CN117524571A - 一种纳米双金属复合电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米双金属复合电缆，包括电缆本体，所述电缆本体采用纳米铝芯为主要原材料，且纳米铝芯的外侧覆盖有铜带，并且纳米铝芯与铜带拉拔后制成的纳米双金属复合材料，所述绝缘层设置在纳米双金属复合材料的外侧，且绝缘层的内侧固定连接有阻燃层，并且阻燃层与纳米双金属复合材料的外侧固定相连，阻燃层在一定程度上可对电缆本体进行阻燃处理。该纳米双金属复合电缆，电缆本体用特殊绞合和紧压工艺，以及绝缘、成缆、装铠、护套等工序加工而得到的新型电线电缆具有交流电阻低、导电性能好、耐腐蚀性好、可直接采用铜接线端子焊接，保证接头处的热稳定性，安全可靠，成本低、重量轻等优点。
Description
技术领域
本发明涉及复合电缆技术领域，具体为一种纳米双金属复合电缆。
背景技术
我国是贫铜富铝的国家，每年进口大量铜材，电线电缆行业是耗铜大户，消耗了近三分之二的铜，近些年来，我国提出了“以铝代铜”的技术政策并开始在电线电缆行业和其他行业里推广应用铝材。
如申请号为：CN202310508193.0的一种电缆保护层及其电缆，包括：保护层主体与电缆主体，所述电缆主体设于保护层主体的内壁处；保护组件，设于保护层主体的内壁处，其中：所述保护组件包括抗磨条、抗磨管、加强纤维、柔性轴、封堵气囊、固定孔、固定环与钢丝绳，所述抗磨条与抗磨管分别设于保护层主体的外壁处，所述加强纤维嵌设于抗磨管的内壁处，所述固定孔开设于封堵气囊的内壁中心处，所述柔性轴嵌设于固定孔的内壁中心处，所述钢丝绳固定设置于固定环的外壁处，所述固定环套设于电缆主体的外壁处，所述电缆主体的外壁套设有绝缘层；通过保护组件，可以实现对电缆主体进行保护，避免在长时间的高磨损环境和持续弯曲的要求，导致的电缆主体产生开裂和短路，抗磨条的横截面呈矩形状可以保证其具备足够的磨损距离，通过加强纤维与与钢丝绳之间旋转方向相反，可以保证抗扭曲效果增加，避免弯曲导致的折弯断裂。
上述文件中的，电缆大多采用铝为原料制作而成，但由于铝本身的抗蠕变差和不耐腐蚀导致铝电缆接头故障频繁发生，之后各电缆企业纷纷研制替代材料，希望弥补纯铝的缺陷而推动以铝代铜的推广应用，纳米双金属复合电线电缆采用复合材料，铝芯完全被铜所覆盖，有效解决铝材缺陷，且导电性更优于铝电缆，可实现以铝代铜。
如申请号为CN201910015379.6的一种电缆保护套及电缆，该电缆保护套及电缆具有防鼠防蚁效果好、使用灵活性好、结构简单的优点，该电缆保护套包括保护套体和电源，以保护套体的与电缆接触的一侧为内侧，以保护套体的背离电缆的一侧为外侧，保护套体包括由内向外层叠设置的屏蔽层、导电层和绝缘层，导电层与电源电连接，且电源的输出电压低于人体安全电压， 上述的电缆保护套在使用时，首先将保护套体套装设置于电缆的表面上，并将电源与保护套体中的导电层电连接。当老鼠或白蚁蛀咬到该电缆保护套中的导电层时，老鼠或白蚁会受到电击受伤或死亡，从而保护到电缆免受老鼠或白蚁的破坏，具有防鼠防蚁效果好、使用灵活性好、结构简单的优点。
上述文件中的电缆，自身的防火性能较差，当线缆内部自身因短路导致自然时，大多电缆外侧没有进行阻燃处理，火势会顺势蔓延，大致火灾的发生，同时现有的电缆的保护套大多直接设置在电缆外侧，电缆长时间的使用过程中，可能会使得保护套与内部分离，存在一定的局限性。
所以我们提出了一种纳米双金属复合电缆，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米双金属复合电缆，以解决上述背景技术提出的目前市场上的铝本身的抗蠕变差和不耐腐蚀导致铝电缆接头故障频繁发生，大多电缆外侧没有进行阻燃处理和电缆长时间的使用过程中，可能会使得保护套与内部分离的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米双金属复合电缆，包括电缆本体，所述电缆本体采用纳米铝芯为主要原材料，且纳米铝芯的外侧覆盖有铜带，并且纳米铝芯与铜带拉拔后制成的纳米双金属复合材料；
绝缘层，所述绝缘层设置在纳米双金属复合材料的外侧，且绝缘层的内侧固定连接有阻燃层，并且阻燃层与纳米双金属复合材料的外侧固定相连，阻燃层在一定程度上可对电缆本体进行阻燃处理；
保护层，所述保护层设置在电缆本体的最外侧，且保护层的内侧设置有密封层，并且密封层固定连接在绝缘层的外侧，绝缘层通过密封层可与保护层紧密的粘连在一起，减少了保护层脱落的可能。
所述电缆本体的制作方法为：
A:采用纳米双金属复合单线，扇形和瓦形导体经多层绞合、临层方向相反、分层紧压制成扇形和瓦形导体，可缩小电缆3~6%；圆形导体经多层绞合、临层方向相反、纳米聚晶模具分层拉拔制成紧压导体，增加填充系数，表面光滑圆整，缩小电缆外径；
B:将步骤A制成的纳米双金属复合导体，利用高速挤出机，采用低热收缩和抗老化XLPE绝缘材料包覆到纳米双金属复合材料导体上，经火花试验，制成纳米双金属复合电缆绝缘导体；
C：将步骤B得到的纳米双金属复合电缆绝缘导体，放进特制的蒸汽箱中，在90±5℃的蒸汽环境中，使XLPE绝缘材料中的硅烷与聚乙烯发生接枝和交联化学反应而形成的热固性聚乙烯绝缘体，提高材料的抗老化性和耐热性，提高电缆的载流量和使用寿命；
D:将步骤C得到的纳米双金属复合电缆绝缘导体，利用盘缆式成缆设备，将单芯按一定的节距合成多芯电缆，扇形和瓦形纳米双金属复合电缆绝缘导体事先要进行预扭，以保证缆芯的稳定性，线芯之间添加合适的填充物，外面用合适的带子扎紧，制成多芯线缆缆芯；
E:将步骤D得到的多芯电缆缆芯，利用合适的塑料挤出机，采用PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料包覆到多芯电缆的缆芯上，制成内护套半成品；
F:将步骤E得到的内护套半成品，利用铠装专用设备，采用镀锌钢带或非磁性金属带双层间隙绕包工艺，制成铠装半成品；
G:将步骤F得到的铠装半成品，利用合适的塑料挤出机，采用防紫外线的PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料包覆到铠装半成品上，经火花试验后，最终制得纳米双金属复合电力电缆。
优选的，所述步骤A中采用绞合紧压导体填充系数达到88%以上，电缆外径缩小3%以上，单线焊接处经电镀处理，保证无任何铝裸露与空气中，经退火处理后，接点抗拉强度≤120Mpa，延伸率≥18%。
优选的，所述步骤B采用低热收缩和抗老化硅烷XLPE绝缘材料，延长电缆使用寿命,步骤C中，采用蒸汽法进行交联反应，效率高，热延伸稳定，载荷下伸长率60~100之间，冷却后永久变形率0~5%。
优选的，所述步骤D中，缆芯的填充物和包扎带均采用对XLPE绝缘层无任何不良影响的材料，线芯稳定性高，不易翻转扁形；所述步骤E中，采用90度PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料。
优选的，所述步骤F中，采用镀锌钢带或非磁性金属带双层间隙绕包，间隙率≤45%。所述步骤G中，采用防紫外线90度PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料。
优选的，所述阻燃层的内侧固定连接有阻燃条，且阻燃条的内部设置有阻燃泡沫，并且阻燃泡沫的周侧固定连接有陶瓷内层，并且陶瓷内层的周侧固定连接有阻火护套。
优选的，所述阻燃条为圆柱形设计，且阻燃条关于阻燃层的中心点等距离分布。
优选的，所述保护层的内部开设有嵌套槽，且嵌套槽的内部嵌套连接有密封层，所述嵌套槽的内侧开设有放置槽，且放置槽的内部盛装有生石灰，并且嵌套槽的内侧粘贴连接有气囊。
优选的，所述密封层为低熔点的橡胶材质，且密封层的周侧与嵌套槽内壁相贴合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）用绞合紧压导体填充系数达到88%以上，电缆外径缩小3%以上，单线焊接处经电镀处理，保证无任何铝裸露与空气中，经退火处理后，接点抗拉强度≤120Mpa，延伸率≥18%；
（2）缆芯的填充物和包扎带均采用对XLPE绝缘层无任何不良影响的材料，线芯稳定性高，不易翻转扁形；
（3）电缆本体用特殊绞合和紧压工艺，以及绝缘、成缆、装铠、护套等工序加工而得到的新型电线电缆具有交流电阻低、导电性能好、耐腐蚀性好、可直接采用铜接线端子焊接，保证接头处的热稳定性，安全可靠，成本低、重量轻等优点；
（4）阻燃条的内部设置有陶瓷内层和阻燃泡沫，且陶瓷内层的外侧设有阻火护套，三者皆为阻燃材质，在一定在一定程度上可对纳米铝芯和铜带进行一步的进行防护，并对其进行初步阻燃，减少火灾发生的可能；
（5）密封层可使得保护层更好的与绝缘层进行固定连接，当密封层松动时，其保护层内侧所开设的放置槽内部的生石灰会与空气相接处，空气中所携带的水分与生石灰发生反应，使得生石灰开始产生一定的热量，气囊受热发生膨胀，对保护层进行支撑，使得保护层可继续对内部进行防护，同时密封层为熔点较低的材质，生石灰产生的热量会融化密封层，使得密封层充分的进入到嵌套槽的内部，进一步使得保护层与密封层之间紧密相连，减少了保护层脱落的可能。
附图说明
图1为本发明电缆本体正视结构示意图；
图2为本发明阻燃层立体结构示意图；
图3为本发明阻燃条正剖视结构示意图；
图4为本发明保护层侧剖视结构示意图；
图5为本发明密封层立体结构示意图；
图6为本发明放置槽正剖视结构示意图；
图7为本发明电缆制作流程示意图。
图中：1、电缆本体；101、纳米铝芯；102、铜带；103、绝缘层；104、阻燃层；105、阻燃条；106、保护层；107、密封层；1051、阻火护套；1052、陶瓷内层；1053、阻燃泡沫；20、放置槽；201、生石灰；30、气囊；1061、嵌套槽。
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。
实施例一：
如图1和图7所示的该技术方案，本实用提供如下技术方案：一种纳米双金属复合电缆，公开了纳米双金属复合材料，有效解决铝材缺陷，且导电性更优于铝电缆，可实现以铝代铜：
电缆本体1，电缆本体1采用纳米铝芯101为主要原材料，且纳米铝芯101的外侧覆盖有铜带102，并且纳米铝芯101与铜带102拉拔后制成的纳米双金属复合材料。
电缆本体1的制作方法为：
A:采用纳米双金属复合单线，扇形和瓦形导体经多层绞合、临层方向相反、分层紧压制成扇形和瓦形导体，可缩小电缆3~6%；圆形导体经多层绞合、临层方向相反、纳米聚晶模具分层拉拔制成紧压导体，增加填充系数填充系数88%以上，表面光滑圆整，缩小电缆外径外径缩小2~3%。
B:将步骤A制成的纳米双金属复合导体，利用高速挤出机，采用低热收缩和抗老化XLPE绝缘材料包覆到纳米双金属复合材料导体上，经火花试验，制成纳米双金属复合电缆绝缘导体。
C：将步骤B得到的纳米双金属复合电缆绝缘导体，放进特制的蒸汽箱中，在90±5℃的蒸汽环境中，使XLPE绝缘材料中的硅烷与聚乙烯发生接枝和交联化学反应而形成的热固性聚乙烯绝缘体，提高材料的抗老化性和耐热性，提高电缆的载流量和使用寿命。
D:将步骤C得到的纳米双金属复合电缆绝缘导体，利用盘缆式成缆设备，将单芯按一定的节距合成多芯电缆，扇形和瓦形纳米双金属复合电缆绝缘导体事先要进行预扭，以保证缆芯的稳定性，线芯之间添加合适的填充物，外面用合适的带子扎紧，制成多芯线缆缆芯。
E:将步骤D得到的多芯电缆缆芯，利用合适的塑料挤出机，采用PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料包覆到多芯电缆的缆芯上，制成内护套半成品。
F:将步骤E得到的内护套半成品，利用铠装专用设备，采用镀锌钢带或非磁性金属带双层间隙绕包工艺，制成铠装半成品。
G:将步骤F得到的铠装半成品，利用合适的塑料挤出机，采用防紫外线的PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料包覆到铠装半成品上，经火花试验后，最终制得纳米双金属复合电力电缆。
电缆本体1用特殊绞合和紧压工艺，以及绝缘、成缆、装铠、护套等工序加工而得到的新型电线电缆具有交流电阻低、导电性能好、耐腐蚀性好、可直接采用铜接线端子焊接，保证接头处的热稳定性，安全可靠，成本低综合成本比铜缆低40%、重量轻仅为铜缆的40%等优点。
实施例二：
如图2和图3所示的该技术方案，本实用提供如下技术方案：一种纳米双金属复合电缆，公开了阻燃层104，通过阻燃层104内部的阻燃条105可有效的对电缆本体1进行阻燃处理。
步骤A中采用绞合紧压导体填充系数达到88%以上，电缆外径缩小3%以上，单线焊接处经电镀处理，保证无任何铝裸露与空气中，经退火处理后，接点抗拉强度≤120Mpa，延伸率≥18%。
步骤B采用低热收缩和抗老化硅烷XLPE绝缘材料，延长电缆使用寿命,步骤C中，采用蒸汽法进行交联反应，效率高，热延伸稳定，载荷下伸长率60~100之间，冷却后永久变形率0~5%。
阻燃层104的内侧固定连接有阻燃条105，且阻燃条105的内部设置有阻燃泡沫1053，并且阻燃泡沫1053的周侧固定连接有陶瓷内层1052，并且陶瓷内层1052的周侧固定连接有阻火护套1051，阻燃条105为圆柱形设计，且阻燃条105关于阻燃层104的中心点等距离分布。
阻燃条105的内部设置有陶瓷内层1052和阻燃泡沫1053，且陶瓷内层1052的外侧设有阻火护套1051，三者皆为阻燃材质，在一定在一定程度上可对纳米铝芯101和铜带102进行一步的进行防护，并对其进行初步阻燃，减少火灾发生的可能。
实施例三：
如图4、图5和图6所示的该技术方案，本实用提供如下技术方案：一种纳米双金属复合电缆，公开了密封层107，在密封层107的作用下，保护层106可更好的与绝缘层103进行固定连接。
步骤D中，缆芯的填充物和包扎带均采用对XLPE绝缘层103无任何不良影响的材料，线芯稳定性高，不易翻转扁形；步骤E中，采用90度PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料，步骤F中，采用镀锌钢带或非磁性金属带双层间隙绕包，间隙率≤45%。步骤G中，采用防紫外线90度PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料。
保护层106的内部开设有嵌套槽1061，且嵌套槽1061的内部嵌套连接有密封层107，嵌套槽1061的内侧开设有放置槽20，且放置槽20的内部盛装有生石灰201，并且嵌套槽1061的内侧粘贴连接有气囊30；密封层107为低熔点的橡胶材质，且密封层107的周侧与嵌套槽1061内壁相贴合。
密封层107可使得保护层106更好的与绝缘层103进行固定连接，当密封层107松动时，其保护层106内侧所开设的放置槽20内部的生石灰201会与空气相接处，空气中所携带的水分与生石灰201发生反应，使得生石灰201开始产生一定的热量，气囊30受热发生膨胀，对保护层106进行支撑，使得保护层106可继续对内部进行防护，同时密封层107为熔点较低的材质，生石灰201产生的热量会融化密封层107，使得密封层107充分的进入到嵌套槽1061的内部，进一步使得保护层106与密封层107之间紧密相连，减少了保护层106脱落的可能。
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 (9)
1.一种纳米双金属复合电缆，包括电缆本体（1），所述电缆本体（1）采用纳米铝芯（101）为主要原材料，且纳米铝芯（101）的外侧覆盖有铜带（102），并且纳米铝芯（101）与铜带（102）拉拔后制成的纳米双金属复合材料；
其特征在于，还包括：
绝缘层（103），所述绝缘层（103）设置在纳米双金属复合材料的外侧，且绝缘层（103）的内侧固定连接有阻燃层（104），并且阻燃层（104）与纳米双金属复合材料的外侧固定相连，阻燃层（104）在一定程度上可对电缆本体（1）进行阻燃处理；
保护层（106），所述保护层（106）设置在电缆本体（1）的最外侧，且保护层（106）的内侧设置有密封层（107），并且密封层（107）固定连接在绝缘层（103）的外侧，绝缘层（103）通过密封层（107）可与保护层（106）紧密的粘连在一起，减少了保护层（106）脱落的可能；
所述电缆本体（1）的制作方法为：
A:采用纳米双金属复合单线，扇形和瓦形导体经多层绞合、临层方向相反、分层紧压制成扇形和瓦形导体，可缩小电缆3~6%；圆形导体经多层绞合、临层方向相反、纳米聚晶模具分层拉拔制成紧压导体，增加填充系数（填充系数88%以上），表面光滑圆整，缩小电缆外径（外径缩小2~3%）；
B:将步骤A制成的纳米双金属复合导体，利用高速挤出机，采用低热收缩和抗老化XLPE绝缘材料包覆到纳米双金属复合材料导体上，经火花试验，制成纳米双金属复合电缆绝缘导体；
C：将步骤B得到的纳米双金属复合电缆绝缘导体，放进特制的蒸汽箱中，在90±5℃的蒸汽环境中，使XLPE绝缘材料中的硅烷与聚乙烯发生接枝和交联化学反应而形成的热固性聚乙烯绝缘体，提高材料的抗老化性和耐热性，提高电缆的载流量和使用寿命；
D:将步骤C得到的纳米双金属复合电缆绝缘导体，利用盘缆式成缆设备，将单芯按一定的节距合成多芯电缆，扇形和瓦形纳米双金属复合电缆绝缘导体事先要进行预扭，以保证缆芯的稳定性，线芯之间添加合适的填充物，外面用合适的带子扎紧，制成多芯线缆缆芯；
E:将步骤D得到的多芯电缆缆芯，利用合适的塑料挤出机，采用PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料包覆到多芯电缆的缆芯上，制成内护套半成品；
F:将步骤E得到的内护套半成品，利用铠装专用设备，采用镀锌钢带或非磁性金属带双层间隙绕包工艺，制成铠装半成品；
G:将步骤F得到的铠装半成品，利用合适的塑料挤出机，采用防紫外线的PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料包覆到铠装半成品上，经火花试验后，最终制得纳米双金属复合电力电缆。
2.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述步骤A中采用绞合紧压导体填充系数达到88%以上，电缆外径缩小3%以上，单线焊接处经电镀处理，保证无任何铝裸露与空气中，经退火处理后，接点抗拉强度≤120Mpa，延伸率≥18%。
3.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述步骤B采用低热收缩和抗老化硅烷XLPE绝缘材料，延长电缆使用寿命,步骤C中，采用蒸汽法进行交联反应，效率高，热延伸稳定，载荷下伸长率60~100之间，冷却后永久变形率0~5%。
4.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述步骤D中，缆芯的填充物和包扎带均采用对XLPE绝缘层（103）无任何不良影响的材料，线芯稳定性高，不易翻转扁形；所述步骤E中，采用90度PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料。
5.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述步骤F中，采用镀锌钢带或非磁性金属带双层间隙绕包，间隙率≤45%。步骤G中，采用防紫外线90度PVC、PE或无卤低烟聚烯烃护套料。
6.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述阻燃层（104）的内侧固定连接有阻燃条（105），且阻燃条（105）的内部设置有阻燃泡沫（1053），并且阻燃泡沫（1053）的周侧固定连接有陶瓷内层（1052），并且陶瓷内层（1052）的周侧固定连接有阻火护套（1051）。
7.根据权利要求6所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述阻燃条（105）为圆柱形设计，且阻燃条（105）关于阻燃层（104）的中心点等距离分布。
8.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述保护层（106）的内部开设有嵌套槽（1061），且嵌套槽（1061）的内部嵌套连接有密封层（107），所述嵌套槽（1061）的内侧开设有放置槽（20），且放置槽（20）的内部盛装有生石灰（201），并且嵌套槽（1061）的内侧粘贴连接有气囊（30）。
9.根据权利要求1所述的一种纳米双金属复合电缆，其特征在于：所述密封层（107）为低熔点的橡胶材质，且密封层（107）的周侧与嵌套槽（1061）内壁相贴合。
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