一种高性能复合电缆及其制造方法与流程

1.本发明属于电力电缆技术领域，具体为一种高性能复合电缆及其制造方法。

背景技术：

2.随着城市化和工业化的快速发展，不论是在人们的日常工作生活还是工业生产中都在向着电气化方向发展，因此，电缆作为电气设施的使用基础在得到了越来越广泛的应用，电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线，在电力线路中，电缆所占比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品。
3.目前，由聚氯乙烯材料制备的电缆外保护层虽具有大幅度的提高聚乙烯的机械性能，并保持了优异的电气性能，但在长期使用时，尤其在外界环境中，在高温照射下，电缆极易发生老化，电缆内部温度升高，导致水汽蔓延至内部，存在一定的安全隐患，同时电缆氧化后，会影响使用寿命，例如中国发明专利文献“一种水下机器人用高强度复合电缆”专利号为(cn201910590287.0)，该方案中通过防水帆布绕包层和耐热耐腐蚀聚氨酯弹性体外护套进行防水，并且在在松套管内填充防水化合物，在松套管外依次包覆有阻水材料填充层，虽起到阻水隔离的作用，但电缆内部水汽仍然无法有效吸收，易因电缆长时间使用渗入其他结构层，实用性和经济价值不高，因此需一种高性能复合电缆及其制造方法来解决上述问题。

技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种高性能复合电缆及其制造方法，解决了电缆在长期使用时，尤其在外界环境中，在高温照射下，电缆极易发生老化，电缆内部温度升高，导致水汽蔓延至内部，存在一定的安全隐患，同时电缆氧化后，会影响使用寿命的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能复合电缆，包括防护层和外层防护套，所述防护层的数量为四个，所述防护层内包覆有若干个缆芯，四个防护层包覆在同一个包带层内，所述包带层的外表面依次设置有隔热层、隔离耐火层和防水缓冲层，所述防水缓冲层的外壁均匀嵌入有若干个吸湿组件，所述防水缓冲层和若干个吸湿组件外壁设置有铠装层，所述铠装层的外表面包覆在外层防护套内。
8.作为本发明的进一步方案：所述缆芯设置为铜芯，所述包带层由陶瓷纤维丝绕包而成，所述防水缓冲层由聚四氟乙烯材料制成。
9.作为本发明的进一步方案：所述隔热层由玻璃纤维布材料制成，所述铠装层由钢带铠装组成。
10.作为本发明的进一步方案：所述隔离耐火层由耐热填充料、氢氧化镁、阻燃剂和抗
氧化剂均匀混合而成，所述耐热填充料为已丙胶、氟橡胶或氯丁胶其中的一种或多种按任意比例混合而成。
11.作为本发明的进一步方案：所述防护层包括绝缘层，所述绝缘层的内壁的外壁分别设置有内屏蔽层和外屏蔽层，所述内屏蔽层由半导体纸带制成，所述外屏蔽层由铜丝带编织而成，所述绝缘层采用乙丙橡胶挤出成型。
12.作为本发明的进一步方案：所述吸湿组件包括防潮条，所述防潮条内腔中设有高吸水性树脂，所述防潮条的左右两侧面均开设有若干个吸湿孔，所述吸湿孔内壁的底部为倾斜设计，所述防潮条由聚四氟乙烯材料制成。
13.作为本发明的进一步方案：所述防水缓冲层的内壁设有若干个槽体，所述槽体内卡接有限位凸起，所述限位凸起的材质与防水缓冲层的材质相同，且为聚四氟乙烯材料制成。
14.作为本发明的进一步方案：所述外层防护套由以下原料制成：
15.聚氯乙烯70份、三元乙丙橡胶30份、炭黑10份、氧化镁5份、抗氧剂2份、dop增塑剂5份、dcp硫化剂4份、taic助交联剂2.5份；
16.所述外层防护套的制备步骤如下：
17.(1)首先将70份聚氯乙烯和30份三元乙丙橡胶在130-140℃的环境下进行塑炼，形成预制胶体。
18.(2)其次在预制胶体中加入炭黑10份、氧化镁5份、抗氧剂2份、dop增塑剂5份、dcp硫化剂4份和taic助交联剂2.5份进行混炼，再通过挤出机挤出成型。
19.一种高性能复合电缆的制造方法，包括以下步骤：
20.s1、取缆芯的原材铜材进行拉丝并且进行退火处理，得到铜丝进行绞合形成单束铜制导体，再将若干个单束铜制导体再次进行绞合形成单缆，其次将单缆包覆在防护层内，同理，完成三组单缆的包覆工作。
21.s2、其次在防护层的外表面绕包包带层，完成电缆内层结构的制备。
22.s3、将制备的电缆内层结构外表面绕包玻璃纤维布材料制成的隔热层，并且在隔热层的外壁涂刷隔离耐火层，且分为五层涂刷，每层涂刷的时间间隔为5-8min。
23.s4、当完成涂刷工作后，将由聚四氟乙烯材料制成的防水缓冲层贴附于刷隔离耐火层外壁，其次对防水缓冲层的外表面进行预热处理，将准备的若干个防潮条均匀嵌入防水缓冲层的外壁，防潮条上的吸湿孔内装填高吸水性树脂。
24.s5、其次在防水缓冲层的外表面装设由钢带铠装组成的铠装层，再向铠装层的外表面挤包外层防护套，即完成该复合电缆的制备。
25.(三)有益效果
26.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
27.1、该高性能复合电缆及其制造方法，通过设置铠装层、吸湿组件、防水缓冲层、隔离耐火层和隔热层，隔离耐火层的设置有效提升电缆的防火性能，对内层结构起到一定的支撑作用，降低电缆内层结构受到较大机械损伤，同时配合由玻璃纤维布材料制成的隔热层，提供隔热性能，避免其内层结构因高温出现安全隐患从而影响电缆的使用性能，进一步的防水缓冲层起到防止渗水的作用，防潮条内部的空腔中填充高吸水性树脂，且水分可通过防潮条两侧的吸湿孔进入并且被高吸水性树脂进行吸收，同时相邻两个防潮条之间存在
一定的间隙，给高吸水性树脂吸水膨胀后预留一定的空间，有利于高吸水性树脂充分吸水，从而有效提升电缆的防潮效果，其次配合铠装层，通过钢带铠装组成铠装层，且为整片设计，具有较强的防水性能，同时耐腐蚀性优良，对防水缓冲层及电缆内层有效保护，从而提高电缆的使用性能。
28.2、该高性能复合电缆及其制造方法，通过设置绝缘层、内屏蔽层、外屏蔽层、限位凸起和槽体，由于绝缘层的内壁与外壁分别设有半导体纸带制成的内屏蔽层和铜丝带编织而成的外屏蔽层，则内屏蔽层与被屏蔽的缆芯等电位，并与绝缘层良好接触，从而避免在缆芯与绝缘层之间发生局部放电，外屏蔽层与被屏蔽的绝缘层有良好接触，避免在绝缘层外层发生局部放电，降低安全隐患，通过限位凸起与槽体之间的相互配合，使限位凸起嵌入槽体后，有效实现对防水缓冲层限位的目的，防止防水缓冲层因偏移位置影响吸湿组件的防潮效果，进一步提高该电缆的使用效果。
29.3、该高性能复合电缆及其制造方法，通过外层防护套制备所使用的到的各种材料，在聚氯乙烯中添加三元乙丙橡胶对外层防护套的制备配方进行优化，提高外层防护套的物理性能、电性能及耐老化性能，使其拉断伸长率下降，拉伸强度提高，保证电缆的使用寿命。
附图说明
30.图1为本发明剖面的结构示意图；
31.图2为本发明包带层与防护层连接的结构示意图；
32.图3为本发明防水缓冲层的结构示意图；
33.图4为本发明a处放大的结构示意图；
34.图中：1、防护层；101、绝缘层；102、内屏蔽层；103、外屏蔽层；2、缆芯；3、包带层；4、隔热层；5、隔离耐火层；6、防水缓冲层；7、吸湿组件；701、防潮条；702、高吸水性树脂；703、吸湿孔；8、限位凸起；9、槽体；10、铠装层；11、外层防护套。
具体实施方式
35.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
36.如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种高性能复合电缆，包括防护层1和外层防护套11，防护层1的数量为四个，防护层1内包覆有若干个缆芯2，四个防护层1包覆在同一个包带层3内，包带层3的外表面依次设置有隔热层4、隔离耐火层5和防水缓冲层6，隔离耐火层5的设置有效提升电缆的防火性能，对内层结构起到一定的支撑作用，降低电缆内层结构受到较大机械损伤，防水缓冲层6的外壁均匀嵌入有若干个吸湿组件7，防水缓冲层6和若干个吸湿组件7外壁设置有铠装层10，铠装层10的外表面包覆在外层防护套11内。
37.具体的，如图1和图2所示，缆芯2设置为铜芯，包带层3由陶瓷纤维丝绕包而成，防水缓冲层6由聚四氟乙烯材料制成，隔热层4由玻璃纤维布材料制成，铠装层10由钢带铠装组成，通过钢带铠装组成铠装层10，且为整片设计，具有较强的防水性能，同时耐腐蚀性优良，对防水缓冲层6及电缆内层有效保护，隔离耐火层5由耐热填充料、氢氧化镁、阻燃剂和抗氧化剂均匀混合而成，耐热填充料为已丙胶、氟橡胶或氯丁胶其中的一种或多种按任意比例混合而成，防护层1包括绝缘层101，绝缘层101的内壁的外壁分别设置有内屏蔽层102
和外屏蔽层103，内屏蔽层102与被屏蔽的缆芯2等电位，并与绝缘层101良好接触，从而避免在缆芯2与绝缘层101之间发生局部放电，内屏蔽层102由半导体纸带制成，外屏蔽层103由铜丝带编织而成，外屏蔽层103与被屏蔽的绝缘层101有良好接触，避免在绝缘层101外层发生局部放电，降低安全隐患，绝缘层101采用乙丙橡胶挤出成型。
38.具体的，如图2、图3和图4所示，吸湿组件7包括防潮条701，防潮条701内腔中设有高吸水性树脂702，防潮条701的左右两侧面均开设有若干个吸湿孔703，通过设置防潮条701，相邻两个防潮条701之间存在一定的间隙，给高吸水性树脂702吸水膨胀后预留一定的空间，有利于高吸水性树脂702充分吸水，从而有效提升电缆的防潮效果，吸湿孔703内壁的底部为倾斜设计，防潮条701由聚四氟乙烯材料制成，防水缓冲层6的内壁设有若干个槽体9，槽体9内卡接有限位凸起8，通过限位凸起8与槽体9之间的相互配合，使限位凸起8嵌入槽体9后，有效实现对防水缓冲层6限位的目的，防止防水缓冲层6因偏移位置影响吸湿组件7的防潮效果，限位凸起8的材质与防水缓冲层6的材质相同，且为聚四氟乙烯材料制成，通过防水缓冲层6与吸湿组件7之间的相互配合，防水缓冲层6起到防止渗水的作用，防潮条701内部的空腔中填充高吸水性树脂702，且水分可通过防潮条701两侧的吸湿孔703进入并且被高吸水性树脂702进行吸收。
39.外层防护套11由以下原料制成：
40.聚氯乙烯70份、三元乙丙橡胶30份、炭黑10份、氧化镁5份、抗氧剂2份、dop增塑剂5份、dcp硫化剂4份、taic助交联剂2.5份；
41.外层防护套11的制备步骤如下：
42.(1)首先将70份聚氯乙烯和30份三元乙丙橡胶在130-140℃的环境下进行塑炼，形成预制胶体。
43.(2)其次在预制胶体中加入炭黑10份、氧化镁5份、抗氧剂2份、dop增塑剂5份、dcp硫化剂4份和taic助交联剂2.5份进行混炼，再通过挤出机挤出成型。
44.一种高性能复合电缆的制造方法，包括以下步骤：
45.s1、取缆芯2的原材铜材进行拉丝并且进行退火处理，得到铜丝进行绞合形成单束铜制导体，再将若干个单束铜制导体再次进行绞合形成单缆，其次将单缆包覆在防护层1内，同理，完成三组单缆的包覆工作。
46.s2、其次在防护层1的外表面绕包包带层3，完成电缆内层结构的制备。
47.s3、将制备的电缆内层结构外表面绕包玻璃纤维布材料制成的隔热层4，并且在隔热层4的外壁涂刷隔离耐火层5，且分为五层涂刷，每层涂刷的时间间隔为5-8min。
48.s4、当完成涂刷工作后，将由聚四氟乙烯材料制成的防水缓冲层6贴附于刷隔离耐火层5外壁，其次对防水缓冲层6的外表面进行预热处理，将准备的若干个防潮条701均匀嵌入防水缓冲层6的外壁，防潮条701上的吸湿孔703内装填高吸水性树脂702。
49.s5、其次在防水缓冲层6的外表面装设由钢带铠装组成的铠装层10，再向铠装层10的外表面挤包外层防护套11，即完成该复合电缆的制备。
50.通过对外层防护套11老化后的性能进行测试，如下表所示：
51.项目老化前老化后拉伸强度/mpa12.2211.85拉断伸长率/％338306
击穿电压/(kv
·
mm-1
)28.715.5电阻率
×
10-10
(ω
·
m)3.651.08介电损耗因子0.0240.28介电常数6.337.22
52.由上表得知：在聚氯乙烯中添加三元乙丙橡胶对外层防护套11的制备配方进行优化，提高外层防护套11的物理性能、电性能及耐老化性能，使其拉断伸长率下降，拉伸强度提高。
53.综上所得：
54.通过设置铠装层10、吸湿组件7、防水缓冲层6、隔离耐火层5和隔热层4，隔离耐火层5的设置有效提升电缆的防火性能，对内层结构起到一定的支撑作用，降低电缆内层结构受到较大机械损伤，同时配合由玻璃纤维布材料制成的隔热层4，提供隔热性能，避免其内层结构因高温出现安全隐患从而影响电缆的使用性能，进一步的防水缓冲层6起到防止渗水的作用，防潮条701内部的空腔中填充高吸水性树脂702，且水分可通过防潮条701两侧的吸湿孔703进入并且被高吸水性树脂702进行吸收，同时相邻两个防潮条701之间存在一定的间隙，给高吸水性树脂702吸水膨胀后预留一定的空间，有利于高吸水性树脂702充分吸水，从而有效提升电缆的防潮效果，其次配合铠装层10，通过钢带铠装组成铠装层10，且为整片设计，具有较强的防水性能，同时耐腐蚀性优良，对防水缓冲层6及电缆内层有效保护，从而提高电缆的使用性能。
55.通过设置绝缘层101、内屏蔽层102、外屏蔽层103、限位凸起8和槽体9，由于绝缘层101的内壁与外壁分别设有半导体纸带制成的内屏蔽层102和铜丝带编织而成的外屏蔽层103，则内屏蔽层102与被屏蔽的缆芯2等电位，并与绝缘层101良好接触，从而避免在缆芯2与绝缘层101之间发生局部放电，外屏蔽层103与被屏蔽的绝缘层101有良好接触，避免在绝缘层101外层发生局部放电，降低安全隐患，通过限位凸起8与槽体9之间的相互配合，使限位凸起8嵌入槽体9后，有效实现对防水缓冲层6限位的目的，防止防水缓冲层6因偏移位置影响吸湿组件7的防潮效果，进一步提高该电缆的使用效果。
56.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“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

1.一种高性能复合电缆，包括防护层(1)和外层防护套(11)，其特征在于：所述防护层(1)的数量为四个，所述防护层(1)内包覆有若干个缆芯(2)，四个防护层(1)包覆在同一个包带层(3)内，所述包带层(3)的外表面依次设置有隔热层(4)、隔离耐火层(5)和防水缓冲层(6)，所述防水缓冲层(6)的外壁均匀嵌入有若干个吸湿组件(7)，所述防水缓冲层(6)和若干个吸湿组件(7)外壁设置有铠装层(10)，所述铠装层(10)的外表面包覆在外层防护套(11)内。2.根据权利要求1所述的一种高性能复合电缆，其特征在于：所述缆芯(2)设置为铜芯，所述包带层(3)由陶瓷纤维丝绕包而成，所述防水缓冲层(6)由聚四氟乙烯材料制成。3.根据权利要求1所述的一种高性能复合电缆，其特征在于：所述隔热层(4)由玻璃纤维布材料制成，所述铠装层(10)由钢带铠装组成。4.根据权利要求1所述的一种高性能复合电缆，其特征在于：所述隔离耐火层(5)由耐热填充料、氢氧化镁、阻燃剂和抗氧化剂均匀混合而成，所述耐热填充料为已丙胶、氟橡胶或氯丁胶其中的一种或多种按任意比例混合而成。5.根据权利要求1所述的一种高性能复合电缆，其特征在于：所述防护层(1)包括绝缘层(101)，所述绝缘层(101)的内壁的外壁分别设置有内屏蔽层(102)和外屏蔽层(103)，所述内屏蔽层(102)由半导体纸带制成，所述外屏蔽层(103)由铜丝带编织而成，所述绝缘层(101)采用乙丙橡胶挤出成型。6.根据权利要求1所述的一种高性能复合电缆，其特征在于：所述吸湿组件(7)包括防潮条(701)，所述防潮条(701)内腔中设有高吸水性树脂(702)，所述防潮条(701)的左右两侧面均开设有若干个吸湿孔(703)，所述吸湿孔(703)内壁的底部为倾斜设计，所述防潮条(701)由聚四氟乙烯材料制成。7.根据权利要求2所述的一种高性能复合电缆，其特征在于：所述防水缓冲层(6)的内壁设有若干个槽体(9)，所述槽体(9)内卡接有限位凸起(8)，所述限位凸起(8)的材质与防水缓冲层(6)的材质相同，且为聚四氟乙烯材料制成。8.根据权利要求1所述的一种高性能复合电缆，其特征在于，所述外层防护套(11)由以下原料制成：聚氯乙烯70份、三元乙丙橡胶30份、炭黑10份、氧化镁5份、抗氧剂2份、dop增塑剂5份、dcp硫化剂4份、taic助交联剂2.5份；所述外层防护套(11)的制备步骤如下：(1)首先将70份聚氯乙烯和30份三元乙丙橡胶在130-140℃的环境下进行塑炼，形成预制胶体；(2)其次在预制胶体中加入炭黑10份、氧化镁5份、抗氧剂2份、dop增塑剂5份、dcp硫化剂4份和taic助交联剂2.5份进行混炼，再通过挤出机挤出成型。9.如权利要求1-9任一项所述的一种高性能复合电缆的制造方法，其特征在于，包括以步骤：s1、取缆芯(2)的原材铜材进行拉丝并且进行退火处理，得到铜丝进行绞合形成单束铜制导体，再将若干个单束铜制导体再次进行绞合形成单缆，其次将单缆包覆在防护层(1)内，同理，完成三组单缆的包覆工作；s2、其次在防护层(1)的外表面绕包包带层(3)，完成电缆内层结构的制备；
s3、将制备的电缆内层结构外表面绕包玻璃纤维布材料制成的隔热层(4)，并且在隔热层(4)的外壁涂刷隔离耐火层(5)，且分为五层涂刷，每层涂刷的时间间隔为5-8min；s4、当完成涂刷工作后，将由聚四氟乙烯材料制成的防水缓冲层(6)贴附于刷隔离耐火层(5)外壁，其次对防水缓冲层(6)的外表面进行预热处理，将准备的若干个防潮条(701)均匀嵌入防水缓冲层(6)的外壁，防潮条(701)上的吸湿孔(703)内装填高吸水性树脂(702)；s5、其次在防水缓冲层(6)的外表面装设由钢带铠装组成的铠装层(10)，再向铠装层(10)的外表面挤包外层防护套(11)，即完成该复合电缆的制备。

技术总结

本发明公开了一种高性能复合电缆及其制造方法，属于电力电缆技术领域，其包括防护层和外层防护套，防护层的数量为四个，防护层内包覆有若干个缆芯，四个防护层包覆在同一个包带层内，包带层的外表面依次设置有隔热层、隔离耐火层和防水缓冲层。该高性能复合电缆及其制造方法，通过设置吸湿组件、隔离耐火层和隔热层，相邻两个防潮条之间存在一定的间隙，给高吸水性树脂吸水膨胀后预留一定的空间，有利于高吸水性树脂充分吸水，从而有效提升电缆的防潮效果，其次配合铠装层，通过钢带铠装组成铠装层，且为整片设计，具有较强的防水性能，同时耐腐蚀性优良，对防水缓冲层及电缆内层有效保护，从而提高电缆的使用性能。从而提高电缆的使用性能。从而提高电缆的使用性能。