一种自漂浮电缆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种自漂浮电缆，由导体、实心绝缘层、发泡绝缘层和实心护套层组成，实心绝缘层包覆在导体之外，发泡绝缘层包覆在实心绝缘层之外，实心护套层包覆在发泡绝缘层之外，电缆的平均密度≤水的密度。本实用新型是一种可以不外加任何悬浮装置而自漂浮于水面或水中的输电线缆，性能满足低压电力系统电能传输需求，且长期使用温度为?40℃～+70℃。
【专利说明】
一种自漂浮电缆
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种自漂浮电缆，其具有自漂浮于水面或悬浮于水中的特性，而 不需外加任何悬浮装置。
【背景技术】
[0002] 绝缘发泡材料在电缆行业中此前主要是应用于射频电缆，属于电子信号传输用线 缆类，属弱电电缆。由于市场需求，客户需要一种可自漂浮于水面或水中的输电线缆，输电 电压一般为220V或380V。而现有市场中均未见此种产品，为满足客户需求，本发明人专门进 行研究，开发了一种无需任何外加悬浮装置的自漂浮电缆，遂有本案产生。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种自漂浮电缆，是一种可以不外加任何悬浮装置而自 漂浮于水面或水中的输电线缆，性能满足低压电力系统电能传输需求，且长期使用温度为_ 40 cC ~+70 cC 〇
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
[0005] -种自漂浮电缆，由导体、实心绝缘层、发泡绝缘层和实心护套层组成，实心绝缘 层包覆在导体之外，发泡绝缘层包覆在实心绝缘层之外，实心护套层包覆在发泡绝缘层之 外，电缆的平均密度《水的密度。
[0006] 其中，所述电缆的输电电压等级为0.6/lkV。
[0007] 所述导体的结构包括但不限于GB/T 3956-2008《电缆的导体》第3章分类中所述的 1、2、5、6类导体结构，导体的材料包括但不限于铜、铝及其与其他金属的复合材料。
[0008] 所述实心绝缘层采用未发泡的聚乙烯材料，如美国陶氏集团的HDPE-DGDK-3364 NT绝缘料。
[0009] 所述实心绝缘层的厚度为0.2~0.7mm，此厚度是依据聚乙烯材料的平均工作场强 为1.5~5.5kV/mm，结合本实用新型的设计最高工作电压IkV、聚乙烯材料强度性能以及挤 塑加工的可行性，综合计算取得。
[0010] 所述发泡绝缘层的发泡微孔为封闭式结构，且微孔之间相互独立。
[0011] 所述发泡绝缘层采用吸水性较低的聚乙烯复合材料，例如采用美国陶氏集团的 HDPE-DFNA-0078绝缘料与中国石化上海石油化工股份有限公司的LDPE-DJ200A绝缘料按4: 1的比例混合，通过物理方法或化学方法发泡而成，其发泡度取决于结构设计和漂浮程度的 需要，允许调节。
[0012] 所述发泡绝缘层的发泡度控制范围为50%~80%，即发泡后发泡层的密度变为原料 的50%~20%。
[0013 ]所述实心护套层采用吸水性较低的聚乙烯材料，例如中国石化上海石油化工股份 有限公司的HDPE-DH170T护套料或者江苏德尔泰有限公司的LDPE-NDH护套料。
[0014]采用上述方案后，利用阿基米德定律一一液体中的物体受到向上的浮力，其浮力 大小等于物体所排开的液体重量这一原理，通过设计发泡绝缘层作为增大电缆外径、合理 设计电缆的各部分结构尺寸、选用各类合适材料并合理设计发泡层材料的发泡度等措施， 利用电缆自身结构设计，使得电缆在水中受到的浮力大于或等于电缆本体的重量，使电缆 具有自漂浮于水面或悬浮于水中的特性，而不需外加任何悬浮装置，这样便可实现本实用 新型的目的。
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0017] 标号说明
[0018] 导体1，实心绝缘层2,发泡绝缘层3,实心护套层4。
【具体实施方式】
[0019] 如图1所示，本实用新型揭示的一种自漂浮电缆，由导体1、实心绝缘层2、发泡绝缘 层3和实心护套层 4组成。实心绝缘层2包覆在导体1之外，发泡绝缘层3包覆在实心绝缘层2 之外，实心护套层4包覆在发泡绝缘层3之外。电缆的平均密度《水的密度。电缆的输电电压 等级为〇.6/lkV。
[0020] 其中，导体1的结构包括但不限于GB/T 3956-2008《电缆的导体》第3章分类中所述 的1、2、5、6类导体结构，导体1的材料包括但不限于铜、铝及其与其他金属的复合材料。
[0021] 实心绝缘层2采用未发泡的聚乙烯材料，如美国陶氏集团的HDPE-D⑶K-3364 NT绝 缘料。实心绝缘层2的厚度为0.2~0.7mm，此厚度是依据聚乙烯材料的平均工作场强为1.5 ~5.5kV/mm，结合本实用新型的设计最高工作电压lkV、聚乙烯材料强度性能以及挤塑加工 的可行性，综合计算取得。
[0022]发泡绝缘层3的发泡微孔为封闭式结构，且微孔之间相互独立。发泡绝缘层3采用 吸水性较低的聚乙烯复合材料，例如采用美国陶氏集团的HDPE-DFNA-0078绝缘料与中国石 化上海石油化工股份有限公司的LDPE-DJ200A绝缘料按4:1的比例混合，通过物理方法或化 学方法发泡而成，其发泡度取决于结构设计和漂浮程度的需要，允许调节。发泡度控制范围 为50%~80%，即发泡后发泡层的密度变为原料聚乙烯的50%~20%。
[0023]实心护套层4采用吸水性较低的聚乙烯材料，例如中国石化上海石油化工股份有 限公司的HDPE-DH170T护套料或者江苏德尔泰有限公司的LDPE-NDH护套料。
[0024]本实用新型选用聚乙烯(PE)为主材来制造电缆的实心绝缘层2、发泡绝缘层3和实 心护套层4。其中发泡绝缘层3的设计和制造是本案实施的关键，下面先介绍一下发泡绝缘 层3的设计。
[0025]发泡绝缘层3的设计，包括结构尺寸计算选定和发泡度的计算选定。实际设计中， 先按实际需要如电气性能、环境条件和敷设条件等要求选定各部分结构尺寸，然后根据不 等式方程:每米电缆重量(=导体重量+实心绝缘层重量+发泡绝缘层重量+实心护套层重量） <每米电缆体积*水的比重，再确定聚乙烯发泡绝缘层3所需要的最低发泡度。
[0026]下表举例计算确定其中一种结构：
[0028] 上表计算实例中，聚乙烯的密度按0.
95g/cm3计算，铜的密度按8.89 g/cm3计算，水 的密度按1.0 g/cm3计算;通过计算可以确定，按上表中结构尺寸设计的自漂浮电缆，其聚 乙烯发泡绝缘层3所需最低发泡度为35%。按上表计算结果可知，每米电缆所受浮力为 29.033g，每米电缆重量为29.026g，故电缆可以悬浮在水面或水中。
[0029] 而在实际生产中，聚乙烯发泡绝缘层3的发泡度可根据实际需要，在挤包过程中利 用挤出温度、压力等工艺参数进行调节控制，一般常用的发泡度控制范围为50%~80%，如将 上表中计算实例的聚乙烯发泡绝缘层3发泡度调整为60%，其计算数据则变为下表所示：
[0031] 通过计算还可以得知，此实例电缆浮在水面的部分约占全部体积的3%。如欲获得 更高的悬浮程度，则可以采用提高发泡绝缘层3发泡度或增加其厚度的方法来实现目的。
[0032] 而发泡绝缘层3的制造有两种方案，一种是化学发泡法，另一种是物理发泡法。 [0033]化学发泡法是在挤包绝缘层前，预先在绝缘原料聚乙烯中混入适当比例（约2%~ 10wt%)的化学发泡剂(如偶氮二甲酰胺等），然后通过挤包时的高温(约190°C~220°C)使得 发泡剂分解产生气体，从而在绝缘内部产生许多微孔而达到发泡的目的。
[0034] 物理发泡法则是在绝缘原料聚乙稀中预先混入一定比例（约2. Owt%)的成核剂，如 南京华都科技实业有限公司的HDlOl，再在挤包过程中通过高压注气设备向挤出机机筒内 注入高压(约35MPa左右)惰性气体(如氮气），并在挤出机螺杆的剪切混炼作用下，与熔融态 的聚乙烯原料混合在一起并处于过饱和状态(熔体压力保持在15~20MPa)，然后包覆在聚 乙烯实心绝缘层2之外一起通过口模挤出。离开口模后，由于外界压力突然急速减小，混合 在聚乙烯原料中的高压气体便在成核剂微粒周围形成大量泡孔，从而形成发泡结构。预先 混入的成核剂主要起的是形成微小凝聚中心的作用，发泡过程中其不发生化学反应。
[0035] 以上两种方法，各有特点：化学发泡法对工艺、设备条件要求相对简单，但制品的 发泡度有限，最高仅达50%左右;物理发泡法制品发泡度较高，最高可达85%，但对工艺控制、 设备条件要求较高。实际生产中可根据产品性能要求、生产设备、技术条件等进行选择。
[0036] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所理解的是，以上所述为本实用新型的具体提实施例而已，并不用于限制本实 用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在 本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种自漂浮电缆，其特征在于：由导体、实心绝缘层、发泡绝缘层和实心护套层组成， 实心绝缘层包覆在导体之外，发泡绝缘层包覆在实心绝缘层之外，实心护套层包覆在发泡 绝缘层之外，电缆的平均密度《水的密度。2. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于:所述电缆的输电电压等级为0.6/ IkV03. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于：所述导体的结构包括但不限于 GB/T 3956-2008《电缆的导体》第3章分类中所述的1、2、5、6类导体结构。4. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于:所述实心绝缘层采用未发泡的聚 乙稀材料。5. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于:所述实心绝缘层的厚度为0.2~ 0.7mm〇6. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于:所述发泡绝缘层的发泡微孔为封 闭式结构，且微孔之间相互独立。7. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于:所述发泡绝缘层采用吸水性较低 的聚乙烯复合材料。8. 如权利要求1所述的一种自漂浮电缆，其特征在于:所述实心护套层采用吸水性较低 的聚乙稀材料。
【文档编号】H01B7/12GK205542061SQ201520988950
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月3日
【发明人】吴敏志, 徐建忠, 范德发
【申请人】福建南平太阳电缆股份有限公司