CN117174399A - 一种电缆用挤塑模具、挤塑装置和内皮挤制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种挤塑装置，针对绝缘内皮厚度较薄的漏泄同轴电缆，绝缘发泡层容易出现鼓包，靠近内导体处易出现泡孔偏大、串孔等现象，导致漏泄同轴电缆电压驻波比和衰减等性能不稳定的技术问题，提供一种电缆用挤塑模具、挤塑装置和内皮挤制设备，模具包括模芯和模套，模芯包括从前至后依次连接的过渡区、承线区和第一承径区，模套同轴套设于模芯的承线区和第一承径区外部，模套与模芯之间留有间隙，模套包括相连接的内锥区和第二承径区，通过过渡区、承线区和第一承径区的内腔设计，过渡区外壁的锥度设计，以及间隙的参数设计，使包覆内皮的内导体在挤制绝缘发泡层时，能够减小出现鼓包的问题，尤其在内皮较薄的情况下，更能充分发挥模具的优势。
Description
技术领域
本发明属于一种挤塑装置，涉及一种电缆用挤塑模具、挤塑装置和内皮挤制设备。
背景技术
漏泄同轴电缆的物理发泡绝缘一般采用“皮-泡-皮”结构或“皮-泡”结构。无论是哪种结构，内皮在物理发泡绝缘中都具有关键性作用：（1）内皮与内导体紧密结合，保证物理发泡绝缘附着力大于等于98N；（2）内皮厚度较薄，一般在0.1mm左右，可以通过降低物理发泡绝缘等效介电常数和介质损耗角正切，达到降低漏泄同轴电缆介质衰减的目的。尤其是在螺旋形皱纹铜管作为内导体进行挤制的过程中，内皮越薄，越容易出现开裂、漏包和脱层等现象，造成挤制的绝缘发泡层出现鼓包，在靠近内导体处出现泡孔偏大、串孔等现象，导致绝缘同心度≤94%，成品电压驻波比、衰减等性能不稳定。对于其他内导体的漏泄同轴电缆，也存在相应问题。
为了提高挤制过程中内皮的性能，开展了很多相关研究。如公开号为CN216182567U的中国实用新型专利，公开了一种架空线专用悬链线的中模套、挤出模具和挤出机，中模套的模套承径沿出料方向依次设置有进料型腔、过渡型腔和定径型腔。在挤出成型时，电缆绝缘料经过进料型腔的进料区和过渡型腔的过渡区，最后进入定径型腔的定径区，并且在定径区中成型。通过设置过渡型腔，使电缆绝缘料挤出成型时有充分的缓冲，避免挤出压力过大造成缆线的成型不稳定。另外，在定径区也给予绝缘料充分定型的长度和时间，进一步保证充分的绝缘定型。但是，该方案主要是对模具进行改进设计，对于绝缘内皮厚度较薄的漏泄同轴电缆，仍然无法保证产品性能。
发明内容
本发明针对绝缘内皮厚度较薄的漏泄同轴电缆，绝缘发泡层容易出现鼓包，靠近内导体处易出现泡孔偏大、串孔等现象，导致漏泄同轴电缆电压驻波比和衰减等性能不稳定的技术问题，提供一种电缆用挤塑模具、挤塑装置和内皮挤制设备。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提出一种电缆用挤塑模具，包括模芯和模套；
定义挤塑时电缆的内导体在挤塑模具中的运动方向为后；
所述模芯包括从前至后依次连接的过渡区、承线区和第一承径区；所述过渡区内腔侧壁呈锥状且小端朝后，过渡区内腔小端尺寸大于承线区内腔尺寸，承线区内腔尺寸等于第一承径区内腔尺寸；所述过渡区外壁包括从前至后依次设置且均呈锥状的第一外锥段、第二外锥段和第三外锥段，第一外锥段和第三外锥段的锥度相等，第二外锥段的锥度小于第一外锥段的锥度；所述承线区的外壁呈锥状且小端朝后；
所述模套同轴套设于模芯的承线区和第一承径区外部，模套与模芯之间留有间隙；所述模套包括相连接的内锥区和第二承径区，所述内锥区的内腔侧壁呈锥状且小端朝后，所述第二承径区的后端端面与第一承径区的后端端面平齐。
进一步地，所述间隙前端的宽度大于间隙后端的宽度，所述承线区外壁的母线与模芯轴线的夹角为10°-12°。
进一步地，所述承线区外壁的锥度大于第二外锥段的锥度，且小于第一外锥段的锥度。
进一步地，所述过渡区内腔侧壁的母线与模芯轴线的夹角为14°-20°；
所述内锥区内腔侧壁的母线与模套轴线的夹角为25°-30°。
进一步地，所述第一外锥段母线与模芯轴线的夹角为12°-14°，所述第二外锥段母线与模芯轴线的夹角为8°-11°，所述第三外锥段母线与模芯轴线的夹角分别为12°-14°。
第二方面，本发明提出一种电缆用挤塑装置，包括挤塑机头，以及安装在挤塑机头内的挤塑模具；所述挤塑模具采用上述的电缆用挤塑模具。
第三方面，本发明提出一种电缆用内皮挤制设备，包括依次设置的预热装置、抽真空装置、上述的电缆用挤塑装置、冷却装置和吹干装置；
所述抽真空装置的工作端位于所述挤塑机头的前端。
进一步地，所述抽真空装置包括测温仪、抽真空模具、真空腔、抽真空系统和气管；
所述真空腔安装在挤塑机头的前端端面上；
所述抽真空系统通过气管与真空腔内部连通；
所述抽真空模具安装在真空腔前端，抽真空模具内腔与真空腔内部连通；
所述测温仪的检测端位于抽真空模具内腔前端。
进一步地，所述冷却装置为水喷淋冷却装置。
进一步地，所述吹干装置的出风口为斜向出风口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提出一种电缆用挤塑模具，模芯包括从前至后依次连接的过渡区、承线区和第一承径区，过渡区、承线区和第一承径区的内腔设计，使内导体易于穿过，还能够保持内导体平直，不易偏心，提高内皮挤塑的质量，进而也能够提升模芯的使用寿命，使内皮光滑、均匀、紧密的包覆于内导体上。过渡区外壁包括从前至后依次设置且均呈锥状的第一外锥段、第二外锥段和第三外锥段，通过三个外锥段的角度配合，便于模具卡装和偏心调节。模套包括相连接的内锥区和第二承径区，内锥区的内腔侧壁呈锥状且小端朝后，使内皮料流入时，内皮料向后流动的阻力减小，有利于内皮料的流动和成型。因此，本发明提出了一种能够提高内皮挤制质量的模具，进而使包覆内皮的内导体在挤制绝缘发泡层时，能够减小出现鼓包的问题，不易出现泡孔大和串孔异常。尤其在内皮较薄的情况下，更能充分发挥模具的优势。
2.本发明还提出了一种电缆用挤塑装置，具备上述模具的全部优势，在内导体外部挤制内皮。
3.另外，本发明还提出了一种电缆用内皮挤制设备，包括依次设置的预热装置、抽真空装置、上述的电缆用挤塑装置、冷却装置和吹干装置，对内导体预热后，在内导体表面挤制内皮的同时，通过抽真空装置抽出内皮与内导体之间的空气，再对包裹内皮的内导体进行冷却和吹干，用于后续挤制绝缘发泡层，通过各部件的相互配合，完成整体加工。基于上述模具，配合其他部件，更容易挤制出更薄的内皮，解决了内皮挤制过程中出现开裂、偏心和脱层的问题，进而提高了后续发泡绝缘层均匀性佳、同心度高和泡孔少的概率，从而提高了最终产品性能的稳定性，降低了传输衰减和电压驻波比。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例一的结构示意图；
图2为实施例五中抽真空装置的结构示意图；
图3为实施例四的结构示意图。
其中：1-内导体、2-预热装置、3-抽真空装置、31-测温仪、32-抽真空模具、33-真空腔、34-抽真空系统、35-气管、4-挤塑机头、5-电缆用挤塑模具、51-模芯、511-过渡区、512-承线区、513-第一承径区、514-第一外锥段、515-第二外锥段、516-第三外锥段、52-模套、521-内锥区、522-第二承径区、53-间隙、6-冷却装置、7-吹干装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细描述。为了便于描述，定义挤塑时电缆的内导体1在挤塑模具中的运动方向为后。
实施例一
如图1，为本发明一种电缆用挤塑模具的基础实施例，为一种挤管式模具，包括模芯51和模套52。
其中，模芯51包括从前至后依次连接的过渡区511、承线区512和第一承径区513，过渡区511内腔侧壁呈锥状且小端朝后，过渡区511内腔小端尺寸大于承线区512内腔尺寸，承线区512内腔尺寸等于第一承径区513内腔尺寸，便于内导体1进入过渡区511，并从过渡区511通过，再顺利依次进入承线区512和第一承径区513。另外，这样的结构设计，能够保持内导体1平直，不易偏心，提高内皮挤塑的质量，进而也能够提升模芯51的使用寿命，使内皮光滑、均匀、紧密的包覆于内导体1上。承线区512的外壁呈锥状且小端朝后，承线区512的设置，有利于挤管的形成，而第一承径区513能够更大程度提高挤塑时绝缘外观的圆整程度，还可以提高身缠效率。
过渡区511外壁包括从前至后依次设置且均呈锥状的第一外锥段514、第二外锥段515和第三外锥段516，第一外锥段514和第三外锥段516的锥度相等，第二外锥段515的锥度小于第一外锥段514的锥度。一方面，通过锥度设计，使模具能够更好的卡装于挤塑机头4内，有利于限位，也使模具的安装更加方便、快捷和稳定，保证模具在挤塑机头4内同轴安装；另一方便，也有利于偏心调节。
模套52同轴套设于模芯51的承线区512和第一承径区513外部，模套52与模芯51之间留有间隙53，间隙53作为挤塑过程中内皮料的流入通道。模套52包括相连接的内锥区521和第二承径区522，内锥区521的内腔侧壁呈锥状且小端朝后，使内皮料流入时，内皮料向后流动的阻力减小，有利于内皮料的流动和成型。第二承径区522的后端端面与第一承径区513的后端端面平齐。
实施例二
作为本发明一种电缆用挤塑模具的优选实施例，为了使挤塑加工的效果更佳，对模具的结构进行优化，具体的：
过渡区511内腔侧壁的母线与模芯51轴线的夹角为14°-20°，若该夹角过小，会增加内导体1穿过的难度，过渡区511内腔侧壁容易与内导体1相互磨损，会降低模具的使用寿命，若该夹角过大，通过时容易来回摆动，造成挤塑过程中内皮均匀性不佳。
内锥区521内腔侧壁的母线与模套52轴线的夹角为25°-30°，模套52与模芯51之间留有间隙53，间隙53前端的宽度大于间隙53后端的宽度，承线区512外壁的母线与模芯51轴线的夹角为10°-12°。间隙53宽度从前至后逐步收缩，内皮料挤出时压力逐渐增大，使作为内皮的塑料层组织紧密，与内导体1结合紧密。内锥区521内腔侧壁的母线与模套52轴线的夹角越小，对内皮料的压力越小，内皮料受到的阻力越小，内皮与内导体1会结合不紧密，易鼓包，夹角越大，对内皮料的压力越大，内皮与内导体1结合越紧密，但会降低内皮料的出料量和生产效率，严重时，压力过大还会导致内导体1被压扁。而对于承线区512外壁的母线与模芯51轴线的夹角，若夹角过小，会导致内皮料挤出压力偏小，挤出不均匀，在内导体1外部包裹不紧，使包裹内皮的内导体1在后续运动中受阻，摩擦阻力增大，若夹角过大，间隙53内突变增大，无法消除内皮料的挤出内应力。另一方面，夹角过大或过小，都会影响第二承径区522的长度，进而影响包裹内皮的内导体1离开模具时的稳定性。
综上，内锥区521内腔侧壁的母线与模套52轴线的夹角、间隙53的宽度、承线区512外壁的母线与模芯51轴线的夹角，三者之间需要相互配合，才能形成具备多方面优势的整体结构。
实施例三
作为本发明一种电缆用挤塑模具的最优实施例，具体的：
模芯51的材料采用热处理HRC50-55加工而成，总长为118mm。进入模具的内导体1为螺旋形皱纹铜管，内导体1厚度为0.23-0.32mm，外径为13.1-17.3mm，波谷外径为11.5-15.0mm。
间隙53宽度从前至后逐步收缩，间隙53前端端口处宽度为2m，后端端口处宽度为1m，间隙53前端端口处宽度和后端端口处宽度，不仅具备实施例二中的优势，前端端口处宽度设置还能够防止内皮料回流，造成内皮料堆积老化，后端端口处宽度设置，有利于挤制较薄的内皮。
承线区512外壁的母线与模芯51轴线的夹角为11°，第一外锥段514母线与模芯51轴线的夹角为13°，所述第二外锥段515母线与模芯51轴线的夹角为10°，所述第三外锥段516母线与模芯51轴线的夹角分别为13°。承线区512外壁的母线与模芯51轴线夹角设计，能同时保证挤塑时的挤出速度快、作为内皮料流动通道的间隙53平滑、突变小、挤出均匀，消除挤出内应力。
承线区512长度为50mm，过渡区511长度为68mm，过渡区511内腔侧壁的母线与模芯51轴线的夹角为14°，使内导体1平直、不易偏心，进而能够增加模芯51的使用寿命。
模套52总长度为50mm，内锥区521内腔侧壁的母线与模套52轴线的夹角为28°，配合承线区512和间隙53的参数，有利于内皮料的流动和成型。
在本发明的其他实施例中，各部分参数还可进行调整，但实施例三中示出的参数组合，是本发明电缆用挤塑模具的最优方案。
本发明还提出了一种挤塑装置，在进行挤塑加工时，将电缆用挤塑模具安装在挤塑机头4中，本发明不限制安装的具体方式，一般为可拆卸的安装方式，如通过螺钉进行安装，便于拆卸更换或检修。
实施例四
如图3所示，为本发明一种电缆用内皮挤制设备的一个实施例，包括依次设置的预热装置2、抽真空装置3、电缆用挤塑装置、冷却装置6和吹干装置7。其中，电缆用挤塑装置可以采用本发明电缆用挤塑装置的任意一个实施例的方案。抽真空装置3的工作端位于所述挤塑机头4的前端。
各部件的作用如下：
预热装置2，用于对内导体1进行预热。
抽真空装置3，用于在采用电缆用挤塑装置进行内皮挤制的过程中，开启抽真空装置3，进行抽真空操作。
电缆用挤塑装置，用于在内导体1表面挤制内皮，使内导体1表面包覆内皮。
冷却装置6和吹干装置7，用于在挤塑处理后，对包覆有内皮的内导体1进行快速冷却和吹干，便于后续挤制发泡层。
通过上述各装置的相互配合，完成整个内皮挤制。
实施例五
作为本发明一种电缆用内皮挤制设备的一个优选实施例，相较实施例四的区别在于：
如图2所示，抽真空装置3具体包括测温仪31、抽真空模具32、真空腔33、抽真空系统34和气管35。其中，真空腔33安装在挤塑机头4的前端端面上，抽真空系统34通过气管35与真空腔33内部连通，抽真空模具32安装在真空腔33前端，抽真空模具32内腔与真空腔33内部连通，测温仪31的检测端位于抽真空模具32内腔前端。冷却装置6采用水喷淋冷却装置6，吹干装置7的出风口为斜向出风口。抽真空装置3可通过螺栓固定于挤塑机头4前端，抽真空模具32安装于真空腔33前端端口处，真空腔33底层开设外径为8mm的孔，用于气管35通过，气管35与抽真空系统34连接。打开抽真空系统34后，将内导体1与内皮间的空气抽出，更有利于内皮挤薄，均匀、光滑的附着在内导体1上。测温仪31可采用红外测温仪31，用于实时监控内导体1进入挤塑机头4的温度，温度过高或过低时可相应提出报警，便于实时调节加热功率。抽真空模具32可采用耐高温聚四氟乙烯材料，内径为15-18mm，外径为30mm，长度为150mm，在抽真空模具32后端端口处进行倒角处理，距后端端口7mm处开设深2mm、宽6mm的槽子，使螺栓穿过真空腔33侧壁后端部抵在槽子上，对真空腔33和抽真空模具32进行固定。
以内导体1为螺旋形皱纹铜管为例，内导体1经预热装置2预热后，穿过抽真空装置3的抽真空模具32和真空腔33，然后进入安装于挤塑机头4内的模具中，内导体1从模芯51内腔中穿过，进行内皮挤制，挤制过程中启动抽真空装置3，通过调节偏心情况，使内皮均匀、紧密的附着在内导体1上，再经冷却装置6快速冷却后进入吹干装置7吹干，后续即可继续挤制发泡层。
预热装置2可使用中频发生器和加热感应线圈的组合，由中频发生器为加热感应线圈输入中频交流电，产生交变磁场，在内导体1表面产生出同频率的感应电流，利用集肤效应，对内导体1表面迅速加热，使内导体1表面快速升温。作为一种示例，加热感应线圈内径为15mm-18mm，功率在0kW-3kW范围内可调，可根据不同内导体1厚度对功率进行调节，保证内导体1表面温度达到后续挤塑温度。
冷却装置6内腔为圆柱状，冷却装置6内腔侧壁沿周向开设四排孔径为2mm小孔，循环冷却水经小孔均匀喷淋在内皮上，保证内皮受到均匀冷却。吹干装置7内腔也为圆柱状，吹干装置7的内腔侧壁均匀设置3组45°斜孔，每组包括16个2mm孔径的斜孔，吹干内皮表面的冷却水。
在本发明的其他实施例中，预热装置2、抽真空装置3、冷却装置6和吹干装置7，还可采用其他的结构形式，具体参数也可进行调整。
本发明提出了一种电缆用挤塑模具、挤塑装置和内皮挤制设备，易于在内导体1表面挤制内皮，降低了内皮材料成本，尤其对于较薄的内皮，解决了内皮挤制过程中容易出现开裂、偏心和脱层的问题，对于后续挤制发泡层，提高了物理发泡绝缘均匀性和同心度，也能够消除泡孔，从而提高整体产品性能的稳定性，降低传输衰减和电压驻波比。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种电缆用挤塑模具，包括模芯(51)和模套(52)；其特征在于：
定义挤塑时电缆的内导体(1)在挤塑模具中的运动方向为后；
所述模芯(51)包括从前至后依次连接的过渡区(511)、承线区(512)和第一承径区(513)；所述过渡区(511)内腔侧壁呈锥状且小端朝后，过渡区(511)内腔小端尺寸大于承线区(512)内腔尺寸，承线区(512)内腔尺寸等于第一承径区(513)内腔尺寸；所述过渡区(511)外壁包括从前至后依次设置且均呈锥状的第一外锥段(514)、第二外锥段(515)和第三外锥段(516)，第一外锥段(514)和第三外锥段(516)的锥度相等，第二外锥段(515)的锥度小于第一外锥段(514)的锥度；所述承线区(512)的外壁呈锥状且小端朝后；
所述模套(52)同轴套设于模芯(51)的承线区(512)和第一承径区(513)外部，模套(52)与模芯(51)之间留有间隙(53)；所述模套(52)包括相连接的内锥区(521)和第二承径区(522)，所述内锥区(521)的内腔侧壁呈锥状且小端朝后，所述第二承径区(522)的后端端面与第一承径区(513)的后端端面平齐。
2.根据权利要求1所述一种电缆用挤塑模具，其特征在于：所述间隙(53)前端的宽度大于间隙(53)后端的宽度，所述承线区(512)外壁的母线与模芯(51)轴线的夹角为10°-12°。
3.根据权利要求1或2所述一种电缆用挤塑模具，其特征在于：所述承线区(512)外壁的锥度大于第二外锥段(515)的锥度，且小于第一外锥段(514)的锥度。
4.根据权利要求3所述一种电缆用挤塑模具，其特征在于：所述过渡区(511)内腔侧壁的母线与模芯(51)轴线的夹角为14°-20°；
所述内锥区(521)内腔侧壁的母线与模套(52)轴线的夹角为25°-30°。
5.根据权利要求4所述一种电缆用挤塑模具，其特征在于：所述第一外锥段(514)母线与模芯(51)轴线的夹角为12°-14°，所述第二外锥段(515)母线与模芯(51)轴线的夹角为8°-11°，所述第三外锥段(516)母线与模芯(51)轴线的夹角分别为12°-14°。
6.一种电缆用挤塑装置，包括挤塑机头(4)，以及安装在挤塑机头(4)内的挤塑模具；其特征在于：所述挤塑模具采用权利要求1至5任一所述的电缆用挤塑模具(5)。
7.一种电缆用内皮挤制设备，其特征在于：包括依次设置的预热装置(2)、抽真空装置(3)、权利要求6所述的电缆用挤塑装置、冷却装置(6)和吹干装置(7)；
所述抽真空装置(3)的工作端位于所述挤塑机头(4)的前端。
8.根据权利要求7所述一种电缆用内皮挤制设备，其特征在于：所述抽真空装置(3)包括测温仪(31)、抽真空模具(32)、真空腔(33)、抽真空系统(34)和气管(35)；
所述真空腔(33)安装在挤塑机头(4)的前端端面上；
所述抽真空系统(34)通过气管(35)与真空腔(33)内部连通；
所述抽真空模具(32)安装在真空腔(33)前端，抽真空模具(32)内腔与真空腔(33)内部连通；
所述测温仪(31)的检测端位于抽真空模具(32)内腔前端。
9.根据权利要求7或8所述一种电缆用内皮挤制设备，其特征在于：所述冷却装置(6)为水喷淋冷却装置(6)。
10.根据权利要求9所述一种电缆用内皮挤制设备，其特征在于：所述吹干装置(7)的出风口为斜向出风口。
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