反应固化，因此每次涂刷后经过一段时间均能够稳定附着在涂刷面上，便于对线芯100和内部矿物质绕包带106进行包裹覆盖，由于石灰粉含量较少，且内部混合了蜂窝陶粒以及石英砂，因此固化强度比较低，电缆弯曲过程中能够使固化的石灰粉重新破碎成粉粒状，因此不会影响电缆的弯曲或扭转，其固化阶段只是为制造过程提供便利。

应当理解，本申请提供的电缆不宜涉水，为了能够适用于涉水环境，可以在电缆外表面再绕包一层低烟塑料防护套。当本电缆接触到水后，可以用烘烤的方式进行干燥避免漏电，干燥后可以继续正常使用。

需要说明的是，由于附图1是断面结构，且铜丝是螺旋缠绕在电缆外部，因此铜丝在该断面上的剖面形状不是圆形。交错缠绕是指，内层的铜丝在圆周方向的初始螺旋方位与外层的铜丝错开，可以理解为外层的铜丝相对于内层的铜丝绕电缆中心轴线旋转了一定的角度，以内层铜丝和外层铜丝各为三根为例，该旋转的角度等于60度。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种耐高温无机绝缘信号电缆，包括线芯、矿物质绕包带，其特征在于，还包括屏蔽层、金属防护层，所述矿物质绕包带包括内部矿物质绕包带、中间矿物质绕包带、外部矿物质绕包带；

所述内部矿物质绕包带绕包在所述线芯外面，所述中间矿物质绕包带绕包在所述线芯和所述内部矿物质绕包带外面，所述屏蔽层绕包在所述中间矿物质绕包带外面，所述外部矿物质绕包带绕包在所述屏蔽层外面，所述金属防护层绕包在所述外部矿物质绕包带外面；

所述内部矿物质绕包带和所述中间矿物质绕包带之间以及各股所述线芯上的所述内部矿物质绕包带之间具有填充间隔，所述填充间隔内填充有填料，所述填料由石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒混合而成，石英砂、石灰粉、蜂窝陶粒占所述填料总重量的比值依次为20%、50%、30%，石英砂的粒径介于0.2毫米至0.3毫米之间，蜂窝陶粒的粒径介于1毫米至2.5毫米之间。

2.根据权利要求1所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，所述屏蔽层由多层金属丝网层叠构成，各层金属丝网的网格错开设置。

3.根据权利要求2所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，所述屏蔽层由2层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为1.5毫米，金属丝网的丝径为0.5毫米；或，

所述屏蔽层由3层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为1毫米，金属丝网的丝径为0.35毫米；或，

所述屏蔽层由4层金属丝网层叠构成，金属丝网的网格宽度为0.25毫米，金属丝网的丝径为0.1毫米。

4.根据权利要求1所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，所述屏蔽层采用双层锡箔纸层叠构成，双层锡箔纸相互靠近的一面涂覆有石墨粉。

5.根据权利要求1所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，所述金属防护层由多根铜丝绕所述耐高温无机绝缘信号电缆的中心轴线紧密缠绕而成。

6.根据权利要求5所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，所述金属防护层由双层铜丝缠绕而成，每一层具有多根铜丝，两层铜丝相互交错缠绕。

7.根据权利要求5所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，所述铜丝设置为空心管状结构，铜丝的外壁直径为1.5毫米，铜丝的内壁直径为0.5毫米。

8.一种耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法，应用于权利要求1至7任一项所述的耐高温无机绝缘信号电缆，其特征在于，包括如下步骤：

用电线绕包机将内部矿物质绕包带绕包在线芯外面；

向填料中加水并搅拌均匀，使填料呈粘稠状，将填料涂刷在内部矿物质绕包带外表面，将多股绕包好的线芯平行布置，然后用填料继续涂刷，使填料完全包裹住各股线芯以及内部矿物质绕包带，用烘干机对涂刷后的填料进行烘干，再使用填料逐层涂刷、烘干循环操作，直到所有内部矿物质绕包带完全被填料覆盖且内部矿物质绕包带外表面与填料外表面之间的径向最小距离大于3毫米；

用电线绕包机将中间矿物质绕包带绕包在填料外面，然后用100摄氏度以上的热风进行烘烤，把填料中的多余水分烘干；

用电线绕包机依次将金属防护层、屏蔽层、外部矿物质绕包带绕包在中间矿物质绕包带外面。

9.根据权利要求8所述的耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法，其特征在于，所述填料的制备方法包括如下步骤：

用筛分机对细砂进行筛分，获得粒径为0.2毫米至0.3毫米之间的石英砂；

对石灰石进行煅烧、粉碎并研磨，获得石灰粉；

用筛分机对蜂窝陶粒进行筛分，获得粒径为1毫米至2.5毫米之间的蜂窝陶粒。

10.根据权利要求9所述的耐高温无机绝缘信号电缆的制备方法，其特征在于，蜂窝陶粒的制备方法包括如下步骤：

将陶土研磨成陶粉并烘干，用淀粉作为辅料，淀粉与陶粉的重量比值为0.3，将淀粉与陶粉混合均匀，加水搅拌，然后煎煮至粘稠状，使用破碎机进行快速搅拌，使粘稠的混合物与空气混合；

在35至50摄氏度的温度环境下进行晾干，然后使用90摄氏度以上的热风进行烘干，再放入电热炉中进行煅烧形成蜂窝陶块；

使用破碎机对蜂窝套快进行破碎并筛分，获得粒径为1毫米至2.5毫米之间的蜂窝陶粒。