柔性矿物绝缘防火电缆的制作方法
【专利摘要】本申请提供了柔性矿物绝缘防火电缆，涉及电力电缆技术领域，该电缆包括：圆柱形的导体芯以及在导体芯的外围依次套设的绝缘层、包带、隔氧耐火层和外护套，其中，绝缘层包裹导体芯，以形成柱状的缆芯，包带呈环状，且固定导体芯和绝缘层，在本发明的电缆中通过绝缘层包裹导体芯，以及隔氧耐火层的设置，使得电缆在遇到火或者高温的情况下，能迅速结成坚硬的铠体，从而起到很好的阻燃、隔火的作用，在发生火灾时，便于继续使用。
【专利说明】
柔性矿物绝缘防火电缆
技术领域
[0001]本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及柔性矿物绝缘防火电缆。
【背景技术】
[0002]电缆，是电力传输过程中使用的一种传输线材。随着经济的发展和人们生活水平的提高，电力电气设备的使用日益增多，从电力公交车到汽车的电力充电粧，从办公电脑到全自动电力生产设备，电在人们的生活和生产中的应用越来越普遍。
[0003]为了提高电气线路的安全水平，越来越多的人们开始关注电缆的阻燃问题。然而，目前在实际火灾发生后，电缆很容易发生燃烧，并且，在燃烧后不能继续传输电能。但在许多重要场合发生火灾时，人员的疏散、通道的照明、防火报警设备的响应、自动消防设施以及其它应急设备的启动，都需要有电能的供应才可以正常工作。
[0004]针对上述问题，究其原因在于目前市场上的电缆防火性能差，无法抵御火势对于电缆结构的侵蚀，导致火灾发生时，电缆发生燃烧，继而无法正常供应电能。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供柔性矿物绝缘防火电缆，通过设置绝缘层和隔氧耐火层等，使得电缆的防火性能增强。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了柔性矿物绝缘防火电缆，包括:圆柱形的导体芯以及在导体芯的外围依次套设的绝缘层、包带、隔氧耐火层和外护套；
[0007]其中，绝缘层包裹导体芯，以形成柱状的缆芯；
[0008]包带呈环状，且固定导体芯和绝缘层。
[0009]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，缆芯包括多个，多个缆芯之间铰合连接。
[0010]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括填充绳，缆芯为多个，且多个缆芯并行排列；
[0011 ]填充绳填充在不同缆芯之间，以及填充在包带与缆芯之间。
[0012]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括玻璃纤维带，玻璃纤维带绕包在隔氧耐火层和外护套之间。
[0013]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，绝缘层为耐火绝缘体，且，绝缘层的厚度大于或等于2.0_。
[0014]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，包带为无碱玻璃纤维带，且，包带的厚度为0.17_。
[0015]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，隔氧耐火层为耐火隔氧体，且，隔氧耐火层的厚度大于或等于2.0mm0
[0016]结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，外护套为无卤低烟阻燃聚烯烃护套料。
[0017]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，导体芯为一个，绝缘层为白色；
[0018]或，导体芯为两个，包裹两个导体芯的绝缘层分别为红色和蓝色；
[0019]或，导体芯为三个，包裹三个导体芯的绝缘层分别为黄色、绿色和蓝色；
[0020]或，导体芯为四个，包裹四个导体芯的绝缘层分别为黄色、绿色、红色和蓝色；
[0021]或，导体芯为五个，包裹五个导体芯的绝缘层分别为黄色、绿色、红色、蓝色和黑色。
[0022]结合第一方面的第八种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，包带缠绕在绝缘层的外侧，且包带沿其缠绕方向的重叠率大于或者等于25%。
[0023]本发明实施例提供的柔性矿物绝缘防火电缆，该设备包括:圆柱形的导体芯以及在导体芯的外围依次套设的绝缘层、包带、隔氧耐火层和外护套，绝缘层包裹导体芯，以形成柱状的缆芯，包带呈环状，且固定导体芯和绝缘层。通过绝缘层包裹导体芯，以及隔氧耐火层的设置，在发生火灾时，电缆能迅速结成坚硬的铠体，起到很好的阻燃、隔火的作用，从而保护内部的导体芯正常供电。
[0024]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地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。
[0026]图1示出了本发明实施例所提供的柔性矿物绝缘防火电缆的结构框架图。
[0027]主要组件符号说明:
[0028]1-导体芯2-绝缘层
[0029]3-填充绳4-包带
[0030]5-隔氧耐火层6-外护套
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中附图，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。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。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
[0032]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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的简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或组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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
[0033]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，可以是两个组件内部的连通。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。
[0034]为提高电气线路的安全水平，电缆的阻燃问题越来越引起人们的关注。然而，目前市场上阻燃系列的电缆仅能使燃烧局限于一定范围内，在实际发生火灾的时候，电缆也会很快发生燃烧，并且不能继续通电。例如，市场上的BTTZ电缆，采用电工紫铜棒作为线芯，以无缝铜管作为护套，用无机矿物质氧化镁粉作为绝缘材料加工而成。但该种产品质地坚硬，弯曲性能差，不能装盘，只能成圈运输，施工困难。在使用过程中，无缝铜管一旦发生破损，特别是遇到高温的条件，电缆的绝缘性能会迅速下降。其次，由于无机矿物质氧化镁粉容易吸潮，电缆的防潮性能差，需要在电缆的接头处涂覆密封胶，这样，不仅增加了使用成本，而且，随着接头的增多，接头的防水处理也很困难。
[0035]另外一种常见的YTTW型号的矿物绝缘电缆，其绝缘层采用合成云母带，外层护套采用皱纹铜护套，并增加低烟无卤环保护层材料起保护作用，虽然该电缆解决了BTTZ电缆质地坚硬，不易安装的问题，但这种防火电缆由于是铜护套乳纹纵包焊接而成，在实际运行中铜护套焊接处易开裂，容易造成电缆线路的短路。
[0036]市场上还有一种是采用耐火包带和塑料绝缘相结合的电缆，这种电缆由于采用了塑料绝缘，其使用温度等级受到限制，而且有机绝缘材料容易燃烧，燃烧时会发出热量，导致温度增加，进而造成耐火包带碳化，所以这种电缆不能满足火灾发生时对电缆的消防要求。
[0037]综上，目前市场上的电缆防火性能都较差，由于电缆遇火燃烧后断电，故在紧急救援过程中常用的防火报警装置、自动消防设施以及其它应急设备等，都因为无法正常通电而不能使用，给火灾救援工作带来不便。
[0038]如图1所示，本发明提供了一种柔性矿物绝缘防火电缆，包括:圆柱形的导体芯I以及在导体芯I的外围依次套设的绝缘层2、包带4、隔氧耐火层5和外护套6，其中，绝缘层2包裹导体芯I，以形成柱状的缆芯，包带4呈环状，且固定导体芯I和绝缘层2。
[0039]具体的，导体芯I采用符合GB/T3956-2008的第2种不镀金属层的退火铜导体。电缆经过加工后，均存在不同程度的硬化现象，其抗拉强度和屈服强度明显增加，塑性和韧性也普遍降低。在生产过程中经过高温(例如，550°C)退火处理，铜导体的导线变得柔软有韧性，不易被拉断。并且，与普通的铜导体相比，该种导体芯I的电阻率降低，进一步减小了电缆的线路损耗。
[0040]绝缘层2采用陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃，且，绝缘层2的厚度大于或等于2.0mm。陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃的耐温等级在_40°C?90°C之间，这样，绝缘层2能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用，绝缘层2不会在过高或者过低的温度下老化、破损，因而，包裹在绝缘层2内部的导体芯I不会因为绝缘层2的破损而裸露，出现漏电的问题。
[0041 ]另外，采用陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃作为绝缘结构，在火焰或者高温情况下，陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃能转化为无机绝缘的Si02陶瓷铠体，烧蚀后的铠体弯曲断裂强度可达5-6MPa左右，最高可耐温度2700°C，进而在高温下起到很好的阻燃、耐火、防火、隔火、隔水及抗震的作用，保障在发生火灾时，电缆线路能保持长时间畅通。
[0042]在本发明中，当上述绝缘层2包覆导体芯I形成缆芯后，需要用环形的包带4将导体芯I和绝缘层2进行固定，包带4为无碱玻璃纤维带，且，包带4的厚度为0.17mm。
[0043]玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺形成的。玻璃纤维单丝的直径从几微米到二十几米个微米，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料等，其具体分为以下三种:
[0044]无碱玻璃纤维化学稳定性、电绝缘性能强、强度高，主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等。
[0045 ]中碱璃纤维中R20的含量为11.9%_16.4%，因其含碱量高，不能作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度尚好。一般作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料。
[0046]高碱玻璃纤维自身存在的强度低、耐水和耐碱性差的缺陷，这种缺陷是无法克服的。用它作增强制品，最终只会损害用户的利益。
[0047]本发明柔性矿物绝缘防火电缆中，故采用无碱玻璃纤维作为包带4，以增强电缆的绝缘性能。
[0048]另外，包带4缠绕在绝缘层2的外侧，即包带4以绝缘层2为轴，在绝缘层2的外侧以顺时针或者逆时针的方向进行一层层的缠绕，每一层包带4之间沿其缠绕方向的重叠率大于或等于25%，这样，一方面能保证包带4缠绕的紧密度，使其不易松散;另一方面，避免了每一层包带4之间因为重叠率过大而引起的包带4浪费，节约了成本。
[0049]在包带4的外侧还套设有隔氧耐火层5，具体为耐火隔氧体，并且，隔氧耐火层5的厚度大于或等于2.0mm。由于隔氧耐火层5的材料为耐火隔氧体，在遇到火或者高温的情况下，无卤低压聚烯烃变成水和二氧化碳挥发了，剩下以二氧化硅为主的陶瓷状态的铠体外壳。这种铠体能承受较大的机械撞击，其介电强度多40KV/m，结壳速度快，结壳坚硬、密实，可以做到垂直自熄，阻燃等级可以达到VW-1级，在350-1600 °C有焰、无焰情况下，均不熔融，不滴落，不脱落，不会造成二次火灾，并且，温度越高、时间越长烧后的陶瓷状铠体越坚硬，烧蚀后的铠体弯曲断裂强度可达到5MPa左右。残余物为陶瓷无机物，残余量大于85%。陶瓷状铠体在烧结的过程中能形成蜂窝状细微孔，从而可以起到很好的隔火、隔热、隔温的效果，挡火、隔温效果高于铝合金护套。不延燃、不滴落，烟气毒性达到ZAl级，即小白鼠吸入烟气30分钟后，三天内没有变化，所以不会对人体造成二次伤害。原材料无卤、无毒、无味、无重金属，超过ROSH标准的要求，此外，耐火隔氧体的密度小，价格低，是柔性防火耐火电缆的最佳解决方案，可以代替铝合金护套防火耐火电缆中的云母带和陶瓷化耐火硅橡胶以及陶瓷化耐火复合带使用，工艺简单，生产效率高。
[0050]在上述隔氧耐火层5外套设有外护套6，外护套6的材质为无卤低烟阻燃聚烯烃护套料，护套材料符合GB/T 12706.1中规定的要求。电缆的外护套6紧密挤包在铠装层上，且容易剥离而不损伤耐火隔氧层，外护套6表面平整，色泽均匀。
[0051]针对不同芯数的电缆对接需求，在实际生产和使用的过程中，当缆芯为多个时，多个缆芯并行排列，即多个绝缘层2分别包裹多个导体芯I，以形成多个缆芯，多个缆芯之间铰合连接。这时，还包括填充绳3，填充绳3为无碱玻璃纤维填充绳3，填充绳3填充在不同缆芯之间，以及填充在包带4与缆芯之间，以使多个缆芯之间形成圆柱体的形状，填充成缆后缆芯之间有很好的空隙通道，这个通道能起到很好的散热作用，电缆正常运行时产生的热量可以通过无碱玻纤维填充绳3之间许许多多的这种空隙通道进行散热，遇到火灾时外部传导进来的热量也可以通过这些通道传导出去，其它填充材料不具备这个特性。
[0052]进一步的，依照行业规范，当导体芯I为一个时，绝缘层2为白色；导体芯I为两个时，包裹两个导体芯I的绝缘层2分别为红色和蓝色；导体芯I为三个时，包裹三个导体芯I的绝缘层2分别为黄色、绿色和蓝色;导体芯I为四个时，包裹四个导体芯I的绝缘层2分别为黄色、绿色、红色和蓝色；导体芯I为五个时，包裹五个导体芯I的绝缘层2分别为黄色、绿色、红色、蓝色和黑色，以方便安装和使用。
[0053]此外，在上述隔氧耐火层5和外护套6之间还可以绕包玻璃纤维带，玻璃纤维带采用耐高温高强型玻璃纤维，经特殊工艺加工而成。具有耐高温、保温隔热、绝缘、防火阻燃、耐腐蚀、耐老化等特点，运用到电缆里主要起隔热防护、保温、绝缘、防腐等作用。
[0054]实施例一
[0055]生产中，首先制作构成导体芯I的铜单丝，即通过铜杆拉丝，将铜杆拉制成符合要求的铜单丝，然后通过导体绞线，将铜单丝绞制成符合GB/T3956-2008中规定的第二种绞合导体。接着进行绝缘层2包裹的工序，在导体芯I表面挤包陶瓷化无卤低烟阻燃耐火聚烯烃，其厚度不低于2.0mm，这样制成缆芯。当导体芯I为多个(2到5个)时，多个导体芯I的不同绝缘层2按照顺序绞合进行成缆，并在绝缘层2之间填充无碱玻璃纤维填充绳3，以形成圆柱形的构造，表面用两层无碱玻璃纤维带重叠绕包扎紧。之后，进行耐火隔氧层的添加，即在包带4的表面挤包一层陶瓷化无卤低烟阻燃耐火聚烯烃隔氧料，厚度不低于2.0mm。最后，在陶瓷化无卤低烟阻燃耐火聚烯烃的表面挤包一层无卤低烟阻燃聚烯烃护套料，厚度满足GB/T12706.1-2008的规定，构成成品电缆。
[0056]将成品电缆进行出厂成品试验，具体的，施加电压为该电缆额定电压0.6/lkV，受火温度为(830到870) °C，受火时间120分钟;受火10分钟开始冲击，每隔10分钟冲击一次;试验结束前5分钟，开始喷水，每隔60秒喷水一次，每次喷水持续时间5秒，满足上述耐火检验的包装入库即可。
[0057]本实施例提供的柔性矿物绝缘防火电缆，该实施例的技术效果是:通过设置圆柱形的导体芯I以及在导体芯I的外围依次套设的绝缘层2、包带4、隔氧耐火层5和外护套6，其中，隔氧耐火层5采用耐火隔氧体，耐火隔氧体在火焰烧蚀下会烧结成陶瓷装铠体，此铠体能承受较大机械撞击，使得在火灾发生时，电缆在火焰附加机械振动时也能正常通电。
[0058]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，包括:圆柱形的导体芯以及在所述导体芯的外围依次套设的绝缘层、包带、隔氧耐火层和外护套； 其中，所述绝缘层包裹导体芯，以形成柱状的缆芯； 所述包带呈环状，且固定所述导体芯和绝缘层。2.根据权利要求1所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述缆芯包括多个，多个所述缆芯之间铰合连接。3.根据权利要求1所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，还包括填充绳，所述缆芯为多个，且多个缆芯并行排列； 所述填充绳填充在不同缆芯之间，以及填充在所述包带与缆芯之间。4.根据权利要求3所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，还包括玻璃纤维带，所述玻璃纤维带绕包在所述隔氧耐火层和所述外护套之间。5.根据权利要求3所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述绝缘层为耐火绝缘体，且，所述绝缘层的厚度大于或等于2.0mm。6.根据权利要求5所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述包带为无碱玻璃纤维带，且，所述包带的厚度为0.17mm。7.根据权利要求4所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述隔氧耐火层为耐火隔氧体，且，所述隔氧耐火层的厚度大于或等于2.0_。8.根据权利要求7所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述外护套为无卤低烟阻燃聚烯烃护套料。9.根据权利要求5所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述导体芯为一个，所述绝缘层为白色； 或，所述导体芯为两个，包裹两个所述导体芯的所述绝缘层分别为红色和蓝色； 或，所述导体芯为三个，包裹三个所述导体芯的所述绝缘层分别为黄色、绿色和蓝色； 或，所述导体芯为四个，包裹四个所述导体芯的所述绝缘层分别为黄色、绿色、红色和蓝色； 或，所述导体芯为五个，包裹五个所述导体芯的所述绝缘层分别为黄色、绿色、红色、蓝色和黑色。10.根据权利要求9所述的柔性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述包带缠绕在所述绝缘层的外侧，且所述包带沿其缠绕方向的重叠率大于或等于25%。
【文档编号】H01B7/04GK106024166SQ201610640505
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月8日
【发明人】刘海峰, 管新元, 韩再全, 虞踏峰, 周子南
【申请人】江苏亨通电力电缆有限公司